秦衛(wèi)紅，馮 健，惠 卓

（東南大學(xué) 土木學(xué)院，混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點實驗室，江蘇 南京 210096）

一、前 言

根據(jù)學(xué)科發(fā)展方向，教育部將原來的建筑工程、地下工程、道路橋梁、市政工程、水利工程等八個專業(yè)歸并為土木工程，即所謂的“大土木”。當(dāng)前，很多高校的專業(yè)設(shè)置已經(jīng)根據(jù)教育部的“大土木”精神進行了調(diào)整，把建筑工程、橋梁工程、地下工程等專業(yè)的培養(yǎng)模式和教學(xué)計劃進行了整合。目前，整合之后課程設(shè)置的模式主要有兩大類：一類是將多種材料結(jié)構(gòu)的基本理論課整合成一個大模塊作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)課，而后續(xù)課程為結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程，則可根據(jù)建筑、橋梁、地下、水利等的專業(yè)取向另劃分幾個模塊；另一種是按結(jié)構(gòu)材料的不同，分別設(shè)置設(shè)計原理課和結(jié)構(gòu)設(shè)計課。其中，東南大學(xué)即采用第一種模式，其將各種材料基本構(gòu)件的設(shè)計原理課程歸并為“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課，作為建筑工程、橋梁工程、地下工程等方向共同的基礎(chǔ)課。

二、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的設(shè)置特點

在“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程中，包含了混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及砌體結(jié)構(gòu)三個方面的基本原理。內(nèi)容覆蓋面廣，設(shè)計多本國家規(guī)范。在課程教學(xué)過程中，可以強調(diào)基本原理、不強調(diào)或者淡化各專業(yè)方向的規(guī)范。該課中，首先將混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、以及砌體結(jié)構(gòu)的共性概念，如荷載及設(shè)計方法，各種材料的物理、力學(xué)性能等歸并在同一章中講授，而將混凝土、鋼、砌體三種不同結(jié)構(gòu)材料基本構(gòu)件的設(shè)計計算方法，則分章設(shè)置。

如上的課程設(shè)置有以下幾個優(yōu)點：1）有利于使土木工程類學(xué)生對結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念和理論進行整體性、綜合性地掌握，建立大土木的概念。2）適當(dāng)歸并混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)課程中相同或相近的內(nèi)容，減少原來設(shè)置在不同課程中的重復(fù)內(nèi)容，適應(yīng)教學(xué)計劃總學(xué)時減少的大趨勢。3）工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程編排時將鋼構(gòu)件部分的學(xué)習(xí)放在混凝土構(gòu)件的前面，這樣對學(xué)生循序漸進地掌握專業(yè)知識是有利的，因為相對于混凝土部分，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一些概念更接近于先修課程如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等力學(xué)課程的研究方法和處理方式。

但上述課程設(shè)置也為教學(xué)帶來一些不利因素，尤其是對于后面混凝土部分。相對于鋼結(jié)構(gòu)，混凝土部分的教學(xué)本來就存在任務(wù)重、系統(tǒng)性差、公式多、假定多、經(jīng)驗多等諸多不利的方面，與鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件課程整合到一起之后，需要學(xué)生在同一門課程中將研究思路和處理方法進行必要的調(diào)整和轉(zhuǎn)換。因此，在這個環(huán)節(jié)中，如何科學(xué)、合理地安排混凝土部分的教學(xué)是一個值得思考的問題。

三、“對比教學(xué)”的必要性和實施方法

筆者在實際教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，將原來的三種不同材料的課程整合到一起之后，固然能給我們提供一個整合的平臺，但也會帶來很多相應(yīng)的問題。根據(jù)平時的體會與思考，筆者認為“對比教學(xué)”可以達到較好的教學(xué)效果。筆者在遇到如下問題的時候及時地在混凝土教學(xué)過程中引入了“對比教學(xué)”方法。

1.混凝土和鋼材的材料不同，處理問題的思路和側(cè)重不同，容易給學(xué)生帶來迷惑

由于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土兩種材料分別具有不同的特點，所以在基本構(gòu)件的設(shè)計原理中很多方面都存在各自的方法和模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會產(chǎn)生疑問和混淆。

（1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計表達式多用應(yīng)力，而混凝土和砌體則多用內(nèi)力的形式。如果這種情況發(fā)生在兩門課程中，學(xué)生是很容易接受的事情，但是現(xiàn)在出現(xiàn)在一門課中，學(xué)生就會產(chǎn)生疑問，為什么會這樣？鑒于此，筆者在講授混凝土部分的時候，會根據(jù)需要把鋼結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)的設(shè)計表達式進行變換。

