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關(guān)鍵詞：獨立任務(wù)型課程；模塊化；課程過程考核評價
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）04011204
課程考核方法是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要手段，是高校教學(xué)過程管理的一個重要環(huán)節(jié)。高等工程教育很多專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，其知識體系由相互近似獨立的工程任務(wù)組成，且設(shè)計、分析和計算的原理也不相同。這些專業(yè)知識的掌握、能力的培養(yǎng)是一個復(fù)雜的分段逐步實現(xiàn)的過程，成績評定不是一個簡單的標準考試的結(jié)果，應(yīng)以人才培養(yǎng)目標為導(dǎo)向，結(jié)合不同的教育經(jīng)驗，形成以多模塊、多形式、多手段的進程性的過程評價為主的考核評價體系，并在教學(xué)中不斷指導(dǎo)學(xué)生，創(chuàng)造問題情景，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考、判斷和分析。通過課程評價督促教師糾正教學(xué)方法，調(diào)整學(xué)習(xí)的方向和方法， 進而更好地達到人才培養(yǎng)目標。文章基于課程與教學(xué)課程基本原理中的過程考核原則，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程為例，研究了獨立任務(wù)型課程模塊化過程考核評價的方法。
一、課程考核評價研究概況和基本原理
（一）研究概況
關(guān)于中美大學(xué)在課程考核方式上的差異，南京財經(jīng)大學(xué)高等教育研究所陳棣沭等對此進行了系統(tǒng)對比，他認為中國各大學(xué)課程評價方法多采用標準化考試，而美國
則更注重過程性考核，并將其成績納入課程考核評價體系中[1]。美國也曾認為標準化考試是課程評價的最佳方法，但標準化考試使用了20多年后其弊端逐漸暴露[2]。為此，20世紀30年代美國教育學(xué)家泰勒經(jīng)過了8年的
教育研究，提出了課程與教學(xué)基本原理的4條原則[3]，構(gòu)建了當今美國及西方國家從小學(xué)到大學(xué)課程教學(xué)設(shè)計的基本準則。其中，泰勒的課程與教學(xué)基本原理中第4條給出了課程教學(xué)的過程評價方法。20世紀70年代，教育學(xué)家歐?桑迪在泰勒課程原理和教育心理學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，進一步提出了現(xiàn)代課程評價的7條原則[2]，其核心是通過引導(dǎo)和刺激，調(diào)動學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機，激勵其自主學(xué)習(xí)，強調(diào)自我評價，同時，在考核評價手段上注重多樣化，在教學(xué)進程中采用觀察等方法，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)造力，考察其認識、感悟及應(yīng)用能力
。目前美國各大學(xué)的學(xué)生考核方式無不受泰勒和歐?桑迪等教育學(xué)家課程考核評價原理的影響。對于中國應(yīng)用型工程技術(shù)學(xué)院，德國教育經(jīng)驗值得學(xué)習(xí)。德國雙元制職業(yè)教育久富盛名，德國職教界明確將培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力作為其主要目標，具體包括專業(yè)能力、方法能力和社會能力三大能力?？己藰藴蕠@知識、技能、素質(zhì)，構(gòu)建課程考核標準， 體現(xiàn)能力本位的職業(yè)教育理念[4]。
（二）任務(wù)型課程過程考核評價方法
基于泰勒課程原理，課程考核即課程評價。其主要目的是通過考核檢驗學(xué)生對知識的掌握程度，是否達到了預(yù)期的教育效果，以及反饋教學(xué)過程中存在的教學(xué)問題[5-6]。目前中國各高校傳統(tǒng)的課程考核方式是通過期末課程結(jié)業(yè)標準化考試來評價本學(xué)期的教學(xué)效果，存在反饋滯后的問題，對學(xué)生知識的掌握極為不利。同時，傳統(tǒng)的課程考核方式，題型固定、答案統(tǒng)一，禁錮了學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)新思維能力的發(fā)揮[7]。
課程考核實質(zhì)上就是課程教學(xué)效果的評價，對于土木工程專業(yè)的學(xué)生來說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)主要目的是使學(xué)生具備鋼筋混凝土梁、板、柱等構(gòu)件承載的力學(xué)行為的分析能力，并基于分析進行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。工程設(shè)計問題的分析和解決是結(jié)構(gòu)設(shè)計逐步選優(yōu)的過程，沒有絕對統(tǒng)一的答案，因此需要培養(yǎng)學(xué)生運用不同方法和手段解決具體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)重要的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理課程，主要包含鋼筋混凝土梁和柱構(gòu)件的承載、構(gòu)造和耐久性的設(shè)計基本原理，具有多個模塊工程設(shè)計任務(wù)型的知識點群。各模塊之間的知識體系前后繼承性不強，相對獨立。因此，該課程知識點具有模塊化特點，配合模塊化教學(xué)模式，其考核方式分模塊、分階段、分類別進行，其目的是使教學(xué)工作的重點真正落實到學(xué)生的工程設(shè)計能力培養(yǎng)之上，使學(xué)生在掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理的基礎(chǔ)上，增強自主獨立的工程設(shè)計和分析能力，真正實現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標。
二、課程考核模塊劃分
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理，進而進行各類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱等構(gòu)件的承載設(shè)計，具體包括結(jié)構(gòu)材料的選擇、構(gòu)件截面的尺寸設(shè)計、截面配筋設(shè)計。基于課程由不同工程設(shè)計任務(wù)組合而成的特點，按不同預(yù)定完成任務(wù)，將模塊具體劃分如下。
（1）結(jié)構(gòu)材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理模塊主要知識點主要包括：鋼筋和混凝土的材料性能及選用原則荷載、材料強度的取值方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理三個方面。
該部分知識點作為課程后續(xù)的梁、柱等設(shè)計的基礎(chǔ)知識，將為這些構(gòu)件設(shè)計提供材料力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，因此考核重點是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)理論，以及與其相關(guān)的土木工程材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)知識。
（2）鋼筋混凝土梁構(gòu)件截面抗彎、抗剪和抗扭設(shè)計原理模塊的主要知識點包括： 鋼筋混凝土梁在彎矩，或剪力，或扭矩作用下截面破壞過程；構(gòu)件承載力截面設(shè)計的基本假定和設(shè)計原理；構(gòu)件承載力設(shè)計和梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求三個方面。
該模塊教學(xué)目的是使學(xué)生能夠運用所學(xué)的結(jié)構(gòu)材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理，掌握梁的構(gòu)造設(shè)計方法，利用理論力學(xué)和材料力學(xué)等相關(guān)力學(xué)理論和混凝土梁試驗研究成果，分析梁截面破壞過程，構(gòu)建鋼筋混凝土梁極限承載力理論計算模型，掌握梁構(gòu)件的承載力計算方法，同時應(yīng)用這些方法，進行鋼筋混凝土梁構(gòu)件截面的配筋設(shè)計和截面承載能力驗算。該部分重點考核學(xué)生是否具備鋼筋混凝土梁承載的力學(xué)行為的分析和工程設(shè)計能力，同時，考慮到專業(yè)知識的遷移和延伸，著重考核學(xué)生的專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力，重點是將鋼筋混凝土梁設(shè)計的基本原理拓展到實際的工程結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)，連續(xù)梁，簡支梁、懸臂梁結(jié)構(gòu)）應(yīng)用中。
（3） 鋼筋混凝土設(shè)計原理模塊的主要知識點包括：鋼筋混凝土柱構(gòu)造設(shè)計要求（材料、截面、鋼筋）；
軸心受壓構(gòu)件正截面的破壞過程和特征及承載力計算方法；
偏心受壓構(gòu)件破壞過程和特征及正截面承載力計算方法；
偏心受拉構(gòu)件正承面載力和斜截面承載力計算方法；
對稱配筋條件下，柱的承載力設(shè)計五個部分。
該模塊教學(xué)目的是使學(xué)生熟練掌握結(jié)構(gòu)材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理，進行柱的構(gòu)造設(shè)計，利用理論力學(xué)、材料力學(xué)相關(guān)理論，以及混凝土柱試驗研究成果，分析柱的截面破壞過程，構(gòu)建鋼筋混凝土柱極限承載力理論計算模型，掌握柱構(gòu)件在軸心、偏心受壓條件下，以及對稱與非對稱條件下的承載力計算方法，同時運用這些方法進行鋼筋混凝土柱構(gòu)件截面設(shè)計。重點考察學(xué)生是否具備鋼筋混凝土柱承載設(shè)計的能力和對該類工程問題的分析能力。
（4）鋼筋混凝土梁構(gòu)件正常使用階段撓度和耐久性的設(shè)計原理，以及預(yù)應(yīng)力混凝土梁設(shè)計原理模塊，主要考核構(gòu)件截面在長期和短期荷載作用下截面剛度和變形控制設(shè)計；構(gòu)件截面裂縫寬度的驗算方法和環(huán)境侵蝕對構(gòu)件承載能力的影響；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力設(shè)計和構(gòu)件承載力計算方法及構(gòu)造要求。
該模塊教學(xué)目的是使學(xué)生能夠運用所學(xué)的結(jié)構(gòu)材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理，理解和掌握構(gòu)件正常使用的設(shè)計方法，利用理論力學(xué)和材料力學(xué)相關(guān)理論，學(xué)會構(gòu)建鋼筋混凝土梁正常使用階段截面剛度理論計算模型，掌握混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計要求，通過對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工工藝、承載設(shè)計原理的理解，掌握預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。是否具備預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力是考察的重點。
三、考核方式和標準的設(shè)計
