发布时间:2023-10-07 15:37:36
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇混凝土结构设计基本原理,期待它们能激发您的灵感。
关键词:独立任务型课程;模块化;课程过程考核评价
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)04011204
课程考核方法是实现人才培养目标的重要手段,是高校教学过程管理的一个重要环节。高等工程教育很多专业基础课程和专业课程,其知识体系由相互近似独立的工程任务组成,且设计、分析和计算的原理也不相同。这些专业知识的掌握、能力的培养是一个复杂的分段逐步实现的过程,成绩评定不是一个简单的标准考试的结果,应以人才培养目标为导向,结合不同的教育经验,形成以多模块、多形式、多手段的进程性的过程评价为主的考核评价体系,并在教学中不断指导学生,创造问题情景,激励学生自主学习、独立思考、判断和分析。通过课程评价督促教师纠正教学方法,调整学习的方向和方法, 进而更好地达到人才培养目标。文章基于课程与教学课程基本原理中的过程考核原则,以钢筋混凝土结构设计原理课程为例,研究了独立任务型课程模块化过程考核评价的方法。
一、课程考核评价研究概况和基本原理
(一)研究概况
关于中美大学在课程考核方式上的差异,南京财经大学高等教育研究所陈棣沭等对此进行了系统对比,他认为中国各大学课程评价方法多采用标准化考试,而美国
则更注重过程性考核,并将其成绩纳入课程考核评价体系中[1]。美国也曾认为标准化考试是课程评价的最佳方法,但标准化考试使用了20多年后其弊端逐渐暴露[2]。为此,20世纪30年代美国教育学家泰勒经过了8年的
教育研究,提出了课程与教学基本原理的4条原则[3],构建了当今美国及西方国家从小学到大学课程教学设计的基本准则。其中,泰勒的课程与教学基本原理中第4条给出了课程教学的过程评价方法。20世纪70年代,教育学家欧・桑迪在泰勒课程原理和教育心理学研究成果的基础上,进一步提出了现代课程评价的7条原则[2],其核心是通过引导和刺激,调动学生内在的学习动机,激励其自主学习,强调自我评价,同时,在考核评价手段上注重多样化,在教学进程中采用观察等方法,发现学生的创造力,考察其认识、感悟及应用能力
。目前美国各大学的学生考核方式无不受泰勒和欧・桑迪等教育学家课程考核评价原理的影响。对于中国应用型工程技术学院,德国教育经验值得学习。德国双元制职业教育久富盛名,德国职教界明确将培养学生的综合职业能力作为其主要目标,具体包括专业能力、方法能力和社会能力三大能力。考核标准围绕知识、技能、素质,构建课程考核标准, 体现能力本位的职业教育理念[4]。
(二)任务型课程过程考核评价方法
基于泰勒课程原理,课程考核即课程评价。其主要目的是通过考核检验学生对知识的掌握程度,是否达到了预期的教育效果,以及反馈教学过程中存在的教学问题[5-6]。目前中国各高校传统的课程考核方式是通过期末课程结业标准化考试来评价本学期的教学效果,存在反馈滞后的问题,对学生知识的掌握极为不利。同时,传统的课程考核方式,题型固定、答案统一,禁锢了学生主观能动性和创新思维能力的发挥[7]。
课程考核实质上就是课程教学效果的评价,对于土木工程专业的学生来说,钢筋混凝土结构设计原理课程教学主要目的是使学生具备钢筋混凝土梁、板、柱等构件承载的力学行为的分析能力,并基于分析进行工程结构设计。工程设计问题的分析和解决是结构设计逐步选优的过程,没有绝对统一的答案,因此需要培养学生运用不同方法和手段解决具体工程结构设计的能力。
钢筋混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的工程结构设计的基本原理课程,主要包含钢筋混凝土梁和柱构件的承载、构造和耐久性的设计基本原理,具有多个模块工程设计任务型的知识点群。各模块之间的知识体系前后继承性不强,相对独立。因此,该课程知识点具有模块化特点,配合模块化教学模式,其考核方式分模块、分阶段、分类别进行,其目的是使教学工作的重点真正落实到学生的工程设计能力培养之上,使学生在掌握结构设计基本原理的基础上,增强自主独立的工程设计和分析能力,真正实现土木工程专业人才培养目标。
二、课程考核模块划分
钢筋混凝土结构设计原理课程教学目的是让学生掌握结构设计基本原理,进而进行各类钢筋混凝土结构梁、板、柱等构件的承载设计,具体包括结构材料的选择、构件截面的尺寸设计、截面配筋设计。基于课程由不同工程设计任务组合而成的特点,按不同预定完成任务,将模块具体划分如下。
(1)结构材料性能和结构设计基本原理模块主要知识点主要包括:钢筋和混凝土的材料性能及选用原则荷载、材料强度的取值方法和结构设计的基本原理三个方面。
该部分知识点作为课程后续的梁、柱等设计的基础知识,将为这些构件设计提供材料力学性能和结构设计方法,因此考核重点是钢筋混凝土结构设计的基础理论,以及与其相关的土木工程材料力学性能的基础知识。
(2)钢筋混凝土梁构件截面抗弯、抗剪和抗扭设计原理模块的主要知识点包括: 钢筋混凝土梁在弯矩,或剪力,或扭矩作用下截面破坏过程;构件承载力截面设计的基本假定和设计原理;构件承载力设计和梁结构的构造要求三个方面。
