建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程改革探索

林峰

［摘 要］后基建時(shí)代對(duì)土木工程專業(yè)提出了新要求和新期待。因此，作為土木工程專業(yè)的核心課程，建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課需要進(jìn)行課程改革，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。文章針對(duì)該課程的特點(diǎn)，剖析現(xiàn)有課程教學(xué)中存在的問題，提出課程教學(xué)優(yōu)化思路，即增加裝配式混凝土結(jié)構(gòu)等教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)開放式討論課等教學(xué)模式，以及注重階段性測(cè)評(píng)。教學(xué)實(shí)踐表明，該教改工作取得了較好效果。

［關(guān)鍵詞］結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；土木工程；教學(xué)改革；一流本科課程

［中圖分類號(hào)］G642.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］2095-3437（2024）05-0048-03

由于新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)進(jìn)行，我國(guó)對(duì)土木工程人才有著長(zhǎng)期穩(wěn)定的需求。同時(shí)，環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排等理念越來(lái)越受到重視，為土木工程行業(yè)提供了更多發(fā)展機(jī)遇。對(duì)于土木工程人才的培養(yǎng)，應(yīng)著眼于使其具備較高的人文素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德和開闊的國(guó)際視野，掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能。

建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程是土木工程專業(yè)必修課程。該課程是同濟(jì)大學(xué)傳統(tǒng)品牌課，在三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)。經(jīng)幾代學(xué)者的努力，課程教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，教學(xué)方法不斷改進(jìn)。近年來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)[1]，實(shí)施一流本科課程建設(shè)[2]。2016年開始，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院以土木工程專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，持續(xù)推進(jìn)專業(yè)建設(shè)和改進(jìn)。在此背景下，同濟(jì)大學(xué)建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程積極順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，厘清教學(xué)問題，優(yōu)化和改進(jìn)課程教學(xué)體系，開展教學(xué)改革實(shí)踐，取得了一定效果，于2022年入選教育部第二批國(guó)家級(jí)一流本科課程[3]。

一、課程特點(diǎn)

建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程具有鮮明的理論和實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)。課程目的是讓學(xué)生了解建筑混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的基本形式，掌握建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理以及設(shè)計(jì)方法，掌握砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算的基本理論和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的相關(guān)知識(shí)。該課程的先修課程包括建筑材料、力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等課程，是土木工程專業(yè)的一門主要和核心的專業(yè)課，是力學(xué)一般性知識(shí)以及荷載與設(shè)計(jì)原理、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為學(xué)生畢業(yè)后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展創(chuàng)造性工作打下專業(yè)基礎(chǔ)。

在學(xué)習(xí)方法上，本課程與相關(guān)先修課程尤其是結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程等有密切聯(lián)系。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程使學(xué)生掌握桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算知識(shí)；混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程針對(duì)土木工程大類，使學(xué)生掌握基本構(gòu)件受力性能和設(shè)計(jì)方法等知識(shí)。而本課程更注重使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)體系分類、計(jì)算和設(shè)計(jì)等知識(shí)。為此，教學(xué)上需注意學(xué)生形象思維能力和感性認(rèn)識(shí)的培養(yǎng)，在教授部分知識(shí)點(diǎn)時(shí)可聯(lián)系國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行講解。此外，學(xué)生將初步接觸結(jié)構(gòu)構(gòu)造這一新的技術(shù)，教師要具備較豐富的理論知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)才能使學(xué)生掌握這一技術(shù)。

在同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，本課程的前身是建筑混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩門課程。2015年，為適應(yīng)當(dāng)時(shí)的培養(yǎng)卓越工程師要求，本課程進(jìn)行了改革，總體上更強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)“設(shè)計(jì)方法”的掌握，同時(shí)優(yōu)化了建筑工程課程群。

二、課程教學(xué)目前存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容難以支撐教學(xué)目標(biāo)的要求