基于模塊化教學(xué)改革的要求和獨立任務(wù)型課程模塊化過程考核評價的基本原理，該課程考核評價引入了分階段、按模塊、多手段的考核模式，最終目的是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，強化學(xué)生“能力”培養(yǎng)，真正實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標。同時，解決教與學(xué)的偏差、教學(xué)信息反饋滯后問題，提高課程教學(xué)質(zhì)量，最終實現(xiàn)進程性模塊化課程過程考核評價的設(shè)計。該評價方式和標準的設(shè)計主要包括各模塊考核評價的要點設(shè)計和課程考核成績評定方案設(shè)計兩部分。
（一）模塊考核評價要點
教學(xué)模塊1包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)理論和結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能，主要為其它模塊知識點的理解和掌握提供理論支撐。該部分知識貫穿整個教學(xué)過程，因此其考核要點是專業(yè)基礎(chǔ)概念和基本原理。為了便于學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)課程（土木工程材料，材料力學(xué)等）知識，理解和掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理，考試中增加混凝土材料組成和制備、鋼筋混凝土材料力學(xué)性能的基本知識。該部分考核以書面閉卷形式為主，題型主要有名詞概念、簡答、鋼筋混凝土工程材料問題分析。
教學(xué)模塊2、3是該課程的重點教學(xué)內(nèi)容，主要培養(yǎng)學(xué)生工程問題綜合分析、工程設(shè)計和創(chuàng)新思維能力。由于該部分理論性和工程應(yīng)用性強，而且每一個知識點具有明確的工程設(shè)計目的。因此該模塊考核可根據(jù)工程設(shè)計的特點，采取以靈活多樣的開卷（工程問題分析、研究、工程設(shè)計計算）考試為主，以試驗研究、工程設(shè)計大作業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、結(jié)構(gòu)問題研究為輔進行考核，其目的是考查學(xué)生對工程（梁、柱）設(shè)計理論方法的理解和掌握情況，以及工程實踐分析和創(chuàng)新解決工程問題的能力。其中工程設(shè)計作業(yè)、工程設(shè)計大賽和梁柱的試驗等輔考核，由課題組教師指導(dǎo)，以小組為單位共同完成。通過設(shè)計作品展示、試驗設(shè)計和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、研究報告等形式，較好地激發(fā)學(xué)生對結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和團隊合作精神。
由于教學(xué)模塊4教學(xué)知識點體系內(nèi)容多，通過單一試卷考試不能全面反映學(xué)生對該部分知識點的掌握程度，因此，該模塊考核以具體工程項目中預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計為背景的大作業(yè)形式為主，全面考核學(xué)生進行新型結(jié)構(gòu)研究和創(chuàng)新實踐的能力。
（二）課程考核成績評定方案的設(shè)計
基于該課程考核要點，并結(jié)合階段模塊化教學(xué)改革的要求，有針對性地進行題型設(shè)計。在考試題型設(shè)計中，工程問題分析，解決問題的方案、思路和工程設(shè)計計算作為重點題型，考核學(xué)生是否能夠善學(xué)善用，運用所學(xué)工程設(shè)計原理，進行獨立思考、解決和分析工程問題。在考核評價過程中，鼓勵學(xué)生提出具有創(chuàng)新性的、探討性的觀點，并在分值上給予體現(xiàn)，同時，工程問題論述分析題的評分標準要基于工程設(shè)計原理，允許有不同見解的答案，評卷時應(yīng)著力關(guān)注試卷的分析問題和計算推導(dǎo)，以及不同方案的比選過程。具體題型設(shè)計和考核評定標準如表1。
研究性試驗、構(gòu)件設(shè)計作業(yè)，競賽、研究報告100小組考核100全過程
平時平時出勤（20%）、作業(yè)（40%）、課堂筆記（20%其檢查4次）、互動問題回答（課堂活動和小組互動20%）100全過程
總成績平時（10%）+考試（60%）+研究型（30%）100
四、結(jié)語
（1）課程教學(xué)過程考核和考核手段多樣化是目前國內(nèi)外高等教育課程考核評價的主要方法和趨勢。
（2）課程考核評價模式的改革要結(jié)合課程特點，以實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標為指導(dǎo)思想，因地制宜進行系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)課程教學(xué)和評價一體化的改革。
（3）對于獨立任務(wù)型課程，采用分階段、按模塊、多手段的過程考核模式符合現(xiàn)代課程過程評價改革的理念。參考文獻：
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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)重要的一門專業(yè)主干課，該課程主要研究典型構(gòu)件梁、板和柱等的一些力學(xué)性能、設(shè)計方法、構(gòu)造要求和破壞特征等，其任務(wù)是向?qū)W生傳授混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能、計算原理和設(shè)計方法，為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
然而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的特點是概念多、內(nèi)容多、符號多，加上規(guī)范的約束性，公式的經(jīng)驗性和問題的多解性，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了一定的困難。為了改變這種狀況，提高教學(xué)效果，本文結(jié)合作者多年的教學(xué)經(jīng)驗，從課堂教學(xué)的角度作了一些探討。
1 課程特點
（1）課程綜合性很強，要求學(xué)生具備扎實的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)知識。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的教學(xué)內(nèi)容從材料的力學(xué)性能入手，然后研究基本構(gòu)件的承載特性和破壞特征。由于混凝土是由水泥、骨料和水攪拌經(jīng)凝結(jié)硬化而形成，因此，混凝土材料的離散性大，力學(xué)性能較為復(fù)雜，相應(yīng)的材料參數(shù)具有不確定性。為了獲得混凝土材料及其構(gòu)件的強度設(shè)計值，需要學(xué)生掌握概率論與數(shù)理統(tǒng)計相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，理解極限狀態(tài)設(shè)計方法。在分析構(gòu)件基本受力過程中，雖然混凝土材料不是均質(zhì)且非各向同性材料，但仍采用了材料力學(xué)分析問題的方法。因此，需要學(xué)生具有扎實的數(shù)學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)。
（2）理論與工程實踐相結(jié)合，需要培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理是一門由理論向工程實踐轉(zhuǎn)化的學(xué)科，也是學(xué)生第一次接觸理論與工程實踐都很強的課程。在教學(xué)過程中，學(xué)生經(jīng)常有解決問題的結(jié)果為什么不是唯一的困惑。因此，需要讓學(xué)生明白，影響一個實際工程的參數(shù)很多。在滿足《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的前提條件下，很多參數(shù)的選取具有一定的主觀性和經(jīng)驗性。因此，需要在課程教學(xué)中，建立學(xué)生的工程概念，培養(yǎng)他們的工程素質(zhì)。
（3）涉及內(nèi)容多，知識覆蓋面廣。
鋼筋混凝土基本原理內(nèi)容主要包括：材料特性、構(gòu)件的承載性能、理論分析、構(gòu)件設(shè)計計算等四個部分。在材料特性中，不僅要掌握混凝土的力學(xué)特性，也要掌握其非力學(xué)特性，如收縮與徐變。構(gòu)件的承載性能中，由于混凝土的離散性及脆性特征、鋼筋與混凝土2種材料的配比，以及荷載的加載方式，都會影響著構(gòu)件的承載性能。通過分析構(gòu)件的承載性能，建立合理的力學(xué)計算模型，進行理論分析，推導(dǎo)出構(gòu)件的設(shè)計計算理論。并與實驗結(jié)果相對比，并考慮工程的安全性及舒適性，最終落實到工程實踐中。因此，鋼筋混凝土基本原理涉及內(nèi)容多，體系龐雜。
2 課堂教學(xué)探討
（1）采用案例法，梳理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的內(nèi)容。
案例教學(xué)法是以學(xué)生對案例的運用和討論為特點，幫助學(xué)生掌握對實際問題進行分析和反思的方法，重在提高學(xué)生的認識水平和解決問題的能力。其教學(xué)方法是根據(jù)教學(xué)目標的需要，以案例為基本素材，把學(xué)生帶入特定的事件情景中，進而識別問題、分析問題和解決問題，其最根本的內(nèi)容就是案例的選取和使用，這也是案例教學(xué)區(qū)別于其它方法的關(guān)鍵。其特點有：真實性、典型性、規(guī)范性、啟發(fā)性和實用性。
（2）樹立正確的設(shè)計觀念，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。
在剛開始講授鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理課程時，學(xué)生的概念里仍然是任何問題都只有唯一的精確理論解，學(xué)生只會解答嚴格給出條件的問題，但條件設(shè)定不完全時，學(xué)生往往會無法下手。面對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，學(xué)生總會設(shè)法找到設(shè)計結(jié)果的唯一性與精確性。這就需要授課老師回答正確的設(shè)計觀念。設(shè)計是從未知到已知，包括收集資料，方案比較，計算分析，結(jié)果評價，反復(fù)修改。在收集資料過程，使用材料的屬性只能估算；結(jié)構(gòu)方案分析時，只能進行結(jié)構(gòu)的近似分析；建筑結(jié)構(gòu)物上承受的外荷載并不能準確得知。因此，設(shè)計也是一項綜合性的創(chuàng)造性工作，設(shè)計不是一次就能成功的。它是一個尋求最佳解的過程。由于材料屬性的離散性和外荷載的不確定性等因素的影響，使得設(shè)計結(jié)果答案不唯一，但有好壞之分。通過對設(shè)計概念的講解，讓學(xué)生明白設(shè)計一個工程與做一道數(shù)學(xué)題的區(qū)別，從而培養(yǎng)他們的工程素養(yǎng)。
（3）系統(tǒng)介紹研究思路，幫助學(xué)生理解實驗性結(jié)果的科學(xué)性。
與材料力學(xué)課程比較，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論是建立在大量的試驗數(shù)據(jù)曲線擬合的基礎(chǔ)上，構(gòu)件的設(shè)計計算內(nèi)容是建立在實驗和工程實踐基礎(chǔ)上的，故存在很多經(jīng)驗系數(shù)和經(jīng)驗公式。這可能使得學(xué)生懷疑這門學(xué)科的科學(xué)性，難以讓學(xué)生找到學(xué)習(xí)這門課的方法。因此，需要老師系統(tǒng)地介紹以概率理論為基礎(chǔ)的設(shè)計理論方法。針對一個未知的領(lǐng)域，解決問題的主要思路分為以下幾個步驟：①首先通過大量的實驗，觀察實驗現(xiàn)象，找到問題的主要影響因素；②建立合理的數(shù)學(xué)力學(xué)計算模型；③以相關(guān)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的設(shè)計計算方法；④將理論結(jié)果與對實驗經(jīng)果進行認真對比分析，尋找結(jié)果差異的原因；⑤以工程實際需求為目標，對設(shè)計計算方法進行修正。然后以某一構(gòu)件（如抗扭構(gòu)件）的設(shè)計計算理論為例，來講解其設(shè)計方法。這就使得學(xué)生易于理解規(guī)范中的相關(guān)構(gòu)造要求，以及設(shè)計參數(shù)的上下限值（如最小和最大配筋率）。