该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能、结构设计的基本原理,掌握梁的构造设计方法,利用理论力学和材料力学等相关力学理论和混凝土梁试验研究成果,分析梁截面破坏过程,构建钢筋混凝土梁极限承载力理论计算模型,掌握梁构件的承载力计算方法,同时应用这些方法,进行钢筋混凝土梁构件截面的配筋设计和截面承载能力验算。该部分重点考核学生是否具备钢筋混凝土梁承载的力学行为的分析和工程设计能力,同时,考虑到专业知识的迁移和延伸,着重考核学生的专业知识综合应用能力,重点是将钢筋混凝土梁设计的基本原理拓展到实际的工程结构(框架结构,连续梁,简支梁、悬臂梁结构)应用中。
(3) 钢筋混凝土设计原理模块的主要知识点包括:钢筋混凝土柱构造设计要求(材料、截面、钢筋);
轴心受压构件正截面的破坏过程和特征及承载力计算方法;
偏心受压构件破坏过程和特征及正截面承载力计算方法;
偏心受拉构件正承面载力和斜截面承载力计算方法;
对称配筋条件下,柱的承载力设计五个部分。
该模块教学目的是使学生熟练掌握结构材料性能和结构设计的基本原理,进行柱的构造设计,利用理论力学、材料力学相关理论,以及混凝土柱试验研究成果,分析柱的截面破坏过程,构建钢筋混凝土柱极限承载力理论计算模型,掌握柱构件在轴心、偏心受压条件下,以及对称与非对称条件下的承载力计算方法,同时运用这些方法进行钢筋混凝土柱构件截面设计。重点考察学生是否具备钢筋混凝土柱承载设计的能力和对该类工程问题的分析能力。
(4)钢筋混凝土梁构件正常使用阶段挠度和耐久性的设计原理,以及预应力混凝土梁设计原理模块,主要考核构件截面在长期和短期荷载作用下截面刚度和变形控制设计;构件截面裂缝宽度的验算方法和环境侵蚀对构件承载能力的影响;预应力混凝土构件的预应力损失、预应力设计和构件承载力计算方法及构造要求。
该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能和结构设计基本原理,理解和掌握构件正常使用的设计方法,利用理论力学和材料力学相关理论,学会构建钢筋混凝土梁正常使用阶段截面刚度理论计算模型,掌握混凝土结构耐久性设计要求,通过对预应力结构施工工艺、承载设计原理的理解,掌握预应力结构设计方法。是否具备预应力梁结构的设计能力是考察的重点。
三、考核方式和标准的设计
基于模块化教学改革的要求和独立任务型课程模块化过程考核评价的基本原理,该课程考核评价引入了分阶段、按模块、多手段的考核模式,最终目的是调动学生学习的积极性和主动性,强化学生“能力”培养,真正实现人才培养的目标。同时,解决教与学的偏差、教学信息反馈滞后问题,提高课程教学质量,最终实现进程性模块化课程过程考核评价的设计。该评价方式和标准的设计主要包括各模块考核评价的要点设计和课程考核成绩评定方案设计两部分。
(一)模块考核评价要点
教学模块1包括钢筋混凝土结构设计的基础理论和结构材料力学性能,主要为其它模块知识点的理解和掌握提供理论支撑。该部分知识贯穿整个教学过程,因此其考核要点是专业基础概念和基本原理。为了便于学生综合应用相关课程(土木工程材料,材料力学等)知识,理解和掌握结构设计基本原理,考试中增加混凝土材料组成和制备、钢筋混凝土材料力学性能的基本知识。该部分考核以书面闭卷形式为主,题型主要有名词概念、简答、钢筋混凝土工程材料问题分析。
教学模块2、3是该课程的重点教学内容,主要培养学生工程问题综合分析、工程设计和创新思维能力。由于该部分理论性和工程应用性强,而且每一个知识点具有明确的工程设计目的。因此该模块考核可根据工程设计的特点,采取以灵活多样的开卷(工程问题分析、研究、工程设计计算)考试为主,以试验研究、工程设计大作业、结构设计大赛、结构问题研究为辅进行考核,其目的是考查学生对工程(梁、柱)设计理论方法的理解和掌握情况,以及工程实践分析和创新解决工程问题的能力。其中工程设计作业、工程设计大赛和梁柱的试验等辅考核,由课题组教师指导,以小组为单位共同完成。通过设计作品展示、试验设计和钢筋混凝土结构设计大赛、研究报告等形式,较好地激发学生对结构分析和设计的兴趣,培养学生的创新能力、协作能力和团队合作精神。
由于教学模块4教学知识点体系内容多,通过单一试卷考试不能全面反映学生对该部分知识点的掌握程度,因此,该模块考核以具体工程项目中预应力梁设计为背景的大作业形式为主,全面考核学生进行新型结构研究和创新实践的能力。
(二)课程考核成绩评定方案的设计
基于该课程考核要点,并结合阶段模块化教学改革的要求,有针对性地进行题型设计。在考试题型设计中,工程问题分析,解决问题的方案、思路和工程设计计算作为重点题型,考核学生是否能够善学善用,运用所学工程设计原理,进行独立思考、解决和分析工程问题。在考核评价过程中,鼓励学生提出具有创新性的、探讨性的观点,并在分值上给予体现,同时,工程问题论述分析题的评分标准要基于工程设计原理,允许有不同见解的答案,评卷时应着力关注试卷的分析问题和计算推导,以及不同方案的比选过程。具体题型设计和考核评定标准如表1。
研究性试验、构件设计作业,竞赛、研究报告100小组考核100全过程
平时平时出勤(20%)、作业(40%)、课堂笔记(20%其检查4次)、互动问题回答(课堂活动和小组互动20%)100全过程
总成绩平时(10%)+考试(60%)+研究型(30%)100
四、结语
(1)课程教学过程考核和考核手段多样化是目前国内外高等教育课程考核评价的主要方法和趋势。
(2)课程考核评价模式的改革要结合课程特点,以实现人才培养目标为指导思想,因地制宜进行系统设计,实现课程教学和评价一体化的改革。
(3)对于独立任务型课程,采用分阶段、按模块、多手段的过程考核模式符合现代课程过程评价改革的理念。参考文献:
[1] 陈棣沭,韩婧.大学课程考核方法之比较分析[J].教育与现代化,2009,29(2):91-96.
