新工科背景下應用型本科高校教學改革分析——以混凝土結構基本原理課程為例

王素萍

（鄭州商學院建筑工程學院 河南 鄭州 451200）

為了適應科學信息技術的發(fā)展，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展，教育部積極推行了新工科的學科建設，先后形成了“北京指南”“天大行動”和“復旦共識”，發(fā)布了《關于推進新工科研究與項目的通知》和《關于開展新工科研究與實踐的通知》兩個關于新工科教研的通知，新工科的專業(yè)建設與新工科背景下傳統(tǒng)工科教學的課程改革成了高校教育界的熱門議題，促進了我國高等教育的發(fā)展。[1-3]

新工科專業(yè)主要以互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)智能為核心，涉及新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，如大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實、智能科學與技術等工科專業(yè)，同時將新專業(yè)用于傳統(tǒng)的工科專業(yè)中，滿足新興產(chǎn)業(yè)與新經(jīng)濟形勢的需求，使學生成為有一定實踐創(chuàng)新能力和國際競爭力的高素質復合型新工科人才。

混凝土結構設計原理課程是土木工程專業(yè)的必修課，主要講述建筑結構基本理論與基本構件的設計原理，結合混凝土結構設計規(guī)范，課程內(nèi)容包含了基本概念、計算公式的推導與應用、基本構件的簡單構造要求，學生要有一定的高等數(shù)學、力學、建筑材料等相關知識基礎，課程內(nèi)容的理論性強；其后續(xù)課程混凝土結構設計和混凝土橋梁設計都屬于專業(yè)課，主要講述樓蓋、單層廠房、高層建筑、公路橋梁、拱橋等建筑結構的設計。傳統(tǒng)的教學方式主要以理論教學為主，知識的傳遞僅僅通過課堂上教師的講解，人才培養(yǎng)的模式已經(jīng)不能滿足當前科技信息技術的發(fā)展?，F(xiàn)以新工科為背景，探討混凝土結構設計原理課程的教學改革，目的是提高教學效果，提升應用型本科學院土木工程專業(yè)學生的社會適用性，滿足社會變革的需求。

一、混凝土結構基本原理課程教學現(xiàn)狀

1.課程內(nèi)容簡述

混凝土結構基本原理課程主要以基本構件（梁、板、柱等）為基礎，分析各種構件的受力性能，計算截面承載力，滿足構造要求的同時對構件進行截面設計。本課程主要包含混凝土結構內(nèi)容的簡述、混凝土結構材料的物理力學性能、基本構件（拉、壓、彎、剪、扭）的截面設計、混凝土的變形和預應力混凝土構件等章節(jié)。[4]其內(nèi)容以理論為主，包含的工程實例較少，教材的編寫是在混凝土結構設計規(guī)范的基礎上進行的，知識的應用與后續(xù)課程的聯(lián)系度不高。課程中的公式推導過程復雜，基本構件的受力性能分析難以理解，符號和公式繁多，截面設計的結果不唯一。如受彎構件正截面受彎承載力的設計計算與后續(xù)課程受剪、受壓、受拉和受扭基本構件的截面設計計算關聯(lián)度比較高，這部分內(nèi)容在課本編著中所占的篇幅比較大，受彎構件正截面受彎性能的理論性強，正截面受彎構件計算原理基于理論分析與數(shù)學知識的結合，較難理解，截面設計的計算過程僅對此部分運用，同時要滿足構造要求。整個課程內(nèi)容編寫基本都是基于這種模式，先對基本構件的破壞形態(tài)分析，進而進行截面設計與計算。

2.教學過程

傳統(tǒng)的授課方式大多是教師結合多媒體技術進行知識的講解，課堂活動“以教為主”，課堂是教師的“天地”，學生僅是知識被動的接收者。目前，高?；炷两Y構基本原理課程的課時最多56學時，有的48學時。本課程知識點較多，設計推理過程復雜，課堂教學活動基本都是理論知識的講解，講解過程比較抽象，實驗教學與實踐教學環(huán)節(jié)開展較少，學生對各種構件的破壞形態(tài)沒有直觀的認識，對理論推導與設計部分理解不夠準確，不能很好地將理論學習運用到工程實際中。學生的學習興趣不高，學生與老師的課堂互動較少，學生課堂參與度偏低，教學效果不理想。