（4）注重歸納總結(jié)，加強教學(xué)的邏輯性
符號多是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理一大特點，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生常?；煜?。因此，老師在教學(xué)過程中，需給學(xué)生講解符號的規(guī)律。符號的下標一般是英文單詞的開始字母。如：εe、εp、εsh、εcr依次為彈性應(yīng)變，塑性應(yīng)變，收縮應(yīng)變和徐變。為了便于學(xué)生能很好記住這些符號，在課件中給出專業(yè)術(shù)語的英文單詞。另外，課本中構(gòu)造部分規(guī)定性東西多，內(nèi)容比較零散，缺少邏輯性，有時，一個規(guī)定，在不同的地方多次出現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：土木工程；混凝土結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；教學(xué)過程；教學(xué)質(zhì)量
作者簡介：楊敬林（1978-），男，湖南武岡人，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，講師；方亮（1981-），女，湖南岳陽人，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，講師。（湖南 長沙 410128）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0082-01
“混凝土結(jié)構(gòu)”課程是土木工程專業(yè)的一門理論性及實踐性都較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程的主要任務(wù)和基本要求是：學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計基本方法，能正確應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設(shè)計，并具有初步分析和解決一般混凝土結(jié)構(gòu)實際工程技術(shù)問題的能力。[1]本文以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)為研究對象，結(jié)合該課程教學(xué)中存在的問題，就如何改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量進行探討。
一、“混凝土結(jié)構(gòu)”課程現(xiàn)狀及存在問題
“混凝土結(jié)構(gòu)”課程包括混凝土結(jié)構(gòu)基本原理和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個部分，分上下兩冊兩學(xué)期開設(shè)，上冊主要內(nèi)容有緒論、混凝土結(jié)構(gòu)的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、混凝土結(jié)構(gòu)各種基本構(gòu)件（包括受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受扭構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力混凝土等）的設(shè)計原理和方法，最后就是混凝土構(gòu)件的剛度（包括裂縫、撓度等）計算；[2]下冊主要內(nèi)容有混凝土梁板結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)和多層與高層建筑結(jié)構(gòu)。課程教學(xué)大綱上下兩冊要求學(xué)生通過“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí)，掌握基本理論、基本概念，在熟悉和了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上掌握混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設(shè)計原理和計算方法，能從事土木建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工、制造和簡單的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計等。從課程教學(xué)效果和學(xué)生反饋的信息來看，該課程在教學(xué)過程中主要存在以下一些問題：[3-6]
課程內(nèi)容多而復(fù)雜?！盎炷两Y(jié)構(gòu)”課程的內(nèi)容從基本原理到各種混凝土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計計算，涵蓋面廣，涉及到的內(nèi)容比較多，學(xué)時數(shù)也較少，需要較扎實的數(shù)學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)知識，也要求學(xué)生有較強的空間想象能力和繪圖能力。
課程內(nèi)容計算公式多且復(fù)雜?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計主要是各種房屋建筑結(jié)構(gòu)物的設(shè)計計算需要配筋，包括鋼筋的級別、直徑、數(shù)量、長度等等，這些內(nèi)容帶有很大的不唯一性，使得計算增大了難度，學(xué)生初次接觸這種不確定性的設(shè)計更加懵懂，接受尚需要一個過程，通過不斷的練習(xí)和講解才會明白和理解。
課程教學(xué)方法陳舊?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計講授內(nèi)容大多枯燥，缺乏具體的實際教學(xué)模型和例子，課堂上學(xué)生覺得乏味就不用心聽，不用心聽課就更加理解困難，日積月累，學(xué)習(xí)便惡性循環(huán)。
課程學(xué)習(xí)方法不合理?！盎炷两Y(jié)構(gòu)”課程的學(xué)習(xí)是要循序漸近，需要不斷積累的，學(xué)生普遍認為該課程理論簡單，公式容易，在認識上存在學(xué)習(xí)誤區(qū)，沒有找到適合自己個人學(xué)習(xí)“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的方法。
二、“混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)體會
針對“混凝土結(jié)構(gòu)”課程學(xué)時少、基礎(chǔ)薄、難度大、任務(wù)重的特點，筆者結(jié)合在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)講授該門課程教學(xué)實踐過程中的一些經(jīng)驗，就如何改善和提高該門課程的教學(xué)水平和取得良好教學(xué)效果談些體會。
1.合理安排教學(xué)計劃和教學(xué)環(huán)節(jié)
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)教學(xué)計劃中“混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)分為上、下兩冊，上冊為混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，安排在第四學(xué)期開設(shè)，下冊為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，安排在第五學(xué)期開設(shè)，各為40學(xué)時。剛好安排在“建筑材料”課程結(jié)束后開設(shè)比較合理，上冊課程學(xué)時建議調(diào)整為50學(xué)時，下冊為40學(xué)時保持不變，這樣課程的安排和開設(shè)學(xué)期均比較合理。課程安排的教學(xué)計劃與課程教學(xué)環(huán)節(jié)（課程實驗、課程設(shè)計等）均有機結(jié)合了起來，既不與前續(xù)課程起沖突，也不影響后續(xù)課程的連貫性學(xué)習(xí)，很大程度上保證了課程教學(xué)計劃的科學(xué)性、適用性。
2.學(xué)習(xí)方法與時間安排合理調(diào)節(jié)
方法不是萬能的，但是沒有方法也是萬萬不能的。如果方法得當，學(xué)習(xí)也就事半功倍，方法笨拙，學(xué)習(xí)反倒累而無效。因此，在大學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)過程中，既要掌握方法，也要合理安排和調(diào)整學(xué)習(xí)時間，二者能夠有機合理安排，學(xué)習(xí)一定效果極佳。課前預(yù)習(xí)：自學(xué)過程中的疑問，通過在課堂上聽老師的講解、分析，盡可能消化；咬文嚼字：看書時要一個字一個詞、一句話細嚼慢咽，逐漸加以理解和消化；理解記憶：學(xué)習(xí)記憶某些理論、公式方法，注意它們之間的聯(lián)系，理解地記憶；課后復(fù)習(xí)：課后對于課堂上某些難懂或重點的知識點應(yīng)加強復(fù)習(xí)，以加深對這些知識點的理解。在學(xué)習(xí)過程中一定要注意合理安排學(xué)習(xí)時間，學(xué)習(xí)效率不是學(xué)習(xí)時間簡單的疊加，學(xué)習(xí)需要學(xué)習(xí)效率，只要學(xué)習(xí)效率高，學(xué)習(xí)時間可以減少，學(xué)習(xí)效率高，學(xué)習(xí)質(zhì)量自然也就上來了。因此學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)時間結(jié)合得當，事半功倍，成績也斐然。專業(yè)教師在“混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中就要對學(xué)生講解學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)時間之間的相互關(guān)系，要求每一位學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步找到適合自己學(xué)習(xí)的最好方法，以提高自身的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。
3.理論計算與規(guī)范要求相互結(jié)合
“混凝土結(jié)構(gòu)”課程中講述了大量的理論計算公式，推導(dǎo)過程復(fù)雜而難理解，規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求多且細，學(xué)生開學(xué)領(lǐng)到教材一看，公式多，配筋圖多，規(guī)范構(gòu)造要求多，感覺難學(xué)發(fā)愁，加深了學(xué)習(xí)“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的畏懼心理。其實，“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的計算公式都比較簡單，容易理解記憶，只要能將結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)代入公式就能計算，再結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造要求，以結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)（如截面尺寸、計算簡圖、材料特性）的計算為前提，代入混凝土結(jié)構(gòu)的計算公式中設(shè)計計算。因此，筆者在教學(xué)過程中，對教材中大量的計算公式的推導(dǎo)循序漸進，一步一步深入，在每個公式推導(dǎo)過程中將結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求貫穿其中，幫助學(xué)生們理解記憶，對于課程里面較復(fù)雜的公式，在每周的答疑時間安排課后答疑、習(xí)題講解，進行解釋與推導(dǎo)，有針對性和有目的性地講解課程的重難點內(nèi)容。