[2] 韩锋.美国评价学生的七项标准[N].山东教育,2001,19:124.
[3] (美)劳拉夫.泰勒.课程与教学基本原理[M].施良方,译.北京:人民教育出版社,1994:23.
[4] 张海容.德国职业教育对我院高职教育课程考核模式的启示[J].北京劳动保障职业学院学报,2010,4(3):41-44.
[5] 黄亚红,曹弋.对当前大学课程考核模式改革的思考[J].高等函授学报:哲学社会科学版,2007,20(2): 67-68.
关键词:土木工程;混凝土结构;教学方法;教学过程;教学质量
作者简介:杨敬林(1978-),男,湖南武冈人,湖南农业大学工学院,讲师;方亮(1981-),女,湖南岳阳人,湖南农业大学工学院,讲师。(湖南 长沙 410128)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)20-0082-01
“混凝土结构”课程是土木工程专业的一门理论性及实践性都较强的专业基础课程。本课程的主要任务和基本要求是:学生通过本课程的学习,掌握混凝土结构设计的基本原理及结构设计基本方法,能正确应用混凝土结构设计规范进行混凝土结构基本构件的设计,并具有初步分析和解决一般混凝土结构实际工程技术问题的能力。[1]本文以湖南农业大学土木工程专业“混凝土结构”课程的教学为研究对象,结合该课程教学中存在的问题,就如何改进教学方法,提高教学效果和教学质量进行探讨。
一、“混凝土结构”课程现状及存在问题
“混凝土结构”课程包括混凝土结构基本原理和混凝土结构设计两个部分,分上下两册两学期开设,上册主要内容有绪论、混凝土结构的材料及结构设计方法、混凝土结构各种基本构件(包括受拉构件、受弯构件、受压构件、受扭构件、预应力混凝土等)的设计原理和方法,最后就是混凝土构件的刚度(包括裂缝、挠度等)计算;[2]下册主要内容有混凝土梁板结构、工业厂房结构和多层与高层建筑结构。课程教学大纲上下两册要求学生通过“混凝土结构”课程的学习,掌握基本理论、基本概念,在熟悉和了解混凝土结构设计规范的基础上掌握混凝土结构基本构件的设计原理和计算方法,能从事土木建筑混凝土结构的设计、施工、制造和简单的预应力混凝土结构设计等。从课程教学效果和学生反馈的信息来看,该课程在教学过程中主要存在以下一些问题:[3-6]
课程内容多而复杂。“混凝土结构”课程的内容从基本原理到各种混凝土结构物的设计计算,涵盖面广,涉及到的内容比较多,学时数也较少,需要较扎实的数学力学基础知识,也要求学生有较强的空间想象能力和绘图能力。
课程内容计算公式多且复杂。混凝土结构设计主要是各种房屋建筑结构物的设计计算需要配筋,包括钢筋的级别、直径、数量、长度等等,这些内容带有很大的不唯一性,使得计算增大了难度,学生初次接触这种不确定性的设计更加懵懂,接受尚需要一个过程,通过不断的练习和讲解才会明白和理解。
课程教学方法陈旧。混凝土结构设计讲授内容大多枯燥,缺乏具体的实际教学模型和例子,课堂上学生觉得乏味就不用心听,不用心听课就更加理解困难,日积月累,学习便恶性循环。
课程学习方法不合理。“混凝土结构”课程的学习是要循序渐近,需要不断积累的,学生普遍认为该课程理论简单,公式容易,在认识上存在学习误区,没有找到适合自己个人学习“混凝土结构”课程的方法。
二、“混凝土结构”课程教学体会
针对“混凝土结构”课程学时少、基础薄、难度大、任务重的特点,笔者结合在湖南农业大学讲授该门课程教学实践过程中的一些经验,就如何改善和提高该门课程的教学水平和取得良好教学效果谈些体会。
1.合理安排教学计划和教学环节
湖南农业大学土木工程专业教学计划中“混凝土结构”课程教学分为上、下两册,上册为混凝土结构基本原理,安排在第四学期开设,下册为混凝土结构设计,安排在第五学期开设,各为40学时。刚好安排在“建筑材料”课程结束后开设比较合理,上册课程学时建议调整为50学时,下册为40学时保持不变,这样课程的安排和开设学期均比较合理。课程安排的教学计划与课程教学环节(课程实验、课程设计等)均有机结合了起来,既不与前续课程起冲突,也不影响后续课程的连贯性学习,很大程度上保证了课程教学计划的科学性、适用性。
2.学习方法与时间安排合理调节
方法不是万能的,但是没有方法也是万万不能的。如果方法得当,学习也就事半功倍,方法笨拙,学习反倒累而无效。因此,在大学专业课程的学习过程中,既要掌握方法,也要合理安排和调整学习时间,二者能够有机合理安排,学习一定效果极佳。课前预习:自学过程中的疑问,通过在课堂上听老师的讲解、分析,尽可能消化;咬文嚼字:看书时要一个字一个词、一句话细嚼慢咽,逐渐加以理解和消化;理解记忆:学习记忆某些理论、公式方法,注意它们之间的联系,理解地记忆;课后复习:课后对于课堂上某些难懂或重点的知识点应加强复习,以加深对这些知识点的理解。在学习过程中一定要注意合理安排学习时间,学习效率不是学习时间简单的叠加,学习需要学习效率,只要学习效率高,学习时间可以减少,学习效率高,学习质量自然也就上来了。因此学习方法和学习时间结合得当,事半功倍,成绩也斐然。专业教师在“混凝土结构”课程教学过程中就要对学生讲解学习方法和学习时间之间的相互关系,要求每一位学生在学习过程中逐步找到适合自己学习的最好方法,以提高自身的学习效率和质量。
3.理论计算与规范要求相互结合