目前，本課程教學(xué)內(nèi)容由混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)兩部分組成。前者包括梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房排架結(jié)構(gòu)、多層框架結(jié)構(gòu)，后者包括材料性能、結(jié)構(gòu)形式和內(nèi)力分析、無(wú)筋和配筋砌體構(gòu)件承載力計(jì)算等。其中，對(duì)于單層廠房排架結(jié)構(gòu)教學(xué)模塊的設(shè)置，當(dāng)初的考慮是在我國(guó)20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)前10年，裝配式建筑結(jié)構(gòu)不普及的情況下，借助單層廠房排架結(jié)構(gòu)引入裝配式建筑的概念，能使學(xué)生更好地了解“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件預(yù)制工廠化、施工機(jī)械化”等裝配式結(jié)構(gòu)核心概念。但從2015年起，我國(guó)裝配式建筑發(fā)展迅速，國(guó)家連續(xù)發(fā)布了多項(xiàng)政策支持裝配式建筑發(fā)展，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于完善，裝配式建筑行業(yè)進(jìn)入發(fā)展黃金期。2022年上半年全國(guó)新開工的裝配式建筑占新建建筑面積的比例超過(guò)25％，裝配式建筑建設(shè)面積累計(jì)達(dá)到24億平方米，其中大部分是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)[4]。與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有所不同，如鋼筋連接技術(shù)、構(gòu)件連接技術(shù)等均為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)獨(dú)有。這些內(nèi)容亟待在教學(xué)中體現(xiàn)，以適應(yīng)業(yè)界對(duì)專業(yè)人才的需求。現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容已難以支撐教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）教學(xué)模式阻礙創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

本課程現(xiàn)有的教學(xué)模式主要是教師講授、學(xué)生完成作業(yè)以掌握專業(yè)知識(shí)和技能。首先，在這一教學(xué)模式中，部分學(xué)生態(tài)度消極、被動(dòng)接受，對(duì)理論和方法無(wú)法深入理解，不能內(nèi)化成自己的知識(shí)和能力。其次，教師較多地以文字、工程示意圖等形式傳授信息和知識(shí)，使部分學(xué)生存在接受程度低或掌握信息慢等問題。最后，受到社會(huì)一些無(wú)知自媒體和消極輿論的影響，少數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)土木工程較難就業(yè)，因而消極對(duì)待學(xué)習(xí)，表現(xiàn)為不上課、不做作業(yè)、應(yīng)付考試等。

從就業(yè)單位反饋來(lái)看，設(shè)計(jì)院反映學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的整體掌握、靈活應(yīng)用存在不足，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力有待提高。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)方式不合理

本課程原有的評(píng)價(jià)方式是平時(shí)成績(jī)占10%，期末考試卷面成績(jī)占90%。這種評(píng)價(jià)方式催生了部分學(xué)生平時(shí)應(yīng)付學(xué)習(xí)、臨考突擊復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，不利于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能的掌握，影響土木工程專業(yè)綜合創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

三、課程教學(xué)優(yōu)化思路和實(shí)踐

（一）增加裝配式混凝土結(jié)構(gòu)等教學(xué)內(nèi)容

本課程從兩個(gè)方面完成教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)。一是優(yōu)化課時(shí)安排，安排2學(xué)時(shí)講授裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)方法和基本構(gòu)造（見表1）。二是新增裝配式建筑結(jié)構(gòu)選修課程，該課程已開設(shè)2年，共9學(xué)時(shí)，其中5學(xué)時(shí)講授混裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配與施工，以及功能一體化建筑的概念。待該選修課程發(fā)展完善后，計(jì)劃將相關(guān)內(nèi)容并入建筑混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程。

（二）改進(jìn)開放式討論課等教學(xué)模式

開放式討論課這一教學(xué)模式能夠突破標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)方法的局限。教師采用引導(dǎo)、提示、歸納等手段，讓學(xué)生積極參與問題提出、難點(diǎn)總結(jié)、尋求思路、提出解決方案等環(huán)節(jié)，可提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提煉、分析和解決問題的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維[5]。本課程改進(jìn)教學(xué)模式的措施有：

第一，將原習(xí)題課改變?yōu)殚_放式討論課（見表2）。要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)習(xí)題，課堂上講解例題時(shí)更多地讓學(xué)生參與討論，注重 “由技入道”和多方案比選，力求使學(xué)生發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、提升創(chuàng)新能力。

第二，增加動(dòng)畫、視頻等教學(xué)手段。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的專業(yè)網(wǎng)站上有大量的教學(xué)素材可供選用，但這些素材有的是非專業(yè)人士制作的，有的存在技術(shù)缺陷，教師要仔細(xì)鑒別，以免學(xué)生“先入為主”地產(chǎn)生不專業(yè)的認(rèn)知。

第三，制作配合課程教學(xué)內(nèi)容的“精練型”教學(xué)完整視頻，展示在中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站上。視頻按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講授，視頻時(shí)長(zhǎng)為10～20分鐘?！熬毿汀苯虒W(xué)視頻主要供學(xué)生快速預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)使用，并不能完全代替課堂教學(xué)。

