張季超，馬 旭，陳 原，王 暉，張春梅，吳珊瑚

（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

一、引 言

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及設(shè)計是高等院校土木工程專業(yè)的主干課程和專業(yè)課程之一，在土建專業(yè)中占有重要地位。自本世紀(jì)初以來，隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施和民生工程建設(shè)項目逐年增多，市場對土木工程專業(yè)人才的需求也快速增長。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的要求，各高校紛紛開設(shè)土木工程專業(yè)課程，據(jù)統(tǒng)計，截至目前為止，開設(shè)土木工程專業(yè)的本科院校全國約400余所，在校學(xué)生9萬余人。然而，應(yīng)該看到的是，建筑市場在對專業(yè)人才數(shù)量提出需求的同時，對人才素質(zhì)的要求也在發(fā)生深刻變化，并對土木工程專業(yè)教學(xué)改革產(chǎn)生了重要影響。教材建設(shè)作為教學(xué)改革的一項重要內(nèi)容，不但是教與學(xué)的重要紐帶，更對教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)有著重要影響[1]。

二、當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)教材存在的問題

在當(dāng)前以創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育改革中，缺乏與之相適應(yīng)的配套教材已成為影響教改效果的一個嚴(yán)重問題。經(jīng)過認(rèn)真分析研究，就混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科而言，當(dāng)前在各普通高等院校使用的相關(guān)教材主要存在以下幾方面問題。

（一）理論闡述與工程實際的結(jié)合有待加強(qiáng)

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》以及與之相應(yīng)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程均是具有很強(qiáng)的工程實際背景的課程。可能是出于教學(xué)上的方便，目前大多數(shù)相關(guān)教材偏重于以理論分析模型及邏輯關(guān)系為主要內(nèi)容來編排整個教材，導(dǎo)致許多學(xué)生將其當(dāng)作一門力學(xué)分析課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。這一做法的直接后果就是使學(xué)生的工程概念嚴(yán)重缺失，實際工作能力欠缺。眾所周知，實際的土木工程結(jié)構(gòu)尤其是混凝土結(jié)構(gòu)，由于其自身的復(fù)雜性，目前還很難有精確的數(shù)學(xué)和力學(xué)模型可對其性能進(jìn)行全面合理的描述。雖然在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程中通過建立理論分析模型導(dǎo)出了一系列實用的設(shè)計計算公式，但是絕大部分分析模型均是在相對簡單的假設(shè)基礎(chǔ)上結(jié)合混凝土構(gòu)件試驗而建立的抽象模型，難以反映實際結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，正因為如此，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算公式的一個基本特點就是公式限制條件多，此外在公式應(yīng)用過程中，還引入一系列參數(shù)（如荷載分項系數(shù)、材料分項系數(shù)）等對計算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整以滿足實際需要，并提出構(gòu)造要求來進(jìn)一步保證設(shè)計的可靠性。從以上的分析可看出，如果在教學(xué)中僅單純強(qiáng)調(diào)理論分析而對分析的實際對象缺乏認(rèn)識，不僅不能使學(xué)生對設(shè)計計算公式有正確的理解，更難培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識去解決與簡單的分析模型相比既千差萬別又豐富多彩的實際工程問題。

（二）整體與局部關(guān)系強(qiáng)調(diào)不足

與其他工程一樣，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該是具有整體性很強(qiáng)的一門課程。但現(xiàn)有的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材在強(qiáng)調(diào)單個構(gòu)件設(shè)計的同時，對單個構(gòu)件在整個結(jié)構(gòu)體系中的作用及各構(gòu)件間的關(guān)系強(qiáng)調(diào)不足，對結(jié)構(gòu)本身與建筑形式和功能之間的關(guān)系更是少有涉及。由于這種整體性思想的缺失，使得學(xué)生在與課程相關(guān)的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中（如課程設(shè)計），在埋頭于結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計計算的同時，較少考慮結(jié)構(gòu)總體設(shè)計與構(gòu)件設(shè)計之間的關(guān)系，設(shè)計往往采用拼湊的方法，將各部分簡單疊加，有悖于結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，即建筑結(jié)構(gòu)的形式、功能和結(jié)構(gòu)布置的有機(jī)結(jié)合和統(tǒng)一。這樣就很容易將原本生機(jī)勃勃又充滿創(chuàng)造性的設(shè)計過程變成了一種充滿形式和教條的僵化過程，使得學(xué)生對學(xué)科興趣大減，從而影響其學(xué)習(xí)的積極性。

（三）不同課程之間的銜接有待改進(jìn)[2]