“混凝土结构”课程中讲述了大量的理论计算公式,推导过程复杂而难理解,规范规定的构造要求多且细,学生开学领到教材一看,公式多,配筋图多,规范构造要求多,感觉难学发愁,加深了学习“混凝土结构”课程的畏惧心理。其实,“混凝土结构”课程的计算公式都比较简单,容易理解记忆,只要能将结构的相关参数代入公式就能计算,再结合混凝土结构设计的构造要求,以结构的基本参数(如截面尺寸、计算简图、材料特性)的计算为前提,代入混凝土结构的计算公式中设计计算。因此,笔者在教学过程中,对教材中大量的计算公式的推导循序渐进,一步一步深入,在每个公式推导过程中将结构设计规范规定的构造要求贯穿其中,帮助学生们理解记忆,对于课程里面较复杂的公式,在每周的答疑时间安排课后答疑、习题讲解,进行解释与推导,有针对性和有目的性地讲解课程的重难点内容。
4.教学形式多样化和教学手段现代化
教学是一个庞大的复杂系统工程,教学形式应该简单、直观,多样化、科学化,切不能生搬硬套,要有针对性讲授“混凝土结构”课程的重点内容,选择性地因材施教,启发式教学,活学活用。采用多种形式的教学方法:传统教学与现代化教学相结合,课内教学与课外答疑相结合,理论教学与习题作业相结合,视频与试验相结合,等等,不断增强“混凝土结构”课程教学的针对性、适用性和趣味性,以增强学生主动学习和理论联系实际的学习思维。例如,在讲完混凝土结构受弯构件的基本原理之后,任课教师可增加一节课内讨论课,结合教学楼中受弯构件的实例,分两三组讨论,并给予每组学生合理性的分析解释。在教学手段上,笔者应用现代化教学手段,采用多媒体电教化教学,融文字、图片、动画于一体,把教材抽象的理论知识与活生生的具体的工程实际例子结合起来,讲解并扩充混凝土结构设计最新发展动态和最新理论成果,在课内一起探讨和学习,弥补教材内容的不足,开阔学生学习视角,以促进学生学习的兴趣,提高学习的积极性。
三、结语
专业课程教学改革是一项长期而艰巨工作,当代大学生学习知识缺乏主动性,独立思考问题的能力欠缺,大学专业教师应以课程教学改革为契机,不断更新教学理念,探索新的教学模式,探索出一个适合专业教师教授专业知识和当代大学生学习专业知识最佳结合点。综合湖南农业大学这几年的“混凝土结构”教学情况,笔者的教学方法和教学改革取得了一些进展,教学效果显著,得到了学校和学生的一致认可。
参考文献:
[1]覃丽坤,赵天雁,王振,等.混凝土结构设计原理教学法研究[J].高等建筑教育,2009,18(4):80-82.
[2]沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京:高等教育出版社,2007.
[3]张卫东.混凝土结构课程教学改革[J].高等建筑教育,2005,14(4):60-62.
[4]姚力,葛明兰,尹冶.“混凝土结构设计原理”课程建设探讨[J].中国电力教育,2009,(6):133-134.
【关键词】建筑结构 新版混凝土规范 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)03-0019-02
1 引言
《建筑结构》是非土建类专业开设的专业基础课程,内容涵盖混凝土基本原理、钢筋混凝土结构设计、砌体结构、钢结构以及抗震设计,知识面广、内容全面。在"需求导向,能力为本,知行合一,重在创新"的人才培养理念指导下,《建筑结构》课程应紧密结合结构设计规范[1],以结构设计基本原理为基础,以建筑结构发展最新动向为延伸,强调学生对基本概念和设计方法的掌握,培养学生发现问题、解决问题的能力。
2010年新修订的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[2]于2011年7月1日在全国范围内开始实施。新规范在总结今年来全国科研、高校和设计单位的科研成果和工程实践经验基础上,学习借鉴国外先进规范和经验,广泛征求国内有关单位意见,经过反复修订而成,代表了混凝土结构学科在现阶段的技术水平。而《建筑结构》课程体系中最重要的混凝土基本原理和钢筋混凝土结构设计必须遵循新版混凝土规范要求。因此,在新版混凝土规范出台之际,《建筑结构》课程教学应适时进行调整和完善,以确保学生能正确完成钢筋混凝土结构的设计,了解混凝土结构学科发展趋势。
2 《建筑结构》课程特点
《建筑结构》课程授课对象是非土建类学生,这一特殊的教学群体决定了该课程的主要特点:
(1)课程内容繁多。《建筑结构》以"混凝土基本原理"为基础,以"钢筋混凝土结构"、"砌体结构"、"钢结构"为应用,以"抗震设计"为补充,基本涵盖了土建类专业的大多数专业基础课。同时在《建筑结构》的教学环节中,涉及了工程材料、材料力学以及结构力学等多门课程内容,要求学生具备扎实的基础知识。
(2)课程课时少。《建筑结构》课程通常分两学期教学,总课时不足90学时,远低于土建类专业课时数。在内容多、课时少的背景下,必然要求对建筑结构教学内容进行合理分配,结合教学对象,针对专业特点,把握全局,突出重点。
(3)学生基础薄弱。非土建类学生数学、力学基础较差,面对《建筑结构》中大量公式的推导和应用,往往存在心有余而力不足的现象。尤其对一些理论性稍强的内容,学生普遍认为内容太难,无法完全掌握。
(4)学生思想不重视。学生往往只关注本专业的核心课程,不重视《建筑结构》课程,在学习过程中只求应付考试,不求真正掌握、灵活应用,所以即使老师反复强调,教学效果仍然不佳。
因此,《建筑结构》课程只有针对课程自身特点,结合非土建类专业学生基础,因材施教,才能真正实现课程教学目的。恰逢2010版混凝土规范修订,可通过对教学内容和教学方式的改进,突出新旧混凝土规范的差异,促进学生对混凝土规范的认识和理解,提高教学效果。
3 《建筑结构》教学内容改革
(1)采用高强高性能材料
新版混凝土规范提倡高强高性能材料,要求适当提高一般结构的混凝土强度等级,钢筋混凝土强度不应低于C20,采用强度级别400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。同时废除23MPa5级钢筋,以300MPa级钢筋代替,新增500MPa级钢筋,大力推广400MPa级、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋,并逐步限制335MPa级钢筋。