4.教學(xué)形式多樣化和教學(xué)手段現(xiàn)代化
教學(xué)是一個龐大的復(fù)雜系統(tǒng)工程，教學(xué)形式應(yīng)該簡單、直觀，多樣化、科學(xué)化，切不能生搬硬套，要有針對性講授“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的重點內(nèi)容，選擇性地因材施教，啟發(fā)式教學(xué)，活學(xué)活用。采用多種形式的教學(xué)方法：傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)相結(jié)合，課內(nèi)教學(xué)與課外答疑相結(jié)合，理論教學(xué)與習(xí)題作業(yè)相結(jié)合，視頻與試驗相結(jié)合，等等，不斷增強“混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的針對性、適用性和趣味性，以增強學(xué)生主動學(xué)習(xí)和理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)思維。例如，在講完混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的基本原理之后，任課教師可增加一節(jié)課內(nèi)討論課，結(jié)合教學(xué)樓中受彎構(gòu)件的實例，分兩三組討論，并給予每組學(xué)生合理性的分析解釋。在教學(xué)手段上，筆者應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，采用多媒體電教化教學(xué)，融文字、圖片、動畫于一體，把教材抽象的理論知識與活生生的具體的工程實際例子結(jié)合起來，講解并擴充混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計最新發(fā)展動態(tài)和最新理論成果，在課內(nèi)一起探討和學(xué)習(xí)，彌補教材內(nèi)容的不足，開闊學(xué)生學(xué)習(xí)視角，以促進學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性。
三、結(jié)語
專業(yè)課程教學(xué)改革是一項長期而艱巨工作，當代大學(xué)生學(xué)習(xí)知識缺乏主動性，獨立思考問題的能力欠缺，大學(xué)專業(yè)教師應(yīng)以課程教學(xué)改革為契機，不斷更新教學(xué)理念，探索新的教學(xué)模式，探索出一個適合專業(yè)教師教授專業(yè)知識和當代大學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識最佳結(jié)合點。綜合湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)這幾年的“混凝土結(jié)構(gòu)”教學(xué)情況，筆者的教學(xué)方法和教學(xué)改革取得了一些進展，教學(xué)效果顯著，得到了學(xué)校和學(xué)生的一致認可。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：大土木專業(yè)；結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；精品教材
中圖分類號：G423.3；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0067-04
土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式很大程度決定了未來土木工程師的能力與素質(zhì)。目前世界上大多數(shù)國家采取“通才”教育，即強調(diào)“土木工程專業(yè)寬口徑”的培養(yǎng)目標，在培養(yǎng)方案和課程設(shè)置上注重大土木平臺的構(gòu)建[1-2]。在這樣的背景下，專業(yè)平臺課程的學(xué)習(xí)對學(xué)生知識體系的形成尤為重要。
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課[3]，對幫助學(xué)生構(gòu)建基本結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來，筆者所在的教學(xué)團隊針對該課程進行了一系列的實踐探索，先后承擔(dān)并完成多項課程建設(shè)與改革項目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團隊編著的《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材[4]獲江蘇省精品教材和重點修訂教材等立項。
筆者基于教學(xué)團隊在課堂教學(xué)及教材修訂過程中的實踐，對《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》精品教材建設(shè)進行探討，旨在為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教材建設(shè)提供參考。
一、現(xiàn)狀分析
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設(shè)計計算能力，為結(jié)構(gòu)整體設(shè)計奠定基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主要講授混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理兩部分內(nèi)容，課程具有基礎(chǔ)性強、學(xué)時長、知識體系復(fù)雜、實踐性強等特點。目前國內(nèi)各高校均將該課程設(shè)置在第五學(xué)期，但開設(shè)方式各有不同，例如：清華大學(xué)將課程分為混凝土結(jié)構(gòu)（1）和鋼結(jié)構(gòu)（1）兩門課程，每門分別為3學(xué)分，合計96學(xué)時；同濟大學(xué)分為混凝土結(jié)構(gòu)基本
原理和鋼結(jié)構(gòu)基本原理，分別為4學(xué)分和2.5學(xué)分，合計111學(xué)時；東南大學(xué)將兩部分合并為工程結(jié)構(gòu)基本原理，合計5學(xué)分80學(xué)時；中國礦業(yè)大學(xué)將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)合并為結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程，共80學(xué)時。
教材的編寫和選用與課程設(shè)置密切相關(guān)，教材的編寫質(zhì)量對課程教學(xué)效果的影響也非常明顯[5-6]。目前對于《鋼筋混凝土設(shè)計原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材的建設(shè)，要么完全分離，要么簡單組合，在教材內(nèi)容編排方面對知識體系的完整性和共通性考慮不足。有些教材過于偏重理論分析，與實際工程聯(lián)系不緊密；有些教材僅強調(diào)實例缺乏足夠的理論分析。在“大土木”的背景下，如何將土木工程中基本構(gòu)件的設(shè)計原理融合為一整體，實現(xiàn)真正意義上的平臺課的搭建目標，并與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有效搭接，成為精品教材建設(shè)需要思考和解決的問題。
二、教材編寫探討
基于上述現(xiàn)狀分析和實踐探索，筆者認為大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理精品課程教材的編寫應(yīng)重視原理共通與材料差異并存，做到基本原理與工程應(yīng)用并重，實現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與課外拓展并舉。
（一） 原理共通與材料差異并存
作為一門介紹專業(yè)基礎(chǔ)的課程，其教材應(yīng)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本設(shè)計原理的共通性，同時也不應(yīng)忽略這些基本原理因材料的不同而引起的差異。以圖1（a）所示純彎曲構(gòu)件為例，如果是鋼筋混凝土梁圖1（b），其設(shè)計公式來源于試驗現(xiàn)象及理論推導(dǎo)的結(jié)合，講解中通常需要強調(diào)鋼筋與混凝土二者共同受力，給出如圖2所示的截面應(yīng)力的變化圖，并有一系列基本假定作為前提才能獲得這些基本公式，在授課過程中必須強調(diào)試驗現(xiàn)象并有專門的試驗環(huán)節(jié)針對該內(nèi)容做深化；而鋼梁圖1（c）的設(shè)計公式則源于材料力學(xué)的理論推導(dǎo)，其截面應(yīng)力的變化如圖3所示。對比圖2與圖3，可見其差異明顯。
這種差異在軸壓柱、偏壓柱以及構(gòu)件的連接方面也有所體現(xiàn)。如果無視這種差異，強行將兩部分內(nèi)容簡單揉合，必然給學(xué)習(xí)者特別是初學(xué)者帶來很大的困惑，
造成概念混淆、理解混亂。為此，在教材的結(jié)構(gòu)安排上，應(yīng)將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理分篇編寫，既顯示出兩者之間在原理上的相通性，又體現(xiàn)了不同材料構(gòu)件設(shè)計的區(qū)別。這樣有既利于學(xué)生理解學(xué)習(xí)，又方便教師講解。
（二）基本原理與工程應(yīng)用并重
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的特點應(yīng)該是“始于理論，終于應(yīng)用”，即立足于基礎(chǔ)理論的同時還要強調(diào)基本原理的應(yīng)用方法，以使學(xué)生在掌握基本概念的基礎(chǔ)上，通過實例將原理應(yīng)用于設(shè)計實踐，加深學(xué)生理解。
首先應(yīng)妥善把握理論推導(dǎo)的尺度。對基本理論的涉及深度不宜過深，因為糾纏于基本理論往往會適得其反，造成學(xué)生疲于推導(dǎo)、演算，而忽略理論背后的“原理”。另外，理論推導(dǎo)枯燥乏味，勢必增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)，削弱其學(xué)習(xí)興趣。教材中的理論應(yīng)服務(wù)于基本原理。例如鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定設(shè)計中非常重要的整體穩(wěn)定系數(shù)φ，它綜合體現(xiàn)了初彎曲、初偏心和焊接殘余應(yīng)力對構(gòu)件臨界應(yīng)力的影響，其中講到初彎曲對軸心壓桿承載力的影響時，用圖4所示的壓桿進行理論分析，推導(dǎo)出軸心壓力接近臨界壓力時，其跨中撓度趨于無窮大的結(jié)論，表明構(gòu)件失穩(wěn)，就很好地體現(xiàn)了“原理”。
其次，應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生對基本原理的應(yīng)用方法。教材中對每個知識點都應(yīng)該有相應(yīng)的例題可以參考，同時還應(yīng)有綜合例題將相關(guān)知識點串聯(lián)，使學(xué)習(xí)者對知識點有系統(tǒng)整體把握。圖5為某鋼結(jié)構(gòu)的主次梁體系，以此為工程背景，可以將其次梁、主梁、柱、支撐等基本構(gòu)件的設(shè)計，以及主次梁、主梁與柱的連接設(shè)計分散于各個章節(jié)的例題中，既能各自獨立，又能形成整體結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生構(gòu)建由點及面的知識體系，應(yīng)用效果非常好。當然，作為教材，課后還應(yīng)配合一些習(xí)題幫助學(xué)生完成課外拓展訓(xùn)練，使學(xué)生能及時將課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行具體應(yīng)用。無論是例題還是習(xí)題，都要做到與實際工程緊密聯(lián)系，只有多聯(lián)系實際才能保證“原理”有個堅實的落腳點。
