《混凝土结构设计原理》课程建设

关 萍

(大连大学建筑工程学院,辽宁大连 116622)

《混凝土结构设计原理》课程建设

关 萍

(大连大学建筑工程学院,辽宁大连 116622)

《混凝土结构设计原理》课程是土木工程专业必修的主干课程。阐述该课程的性质及作用,分析课程特点,重点结合应用型人才培养目标,从教师作用、教学内容、教学方法、教学手段、考核方法、学生工程素质培养等方面讨论了课程建设过程中的一些改革做法与思考。

混凝土结构;课程特点;课程建设

《混凝土结构设计原理》课程是土木工程专业必修的专业基础课,是一门应用面广、适用性强的专业主干课程。在本课程的教学中,不仅要讲授混凝土结构的基本理论、基本构件的设计方法,更重要的是通过本课程的教学,培养和提高学生具有分析和解决工程实际问题的综合能力,为后续的专业课程、课程设计、毕业设计环节的学习及今后的工作打下扎实的基础,从而满足具有创新能力的应用型人才培养的要求。

1 课程特点

1.1 课程内容概述

《混凝土结构设计原理》课程主要讲述混凝土结构基本构件的受力性能和设计计算方法,内容包括钢筋与混凝土材料的力学性能、结构设计方法、以及结构基本构件(受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件)的受力性能分析、设计计算和构造措施、正常使用阶段变形和裂缝的验算、预应力混凝土构件的原理与设计。学生之前已修完高等数学、材料力学、结构力学等课程。

1.2 课程特点

1.2.1 材料的不确定性

钢筋混凝土构件和结构是由两种材料组合而成,且混凝土力学性能的复杂性,目前还没有建立起比较完整的混凝土强度理论体系,其受力性能受材料内部组成和外部因素(荷载、环境等)影响,因此钢筋混凝土构件的计算理论和计算公式在很大程度上是根据试验分析得出的半理论半经验公式,对初学者往往不易接受。它不像学习数学、力学等课程时,其计算原理和计算公式是根据较系统而严密的数学、力学逻辑运算推导而得。这就要求学生在学习本课程时必须重视试验研究及其试验结果分析。

1.2.2 解答的多样性

在结构设计中,存在着选定混凝土和钢筋两种材料的不同强度等级和两种材料所用数量多少的配比问题,而这种配比可由设计者自行确定。因此对相同荷载、同一构件,就可以设计出多个均能满足要求的解答,问题的解答不是唯一的,这和数学、力学习题的解答不相同。正是由于材料的配比具有选择性,因此当比值超过了一定的范围就会引起构件受力性能及破坏形态的改变。为了防止构件出现非预期的破坏状态,往往对钢筋混凝土构件的计算公式规定出它们的适用条件,有时还规定出某些构造措施来保证。

1.2.3 设计的综合性

构件或结构设计是一个综合性问题。设计过程包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、施工方案等,同时还需要考虑安全适用和经济合理。设计中许多数据可能有多种选择方案,最终设计结果应经过各种方案的比较,综合考虑使用、材料、造价、施工等各项指标的可行性,才能确定较为合适的设计结果。因此在教学中要注意培养学生对多种因素进行综合分析的能力。

1.2.4 内容的复杂性

《混凝土结构设计原理》课程内容多而杂,学生从数学、力学课程的学习转到混凝土结构课程的学习,开始普遍感到"内容多、概念多、公式多、符号多、构造条文多",如果完全将数学、力学课程特点及学习思路引入到本门课程的学习,会造成计算公式过于复杂而抓不到问题的重点,不符合结构综合设计的要求。因此多年的教学实践表明,学生从先修数学、力学课程到混凝土结构设计原理的过渡过程比较重要,不然部分学生会出现概念不清、公式理解不透、计算步骤掌握不到位的情况。

另外,混凝土结构是一门不断发展的科学,有许多新技术、新理论、新应用不断出现,这要求教师要不断关注本学科的新动态,了解和掌握这些新技术、新理论,并将其补充到教学中去。

2 课程建设与思考

2.1 教师主导作用是课程建设的关键

2.1.1 教师的主导作用

要进行课程建设工作,教师的主导作用和责任心是关键。如何调动学生的学习积极性,提高学生学习本门课的兴趣,与教师做好配合,主动自觉地学好本门课程,这是作为主讲教师应该经常思考的问题。