(2)统一受剪承载力计算公式
在2002版规范[3]中,均布荷载作用下的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.25fyv(Asv/s)h0,受集中荷载作用的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.0fyv(Asv/s)h0。新版混凝土规范统一了受弯构件抗剪承载力计算公式,均按1.0fyv(Asv/s)h0计算,修订后规范适当提高了斜截面受剪承载力的安全储备。
(3)提高最小配筋率
2002版混凝土规范规定受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率取0.6,对400MPa级钢筋可减小0.1。新版混凝土规范中根据抗震设计要求,受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率如表1所示,修订后受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中最小配筋率规定
受力类型 最小配筋率(%)
受压构件 全部纵向钢筋 0.50(500MPa级钢筋)
0.55(400MPa级钢筋)
0.60(300、335MPa级钢筋)
一侧纵向钢筋 0.2
受弯构件、偏心受拉、轴心
受拉构件一侧的受拉钢筋 0.2和45 中的较大值
表中:ft为混凝土抗拉强度设计值,MPa;fy为钢筋屈服强度设计值,MPa。
(4)调整裂缝宽度计算公式
新版混凝土规范中裂缝宽度计算公式形式保持不变,但对于三级裂缝控制等级的非预应力混凝土构件,最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算。同时对于非预应力的受弯或偏心受压构件,受力特征系数αcr减小为1.9。修订后计算得到的裂缝宽度值有所减小,解决了采用高强钢筋受裂缝宽度限制的问题。
(5)完善了各种构件的构造要求
新版混凝土规范中对板、板柱结构、混凝土墙、钢筋锚固等构造要求进行了完善修订。包括:正式提出现浇空心楼板的最小板厚200mm;修改了锚固长度的修正系数,将锚固长度的下限值减低为0.6;完善装配式结构的构造要求,增补机械连接、浆锚接头等连接方式等等。
(6)提出新的设计原则
新版混凝土规范为提高结构抵御灾害的能力,提出了结构防倒塌概念设计,介绍了结构防倒塌定量设计方法的原则。同时为完善耐久性设计,针对既有建筑改造的迫切需要,提出了既有结构延长年限、安全复核、改变用途、扩建改造、修复加固的设计原则。
4 《建筑结构》教学方式改革
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)在第六批规范课程研究的基础上,对"从截面计算到结构设计"、"增加结构防倒塌设计的原则"、"耐久性及既有结构再设计"、"提高安全度设置水平"、"采用高强-高性能材料"以及"技术进步标准协调国际接轨"六个方面进行了补充、完善、提高。新版混凝土规范的发展方向代表了混凝土结构领域的发展方向,体现了不断进步、紧密联系工程的精神。因此,作为《建筑结构》课程更应及时贯彻2010版混凝土规范精神,结合工程实践开展教学工作,具体可进行以下几方面的教学改革尝试。
(1)大量运用对比分析法
在众多《建筑结构》课程教改研究成果中,对比分析法可以通过比较,找出事物的相同点和不同点,加深学生对教学知识的理解和掌握[4]。在《建筑结构》课程教学过程中,可采用对比分析法对新旧混凝土规范内容进行举例说明,不仅要突出修订后的内容,也应介绍规范修订的背景、原则,让学生在记住专业知识的同时,也对混凝土学科发展方向有所了解。
(2)开展"现场"教学
《建筑结构》课程中的部分概念性知识,学生往往很难把握。为让学生拥有对混凝土结构的直观认识,可以带领学生参观结构试验大厅,逐一介绍钢筋、水泥、砂石、模板等基本材料;还可带领学生旁观土建类专业学生材料试验课和混凝土试验课,观察钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣以及适筋梁破坏试验。通过"现场"教学把抽象的事物、概念实体化,加深学生的理解,培养学生对《建筑结构》课程的学习热情。
(3)紧密结合工程实例
对于非土建专业学生,大量概念、公式、计算内容的讲授不免显得枯燥,因此需要在教学过程中不时通过生动的工程照片、实例、视频吸引学生注意、强化学生的感性认知,将有助于《建筑结构》课程教学效果的改善。
(4)教师不断自我培训
随着新技术、新工艺、新知识的不断发展,混凝土规范进行了再次修订和完善,以规范为根本的《建筑结构》课程也应紧跟发展趋势,不断自我完善。因此,任课教师必须及时更新知识结构、增长工程实践经验、及时掌握行业发展动向,积极参与课程相关的各项科研、教改研究,不断进行自我培训,提高自身素质。同时在教学环节中,以身作则给学生树立积极向上的榜样。
5 小结
本文以新版混凝土规范为背景,结合非土建类专业学生特点,初步探讨了《建筑结构》课程的教学改革。通过对教学内容和教学方法的改进和完善,以期实现课程教学目的,完成教学任务,达到教学效果,使学生在接受建筑结构设计相关理论知识的同时,了解行业发展方向,提高自身实践能力。
参考文献:
1.王文龙. 高职《建筑结构》课程的教改实践与探索[J]. 长江工程职业技术学院学报. 2006,23(1):43-45.