（三） 課堂學(xué)習(xí)與課外拓展并舉
土木工程學(xué)科的一個重要特點就是實踐性很強，任何一個理論都要經(jīng)得住實踐的檢驗，而很多設(shè)計理論也都是源于實踐。因此，一方面應(yīng)強調(diào)設(shè)計方法的實踐來源，在教材內(nèi)容編排上可按照試驗研究―理論分析―設(shè)計方法―實例分析的順序進行，并適當配合現(xiàn)場試驗、動畫演示以及試驗錄像以加深學(xué)習(xí)者的印象。另一方面應(yīng)注意激發(fā)學(xué)生自主動手的能力，比如在教材中加入自主設(shè)計試驗、模型制作等習(xí)題。這對培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)感覺非常重要，也可以豐富教學(xué)內(nèi)容。圖6a為鋼結(jié)構(gòu)連接部分的一道課后綜合作業(yè)題，包含了角焊縫受拉受彎、螺栓拉剪、螺栓拉彎等連接的驗算。學(xué)生對該圖的理解有困難，為了解決此問題，首先指導(dǎo)學(xué)生繪制了該連接的三維模型（圖6b），通過旋轉(zhuǎn)角度動態(tài)觀察輔助識圖，然后組織學(xué)生動手制作縮比模型（圖6c），通過親手操作組裝，學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的傳力路徑、連接方式及構(gòu)造細節(jié)等有了更為深入的理解。這種實踐教學(xué)方法操作簡單，很好地實現(xiàn)了課堂學(xué)習(xí)與課外拓展的有效對接，實施效果良好。
結(jié)構(gòu)設(shè)計的流程相對比較程序化，每種構(gòu)件的設(shè)計都遵循一定的流程和規(guī)律，即材料參數(shù)確定、截面初選、基本設(shè)計公式選用、適用條件校核、復(fù)核等。為此，可以在每一章節(jié)設(shè)計方法闡述之后，附上對應(yīng)內(nèi)容的程序化流程圖（圖7），以有利于學(xué)生對設(shè)計過程的總體把握。同時，該部分內(nèi)容也為學(xué)有余力的學(xué)生提供了很好的編程鍛煉機會，如圖8即為指導(dǎo)學(xué)生參照教材流程編制的VB小程序，界面簡單、功能齊全、效果良好。
由于篇幅有限，這些課外拓展內(nèi)容無法在教材中充分展開，可以將其制作為電子資源庫，采用多媒體教材的形式對紙質(zhì)教材進行適當補充。此外，還可將電子資源整合于精品課程網(wǎng)站，供學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)。
三、結(jié)語
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是大土木專業(yè)一門非常重要的專業(yè)核心課程，其內(nèi)容多、公式多、公式適用條件多，具有一定的難度。教材建設(shè)作為該課程的重要環(huán)節(jié)，對教學(xué)效果的影響較大。基于多年的課堂教學(xué)和教材建設(shè)實踐，筆者對大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程精品教材的編寫進行一些探討，以期為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教材的建設(shè)提供參考。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；設(shè)計；本科教學(xué)
【中圖分類號】G64.23【文獻標識碼】A【文章編號】
土木工程是一門和人們衣食住行息息相關(guān)的學(xué)科，范圍非常廣泛，有房屋建筑工程、給水排水工程、公路與城市道路工程、機場工程、水利工程等。其發(fā)展取決于兩方面：物質(zhì)技術(shù)方面和科學(xué)理論方面?？茖W(xué)理論的目的是認識課題，尋求本質(zhì)，主要任務(wù)是解決“為什么”，表現(xiàn)形態(tài)為知識理論；物質(zhì)技術(shù)的目的是用來改造課題，任務(wù)是回答“做什么和怎樣做”，表現(xiàn)形態(tài)為物質(zhì)[1]。在土木工程領(lǐng)域科學(xué)理論主要表現(xiàn)為材料和結(jié)構(gòu)在作用下的反應(yīng)與破壞機理、計算原理；物質(zhì)技術(shù)主為材料制作與加工技術(shù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)、施工技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等。其中施工和材料，還有理論最為重要，又稱為土木工程的發(fā)展的三要素：施工、材料和理論。
房屋建筑工程是土木工程的分支，同樣受二個方面和三要素的制約與促進?？茖W(xué)理論方面每個領(lǐng)域都是基本相同的，由于不同領(lǐng)域的特殊性，其物質(zhì)技術(shù)方面不盡相同。在本科教學(xué)中，作者認為應(yīng)講清理論，來理解和掌握技術(shù)；工作中，則要結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和理論，解決工程問題，創(chuàng)造和使用新的技術(shù)。
雖然房屋建筑工程只包含兩個方面――科學(xué)和技術(shù)，但內(nèi)容非常多，限于篇幅，本文主要講述物質(zhì)技術(shù)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)是承重的骨架體系，根據(jù)組成材料又可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等。不同材料及所組成的結(jié)構(gòu)體系在作用的反應(yīng)與破壞機理的不同，設(shè)計方法又有所不同，本文主要從總體上講述混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法的共性與教學(xué)改革建議。所謂結(jié)構(gòu)體系是指構(gòu)件按一定的傳力路徑而組成的結(jié)構(gòu)定式，通常簡稱為結(jié)構(gòu)。目前混凝土結(jié)構(gòu)體系主要有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。
混凝土結(jié)構(gòu)的材料組成主要是鋼和混凝土，由于兩種材料的組成關(guān)系不同，以及結(jié)構(gòu)體系的不同，不同的結(jié)構(gòu)在荷載的作用下有共性，又有其特性。下面就談?wù)劷Y(jié)構(gòu)設(shè)計共同的基本原則和步驟。
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計
設(shè)計就是把我們的規(guī)劃、構(gòu)思等，以視覺的形式（聲音、圖像和實物等）表現(xiàn)出來。結(jié)構(gòu)設(shè)計通常指把空間以圖紙的形式表達出來。結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是均勻性、整體性和經(jīng)濟性。均勻性指結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度、幾何尺寸和作用分布均勻。整體性一指結(jié)構(gòu)在作用下，作為一個整體參與抵抗工作，二指在偶然作用下或局部的破壞，結(jié)構(gòu)還能保持整體而不倒塌或緩倒塌。結(jié)構(gòu)均勻，方便估計作用效應(yīng)，找出薄弱部位，采取加強措施；結(jié)構(gòu)整體好，能提高其抵抗偶然作用的能力及抗災(zāi)能力，從而提高安全性。具體指導(dǎo)方針：安全適用，經(jīng)濟合理，保證質(zhì)量，方便施工，減輕偶然作用，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失。實施時從項目選址，（建筑和結(jié)構(gòu)）設(shè)計，施工三個階段嚴格把關(guān)，科學(xué)決策。本文主要談結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的方法與步驟。
我國現(xiàn)階段的房屋建筑設(shè)計模式是建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計分別由建筑師和結(jié)構(gòu)師完成。通常把結(jié)構(gòu)設(shè)計分成三個階段：方案設(shè)計，初步設(shè)計，施工圖設(shè)計。
1.方案設(shè)計
本階段結(jié)構(gòu)師根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)合建筑方案，運用概念設(shè)計，初選結(jié)構(gòu)的型式，結(jié)構(gòu)的體系，構(gòu)件的形式等。所謂概念設(shè)計即根據(jù)工程經(jīng)驗等形成的設(shè)計原則和設(shè)計思想，進行結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。
由于結(jié)構(gòu)在各種作用下反應(yīng)的復(fù)雜性，以及實際結(jié)構(gòu)與計算模型的差異，很難有效地算出結(jié)構(gòu)在各種作用組合下的薄弱環(huán)節(jié)，因此本階段主要是運用正確的結(jié)構(gòu)概念進行設(shè)計[2]，且要綜合考慮經(jīng)濟、施工和技術(shù)先進性等。
具體過程結(jié)合結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果及對各方面影響后果的嚴重性，根據(jù)建筑工程抗震設(shè)防分類標準與建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準，確定結(jié)構(gòu)的設(shè)防類別及結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的重要性。結(jié)合《抗規(guī)》（3.4節(jié)～3.9節(jié)，6.1.1）或《高規(guī)》（第3節(jié)），確定結(jié)構(gòu)的三維尺寸（長寬高），結(jié)構(gòu)體系及傳力途徑等。通常形成2個以上的方案，以供比較和進一步的優(yōu)選。
2.初步設(shè)計與計算分析
主要是對前面的方案進行優(yōu)選。初選構(gòu)件的截面尺寸，材料，確定結(jié)構(gòu)的計算簡圖，包括確定結(jié)構(gòu)體系，桿件類型，桿件之間的連接形式，結(jié)構(gòu)與支座的連接形式，材料的力學(xué)性質(zhì)，荷載的計算。根據(jù)計算簡圖進行結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為分析（內(nèi)力、變形、穩(wěn)定性、動力特性等），從強度、剛度和穩(wěn)定性三個方面對方案進行比較，確定最合理的方案。用極限狀態(tài)設(shè)計法，求出構(gòu)件的計算配筋量。
初步估算可以用簡化方法并結(jié)合概念設(shè)計（如《抗規(guī)》3.4～3.6，《砼規(guī)》3.1～3.2和3.6，《高規(guī)》第3～5章）對多個方案進行初步篩選。再對篩選的方案，利用合法有效的軟件（抗震分析時要符合抗規(guī)3.6.6），對結(jié)構(gòu)進一步的分析比較：內(nèi)力、位移、周期、薄弱部位和復(fù)雜部位的應(yīng)力分析等，綜合考慮施工與經(jīng)濟，確定最優(yōu)的方案（結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件尺寸和材料類型）。對最優(yōu)方案做詳細的分析與計算（細部應(yīng)力計算），得出計算配筋量。
3.施工圖設(shè)計