（三）注重階段性測(cè)評(píng)

注重階段性測(cè)評(píng)有助于學(xué)生鞏固知識(shí)、查找不足，達(dá)到強(qiáng)化知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)的目的，同時(shí)避免學(xué)生產(chǎn)生臨時(shí)抱佛腳的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣。結(jié)合專業(yè)認(rèn)證要求，改進(jìn)后的評(píng)分方法是“總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)10%+第一次階段測(cè)試成績(jī)15%+第二次階段測(cè)試成績(jī)15%+期末考試成績(jī)60%”。其中，平時(shí)成績(jī)是根據(jù)學(xué)生在開放式討論課中和課后作業(yè)的表現(xiàn)，按公布的評(píng)價(jià)細(xì)則進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得出的。另外，教師對(duì)兩次階段測(cè)試結(jié)果給出書面反饋，并在課堂上集中討論和講解，同時(shí)對(duì)部分學(xué)習(xí)吃力的學(xué)生，主動(dòng)安排課后答疑。這樣能使學(xué)生在平時(shí)就將知識(shí)難點(diǎn)消化掉，而不是積累到期末考試前才集中解決。

四、效果

（一）課程教學(xué)效果提升

以上教改措施已實(shí)施2年，取得了較好效果。課堂上學(xué)生無(wú)精打采的情況少見甚至不見了，學(xué)生大多認(rèn)真聽講，主動(dòng)提問。開放式討論課上，學(xué)生能主動(dòng)結(jié)合教材內(nèi)容聯(lián)系規(guī)范內(nèi)容，積極參加討論，提出自己的想法和方案。教師和學(xué)生一起進(jìn)行方案分析比選，每次課程結(jié)束時(shí)學(xué)生都意猶未盡。課程教學(xué)效果的提升，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

（二）期末考試成績(jī)穩(wěn)中有升

教授其他課程的教師普遍反映，疫情導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度有所下降。一個(gè)表現(xiàn)是，難度基本相同的期末試卷，疫情后學(xué)生的平均成績(jī)相較疫情前有所下降。而本課程積極進(jìn)行課程改革，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解、融會(huì)和掌握。以期末考試為例，難度基本相同的試卷，教改后學(xué)生分?jǐn)?shù)均值與教改前相比略有提高。

（三）積極參加各類競(jìng)賽

鼓勵(lì)學(xué)生積極參加“同濟(jì)大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)競(jìng)賽”“上海市大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”“全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”和“ASCE中太平洋賽區(qū)大學(xué)生競(jìng)賽”等系列競(jìng)賽，使得部分成績(jī)好、有興趣的學(xué)生能接受更好、更多的專業(yè)教育和挑戰(zhàn)。

（四）建成國(guó)家級(jí)課程

以2023學(xué)年為例，在中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站上，本課程有近400人參加學(xué)習(xí)。近期，結(jié)合課程的其他建設(shè)成果，本課程入選2022年教育部第二批國(guó)家級(jí)一流本科課程。

五、結(jié)語(yǔ)

本次課程改革堅(jiān)持“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教學(xué)理念，貫穿“以學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向”的原則，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等進(jìn)行了積極探索。教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)工程實(shí)踐新發(fā)展，教學(xué)方法注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，教學(xué)評(píng)價(jià)全面多元化，同時(shí)逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 教育部，工業(yè)和信息化部，中國(guó)工程院. 關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見[EB/OL].（2018-09-17）[2023-06-11]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2018-12/31/content_5443530.htm.

[2] 教育部. 教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見[EB/OL].（2019-10-30）[2023-06-11].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[3] 同濟(jì)大學(xué). 上海第一、全國(guó)第四！同濟(jì)大學(xué)新增55門國(guó)家級(jí)一流本科課程[EB/OL].（2023-04-18）[2023-06-11].https：//news.#edu.cn/info/1002/83780.htm.

[4] 央視網(wǎng). 我國(guó)新建建筑“綠色化”已超90%[EB/OL].（2022-07-10）[2023-06-11].https：//news.cctv.cn/2022/07/10/ ARTIY0A1FgUuc6Ru7BxHU5MI2207?

10.shtml.

[5] 王德輝，羅素蓉，王雪芳. 土木工程專業(yè)課程教育模式的研究[J]. 大學(xué)教育，2021（10）：56-58.

［責(zé)任編輯：劉鳳華］