2.中华人民共和国住房和城乡建设部. 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[S]. 中国建筑工业出版社出版. 2010.
【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服务。
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“真题假做”,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。
参考文献:
[1]张建文.混凝土课程应用能力的培养[J].宜春学院学报,2011,33(4):166-167.
[2]阎石,张海风,张曰果.新形势下混凝土结构课程教学改革初探[J],建筑结构,2008,38(增刊):93-95.
关键词:混凝土结构基本原理;专业基础课;教学方法
土木工程是指基础设施的设计、建造和维护,是一门专业性和实践性都很强的工程学科,中国开展土木工程学科高等教育已有将近一个世纪的时间。混凝土结构基本原理是土木工程专业的核心必修课程,主要内容包括混凝土结构的发展与设计方法、混凝土结构材料的力学性能、混凝土构件的承载力设计、混凝土结构的变形和耐久性设计、预应力混凝土构件的设计[1]。目前,世界上大部分工程结构均为混凝土结构,因此,该课程与实际工程联系紧密,主要培养土木工程专业学生对混凝土结构基本构件的设计能力,对混凝土结构基本工程问题的分析和解决能力,为后续专业课程,如混凝土与砌体结构设计、高层建筑结构设计、建筑抗震等的学习奠定坚实的理论基础。随着全球化进程的加快,用人单位对具有国际竞争力的工程人才需求日益增加,越来越重视对国际化人才的培养。教育部2001年印发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》指出:要在高校公共课程和专业课程中积极推动使用英语等外语进行教学[2]。在该意见提出的十几年来,全国各大高校在双语教学实践中进行了探索,并取得了一定的成绩。土木工程是一门全球性学科,混凝土结构基本原理是土木工程专业最重要的专业课程之一,但各国制定的规范在混凝土结构的设计方法和思路上存在一定差别,因此,为培养学生的国际视野,开阔学生眼界,提高土木工程专业学生的国际竞争力,在土木工程学科中的重点课程开展双语教学是非常必要的[3-5]。混凝土结构基本原理的教学工作主要分为3个部分,即理论教学、实验教学和课程设计。如何激发学生的学习兴趣,提高学生对专业知识与设计方法的理解和掌握程度,确定英语与母语的使用比例,并将原本“枯燥乏味”的规范条文讲得生动有趣,是主讲教师需要认真思考的问题。如何让学生在教学过程中深刻理解基本的理论知识,掌握基本构件的设计方法,并能熟练解决工程实际问题,是主讲教师在设计教学方法时的基本出发点。学生对教学内容是否感兴趣,以及对相关知识的理解和掌握程度是衡量教学效果的主要标准。
一、教学过程中出现的问题
目前,中国几百所高等院校平均每年向国家输送几万名土木工程专业的毕业生,但据工程建设单位反映,土木工程专业的毕业生力学概念和常识较差,只知道照搬公式、照抄规范,缺乏独立思考能力[6]。因此,专业课程的主讲教师在教学过程中不能照本宣科,一味让学生背公式、记规范,否则,“人才”将培养成只会运用工具的“工匠”。混凝土结构基本原理教学内容多,涉及的知识面广,既有理论推导和实验研究,又需要实际工程经验,是一门教学难度较大的专业课程。而该课程的教学学时极为有限,住房和城乡建设部2011年颁布的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[7]仅建议60个学时,部分高校安排的教学学时更是低于该标准,因此,在教学过程中有很多课程内容无法详细展开,学生难以充分理解课堂上讲授的理论知识,只能依靠死记硬背,从而逐渐失去对这门课程的学习兴趣。对哈尔滨工业大学(深圳)土木工程专业硕士研究生新生专业英语词汇掌握程度的调查发现,大多数学生专业英语词汇掌握程度较低,有的学生甚至连一些基本的专业英语词汇都没有掌握。出现这种情况的原因可能是:在仅有的教学学时内,连教材内容都很难全面讲解,更不用说进行双语教学;学生对新知识的吸收能力有限,很难在短时间内掌握外语表述的概念;重视程度不够,专业英语掌握能力未列入考核内容。鉴于此,为激发学生对混凝土结构基本原理的学习兴趣,提高课程的学习效率和对专业英语的掌握程度,培养学生独立思考的能力,结合多年的教学实践经验,提出一系列创新的教学方法与实施建议,供广大土木工程专业课程主讲教师参考借鉴。
二、教学方法的创新与实践
