新工科背景下“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程教學(xué)改革研究

路 丹

（南寧理工學(xué)院 廣西 桂林 541006）

新工科強(qiáng)調(diào)對傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級，以培養(yǎng)出具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才。作為土木工程專業(yè)的核心課程，“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”對于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式存在諸多問題，嚴(yán)重制約著課程的教學(xué)效果和學(xué)生的專業(yè)發(fā)展[1]。因此，在新工科背景下，對“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。

1 新工科背景下課程改革的必要性

1.1 傳統(tǒng)課程教學(xué)模式存在不足

傳統(tǒng)的“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程教學(xué)內(nèi)容主要基于教材，而教材的更新往往跟不上科研和工程實(shí)踐的發(fā)展，從而導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用存在一定程度的脫節(jié)。另外，大部分教師都是采用講授式教學(xué)向?qū)W生灌輸知識(shí)，學(xué)生在課堂上只能被動(dòng)接受。這種方式限制了學(xué)生的主動(dòng)思考和參與，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。此外，實(shí)驗(yàn)課程次數(shù)較少，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較固定，學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)有限，所以學(xué)生很難真正理解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理[2]。

1.2 課程改革對于提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力的意義

在新工科背景下，“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程在改革的過程中，通過引入最新的科研成果和工程實(shí)踐，能夠使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在校內(nèi)就能掌握本專業(yè)領(lǐng)域的前沿知識(shí)。另外，課程改革還能增加實(shí)踐教學(xué)在“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課堂教學(xué)中的占比，通過增加實(shí)驗(yàn)課程、工程實(shí)踐項(xiàng)目等方式提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)和資源，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力。

2 “混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程的教學(xué)特征和改革困境

2.1 課程特征

2.1.1 理論與實(shí)踐結(jié)合

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程不僅涉及理論知識(shí)的傳授，還需要大量的實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)。學(xué)生在課堂上需要通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐等方式，才能理解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理和應(yīng)用。

2.1.2 課程內(nèi)容繁多

該課程內(nèi)容既涵蓋了材料的基本性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及拉壓彎剪扭等五種基本受力變形下構(gòu)件承載力的計(jì)算，又探討了構(gòu)件的裂縫計(jì)算和撓度計(jì)算等問題。再加上設(shè)計(jì)計(jì)算與構(gòu)造規(guī)定并重，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要掌握的知識(shí)點(diǎn)較多。

2.1.3 前沿性和創(chuàng)新性要求高

新工科背景下的混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程需要關(guān)注最新的科研成果和工程實(shí)踐，將最新的混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)、材料和工藝引入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

2.2 改革困境

2.2.1 傳統(tǒng)教學(xué)觀念的制約

傳統(tǒng)的教學(xué)觀念注重知識(shí)的傳授和記憶，而忽視了學(xué)生主動(dòng)思考能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在新工科背景下，教師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，課堂教學(xué)要以學(xué)生為中心，才能增強(qiáng)學(xué)生的思維能力和應(yīng)用能力[3]。

2.2.2 教學(xué)資源不足

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程需要大量的教學(xué)資源支持，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)踐基地等。然而，部分學(xué)校可能面臨教學(xué)資源不足的問題，自然也就對課程改革造成一定的制約[4]。

2.2.3 評價(jià)體系改革難度大

傳統(tǒng)的評價(jià)體系主要以考試成績?yōu)橹鳎y以全面反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力。在新工科背景下建立科學(xué)、合理的評價(jià)體系是課程改革中需要解決的一個(gè)重要問題，這需要相關(guān)學(xué)科的教育工作者積極探索多元化的評價(jià)方式和方法，如實(shí)踐項(xiàng)目評價(jià)、團(tuán)隊(duì)合作評價(jià)等，才能對學(xué)生做出客觀的評價(jià)。

3 新工科背景下“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程改革的具體措施

3.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與更新

在新工科背景下，教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與更新是“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程改革的首要任務(wù)。對于繁多的課程內(nèi)容，可以通過導(dǎo)入實(shí)際的混凝土結(jié)構(gòu)工程案例，引導(dǎo)學(xué)生分析該結(jié)構(gòu)的材料種類、結(jié)構(gòu)受荷方式、荷載傳遞路徑及結(jié)構(gòu)使用過程中的狀態(tài)，以此作為本課程教學(xué)的切入點(diǎn)，將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化重構(gòu)，根據(jù)模塊內(nèi)容調(diào)整授課順序：緒論→混凝土結(jié)構(gòu)材料性能→混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法→梁板受彎承載力計(jì)算→梁板受剪承載力計(jì)算→梁受扭承載力計(jì)算→正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算→梁板截面構(gòu)造→柱軸心受力承載力計(jì)算→柱偏心受力承載力計(jì)算→柱截面構(gòu)造→預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。通過案例的引入和分析，以及課程內(nèi)容的模塊化重構(gòu)，不僅使學(xué)生獲得清晰的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路及整體學(xué)習(xí)思路，還進(jìn)一步揭示了教材的各種知識(shí)點(diǎn)可以用于解決何種工程實(shí)際問題。同時(shí)將BIM 技術(shù)和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)引入混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程教學(xué)中，強(qiáng)化新技術(shù)和傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)的融合。教師利用BIM技術(shù)建立建筑物模型，利用三維模型使學(xué)生更直觀地了解建筑結(jié)構(gòu)中梁、板、柱各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋的布置位置、布置數(shù)量、構(gòu)造要求等知識(shí)點(diǎn)。另外，為了讓學(xué)生接觸到該領(lǐng)域較先進(jìn)的知識(shí)和技術(shù)，教師在選擇教材時(shí)除了注重內(nèi)容的前沿性之外，也要考慮到教材理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，同時(shí)還可為學(xué)生推薦一些國內(nèi)外比較權(quán)威的參考資料，這樣才能讓學(xué)生掌握該領(lǐng)域較新的研究成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，教師還應(yīng)不定期地對課堂教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)參考資料進(jìn)行調(diào)整和更新，保證學(xué)術(shù)材料的時(shí)效性和適用性。教學(xué)初期階段，“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理、材料特性和設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容為主，通過系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)幫助學(xué)生建立扎實(shí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，從而為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐提供有力的支撐。