本階段主要是根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合概念設(shè)計，對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的構(gòu)造、連接措施，耐久性及施工的要求，進一步的明確和細化，確定結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的配筋量，細部構(gòu)造的處理，選定材料。
目前常用的軟件能給出梁板柱墻及基礎(chǔ)的配筋量，并根據(jù)設(shè)定鋼筋庫進行選筋，并用平面標注。有時軟件的選筋結(jié)果不是很合理，還需要設(shè)計人員根據(jù)計算結(jié)果及規(guī)范的相關(guān)要求，并運用概念設(shè)計對配筋進行核查、調(diào)整和補充。規(guī)范相關(guān)章節(jié)為：《砼規(guī)》3.5，4章，8章～11章，《高規(guī)》3.6，3.10，6章～11章，《抗規(guī)》3.9節(jié)和第6章，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件還要考慮《抗規(guī)》3.7節(jié)和第13章.基礎(chǔ)部位則要考慮《高規(guī)》第12章及《地規(guī)》和《樁規(guī)》。綜合考慮當?shù)夭牧系墓?yīng)和施工水平，書寫施工說明，繪制配筋圖。
二、教學(xué)
傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)范以“截面鋼筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土結(jié)構(gòu)的安全，實際這只屬于安全的較低層次。而結(jié)構(gòu)在偶然作用的倒塌，才是對安全的最大威脅。因此，提高結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)性能，這才是結(jié)構(gòu)安全的根本[3]。而提高結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)性能，就要加強結(jié)構(gòu)的整體性。傳統(tǒng)的房屋混凝土結(jié)構(gòu)的教學(xué)也是以構(gòu)件教學(xué)為主――重構(gòu)件計算，輕概念。課程的安排方面也存在支離破碎的現(xiàn)狀。
作者認為，混凝土結(jié)構(gòu)的教學(xué)也應(yīng)隨著人們對結(jié)構(gòu)設(shè)計認識的深化，而改變。指導(dǎo)思想為講清原理（學(xué)生和老師），重視概念和整體方案設(shè)計的教學(xué)，構(gòu)件的計算作為基本技能掌握。具體為：1.課程的重組，把混凝土設(shè)計基本原理，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，合為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，分為三部分――基本原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計（非抗震和抗震）。2.編寫相應(yīng)的大綱和教學(xué)計劃――先進行整體結(jié)構(gòu)的教學(xué)（方案設(shè)計，效應(yīng)的計算與組合），考慮到與結(jié)構(gòu)力學(xué)的銜接先以框架結(jié)構(gòu)為例。再講基本原理，最后其它結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。
三、總結(jié)
結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是均勻性和整體性：要重視概念和方案設(shè)計（剛度、質(zhì)量和幾何分布均勻），加強結(jié)構(gòu)的整體性，提高結(jié)構(gòu)抗災(zāi)性能。教學(xué)更應(yīng)該從傳統(tǒng)的構(gòu)件式教學(xué)，過渡到整體式教學(xué)：理解原理，重視概念，掌握基本技能。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)基本原理；課堂教學(xué)；教學(xué)計劃；多樣性教學(xué)方法
中圖分類號：TU37；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）04005905
混凝土結(jié)構(gòu)基本原理作為土木工程專業(yè)中重要的專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握鋼筋及混凝土兩種材料所組成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本力學(xué)性能，具備混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計能力，理解其與先修課程（如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)）和平行課程（如鋼結(jié)構(gòu)）的關(guān)聯(lián)性，要求學(xué)生掌握鋼筋和混凝土兩種材料組成的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承受軸向力、彎矩、剪力、扭矩以及共同作用時的截面設(shè)計和承載能力評估，掌握預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在軸心拉力和彎矩作用下的承載能力計算和評估，掌握混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度確定的基本原理和驗算方法。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)。圖1為與該課程相關(guān)的先期、平行和后期課程。
圖1 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理的先期課程、平行課程及后續(xù)課程示意圖
我國高校土木工程專業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)基本原理與北美國家課程設(shè)置有所不同。筆者在美國田納西大學(xué)和加拿大麥吉爾大學(xué)做訪問學(xué)者期間跟班學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)課程，兩所大學(xué)土木工程專業(yè)的本科生在該門課程上的學(xué)時為每周3小時，共36學(xué)時，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基本原理和結(jié)構(gòu)[1]，課程緊密結(jié)合設(shè)計規(guī)范，授課教師更加注重實際應(yīng)用。而我國的教學(xué)將混凝土結(jié)構(gòu)基本原理和結(jié)構(gòu)
設(shè)計分為兩門課程，在兩個學(xué)期完成，原理部分64學(xué)時，設(shè)計部分36學(xué)時，學(xué)生能更好地理解混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理。
筆者以90分鐘課堂教學(xué)為例，結(jié)合同濟大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)實踐，闡述了多樣性教學(xué)的意義，揭示了教學(xué)計劃在課堂教學(xué)中的重要地位，反映了中國高?；炷两Y(jié)構(gòu)課程教學(xué)特色。
一、 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)特色
積極發(fā)揮課堂特色是提高教學(xué)質(zhì)量的有力舉措。筆者所在高校（同濟大學(xué)）以顧祥林教授為首的“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”教學(xué)團隊在長期教學(xué)實踐活動中形成了自己的教學(xué)特色，這些特色包括立體化教材、國際化辦學(xué)、開放性以及自選式試驗等。立體化教材是指采用教學(xué)團隊編制的中文教材[2]、試驗指導(dǎo)書和英文教材（即將出版），并集紙質(zhì)教材、多媒體電子教案、教學(xué)錄像、試驗錄像、試件陳列室等多種表現(xiàn)形式于一體。土木工程專業(yè)國際化辦學(xué)指通過研究國際化模式并初步實踐，加強雙語教學(xué)和英文教材建設(shè)。開放性、自選性試驗指專門配置了混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)實驗平臺[3]，開放性、自選式教學(xué)試驗貫穿整個理論教學(xué)過程。試驗錄像在課程網(wǎng)站上，可隨時觀看學(xué)習(xí)。課堂是發(fā)揮和展示這些特色教學(xué)形式的平臺，根據(jù)教學(xué)大綱要求科學(xué)合理安排好課堂時間是提高教學(xué)效果的根本保證。同濟大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程先后被國家、上海市、學(xué)校評為精品課程。這些課堂特色的形成凝結(jié)了幾代人的不斷努力和探索實踐，是CDIO工程教育模式的具體表現(xiàn)[4]。
二、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)方法的多樣性
課堂教學(xué)方法的多樣性有利于提高教學(xué)效果。多樣性的課堂教學(xué)方法分別在學(xué)習(xí)模式、雙語教學(xué)、考評方式、教研結(jié)合中充分體現(xiàn)。
引導(dǎo)學(xué)生采用先進的學(xué)習(xí)模式。自主學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和實踐性學(xué)習(xí)是先進的學(xué)習(xí)模式，課堂教學(xué)中通過回答開放性問題（包括概念型、知識型和資源型等三種類型），讓學(xué)生自己在思考和查閱資料中找到問題的答案，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；根據(jù)個人興趣和專業(yè)需要安排學(xué)生選擇教學(xué)實驗，接觸工程實際，提高解決實際問題的能力，初步掌握正確的思考和研究方法。
雙語教學(xué)和全英文教學(xué)。本課程開出完全用英語講課的平行班，供學(xué)生自由選課，以滿足學(xué)生的不同需求。隨著學(xué)生英文水平的提高和國際化要求，目前全英文教學(xué)取代了雙語教學(xué)。2014―2015年度選修人數(shù)占學(xué)生總數(shù)的10%。
考試方法改革。采取靈活的成績評定方式：理論考查占90%，實驗報告占10%。采取激勵機制，將研究性學(xué)習(xí)和實踐性學(xué)習(xí)的考評作為附加成績。
教學(xué)團隊的教師承擔(dān)多項國家級、省部級課題以及實踐應(yīng)用課題，課題中大多為混凝土結(jié)構(gòu)課題的試驗研究項目。充分利用這種優(yōu)勢，積極引導(dǎo)學(xué)生參與課題研究，積極在各類課題科研試驗項目中鍛煉學(xué)生實踐能力，強化感性認識，加深課本理論的理解，認清學(xué)科發(fā)展前沿。同時積極把國家標準、規(guī)范和規(guī)程的研究成果反映到課程教學(xué)中。由于《既有建筑物結(jié)構(gòu)檢測與評定標準》《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《纖維增強復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等標準、規(guī)程為本課程組教師參與編寫，授課教師根據(jù)編寫體會進行深層次的講解，使學(xué)生及時掌握學(xué)科發(fā)展前沿和動態(tài)。此外，積極組織學(xué)生參加土木工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新實踐訓(xùn)練計劃（SITP）項目。
三、 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課堂教學(xué)