(一)注重培养学生的学习兴趣混凝土结构基本原理是土木工程专业学生较早接触的与实际工程紧密联系的专业课程之一,学生在刚开始接触这门课程时,往往抱有新鲜感和好奇感,如果能适时激发学生的学习兴趣和热情,培养学生良好的学习习惯,必将极大提高学生的学习效率,事半功倍,从而进一步增强学生学习该门课程的兴趣,形成良性循环。结合多年的教学实践经验,总结了以下几点方法:(1)善用多媒体技术。由于该课程包含较多的基本概念、图和表格,采用传统的板书形式,学生很难做到全过程集中注意力记板书、听讲解,教学效率低[8]。因此,在教学过程中需要善用多媒体技术,在每一个基本概念讲解后配上相应的图片,在教学课件中引入经典工程的施工图片和现场视频、经典实验的图片和视频,不仅缩短了板书和讲解时间,而且有利于激发学生的学习兴趣和科研热情,使学生在集中注意力听完概念或理论的讲解后,通过视频和图片缓解学习疲劳、增长见识、加强记忆。同时,通过介绍经典工程中的施工方法、施工技术、新材料、新工艺,以及经典实验中采用的实验方法、实验技术和注意事项等,丰富教学内容,让学生对土木工程专业未来的发展有一定程度的了解。值得注意的是,多媒体技术虽然节约时间,但对于公式推导,运用多媒体技术易造成教学进度过快,学生跟不上教学节奏的问题,此时应将传统的教学方法与多媒体技术结合,如,在讲解混凝土构件的破坏现象时,可以运用多媒体技术播放相应的实验动画或视频,让学生对不同的破坏模式有一个感性的认识,在应力分布和公式推导部分,宜采用板书形式,一步步推导和讲解,加深学生对公式演变的理解。(2)巧用数值的表达方法。在教学过程中,学生对平淡的讲述方式往往会感到厌烦,从而对一些基本概念没有较为明确的认识。“混凝土的抗拉强度远小于抗压强度”这一基本概念,如果表述为“混凝土的抗拉强度约为抗压强度的1/16~1/10”,则能在学生的脑海中形成清晰的印象,加强学生对混凝土抗拉强度低的认识,自然在后续的受弯构件设计中不会考虑受拉区混凝土的贡献。(3)勤用工程实例。在讲解混凝土构件的构造措施时,列举与基本概念相对应的工程实例,有利于加深学生对这些构造措施的理解。例如,“钢筋加密区与非加密区”“钢筋的连接与锚固”“架立筋、腰筋、鸭筋和浮筋”等,如果只简单介绍基本概念,学生由于没有实际工程经验,很难知道这些构造措施究竟是什么,起什么作用,就算在课堂上记住了这些基本概念,在实际工程中也很难分辨。
(二)紧抓教学内容中出现的共性问题在教学过程中,应注重每个章节的共性问题。抓住共性的问题展开深入讲解,学生会更容易理解,也有助于提高学习效率。针对较难理解的设计公式,要以学生能接受的方式逐步推导,并引导学生理解公式推导思路,而不是单纯让学生记忆公式。如,混凝土受弯构件和偏心受压构件的设计公式都是基于平截面假定、力和力矩平衡条件推导出来的,且计算简图类似,只需要理解和掌握其中一种构件的计算简图和设计公式,其他相似受力构件的设计和计算自然迎刃而解。对于混凝土受弯构件承载力计算公式的推导,首先可解释公式中各部分表示的含义,公式中的各项材料性能参数可根据《混凝土结构设计规范》[9]查表求得,然后讲解各种类型题目的解题思路,求解受压区和受拉区钢筋的截面面积,并对截面配筋和混凝土受压区高度进行验算,分别判断是否满足承载力和适筋梁的要求。对于其他类型构件的公式推导和计算,解题思路是一致的,均按照画出计算简图给出力的平衡方程和力矩的平衡方程求配筋或验算截面的流程进行计算。引导学生理解公式推导的思路,不仅能帮助学生记忆公式,更有利于激发学生的学习兴趣,达到事半功倍的学习效果。
(三)注重理论与实际相结合的实验教学模式实践是检验真理的唯一标准。在教学过程中,不能只重视理论教学,而忽视实验教学和课程设计。学生在实验教学和课程设计中可以学到平时在理论教学中没有注意到的知识点,进一步加深对书本上重要知识点的理解和掌握。学校十分重视本科生的实验教学,每年投入大量经费用于实验设备的采购和更新,以及实验试件的设计和加工,为实验教学的顺利开展投入了大量的人力和物力。如,混凝土适筋梁、超筋梁和少筋梁的实验教学,学生自主设计实验方案和实验试件,由主讲教师审核确认,再联系相关加工厂家制作试件,预约实验场地。实验过程中安排实验员与课程助教共同指导学生安装实验设备,布置测量仪器,开展实验并记录实验现象和实验数据。实验教学不仅加深了学生对不同配筋率的混凝土梁破坏模式的理解,认识了理论推导公式与实验结果的差别,而且使学生有机会提前接触科学实验,提高学生的动手能力,培养学生的学习兴趣和科研热情。在课程设计的教学中,主讲教师会预约专门的设计教室供学生进行课程设计,并通过布置设计任务,引导学生自行查找相关规范和参考书籍,独立完成设计任务。在课程设计的整个过程中,主讲教师和课程助教轮流在设计教室为学生答疑,确保学生在课程设计过程中遇到问题能及时解决,提高学生课程设计的质量,增强学生对结构设计的兴趣。
