基于卓越土木工程师培养的混凝土结构教学改革

【摘 要】本文针对“混凝土结构”课程的特点,根据“卓越土木工程师”培养的基本要求,对“混凝土结构”课程教学改革进行了研究,提出了课程的教学内容、教学方法的改革设想,并就如何加强实践性教学,培养学生工程能力等方面进行了有益的探讨.

【关 键 词】混凝土结构,卓越土木工程师,教学改革

世界经济竞争主要是科学技术的竞争,归根结底是人才的竞争.竞争、变革与发展是当今时代的特点.在世界综合国力的竞争中,拥有高素质工程技术人才的多少已成为衡量一个国家科技进步、经济实力、生产力发展水平的重要指标和依据.因此,培养大批量具有高素质工程技术人才,是我国经济、科技国际化和时怎么发表展的需要.“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目,是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类高质量工程技术人才.为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略怎么写作.

安徽建筑工业学院是国家“卓越工程师教育培养计划”实施高校,其中“土木工程专业”是“卓越计划”的重要实施专业,该专业于2007年通过了国家建设部全国高等教育专业评估、为国家特色专业建设点.《混凝土结构》作为土木工程程专业的核心课程,是一门理论与工程实际紧密联系的课程,其知识体系、理论和方法既具有很强的工程性,又具有严密的科学性,而实际工程应用的综合性又使得本课程的涉及面和内容十分丰富,其涉及到数学、力学、材料、实验等多种知识与技能,对提升学生的工程素养,培养学生的工程实践能力、设计能力和创新能力起着重要作用.本文从分析课程特点人手,提出了有关改革实践办法.

1分析课程特点,优化教学内容

1.1课程特点

混凝土结构课程包括“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分内容.第一部分属于专业技术基础课范畴,主要涉及混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算和构造要求等内容,重点在于掌握混凝土基本构件受力性能分析和计算方法.第二部分属于专业课范畴,主要涉及梁板结构、单层工业厂房结构和多层框架结构等内容,重点培养学生综合运用第一部分的知识和力学知识,解决实际工程问题的能力.从教学实践看,该课程是土木工程专业学生较难掌握,同时又是教师较难教的课程,具体表现在以下几个方面：

（1）内容繁杂、涉及面广.课程主要内容有材料的力学性能研究,结构计算基本原理研究,各种受力构件的实验分析研究、基本公式的建立和计算方法的研究,构造措施的研究等.具有概念多、内容多、实验现象多、计算公式多、符号参数多、构造要求多、教学环节多等特点.造成学生在学习过程中难以抓住重点、难点,从而产生厌学情绪.

（2）实践性强、知识更新快.由于混凝土结构是由钢筋和混凝土两种力学性能完全不同的材料组成的复合材料构件,其物理力学性能复杂,涉及的因素复杂多变,目前尚缺乏完整的理论体系,大多数公式不可能通过理论推导直接得出,而是在实验和工程实践基础上,提出有关计算公式.因此,在结构设计中引用了大量基于试验以及工程经验的计算规定.该课程内容的研究对象,都直接来源于土木工程结构中的实际受力结构或构件,教师在讲授中,一定要注意将身边的工程实例引入课堂,抽象的纸上谈兵不利于学生对该课程的理解.混凝土结构又是在大量工程实践和科学研究基础上发展起来的一门实用性强的应用学科,与工程实践中的新成果息息相关,由于土木工程的发展日新月异,新的工程实践和新的技术不断出现,其前沿性和时代性的内容体现在每一个知识点上,因此教学内容紧随其发展,这是工程实践性的必然要求和结果.《混凝土结构设计规范》基本上每2年要进行一次局部修改,每10年要进行一次较大更新.

（3）综合性强、具有创新性.混凝土结构不仅与前续的理论力学、材料力学、结构力学及土木工程材料等课程内容紧密相关,同时又是后续的高层建筑结构、桥梁工程、抗震结构设计等专业课程学习的基础,也是毕业设计中主要综合应用的内容.它既要处理构件的承载力和变形计算问题,还要综合考虑各方面的因素,确定构件选型、材料选用、结构计算简图和分析方法以及配筋构造和施工方案等设计内容.同一工程设计有多种方案和设计数据,设计的结构不是唯一的,应综合考虑使用功能、材料供应、施工条件、造价等各项指标,通过对各种方案的分析比较,选择最佳的设计方案.另外,由于混凝土结构设计理论在不断的更新,结构设计不应完全被规范所束缚,除按《规范》进行设计外,还应在深刻理解规范设计理论的基础上,充分发挥设计者的主动性和创造性.