教师要热爱教学工作,热爱学生。对教学内容要有深入的研究和准备,要设计课堂教学内容,抓住教学重点,要深入思考教学方法和手段,还要不断充实、更新自己的知识结构,时刻关注混凝土结构领域的最新动向与发展。

教师要激发学生的学习兴趣。比如,在讲授绪论内容时,通过介绍混凝土结构发展史,来激发学生求知好奇心;介绍混凝土结构新成果,来激发学生的专业自豪感;介绍混凝土工程领域的发展前景,来激发学生对就业与未来发展的信心;介绍混凝土结构存在的问题,来激发学生探索创新的欲望[1]。教学过程中,教师还介绍近年来发展起来高性能混凝土、钢骨混凝土的基本知识与应用,不断结合自身的科研工作和成果来讲授,目的使学生了解混凝土工程领域的新技术、新发展,增加专业学习的热情。

教师要培养学生的专业责任感。混凝土结构或构件承载力计算是课程的主要内容,它的计算结果直接关系到结构安全性、适用性、耐久性的问题。这就要求学生在学习本课程时,要抱着强烈的社会责任感和专业责任心来学习。在教学中,我们常常结合课程内容分析建筑物震害或某一工程事故,认真指出学生作业中出现的错误会给建筑结构造成什么样的危害后果,对学生进行责任感教育。

2.1.2 更新教学方法

教师要结合课程特点更新教学方法。启发式、提问式的课堂教学既活跃了课堂学术气氛,又启发了学生的求知欲。强调教学过程中的师生互动,教师对学生进行启发式提问,引导教学主线,学生遇到问题上课及时提问,通过教师的回答将难点及时化解。混凝土课教学中,在观看试验或撰写专题报告时,教师先提出思考题,让学生带着一系列问题去学习、去思考,解决思考题中的问题,然后教师组织课程讨论,做出总结,这样可使学生更好地掌握教学内容,培养学生查阅资料、归纳和分析问题的能力。在讲授新的教学内容用到之前学过的基础知识时,不是直接将基础知识抛出,而是启发学生对基础知识的运用和掌握新知识之间的相互联系,培养学生分析问题的能力,同时又不断复习之前学过的知识。

2.1.3 教学内容的归纳与总结

教师要善于提炼教学内容中的内在联系和规律性的东西,抓住重点,理清解决问题的思路,引导学生有层次、有步骤解决结构设计中的各种问题,达到举一反三的目的,逐步增强解决工程设计问题的综合能力[2]。

该课程内容多,在教学中,教师注重引导学生对教学内容进行归纳与总结。混凝土结构设计原理课程有十章内容,其中有六章是关于各种构件承载力计算的。对各种构件承载力计算问题,教师启发学生理出了试验结果→理论分析(基本假定)→建立计算公式→设计方法→构造要求的整体分析问题的思路,只是针对各构件各阶段有其不同内容;在解决正截面截面设计问题时,引导学生总结出求钢筋面积As的一般方法,即αs→ξ→x→As,这样学生学习主线明确,思路清晰,便于掌握。

2.2 采用合理的教学手段

根据课程特点,合理地采用教学手段,对增加教学信息量,活跃课堂气氛,更好地完成教学任务是必要的,特别是随着对专业培养目标和培养方案的调整,课程的教学时数有所变化,这样完全依赖传统的黑板加粉笔的方式来进行教学满足不了教学的要求。因此借助于现代信息技术手段是必然趋势,但根据几年的教学实践来看,本课程完全采用多媒体课件教学,效果并不理想,尽管授课信息量增大,但会使学生对所学知识理解不深、掌握不牢,学生也不喜欢完全的多媒体授课方式。为此,采取了多媒体与黑板相结合的方式比较合适。

教学中,对于叙述性文字多的教学内容以及一些必要的图形,采用多媒体形式授课,而对于一些公式的推导或设计步骤、方法仍采用传统的教学手段,两种结合比只采用其中之一的方法效果要好,也受到学生的欢迎。