例如，在講述軸心受力構(gòu)件部分時，把鋼結(jié)構(gòu)中軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計表達式變換為，與混凝土軸心受壓構(gòu)件的承載力表達式進行對比講述。讓學(xué)生能夠理解鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的軸心受壓構(gòu)件都存在穩(wěn)定問題，二者從基本設(shè)計原理上是沒有實質(zhì)性區(qū)別的，而主要不同在于材料組成的不同，所以才從表達式上有各自的特點和項次。又可體會到由于混凝土構(gòu)件是由兩種材料組成，所以不便于采用應(yīng)力形式的設(shè)計表達式。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計中，一般會有四個方面“強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定”，而在講到混凝土構(gòu)件時，筆者會引導(dǎo)同學(xué)們思考：為什么混凝土構(gòu)件設(shè)計不是按照這樣的思路？帶著這樣的問號，外加筆者的提示，學(xué)生們在聽講的過程中會體會出，實際上混凝土構(gòu)件也會是從這幾個方面出發(fā)，只不過由于材料和連接方式的不同，而帶來的兩者側(cè)重點不同、考慮的方法和關(guān)心的方面不同而已（例如鋼結(jié)構(gòu)局部穩(wěn)定問題突出、而混凝土則裂縫開展問題突出）。這時筆者會趁機向同學(xué)們展開思路，講述混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展方向：隨著高強度混凝土推廣與普及，將來的混凝土構(gòu)件的設(shè)計可能會凸顯出類似的問題和新的側(cè)重等。如此，經(jīng)常在各種材料基本構(gòu)件之間進行比較和思考，有利于同學(xué)們在課程學(xué)習(xí)的過程中，建立起專業(yè)學(xué)習(xí)中的全局觀、發(fā)展觀等。

2.材料不同，符號體系不同，使得同學(xué)們很不容易適應(yīng)

鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的符號體系不同容易使同學(xué)們混淆。例如同樣是鋼材，混凝土中鋼筋的的強度設(shè)計值用fy來表示，而鋼結(jié)構(gòu)中鋼板的強度用f來表示，橋梁中則用fg表示；尤其值得注意的是fy這個符號在鋼結(jié)構(gòu)中則表示鋼材強度的標(biāo)準(zhǔn)值。并且，同樣級別的鋼材，混凝土中鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)中的鋼材強度設(shè)計值取值也不同。這對于剛剛學(xué)習(xí)過數(shù)學(xué)和力學(xué)，熟悉力學(xué)思維的精確性，初次接觸專業(yè)課的學(xué)生們來講有很多迷惑，尤其設(shè)置在一門課中。這時老師就要設(shè)法開闊同學(xué)們的思路，適當(dāng)穿插一些背景知識。解釋這些現(xiàn)象的同時，引導(dǎo)他們建立起來新的觀念：實際設(shè)計工作可能是不完美的，不精確的，但是要全面、周到、系統(tǒng)。逐步在同學(xué)們的觀念中建立起“工程化”的思路。

3.所遵循規(guī)范不同，公式表達式不盡相同

由于這門課是建筑工程、橋梁工程、地下工程各方向共同的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)校按照‘大土木”進行招生以后，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教學(xué)涉及到多個“小”專業(yè)，多部規(guī)范，而學(xué)時數(shù)不增反減，教學(xué)的難度大大提高。我們課堂上不可能面面俱到，把每個專業(yè)和規(guī)范都講精講細，而是應(yīng)該有所側(cè)重，重點地、系統(tǒng)地講述一個專業(yè)的原理、思路和公式，其他類似的可以稍作提及或者展示。例如鋼筋混凝土梁中裂縫寬度的計算公式，我們主要針對“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”的公式進行講述，而橋梁規(guī)范的公式可以稍作展示。這樣，在平時的授課當(dāng)中，跟同學(xué)們說明不同規(guī)范可能會在具體規(guī)定和構(gòu)造上與跟我們教材和授課不同，但基本原理是類似的，打消同學(xué)們對將來寬口徑就業(yè)的疑慮和困惑，盡量做到授課中的“以人為本”。

綜上，盡管整合之后的“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程混凝土部分教學(xué)難度增大，但我們在實際教學(xué)過程中想方設(shè)法進行比對研究，可以做到變不利為有利，反而可以在同學(xué)們的腦海中建立起來“系統(tǒng)的，全面的”知識體系，這樣的教學(xué)效果在以前的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土分為兩門課的設(shè)置時是不容易做到的。當(dāng)然要做到上述這些，主講教師需要在課前花費時間和精力了解和掌握多種參考書和相關(guān)規(guī)范的內(nèi)容，正如“課上十分鐘、課下十年功”所述。

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[1]于向東.大土木的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學(xué)探討[J].高等教育建筑教育，2005，14（3）：52-53.

[2]曹雙寅，舒贛平，馮健，邱洪興.工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（第三版）[M].南京：東南大學(xué)出版社，2012.

[3]盧水旺.對比教學(xué)法淺議[J].江西電力職工大學(xué)學(xué)報，2001，14（3），52-53.

[4]李鵬，姜莉莉[J].以人為本：高校學(xué)生教育管理中的重要原則[J].2007（6），235-236.