1.2熟悉卓越培养计划,优化课程教学内容

传统的土木工程专业各门课程均强调本身的完整性和系统性,未能站在完善培养对象整个知识结构的高度确定教学内容,课程教学内容重复现象比较严重.“混凝土结构设计原理”作为专业基础课部分,课程内容从原来单一的建筑工程拓宽到涵盖土木工程的各个领域,因此在有限的学时内需对教学内容进行优化.教学实践中,可将各专业方向通用的混凝土结构基本原理及基本计算方法与规范分离,突出重点,对构件在各种受力状态下的破坏性能进行详细讲解,然后再将各种设计规范的不同要求简要介绍给学生.“混凝土结构设计”属于混凝土基本构件的后续专业课,在教学计划中,它主要是为建筑工程方向开设的,主要介绍有关典型钢筋混凝土结构(平面楼盖、单层厂房、多层框架)的设计,主要讲授：实际结构→计算简图→内力计算分析→构件截面设计与构造措施等,主要训练学生综合分析、应用能力.

2.改革教学方法,提升教学质量

混凝土结构的教学模式已从传统的以知识传授为主发展到知识、能力、综合素质的培养为主的模式,并进一步向创新型、研究型教育模式转变.对不同的教学内容要采用不同的教学方法,以激发学生的学习兴趣,构成以学生为主体,教师为主导的模式.对课程的基本原理、计算方法等采用系统讲授法,便于较短时间内传授较丰富的知识；对课程中的构造要求等采用现场参观、习题练习等方法,让学生增加感性认识、加深理解和掌握.采用讨论式教学,让学生积极参与,使掌握的知识更深刻；对一些重要的理论、现象等采用演示实验法,并经常在教学中增加当前科技发展的新技术、新工艺、新材料等内容,以拓宽学生的知识面.

（1）传统教学方法和现代多媒体教学手段相结合

混凝土结构课程不仅有大量的理论和经验公式,同时又与工程实践密切相关.对于推导性质、逻辑思维性质等内容,传统授课方法更为有效,更加符合认知规律.但仅仅沿袭传统的教学方法,单纯讲解混凝土结构,学生面对各种枯燥的理论公式,既不易理解,也激发不了学习兴趣,教学效果不甚理想.现在,多媒体已经成为课堂上必不可少的教学手段,对于一般了解的教学内容、图示性质的教学内容适宜于多媒体授课,在多媒体课件中,大量的图文、声像、动静俱全的学习资源让学生看到了书本上无法捕获到的东西.同时,利用互联网技术,将多媒体课件、相关习题等提供到校园网上,实现信息共享,方便学生预习、复习以及讨论,提高了教学效率；开辟网上课程讨论区,为学生提供良好的释疑环境以及知识交流平台.将传统的教学方法与现代的教学手段相结合会得到事半功倍的效果.这种新的教学方式拓宽了学生的知识面,调动了学生学习的积极性,加深了学生对理论内容的理解程度,从而提高了课堂效率.

（2）改革课堂教学方式,激发学生创新能力

根据课程内容的不同,可以采用灵活多样的课堂教学方式,充分发挥以学生为主体、以教师为主导的教育理念,激发学生的学习积极性和创新能力.案例法教学.针对混凝土结构原理课程实践性强的特点,教师可在授课过程中适时采用案例教学.教师根据教学目的要求,引用研究成果和工程案例,开展课堂讨论,引导学生积极参与,师生互动,让学生通过自己的观察、思考、分析、选择、领悟去获取知识,并把所学的知识运用于实践.教给他们分析问题和解决问题的方法,进而提高分析问题和解决问题的能力,加深学生对基本原理和概念的理解.