混凝土課程具有內(nèi)容多，公式符號多，構(gòu)造規(guī)定多，工程實踐強等特點。該課程可分為承載能力和使用性能兩大部分。承載能力涵蓋正截面承載能力和斜截面承載能力。正截面承載力包括軸向力、彎矩，以及彎矩與軸力共同作用時的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力，斜截面承載力包括混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受剪力和扭矩時截面上的承載能力。使用性能作為課程的一個部分，簡單介紹混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形，包括裂縫寬度、受彎構(gòu)件撓度的計算方法。承載能力分析和使用性能課時比例為14∶1。結(jié)合試驗研究，從加載到破壞全過程，提煉混凝土開裂、鋼筋屈服、混凝土壓碎等代表性的狀態(tài)，以力的不同類型作用下的承載能力分析方法分析其破壞機理。
縝密、細致、科學(xué)的課堂教學(xué)計劃是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。以混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程中“斜截面受剪承載力”教學(xué)環(huán)節(jié)為例，根據(jù)教學(xué)大綱制定科學(xué)合理的教學(xué)計劃，并對每一步教學(xué)分配合理的教學(xué)時間是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。教學(xué)計劃中應(yīng)突出基本概念和原理，理論聯(lián)系實際，注重系統(tǒng)性、新穎性和趣味性。
（一） “斜截面抗剪承載能力性能與計算”章節(jié)教學(xué)內(nèi)容及要求
該章節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括：（1）無腹筋梁的受剪性能；（2）有腹筋梁的受剪承載力計算；（3）保證斜截面受彎承載力計算的構(gòu)造要求。
該章節(jié)教學(xué)的基本要求：（1）熟悉無腹筋梁斜裂縫出現(xiàn)前后的應(yīng)力狀態(tài)；（2）掌握剪跨比的概念，無腹筋梁斜截面受剪的三種破壞形態(tài)以及腹筋對斜截面受剪破壞形態(tài)的影響；（3）熟練掌握矩形、T形和工字形等截面受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計算模型、計算方法及限制條件；（4）掌握受彎構(gòu)件鋼筋的布置、梁內(nèi)縱筋的彎起、截斷及錨固等構(gòu)造要求。
（二）90分鐘課程教學(xué)計劃與實施
教學(xué)環(huán)節(jié)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的第（2）點和教學(xué)要求的第（3）條展開，在90分鐘的教學(xué)環(huán)節(jié)中，考慮特定時間內(nèi)圍繞教學(xué)目的劃分若干步驟完成知識點、重點及難點的復(fù)習(xí)、解釋和討論，在此過程中合理安排教師與學(xué)生互動時間（表1）。
步驟教學(xué)目的教學(xué)知識點重點及難點教生扮演角色時間分配
1鞏固平截面假定在受剪承載力分析中的不適，以及鞏固斜截面的基本假定正應(yīng)力與剪應(yīng)力的共同作用決定構(gòu)件的裂縫位置及走向斜裂縫的出現(xiàn) 學(xué)生討論為主5分鐘
2復(fù)習(xí)斜截面受剪承載力的實驗研究復(fù)習(xí)剪跨比的概念，剪跨比對抗剪破壞模式的影響剪跨比作用的原因?qū)W生討論為主10分鐘
3復(fù)習(xí)無腹筋梁受剪承載力無腹筋梁承載力計算公式推導(dǎo)忽略不確定因素，
簡化計算模型 學(xué)生討論為主5分鐘
4有腹筋受剪承載力計算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承載力計算公式推導(dǎo)桁架模型中的裂縫間混凝土簡化為桁架模型中的壓桿教師講解為主25分鐘
5有腹筋梁受剪承載力的半理論半經(jīng)驗公式受剪承載力計算公式的組成及應(yīng)用上限和下限值的確定教師解釋為主25分鐘
6受剪承載力公式及應(yīng)用小結(jié)及作業(yè)布置剪跨比計算、臨界截面確定、箍筋面積計算和間距確定、最小配箍率和截面限制條件的驗算等教師講解為主20分鐘
表1中的步驟1―3用于鞏固與復(fù)習(xí)，加深學(xué)生對剪跨比概念的理解，為后續(xù)的斜截面受剪承載力性能和計算作鋪墊。這3個步驟以學(xué)生討論為中心，共分配20分鐘時間。步驟4―6用于講解新的知識點，通過前3個步驟將學(xué)生的注意力集中于課堂教學(xué)之后，教師確認大部分學(xué)生掌握了構(gòu)件斜截面抗剪的基本特征和關(guān)鍵參數(shù)時，以教師為主進行步驟4―6的教學(xué)，根據(jù)內(nèi)容需分配70分鐘時間。
步驟1實施時，結(jié)合先期課程（材料力學(xué)）和該課程第二章的材料性能中的相關(guān)內(nèi)容，復(fù)習(xí)公式（1）中的正應(yīng)力和剪應(yīng)力產(chǎn)生的內(nèi)力，正應(yīng)力源于彎矩，而剪應(yīng)力源于剪力。
σtp，cp=σ2±σ24+τ2 （1）
裂縫的發(fā)展方向與τ/σ比值有關(guān)，與水平方向夾角為1/2arctan（2τ/σ）；τ/σ越大，裂縫發(fā)展方向越陡。
步驟2實施時，必然涉及剪跨比的概念，這時可引導(dǎo)學(xué)生深化剪跨比的概念，為什么剪跨比能夠決定構(gòu)件抗剪破壞的模式，可從裂縫發(fā)展與構(gòu)件長度方向的夾角大小判斷，裂縫發(fā)展方向與構(gòu)件長度方向的夾角越小，構(gòu)件的抗剪承載能力越低。而決定夾角大小的是τ/σ，剪應(yīng)力τ取決于剪力V的大小，而σ可由彎距M推算出來。這樣，σ/τ可以用彎距M與剪力V和截面有效高度h0乘積的比值，可以表示為
MVh0= VaVh0=ah0（2）
ah0稱為剪跨比λ。
如此，σ/τ∝MVh0，τ/σ與λ成反比。τ/σ越大，λ越小，受剪承載力越大。進而，可以用剪跨比λ說明構(gòu)件抗剪破壞模式。
步驟3實施時，復(fù)習(xí)在剪壓破壞模式下，沿斜裂縫取隔離體，忽略斜裂縫截面上難以確定的縱向鋼筋的銷栓力和裂縫間的摩擦力，得出無腹筋梁的受剪承載力為
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
（3）
步驟4實施時，重點說明桁架模型，箍筋作為桁架的拉桿，上下弦縱向鋼筋作為桁架的拉桿和壓桿，裂縫間混凝土作為桁架的斜壓桿。在桁架模型中學(xué)生往往對斜壓桿難以理解。構(gòu)件抗剪破壞時，斜裂縫間的混凝土受到上下縱向鋼筋的約束分析，斜裂縫間混凝土受壓，可以理解為斜壓桿。然后，講解縱向鋼筋的受力，再說明水平鋼筋的受力，最終得出有腹筋梁的受剪承載力為
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα（4）
由公式（3）和（4）疊加，得出受剪承載力計算理論公式。
講解步驟（3）和（4）之后，學(xué)生基本上可以接受這樣一種思路：雖然斜截面受剪承載力性能與計算不符合平截面假定，但它仍然利用“實驗―基本假定―計算模型―基本公式―適用條件―公式應(yīng)用”的線索，從中體現(xiàn)課程的系統(tǒng)性。
實施步驟5過程中，在講解為什么不用最大配箍率作為承載能力的上限時，利用實驗研究結(jié)果（圖2）解釋。從圖1可以看出，隨著配箍率的增大，即橫坐值的增加，縱坐標將不再變化，這表明受剪承載力Vu 與構(gòu)件截面有效面積bh0的比值保持不變，因此受剪承載力受截面面積的控制或限制，解釋了受剪承載力上限值的確定方法。
圖2 受剪承載力/抗拉承載力比值與配箍率關(guān)系圖
為開拓學(xué)生解決問題思路，可從解析角度解釋。試驗研究中表明，當配箍率超過一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。而《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[5]是通過控制受剪截面的剪力設(shè)計值不大于斜壓破壞時的受剪承載力來防止由于配箍率過高而產(chǎn)生的斜壓破壞。學(xué)生對這一點往往難以理解，對從配箍率控制轉(zhuǎn)化為截面面積控制感到困惑。
其實，在疊加公式（3）和（4），得到受剪承載力計算理論公式（5）后，
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0（5）
不妨定義最大配箍率ρsv=1.2ftfyv，并將該配箍率帶入公式（5），簡單變化后可得
Vu=0.25βcfcbh0（6）
如此變化，即可得到規(guī)范設(shè)置的依據(jù)。
在第6個步驟中，為了增強學(xué)生的工程概念，在公式應(yīng)用時，啟發(fā)學(xué)生思考作用在梁上的集中荷載的工程意義。通常情況下，學(xué)生根據(jù)實驗課獲取的經(jīng)驗認為集中荷載是分配梁產(chǎn)生的或者是千斤頂給予的。通過啟發(fā)學(xué)生的思考，引導(dǎo)他們從實際結(jié)構(gòu)的主次梁考慮，解釋集中荷載的位置其實就是另一方向梁的支座位置，集中荷載大小即為另一方向梁的支座反力。往往在這個時刻，學(xué)生會恍然大悟，記憶深刻，產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。接著，討論在集中荷載部位實際上應(yīng)如何布置箍筋，是配在次梁支座的兩側(cè)還是放在支座的中間，只要從受剪承載力的基本原理出發(fā)，學(xué)生能得出應(yīng)放在支座兩側(cè)的正確答案，因為支座處的實際計算截面積遠大于bh0。如此，不僅增強了學(xué)生對工程概念的理解也提高了學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)了課程的新穎性和趣味性。
公式多、教材繁、考試難是多樣化教學(xué)方法實施前學(xué)生對混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程的普遍反映。多樣化教學(xué)的實施加強了混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課堂教學(xué)的新穎性、趣味性、系統(tǒng)性，改變了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。2014年，同濟大學(xué)通過網(wǎng)上評議調(diào)查，93%的學(xué)生反映課程教學(xué)方法靈活多樣，激發(fā)了學(xué)生的興趣和深度思考；97%的學(xué)生反映課程內(nèi)容豐富新穎，具有挑戰(zhàn)性；93%的學(xué)生反映多樣化教學(xué)效果很好。從2014―2015年度學(xué)生期終考試中構(gòu)件受剪承載力考題的抽查結(jié)果來看，90%以上的學(xué)生能掌握配箍率限界的概念，并能合理判斷受剪控制截面和熟練應(yīng)用計算公式進行抗剪配筋設(shè)計。
四、結(jié)語
同濟大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課堂教學(xué)實踐證明，通過多樣化的教學(xué)方法可培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，充分發(fā)揮90分鐘內(nèi)不同時段的教學(xué)效能是提高教學(xué)效果的重要途徑。因此，只有堅持這些鮮明的教學(xué)特色，才能更好地保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課堂教學(xué)質(zhì)量。參考文獻：
[1] Edward G Nawy. Reinforced concrete（fifth edition）[M]. New Jersey： Pearson Education， Inc. 2003.
[2] 顧祥林. 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理[M]. 上海： 同濟大學(xué)出版社，2011.
[3] 顧祥林，林峰，黃永嘉，等. “混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”本科教學(xué)實驗平臺建設(shè)[J]. 實驗室研究與探索， 2009， 28（2）：37-40.