本課程開設的時間一般在大三上學期。前期，學生通過理論知識的學習掌握的學習方法最終求得結果都是定值。本課程作為結構設計的基本原理，基本構件的設計結果不唯一，設計過程除了運用課本中的理論推導公式或者經(jīng)驗公式進行計算，還需要滿足建筑結構的構造要求。[5]這與之前學生的學習方式不一樣，求解的過程也不一樣，對大部分學生來說，這種轉變較難接收。

鄭州商學院作為應用型本科學院，土木工程專業(yè)的學生除了四年制本科學生以外，還有專升本的學生，學生對先修課程力學與高等數(shù)學相關知識的掌握程度、應用能力，以及學生的學習能力與接受能力都存在一定的差異，課堂教學以理論講授為主，缺少實驗與實踐教學，無法保證教學的質量。當前社會對大學生尤其是工科畢業(yè)生的實踐能力和創(chuàng)新能力要求比較高，學生走出校門，大都無法適應。

二、混凝土結構基本原理課程教學改革的內(nèi)容

1.采用多維度的教學形式

混凝土結構基本原理課程包含的內(nèi)容多，知識點瑣碎，理論公式推導過程與相關構件構造要求占了很大篇幅。作為應用型本科院校，由于土木工程專業(yè)生源包括兩部分（四年制本科+專升本），學生的學習基礎、理解能力差異較大。鑒于此，采用超星學習通軟件，建立整個課程的教學微視頻，微視頻主要包含基本構件不同受力狀態(tài)下計算公式的理論推導和基本構件經(jīng)典例題的講解。在課堂教學中沒有完全理解的學生，可以利用自己的課余時間重復觀看相關理論知識的講授視頻，加強對理論知識的理解，提高學習效率。

本課程包含大量的圖表、公式，采用多媒體與板書結合的教學形式，制作高質量的課件，放入大量的工程實例圖片，同時在課堂教學中，不拘泥課本內(nèi)容、PPT課件和板書，適當加入基本構件破壞形態(tài)的小視頻，增加一定的工程實例。PPT制作過程中，對于基本構件的設計過程多采用流程圖的形式呈現(xiàn)，方便學生做筆記與記憶。如講授受彎構件承載力的計算時，適筋梁破壞是三個受力階段和受彎構件的3種破壞形態(tài)，理論講解的同時運用試驗小視頻，學生可以通過試驗視頻對受彎構件的受彎性能有更直觀、更感性的認識；板書設置要有條理性，對于經(jīng)典構件的典型例題講解不能過于依賴多媒體教學，要采用板書的形式，在計算的過程中，啟發(fā)學生思考，幫助學生提高運用知識的能力。

2.增加課堂互動，啟發(fā)學生思考

要達到良好的課堂教學效果，就一定要有教學互動，在互動中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在課堂師生互動中，教師教學設計要合理，依據(jù)各章節(jié)之間的關聯(lián)性，利用啟發(fā)式教學和對比教學，引導學生主動思考，主動形成知識體系，提高學習效率。如第三章3.3正截面受彎承載力的計算原理，本節(jié)內(nèi)容運用到材料力學中的知識，鋼筋、混凝土的應力應變關系、高等數(shù)學微積分運算等，在教學中，利用啟發(fā)式教學，設定問題，讓同學運用已有知識主動思考，積極參與回答，形成師生互動。對參與互動的學生增加平時成績，學生的參與積極性大大提高。第五章5.5矩形截面偏心受壓構件正截面承載力的計算，關于大偏心構件的計算公式講解，教師利用啟發(fā)式和對比式教學，讓學生先自己推導計算公式，再講解，最后與第三章3.5雙筋截面受彎構件正截面受彎承載力的計算公式對比，教師可通過講解幫助學生形成良好的學習方法，達到事半功倍的效果。