(四)注重课后指导学生在课堂教学中所学的知识,很难在短时间内消化、吸收,而且在此过程中,又会发现新的问题,如果不及时解决这些问题,累积的问题会越来越多,不仅影响学生对所学知识的消化和吸收,而且有可能打击学习的积极性。此外,对于一些较难理解的内容,一个知识点没能及时理解可能导致学生整节课都没听懂,而由于教学学时有限,主讲教师不可能重复讲解课程内容,因此,为不影响学生的学习进度,课后指导尤为重要。学校非常重视本科课程的理论教学,建立了课程助教制度,选拔优秀的研究生担任课程助教,帮助本科生及时解决课程学习中遇到的难题,如果课程助教发现大多数学生都存在的共性问题,或对某一章节的知识点掌握程度较低,则会及时将问题反馈给主讲教师,主讲教师在课堂上有针对性地展开讲解。此外,课程助教还利用课余时间对课后习题逐一详细讲解,帮助学生查找自身知识的缺漏和不足并及时更正。由此可见,课后指导是非常重要的教学环节,可以及时解决学生在课程学习中遇到的问题,帮助学生消化、吸收课堂教学中所学的知识,并让主讲教师及时了解学生对不同知识点的掌握程度,进而有针对性地调整教学内容,提高教学效率。
(五)注重双语教学在课堂上适当引进原版英文教材,采用英语教学有利于拓宽学生知识面,并为学生日后的科研、学习、工作和交流奠定语言基础。但是,混凝土结构基本原理这门课程内容多,公式复杂,概念较难掌握,即便采用中文进行授课,也是难度较大的一门专业课。因此,需要制定一套比较合理的双语教学方案,使学生能在学习的过程中掌握相关专业英语词汇。哈尔滨工业大学(深圳)所使用的教材是“十二五”国家级规划中文教材[1],因为学生英语水平参差不齐,盲目选用英文教材对英语水平不够扎实的学生会造成很大的学习负担,导致“上课讲不深,学生学不进”的现象。在教学方法上,考虑到班内的学生英语水平不一致的情况,采用国内大学较为通用的嵌入式教学模式[10],根据学科特点,确定在课堂上第二语言与母语所占的比重。在教学过程中,确定英语和母语在每章节所占的比重尤为重要,倘若英语教学占用比重较大,得到的效果往往适得其反。在《混凝土结构设计原理》[1]中,前两章的内容主要为基本概念,介绍混凝土结构的发展历史与设计方法的演化、混凝土结构材料的力学性能和结构设计方法等,与前期学习的专业基础课教学内容,如建筑材料、建筑结构荷载等有较多重叠,且内容相对于后续的理论推导课程较为简单,因此,在这两章中可侧重于英语教学,通过逐步渗透的方式让学生慢慢掌握相关概念。首先,引出每节课需要掌握的重点词汇。课前,提出这节课所需要掌握的重点词汇,并在讲述到相应内容时,对重点词汇进行讲解,加强学生记忆。例如:钢筋混凝土的英文为“reinforcedconcrete”,因为以前的混凝土构件是没有钢筋的,容易开裂,承载力低,延性也很差,研究发现,在混凝土受拉区预埋钢筋可显著提高混凝土构件的承载力和延性,将这种钢筋混凝土称为增强的混凝土,因此,钢筋混凝土的英文为“reinforcedconcrete”,“reinforcement”也衍生出钢筋的意思。此外,混凝土徐变的英文为“creep”,混凝土的徐变是一个长期而又缓慢的形变过程,而“creep”有缓慢移动的意思,因此,将徐变这一现象用“creep”表述。在课程开始前就给出这些重点词汇的英文单词,让学生思考为什么要这么表述,在讲到相关内容时再详细解释,加深学生对专业英语词汇的掌握程度和对相关概念的理解程度。然后,反复强调。课后,带领学生重复练习这节课所学的专业英文单词,加强记忆。在后续的学习过程中,如果碰到所学词汇,也应注意中英文的相互转换。由于概念性的词汇在混凝土结构基本原理课程中重复的概率大,学生在学习的过程中,不知不觉积累起专业英语词汇量。最后,不定期考核。利用5~10min的课堂时间,对学生专业英语词汇的掌握程度进行抽查,可采用课堂小测的形式,测试完毕后由助教进行批改,小测的完成情况将作为平时成绩的一部分记录在案。这种做法有利于督促学生利用课余时间复习巩固所学的专业英语词汇。在后续理论推导的章节,由于推导过程复杂繁琐,经验公式偏多,为让学生明白公式推导的全过程,课程讲解应以中文讲授为主,英文讲解的重心放在解题的步骤和表述方式上。由于学生将来可能进入外企工作或出国深造,了解英文的解题步骤和表述方式将为他们未来的发展奠定基础。
(六)重视课外活动指导在课余时间,鼓励和支持学生参加各类相关的专业竞赛,例如:混凝土设计竞赛、结构设计竞赛、PKPM设计竞赛等,让学生学会将所学知识运用到实际中,从竞赛中学习,培养学生的创新和实践能力。学校大力支持学生参加各类竞赛活动,并为每组学生指派研究生和教师进行相关指导和培训,帮助学生解决各种问题,激发学生的竞赛兴趣。学生在参与竞赛的过程中,不仅开拓了眼界,积累了大量的学术知识,也增加了自身的职业素养和学科素养[11]。除此之外,学校的教师团队承担了多项国家级、省部级、市区级科研项目,其中不少是关于混凝土结构的研究项目,包括结构加固、结构修复以及结构耐久性方面的研究等,应充分利用此科研优势,鼓励学生积极参与科研项目的研究工作,通过参与科研活动,培养学生的科研兴趣,锻炼学生的动手实践能力,强化对课本知识的理解,认识混凝土领域最新的研究成果和研究现状。积极组织学生申请大学生创新实践项目,通过项目立项到结题验收的整个流程,熟悉科研项目的研究过程,把教材“学厚”“学精”,为今后从事科研工作打下坚实基础。