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的先修課程包括《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》以及《建筑材料》等一系列專業(yè)基礎(chǔ)課。當(dāng)前的混凝土結(jié)構(gòu)類教材在涉及到先修課程的相關(guān)內(nèi)容時，其重點往往在于將有關(guān)部分作簡單的重復(fù)性論述，而對兩者之間的差異及產(chǎn)生的原因等這些具有重大工程意義的內(nèi)容則少有涉及。以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》中壓彎類構(gòu)件的分析為例，其分析方法的重點在于截面特性的分析，而這正是《材料力學(xué)》課程中重點講述的內(nèi)容，然而在對混凝土結(jié)構(gòu)壓彎類構(gòu)件的學(xué)習(xí)理解中，卻鮮有學(xué)生主動利用專業(yè)基礎(chǔ)課中分析問題的思想、方法來解決專業(yè)課程學(xué)習(xí)中遇到的問題。究其原因，主要由于兩類課程中截面受力分析計算公式形式上的巨大差異使得學(xué)生不能有效地發(fā)揮聯(lián)想。造成計算公式形式差異的原因，除了與材料特性有關(guān)外，還與根據(jù)大量的混凝土結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)對所分析截面力學(xué)特性作出符合工程實際的重要修正有關(guān)，這一點對剛剛完成基礎(chǔ)課程進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，往往是容易忽視的，而這又正是工程專業(yè)學(xué)生樹立起良好工程概念的重要一環(huán)。因此，在混凝土教材與基礎(chǔ)課教材的銜接問題上，既要注意基本理論思想方法上的連續(xù)性，也要注意理論在具體應(yīng)用中的修正和技術(shù)創(chuàng)新，為把學(xué)生打造成具有堅實的理論基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力的人才創(chuàng)造有利條件。

（四）教材對土木工程中新技術(shù)、新進(jìn)展反應(yīng)不足

近幾十年來，土木工程技術(shù)迅速發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)被廣泛采用，計算機(jī)也被廣泛應(yīng)用，施工機(jī)械、施工技術(shù)不斷革新。而當(dāng)前的混凝土教材在上述各方面均反映較少，難以滿足當(dāng)前快速變化的社會對土木類專業(yè)人才的需求和要求。因此，混凝土教材在注重培養(yǎng)學(xué)生基本專業(yè)修養(yǎng)的同時，還應(yīng)注意對該領(lǐng)域新理論和新技術(shù)的吸納，努力把握專業(yè)發(fā)展方向，使之成為名副其實的面向21世紀(jì)的教材。

三、新編混凝土結(jié)構(gòu)教材的特色與創(chuàng)新

2010年8月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式頒布了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010），在此背景下，作者總結(jié)了以往混凝土結(jié)構(gòu)教材編寫過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，并以2003年出版的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》[4]和《混 凝土結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計》[5]兩 本 教 材 為 基 礎(chǔ) ，著手進(jìn)行與新規(guī)范相適應(yīng)的《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》[6]和《新 編 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 》[7]兩 本 教 材 的 編寫工作，經(jīng)過近一年的努力，兩書分別于2011月8月和2011月9月由科學(xué)出版社正式出版并投入教學(xué)實踐。在新版教材建設(shè)過程中，主要在以下幾方面進(jìn)行了有益的嘗試。

（一）采用立體化建設(shè)思路進(jìn)行新教材的編寫工 作[3]

如前所述，混凝土結(jié)構(gòu)課程是具有強(qiáng)烈工程實踐背景的學(xué)科，實際工程的復(fù)雜性僅靠簡單的計算模型和圖表是難以反映的，而日益發(fā)展的多媒體技術(shù)則可有效彌補(bǔ)文字材料的不足，二者相輔相成，對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加強(qiáng)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解均有重要意義。因此，在進(jìn)行紙質(zhì)教材編寫的同時，還專門組織力量精心編寫了與之配套的多媒體音像教材，并以光盤形式與教材一同出版。音像教材不僅包括了教學(xué)大綱要求的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗的詳細(xì)資料，還包括了具體的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工等影像資料，從而將混凝土結(jié)構(gòu)空間及內(nèi)部鋼筋的復(fù)雜性向?qū)W生做了栩栩如生的展示。在多媒體教材編寫過程中，特意加入了經(jīng)精選編輯的本系師生歷年所做的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗的詳細(xì)影像以及社會實踐成果資料，并對教材中涉及到的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中與課程相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了新舊規(guī)范的對比，不僅拉近了教與學(xué)的距離，更可有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

（二）加強(qiáng)學(xué)科之間的銜接，注意培養(yǎng)學(xué)生的整體意識。

目前，土木工程專業(yè)學(xué)生普遍反映課程多，學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重，這固然有其客觀原因，但也與不注意學(xué)科之間的聯(lián)系，將各門課程當(dāng)作孤立的學(xué)科對待有關(guān)。因此，在新版教材的編寫過程中，把混凝土課程與其他先修課程之間的關(guān)系作為一個重要問題進(jìn)行了考慮。在涉及到基本的理論或概念時，并不是僅僅將先修課程中的內(nèi)容進(jìn)行簡單的重復(fù)性論述，而是在強(qiáng)調(diào)其基本思想、方法的前提下，重點加強(qiáng)基礎(chǔ)課中的基本理論和概念在工程實踐指導(dǎo)下的發(fā)展演變過程和規(guī)律的闡述，注意強(qiáng)調(diào)概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生以辨證發(fā)展的觀點來看待課程之間的聯(lián)系，并將其融會貫通。這樣不僅能夠加強(qiáng)學(xué)生對課程的理解，而且對培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法和思維方式，提高學(xué)習(xí)效率都有很大益處。