前面提到,由于混凝土力学性能的复杂性和离散型,有关混凝土的设计方法和计算公式在很大程度上依赖于试验基础上的分析结果。为此,演示试验是提高课堂教学效果的有效手段,可以弥补实验室条件较差的遗憾。教师将混凝土构件试验过程与分析的录像以及有关教学试验软件引进课堂教学中,让学生对试验的理解不是凭空想象,这样学生加深了对混凝土结构构件破坏过程的力学性能和试验结果的理解,提高课堂教学的主动性与趣闻性,提高学习效率,为混凝土课程的深入学习打下了良好的基础。

2.3 深化考试方法改革

针对混凝土结构设计原理课程的特点,如何利用好考试的导向作用,客观公正地考察学生的学习效果,从注重知识掌握到注重知识应用和能力的培养,这是比较重要的教学环节[3]。几年来,我们经过闭卷、开卷、先闭后开,半开卷等方式的实践,认为采用半开卷方式比较好,能够达到考试的目的。因为混凝土结构设计原理课程内容多,如果采用完全闭卷考试,让学生去背大量公式,可能会造成应试教育,而完全开卷又达不到必要的教学效果,半开卷考试只允许学生带学院统一盖章的、写有归纳总结材料的A4纸一张,这种考试方式培养了学生对所学知识的总结归纳能力,符合混凝土结构设计原理课程特点,减少或避免了学生考试违纪作弊现象的出现,同时可以调动学生学习的主观能动性,督促学生提高自主学习的动力和能力。

课程的最终成绩评定由平时成绩与期末考试两部分组成,平时成绩包括平时作业、出勤、小测验、期中考试、专题报告等方面,其中专题报告要求学生结合混凝土结构的发展动态、最新应用成果等通过查阅资料独立整理完成,目的是为了提高学生查阅资料、撰写科技论文的能力。

2.4 注重学生工程素质的培养

应用型土木工程人才要求学生必须具有工程素质和综合能力,这些素质与能力的培养需要通过教学的各个环节加以训练[4]。在混凝土结构原理课程的教学中,学生经过老师的课上讲授,掌握了结构设计基本方法,学会了运用设计规范做工程设计,这是工程师专业的基本素质;采取了在课堂教学中提出问题、讨论问题、回答问题的方式,锻炼学生的语言表达能力和分析问题的能力;设计计算型作业要求学生不仅得出计算结果,还要画出结构的配筋图,锻炼学生用工程语言表现设计成果的能力,培养学生养成良好而严谨的工作作风,增强学生对实际工程的适应能力;同时设计计算中启发学生对各种结构设计方案、计算结果进行比较,思考结构安全与经济的关系,培养学生综合分析问题的能力;教学中通过分析建筑物震害或工程事故,培养学生社会责任感。实践证明,采取以上做法有助于学生综合能力的提高。

3 结束语

在多年的教学中,我们根据《混凝土结构设计原理》课程特点和存在的问题,在教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了思考与改革,教学上取得了一些效果。课程建设与改革是一项长期而系统的工程,它是人才培养的需要,也是土木工程学科发展的需要。因此我们要不断学习新技术、新知识,不断探索,为培养国家建设需要的高素质创新人才而努力。

[1]焦楚杰,张季超等.讲授绪论有学问[J].广州大学学报. 2006.专刊.

[2]蔡健,季静等.混凝土结构课程教学改革的探索与实践[J].广州大学学报.2006.专刊.

[3]宗兰.改革混凝土结构课教学方法,培养学生工程素质[J].广州大学学报.2006.专刊.

[4]郝润霞,郭晓燕.混凝土结构课程教学方法及考试改革探讨[J].烟台大学学报.2010.专刊.

Courses Construction and Thoughts of Concrete Structure Design Principle

GUAN Ping

(College of Civil Engineering and Architecture,Dalian University,Dalian,116622,China)

Concrete Structure Design Principle is a major course required by civil engineering.This paper expounds the properties and effects of this course,analyzes the course’s characteristics,and focuses on the combination with the training objectives of practical talents.Certain reforms and thoughts in the curriculum construction processwere discussed from the aspects of the teacher role,course content,teachingmethod,evaluation way and student engineering quality.

concrete structure,course’s characteristics,courses construction

TU37;G642

A

1008-2395(2010)06-0116-03

2010-08-26

关萍(1963-),女,教授,Email:guanping63@yahoo.com.cn