启发式、互动式教学.启发式教学关键的是引导学生思考,并给学生留出充分的思维空间,启发和引导学生思考.我们要求教师按照“提出问题→分析问题→解决问题→结论和讨论”的思路,组织好课堂教学.互动式教学要求教师和学生之间要有对话和交流,同时学生对老师提出的问题要有响应.要发挥教师在课堂教学中的主导作用,教师要精心设计教学过程中不同阶段能够启发学生思考的问题；其次是要尊重学生在教学活动中的主体地位,学生对老师提出的问题要积极地去思考和回答.

比较法教学.在教学过程中,采用比较法教学,能提高学生的理解能力、分析问题能力.

问题引入式教学.重视问题的引入,根据不同的课堂内容,布置课后思考题,提出与所讲内容相关的工程问题让同学思考,引起学生的好奇心,然后在后面的讲解过程中解答问题,这样学生就会在课堂上认真听讲,变被动的接受知识为主动学习,培养学生主动学习的能力.

（3）结合教学内容,把实践引入课堂.混凝土结构和工程实践密切相关.如果单纯学习书本知识,学生就会产生疑惑,渐渐失去学习的兴趣.实践就是打开疑惑的大门,除了教学计划安排的实践性环节外,结合教学内容,通过载体,教师要善于把工程实践引入课堂.可利用的载体是设计规范、标准图集、施工图纸、结构模型、混凝土结构最近发展动态等.建筑工程和我们的生活息息相关,教育学生平时多到工地走走,处处留心,多多学习,拉进理论和实践的距离,增加学生工程意识.

（4）专业知识学习和实践、创新能力培养相结合

引导、鼓励学生结合课程内容,制作结构模型、撰写专业学术论文、自主设计大学生科研训练计划、参加结构设计竞赛等.

3.加强实践性教学,培养学生工程能力

由于混凝土结构课程具有很强的实践性特点,因此,加强实践环节势在必行,主要包括课程试验、课程设计、毕业设计等几方面.

（1）重视结构试验课教学,培养学生创新能力.混凝土结构课程教学中涉及较多试验研究内容,课堂中对试验内容只进行理论解说,往往事倍功半,效果不佳.教学过程中,一方面可利用试验影像资料,加强学生感性认识,激发其学习兴趣；另一方面,将结构试验室作为一个创新平台,引导学生参与课题研究,亲自参加试验,培养学生以试验现象、基本理论为基础进行科学研究的能力,进而培养学生的创新能力.

（2）强化课程设计训练,培养学生综合能力.课程设计是一项综合训练,培养规范、手册、技术资料和工具书等使用方法,提高学生设计计算、工程制图能力.这是由理论走向实践,应用能力培养的关键性环节.要“真题真做”或“真题检测做”,选择难易程度、工作量和内容覆盖面相近的实际工程的一部分作为课程设计题目.在设计中要把握好教师对学生引导作用的分寸,切忌采取“保姆”式的包办指导办法,要突出“学生为主,教师为辅”的教学指导思想,教师应“授之以渔”而非“授之以鱼”,促使学生一开始就建立依靠自己动手动脑解决问题的独立性,让学生在设计中充分发挥主角作用,使他们通过设计实实在在积累知识经验,熟练技术技能,全面提高业务素质.

（3）采用“双导师制”,提高毕业设计质量.毕业设计是学生对大学四年所学知识的综合运用,也是学生走上工作岗位前最为重要的实战演习.可采用“双导师制”进行指导工作,即由教师和设计院工程技术人员共同指导学生毕业设计.此阶段除注重提高学生将混凝土结构设计原理、设计方法与规范的综合运用能力之外,还应重视培养学生的识图、绘图能力和软件应用能力,如设计图纸要求有一定比例的手绘和CAD绘图,结构计算结果要求采用有限元程序或软件校核,以提高学生的工程素质,缩短学生适应工作的时间.学生经过毕业设计,学会了综合运用课程知识、查阅资料、设计计算、软件使用等许多在工作中有用的东西,也就是分析问题和解决问题的能力得到快速提高.

4.结语

混凝土结构课程的学习关系到学生对后续专业课程的学习,关系到对学生学习能力的培养,提高其教学质量势在必行.在“卓越土木工程师”培养计划下,如何提高混凝土结构课程进行效果,更好地适应“卓越土木工程师”人才培养目标,不仅与教学内容与方法的改革有关,更与师资队伍和企业的参与度紧密相连,有待于在今后的教学实践中不断加以完善.