3.增加實踐教學，提升學生的創(chuàng)新能力

混凝土結構基本原理課程的主要內(nèi)容是設計建筑結構的基本構件，近年來，隨著我國城市規(guī)模的不斷擴大，地上與地下空間都得到充分利用，結構設計的形式越來越復雜，僅學習課本中的理論知識，無法適應社會發(fā)展對人才的需求。在教學中，充分利用課上時間，通過精美課件向學生展示大量的工程現(xiàn)場圖片，同時在課下定期組織學生到校園周邊或者學校的在建工程觀摩，深入施工現(xiàn)場，感性地認識建筑結構基本構件的施工過程，如鋼筋如何綁扎、布置、截斷，施工現(xiàn)場各種構件的尺寸選取問題等。[6]通過實踐教學，學生的學習興趣大大提高，不僅將理論知識與實踐聯(lián)系起來，創(chuàng)新能力也得到一定提高，為后續(xù)參加結構模型或者結構設計競賽打下一定的基礎。

4.豐富師資隊伍，提高教學質量

學校專職教師中，青年教師所占比重較大，應定期組織集體備課、公開課活動，同時選派青年教師到省內(nèi)知名學校（鄭州大學、華北水利水電大學等）進行短期學習，提升青年教師的教學技能。依托學院建立的科研平臺——工程技術研究中心，鼓勵教師積極參與科學研究，科研能夠促進教師的專業(yè)知識不斷更新，提升教師的自學能力、研究能力、思維與創(chuàng)新能力、表達與組織管理能力等。通過教學改革研究，將最前沿的知識運用到課堂教學中，在學生心中樹立學術權威。近年來，學院與數(shù)家建筑設計、施工單位建立校企合作關系，成立校企合作基地，定期組織青年教師到校企合作單位學習建筑施工現(xiàn)場知識，豐富教師的工程實踐經(jīng)驗，為“雙師型”教師的培養(yǎng)與評選認定奠定了基礎。教師是終身學習的職業(yè)，不能局限于課本，要積極充實自己的知識庫，確保每節(jié)課教學內(nèi)容豐富多彩，教學進度要滿足大綱要求，合理設計教學環(huán)節(jié)，保質保量地完成教學任務。

5.考核方式的改革

傳統(tǒng)的考試方式包含期末卷面成績和平時成績，通過簡單的權重相加求和，作為學生的期末總成績。大部分高校期末卷面成績占60%—70%，平時成績占40%—30%。平時成績中作業(yè)成績占比較大，但是筆者在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，學生抄作業(yè)現(xiàn)象嚴重，教師很難判斷學生作業(yè)的真實情況與知識的掌握情況。鑒于此，把學生分組，對于理論性強的章節(jié)，在課堂教學中預留5分鐘左右的時間討論，根據(jù)每組學生的課堂表現(xiàn)情況評分，并劃入平時成績中，作業(yè)完成情況和考勤作為另一部分成績。由此，期末成績變?yōu)檎n堂分組討論（20%）+作業(yè)完成情況（10%）+考勤（10%）+期末考試成績（60%）。此種考核方式改變了平時成績的劃分方式，激勵每個學生都參與到課堂教學環(huán)節(jié)中，保證了課堂的教學效果，減少了作業(yè)抄襲現(xiàn)象，對學生的學習有一定的促進作用。

三、結語

信息化技術的快速發(fā)展，使傳統(tǒng)的工科教育無法滿足社會變革對工科人才的需求，新工科的學科建設勢在必行?；炷两Y構基本原理作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，是學生學習后續(xù)專業(yè)課程、完成畢業(yè)設計的基礎，也是基礎學科與專業(yè)核心課程聯(lián)系的紐帶。該課程理論性較強，教學過程多采用傳統(tǒng)的教學方式，學生對知識的實際應用程度較低。改革教學方式，能促進教學效果的提升，提高學生對該課程的學習興趣，提升學生的創(chuàng)新與實踐能力，確保培養(yǎng)的人才能夠滿足社會發(fā)展的需求。