此外，在《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材的編寫過程中，為了糾正學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的“重構(gòu)件，輕結(jié)構(gòu)”、“重局部、輕整體”的不良傾向，專門設(shè)立了章節(jié)用來闡述工程設(shè)計的整體化思想，強(qiáng)調(diào)設(shè)計中應(yīng)將建筑形式、功能和結(jié)構(gòu)作為整體來進(jìn)行考慮，并進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計工作。為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對這一思想的理解和認(rèn)識，在教材中特意精選了由本校師生廣泛參與的廣東科學(xué)中心工程（榮獲2009年度廣東省科技進(jìn)步特等獎等獎項）來對這一思想進(jìn)行具體的描述，對深化學(xué)生的工程認(rèn)識起到了良好的效果。

（三）注意在教材中引入新理論、新技術(shù)

現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計教材均用了大量的篇幅講述適合于手算的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析簡化計算方法，這對加強(qiáng)學(xué)生對基本概念的理解和運(yùn)用無疑是有重要意義的，然而，鑒于計算機(jī)技術(shù)已廣泛運(yùn)用于工程設(shè)計、施工各個領(lǐng)域，因此有必要引導(dǎo)學(xué)生對采用不同計算手段所得結(jié)果之間的關(guān)系及其對工程設(shè)計的影響進(jìn)行分析和比較。根據(jù)這一想法，在《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》的教材編寫過程中，特意增加了在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器等程序化結(jié)構(gòu)計算工具的內(nèi)容，并且對教材中的大部分結(jié)構(gòu)分析算例，均補(bǔ)充了用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算出的結(jié)果，以供比較。通過對二者之間的差別進(jìn)行分析和比較，不僅有利于學(xué)生對新的科學(xué)技術(shù)對工程學(xué)科的促進(jìn)作用有切身體會，而且可促使他們進(jìn)一步探求復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡化的原則和規(guī)律，從而加強(qiáng)了對基本概念的理解和運(yùn)用能力。教材在編寫過程中提倡在講授傳統(tǒng)設(shè)計方法的同時，應(yīng)用程序化結(jié)構(gòu)計算工具進(jìn)行教學(xué)。

根據(jù)新實施的國家規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行編寫，并將規(guī)范和規(guī)程中新增的內(nèi)容融入到設(shè)計計算實例，是本教材的又一個顯著特點。如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）新增了對柱下獨(dú)立基礎(chǔ)驗算柱與基礎(chǔ)交接處截面受剪承載力的要求和內(nèi)容，教材中新增了此項內(nèi)容，并在相關(guān)地基基礎(chǔ)設(shè)計計算實例中得以體現(xiàn)。教材與國家規(guī)范和規(guī)程緊密聯(lián)系，有利于學(xué)生更好地理解所學(xué)內(nèi)容和理論聯(lián)系實際。

在《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》編寫中，還安排了一定的篇幅介紹混凝土結(jié)構(gòu)分析中較新的理論，如結(jié)構(gòu)彈塑性分析理論，結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌設(shè)計理論等，并在配套的多媒體教材中以圖文并茂的形式介紹了當(dāng)今國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計、施工技術(shù)及其在實際工程中的應(yīng)用。所有這一切對開闊學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生對實際工作的使用能力都有很大幫助。

教材在編寫過程中，力求貫徹少而精、突出重點、講明難點、深入淺出、理論講解與設(shè)計實踐并重的原則，注重學(xué)以致用，本教材不僅適用于教師教學(xué)，且適合學(xué)生自學(xué)和廣大土木工程技術(shù)人員應(yīng)用。

四、結(jié) 語

《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》[6]和《新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》[7]兩本教材分別于2011月8月和2011月9月由科學(xué)出版社正式出版，這是國內(nèi)高校率先出版的按照新規(guī)范編寫的混凝土教材，兩本教材被科學(xué)出版社確定為“普通高等教育十二五規(guī)劃教材”和“全國高等院校土木類規(guī)劃教材”，并被廣東省建設(shè)執(zhí)業(yè)資格注冊中心指定為注冊結(jié)構(gòu)工程師繼續(xù)教育專用培訓(xùn)教材。這一成績的取得，是與團(tuán)隊擁有一支長期穩(wěn)定且教學(xué)經(jīng)驗豐富的師資隊伍分不開的。近一年來的教學(xué)實踐表明，該教材符合二十一世紀(jì)人才培養(yǎng)要求，獲得了師生的廣泛好評。

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[1]邵永健，段紅霞，方有珍，翁曉紅.應(yīng)用型本科《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材建設(shè)與實踐[J].高等建筑教育，2010，19（6）：74-77.

[2]張志國，王樹棟，張慶芳.土建工程類教材體系建設(shè)的問題與思考[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2008，2（3）：85-88.

[3]沈蒲生.創(chuàng)建系列化和立體化的混凝土結(jié)構(gòu)教材體系[J].大學(xué)教育科學(xué)，2005（3）：63-64.

[4]張季超，李汝庚.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

[5]李汝庚，張季超.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

[6]張季超，陳原，王暉等.新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[7]張季超，吳珊瑚，陳原，等.新編混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2011.