3.2 教學(xué)方法創(chuàng)新

在新工科背景下，教學(xué)方法的改進(jìn)對于提高“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程的教學(xué)效果也非常重要。教師可以在課堂上引入啟發(fā)式教學(xué)，通過問題引導(dǎo)和小組討論的方式，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考。教師可以提出一些關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題讓學(xué)生自行查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過自己的努力得出結(jié)論。課堂上，教師可組織學(xué)生對案例工程進(jìn)行小組討論，鼓勵(lì)他們從多個(gè)角度提出解決方案。通過小組討論的方式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，還能鍛煉他們解決實(shí)際工程問題的能力。案例分析也能引導(dǎo)學(xué)生自主將理論知識(shí)與工程具體問題結(jié)合在一起。此外，為了使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法更加豐富，教師還要在課堂上積極運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，通過多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等技術(shù)手段為學(xué)生提供更為豐富的學(xué)習(xí)資源和靈活的學(xué)習(xí)方式。例如，教師可以利用虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上模擬混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程、受力分析等，學(xué)生通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就能更加直觀地了解混凝土結(jié)構(gòu)的工作原理和特性。此外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以為學(xué)生提供在線學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)支持，方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和交流[5]。

3.3 實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)化

“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在課堂上掌握的知識(shí)點(diǎn)都是為后期的應(yīng)用做好準(zhǔn)備，所以課程改革過程中必須增加實(shí)踐教學(xué)的比重。首先，在課程安排上可以適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課程，如：針對混凝土結(jié)構(gòu)的特性，設(shè)置混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土抗壓強(qiáng)度測試、梁板柱的模型制作與加載實(shí)驗(yàn)等方面的試驗(yàn)項(xiàng)目，促使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)了解混凝土結(jié)構(gòu)的性能和設(shè)計(jì)過程。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)校還要增加購買實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器方面的投資，加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)和管理，確保設(shè)備的正常運(yùn)行和使用效果。其次，積極開展工程實(shí)踐項(xiàng)目。學(xué)?？梢耘c建筑企業(yè)或者施工單位建立合作關(guān)系，為學(xué)生提供項(xiàng)目實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。教師也要組織學(xué)生構(gòu)建實(shí)踐隊(duì)伍，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐過程中利用課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)解決問題。最后，學(xué)校與企業(yè)共同搭建校企合作平臺(tái)[6]。一方面學(xué)校安排學(xué)生到合作企業(yè)實(shí)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和管理，另一方面則要從合作企業(yè)中邀請行業(yè)專家或者工程師到學(xué)校擔(dān)任兼職導(dǎo)師，從實(shí)踐和技術(shù)層面對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和職業(yè)發(fā)展建議。

3.4 評價(jià)機(jī)制改革

在新工科背景下，傳統(tǒng)的評價(jià)機(jī)制已經(jīng)無法滿足“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程的評價(jià)要求，所以在“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程改革過程中，也要對評價(jià)機(jī)制進(jìn)行改革，這樣才能更好地反映出學(xué)生的真實(shí)情況。建立多元化的評價(jià)體系是評價(jià)機(jī)制改革的第一步，在對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價(jià)時(shí)，既要注重其對理論知識(shí)的掌握也要強(qiáng)調(diào)其實(shí)踐能力的體現(xiàn)。除了傳統(tǒng)的期末考試評價(jià)之外，教師還要增加對學(xué)生平時(shí)成績評價(jià)的比重，重點(diǎn)對學(xué)生在課堂、實(shí)驗(yàn)操作、小組討論中的表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)，通過觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，如提問、回答問題、小組討論等，評價(jià)他們的學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂參與度。在對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)時(shí)，除了關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果之外，也要對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等方面進(jìn)行評價(jià)，確保學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法[7]。教師在對學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行評價(jià)時(shí)，可以要求學(xué)生自主完成一個(gè)完整的工程項(xiàng)目報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容要同時(shí)覆蓋項(xiàng)目背景、方案設(shè)計(jì)、實(shí)施過程、結(jié)果分析等。然后還可以針對混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，評價(jià)學(xué)生的溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維能力。

4 結(jié)語

總而言之，在新工科背景下，“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程開展教學(xué)改革的過程中，本文深入探討了改革的必要性和重要性，并提出具體的改革措施，希望能夠通過課程改革使學(xué)生更好地滿足新工科背景下的教育要求和社會(huì)需求。然而，“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”課程改革并非一蹴而就，而是需要持續(xù)的努力和探索。未來的教學(xué)實(shí)踐中，相關(guān)領(lǐng)域的教育工作者需要進(jìn)一步深化改革，不斷完善和優(yōu)化教學(xué)體系，才能更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和行業(yè)發(fā)展需要。