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu) 新版混凝土規(guī)范 教學(xué)改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0019-02
1 引言
《建筑結(jié)構(gòu)》是非土建類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涵蓋混凝土基本原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及抗震設(shè)計，知識面廣、內(nèi)容全面。在"需求導(dǎo)向，能力為本，知行合一，重在創(chuàng)新"的人才培養(yǎng)理念指導(dǎo)下，《建筑結(jié)構(gòu)》課程應(yīng)緊密結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[1]，以結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理為基礎(chǔ)，以建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展最新動向為延伸，強調(diào)學(xué)生對基本概念和設(shè)計方法的掌握，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
2010年新修訂的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）[2]于2011年7月1日在全國范圍內(nèi)開始實施。新規(guī)范在總結(jié)今年來全國科研、高校和設(shè)計單位的科研成果和工程實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)借鑒國外先進規(guī)范和經(jīng)驗，廣泛征求國內(nèi)有關(guān)單位意見，經(jīng)過反復(fù)修訂而成，代表了混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科在現(xiàn)階段的技術(shù)水平。而《建筑結(jié)構(gòu)》課程體系中最重要的混凝土基本原理和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循新版混凝土規(guī)范要求。因此，在新版混凝土規(guī)范出臺之際，《建筑結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)應(yīng)適時進行調(diào)整和完善，以確保學(xué)生能正確完成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計，了解混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科發(fā)展趨勢。
2 《建筑結(jié)構(gòu)》課程特點
《建筑結(jié)構(gòu)》課程授課對象是非土建類學(xué)生，這一特殊的教學(xué)群體決定了該課程的主要特點：
（1）課程內(nèi)容繁多。《建筑結(jié)構(gòu)》以"混凝土基本原理"為基礎(chǔ)，以"鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)"、"砌體結(jié)構(gòu)"、"鋼結(jié)構(gòu)"為應(yīng)用，以"抗震設(shè)計"為補充，基本涵蓋了土建類專業(yè)的大多數(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課。同時在《建筑結(jié)構(gòu)》的教學(xué)環(huán)節(jié)中，涉及了工程材料、材料力學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等多門課程內(nèi)容，要求學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識。
（2）課程課時少?！督ㄖY(jié)構(gòu)》課程通常分兩學(xué)期教學(xué)，總課時不足90學(xué)時，遠低于土建類專業(yè)課時數(shù)。在內(nèi)容多、課時少的背景下，必然要求對建筑結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容進行合理分配，結(jié)合教學(xué)對象，針對專業(yè)特點，把握全局，突出重點。
（3）學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。非土建類學(xué)生數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)較差，面對《建筑結(jié)構(gòu)》中大量公式的推導(dǎo)和應(yīng)用，往往存在心有余而力不足的現(xiàn)象。尤其對一些理論性稍強的內(nèi)容，學(xué)生普遍認為內(nèi)容太難，無法完全掌握。
（4）學(xué)生思想不重視。學(xué)生往往只關(guān)注本專業(yè)的核心課程，不重視《建筑結(jié)構(gòu)》課程，在學(xué)習(xí)過程中只求應(yīng)付考試，不求真正掌握、靈活應(yīng)用，所以即使老師反復(fù)強調(diào)，教學(xué)效果仍然不佳。
因此，《建筑結(jié)構(gòu)》課程只有針對課程自身特點，結(jié)合非土建類專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)，因材施教，才能真正實現(xiàn)課程教學(xué)目的。恰逢2010版混凝土規(guī)范修訂，可通過對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改進，突出新舊混凝土規(guī)范的差異，促進學(xué)生對混凝土規(guī)范的認識和理解，提高教學(xué)效果。
3 《建筑結(jié)構(gòu)》教學(xué)內(nèi)容改革
（1）采用高強高性能材料
新版混凝土規(guī)范提倡高強高性能材料，要求適當提高一般結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級，鋼筋混凝土強度不應(yīng)低于C20，采用強度級別400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應(yīng)低于C25。同時廢除23MPa5級鋼筋，以300MPa級鋼筋代替，新增500MPa級鋼筋，大力推廣400MPa級、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導(dǎo)鋼筋，并逐步限制335MPa級鋼筋。
（2）統(tǒng)一受剪承載力計算公式
在2002版規(guī)范[3]中，均布荷載作用下的受彎構(gòu)件箍筋抗剪承載力為1.25fyv（Asv/s）h0，受集中荷載作用的受彎構(gòu)件箍筋抗剪承載力為1.0fyv（Asv/s）h0。新版混凝土規(guī)范統(tǒng)一了受彎構(gòu)件抗剪承載力計算公式，均按1.0fyv（Asv/s）h0計算，修訂后規(guī)范適當提高了斜截面受剪承載力的安全儲備。
（3）提高最小配筋率
2002版混凝土規(guī)范規(guī)定受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的最小配筋率取0.6，對400MPa級鋼筋可減小0.1。新版混凝土規(guī)范中根據(jù)抗震設(shè)計要求，受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的最小配筋率如表1所示，修訂后受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）中最小配筋率規(guī)定
受力類型 最小配筋率（%）
受壓構(gòu)件 全部縱向鋼筋 0.50（500MPa級鋼筋）
0.55（400MPa級鋼筋）
0.60（300、335MPa級鋼筋）
一側(cè)縱向鋼筋 0.2
受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心
受拉構(gòu)件一側(cè)的受拉鋼筋 0.2和45 中的較大值
表中：ft為混凝土抗拉強度設(shè)計值，MPa；fy為鋼筋屈服強度設(shè)計值，MPa。
（4）調(diào)整裂縫寬度計算公式
新版混凝土規(guī)范中裂縫寬度計算公式形式保持不變，但對于三級裂縫控制等級的非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應(yīng)計算。同時對于非預(yù)應(yīng)力的受彎或偏心受壓構(gòu)件，受力特征系數(shù)αcr減小為1.9。修訂后計算得到的裂縫寬度值有所減小，解決了采用高強鋼筋受裂縫寬度限制的問題。
（5）完善了各種構(gòu)件的構(gòu)造要求
新版混凝土規(guī)范中對板、板柱結(jié)構(gòu)、混凝土墻、鋼筋錨固等構(gòu)造要求進行了完善修訂。包括：正式提出現(xiàn)澆空心樓板的最小板厚200mm；修改了錨固長度的修正系數(shù)，將錨固長度的下限值減低為0.6；完善裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，增補機械連接、漿錨接頭等連接方式等等。
（6）提出新的設(shè)計原則
新版混凝土規(guī)范為提高結(jié)構(gòu)抵御災(zāi)害的能力，提出了結(jié)構(gòu)防倒塌概念設(shè)計，介紹了結(jié)構(gòu)防倒塌定量設(shè)計方法的原則。同時為完善耐久性設(shè)計，針對既有建筑改造的迫切需要，提出了既有結(jié)構(gòu)延長年限、安全復(fù)核、改變用途、擴建改造、修復(fù)加固的設(shè)計原則。
4 《建筑結(jié)構(gòu)》教學(xué)方式改革
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）在第六批規(guī)范課程研究的基礎(chǔ)上，對"從截面計算到結(jié)構(gòu)設(shè)計"、"增加結(jié)構(gòu)防倒塌設(shè)計的原則"、"耐久性及既有結(jié)構(gòu)再設(shè)計"、"提高安全度設(shè)置水平"、"采用高強-高性能材料"以及"技術(shù)進步標準協(xié)調(diào)國際接軌"六個方面進行了補充、完善、提高。新版混凝土規(guī)范的發(fā)展方向代表了混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展方向，體現(xiàn)了不斷進步、緊密聯(lián)系工程的精神。因此，作為《建筑結(jié)構(gòu)》課程更應(yīng)及時貫徹2010版混凝土規(guī)范精神，結(jié)合工程實踐開展教學(xué)工作，具體可進行以下幾方面的教學(xué)改革嘗試。
（1）大量運用對比分析法
在眾多《建筑結(jié)構(gòu)》課程教改研究成果中，對比分析法可以通過比較，找出事物的相同點和不同點，加深學(xué)生對教學(xué)知識的理解和掌握[4]。在《建筑結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)過程中，可采用對比分析法對新舊混凝土規(guī)范內(nèi)容進行舉例說明，不僅要突出修訂后的內(nèi)容，也應(yīng)介紹規(guī)范修訂的背景、原則，讓學(xué)生在記住專業(yè)知識的同時，也對混凝土學(xué)科發(fā)展方向有所了解。
（2）開展"現(xiàn)場"教學(xué)
《建筑結(jié)構(gòu)》課程中的部分概念性知識，學(xué)生往往很難把握。為讓學(xué)生擁有對混凝土結(jié)構(gòu)的直觀認識，可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀結(jié)構(gòu)試驗大廳，逐一介紹鋼筋、水泥、砂石、模板等基本材料；還可帶領(lǐng)學(xué)生旁觀土建類專業(yè)學(xué)生材料試驗課和混凝土試驗課，觀察鋼筋綁扎、混凝土澆筑、振搗以及適筋梁破壞試驗。通過"現(xiàn)場"教學(xué)把抽象的事物、概念實體化，加深學(xué)生的理解，培養(yǎng)學(xué)生對《建筑結(jié)構(gòu)》課程的學(xué)習(xí)熱情。
（3）緊密結(jié)合工程實例
對于非土建專業(yè)學(xué)生，大量概念、公式、計算內(nèi)容的講授不免顯得枯燥，因此需要在教學(xué)過程中不時通過生動的工程照片、實例、視頻吸引學(xué)生注意、強化學(xué)生的感性認知，將有助于《建筑結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)效果的改善。
（4）教師不斷自我培訓(xùn)
隨著新技術(shù)、新工藝、新知識的不斷發(fā)展，混凝土規(guī)范進行了再次修訂和完善，以規(guī)范為根本的《建筑結(jié)構(gòu)》課程也應(yīng)緊跟發(fā)展趨勢，不斷自我完善。因此，任課教師必須及時更新知識結(jié)構(gòu)、增長工程實踐經(jīng)驗、及時掌握行業(yè)發(fā)展動向，積極參與課程相關(guān)的各項科研、教改研究，不斷進行自我培訓(xùn)，提高自身素質(zhì)。同時在教學(xué)環(huán)節(jié)中，以身作則給學(xué)生樹立積極向上的榜樣。
5 小結(jié)
本文以新版混凝土規(guī)范為背景，結(jié)合非土建類專業(yè)學(xué)生特點，初步探討了《建筑結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革。通過對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進和完善，以期實現(xiàn)課程教學(xué)目的，完成教學(xué)任務(wù)，達到教學(xué)效果，使學(xué)生在接受建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)理論知識的同時，了解行業(yè)發(fā)展方向，提高自身實踐能力。
參考文獻：
1.王文龍. 高職《建筑結(jié)構(gòu)》課程的教改實踐與探索[J]. 長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2006，23（1）：43-45.
2.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）[S]. 中國建筑工業(yè)出版社出版. 2010.
