藍文武　錢凱

【摘 要】基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”人才培養(yǎng)目標，結(jié)合水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的不足，探討該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，提出強化基本概念和基本原理、強化專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容改革建議，并構(gòu)建相應(yīng)的講授法與探究法有機結(jié)合、練習(xí)法與實驗法有機結(jié)合、強化案例教學(xué)的教學(xué)策略和教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】卓越工程師 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程 教學(xué)改革

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）06C-0071-03

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，是高等工程教育改革的里程碑。其宗旨是要培養(yǎng)、造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的、高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。通過實施“卓越計劃”，主要強化培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新理念，提升學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)一大批卓越的后備工程師。

廣西大學(xué)的水利水電工程專業(yè)是國家特色專業(yè)，經(jīng)80多年建設(shè)，已形成了“本—碩—博”的人才培養(yǎng)體系，在以寬口徑、厚基礎(chǔ)為培養(yǎng)目標以及“面向廣西與東盟的水利水電工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試驗區(qū)”的專業(yè)改革中，不僅積累了豐富的教學(xué)改革經(jīng)驗，與時俱進提升了教學(xué)質(zhì)量，而且逐漸形成了顯著的辦學(xué)特色。為適應(yīng)“卓越計劃”新舉措下的人才培養(yǎng)模式，以及繼續(xù)強化專業(yè)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑的培養(yǎng)目標的需要，對水利水電工程專業(yè)課程教學(xué)進行相應(yīng)改革勢在必行。本文在分析傳統(tǒng)的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在不足的基礎(chǔ)上，基于強化學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的，分別從該課程的教學(xué)內(nèi)容組織、教學(xué)方式應(yīng)用兩個方面對水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革進行探索。

一、傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的不足

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，由三部分的內(nèi)容構(gòu)成：一是理論性較強的“基本構(gòu)件”部分，二是實踐性極強的“結(jié)構(gòu)設(shè)計部分”，三是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中的若干特殊問題。因此，該課程是水利水電工程專業(yè)的最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是綜合理論與試驗來指導(dǎo)工程實踐的課程，廣泛應(yīng)用于水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)以及房屋建筑結(jié)構(gòu)的工程領(lǐng)域中，具有很強的理論性和實踐性。課程的教學(xué)效果將直接關(guān)系到學(xué)生工程素質(zhì)、工程技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)水平，課程是“卓越計劃”培養(yǎng)模式下的核心課程。

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式注重傳授系統(tǒng)的理論知識，有助于學(xué)生在短期內(nèi)形成混凝土結(jié)構(gòu)的知識架構(gòu)與體系等，但由于傳統(tǒng)的教學(xué)方式通常是以教師為主體，學(xué)生是被動地接受知識，甚至不乏“滿堂灌”的情形，已不符合“卓越計劃”的人才培養(yǎng)理念及要求。歸納起來，不足主要有：

第一，不利于充分挖掘或培育學(xué)生的創(chuàng)新能力。在培養(yǎng)目標上，重視傳授知識，但對發(fā)展分析問題和解決問題能力的力度不足，且一般均設(shè)置統(tǒng)一的人才培養(yǎng)標桿，按單一模式培養(yǎng)學(xué)生，培養(yǎng)理念相對保守、封閉，不利于創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，已不能滿足學(xué)生發(fā)展的需要和“卓越計劃”的培養(yǎng)目標的要求。

第二，教學(xué)內(nèi)容與工程實際的聯(lián)系不夠緊密。傳統(tǒng)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容組織上，教材基本上是學(xué)生唯一的學(xué)習(xí)內(nèi)容，是學(xué)生知識的主要來源，如果教材結(jié)合工程實際或引進案例的程度不足，將會對“卓越計劃”下的人才培養(yǎng)目標和要求產(chǎn)生不利影響。同時，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一門理論性和實踐性較強的課程，教學(xué)內(nèi)容紛繁復(fù)雜，跨度廣、難度高，同時還涉及許多結(jié)構(gòu)規(guī)范或規(guī)程，在“卓越計劃”人才培養(yǎng)模式下，緊密與工程實際的聯(lián)系力度、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的組織勢在必行。

第三，不能充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)教學(xué)以“傳遞—接受”為渠道，強調(diào)的是教師怎樣去“教”，不重視學(xué)生如何去“學(xué)”，往往以單一化的課堂教學(xué)為中心，課堂外教學(xué)不足，學(xué)生對知識的掌握主要以死記硬背為主，不利于學(xué)生探究基本原理的能力及靈活掌控公式運用能力的培養(yǎng)，不利于發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二、教學(xué)改革探索

（一）課程教學(xué)內(nèi)容的改革。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)含主講教學(xué)學(xué)時70學(xué)時，課程設(shè)計1.5周，相對于教學(xué)內(nèi)容，學(xué)時相對偏少。在對課程教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化組織時，需綜合“卓越計劃”的要求以及該實際課時條件進行教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整改革。

1.強化基本原理內(nèi)容，優(yōu)化與相關(guān)課程知識的聯(lián)系。構(gòu)成水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的三部分內(nèi)容中，基本構(gòu)件部分包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能、設(shè)計計算原理，以及拉、壓、彎、剪、扭五大類基本構(gòu)件和復(fù)合受力構(gòu)件的受力機理、破壞形態(tài)、承載力計算和構(gòu)造要求等內(nèi)容，是本課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)和前提，也是夯實基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑的主要切入點之一，具有經(jīng)驗性和理論性強的特點。學(xué)生只有理解和把握了該內(nèi)容的基本概念和基本原理，才能從源頭上掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論體系，從而為今后的工程靈活應(yīng)用及工程創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)。因此，對課程教學(xué)內(nèi)容的組織和優(yōu)化，應(yīng)確立基本概念和基本原理的核心地位，根據(jù)該部分知識的特點建立其理論主干線，并圍繞主干線有序、有條理組織知識點，達到強化基本原理的目的。

同時，這些內(nèi)容與概率統(tǒng)計理論、建筑材料、理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程聯(lián)系十分緊密，是以這些課程的知識為基礎(chǔ)的。例如，設(shè)計計算原理講授的極限狀態(tài)設(shè)計法，其基于可靠度的設(shè)計表達式、荷載和材料強度的取值等，均以概率統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋（或型鋼）、混凝土的力學(xué)性能與建筑材料課程的知識聯(lián)系緊密；基本構(gòu)件的受力分析、計算簡圖和平衡方程的建立則是理論力學(xué)、材料力學(xué)的基本原理的具體應(yīng)用。因此，在本課程的教學(xué)計劃中，在強化基本構(gòu)件理論內(nèi)容的同時，還需注重并合理組織與其他相關(guān)課程知識點的聯(lián)系，并結(jié)合教學(xué)方法上的配套改革，綜合實施教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。

當然，由于教學(xué)學(xué)時的限制，在引進相關(guān)課程知識點的教學(xué)內(nèi)容的組織上，必須注重引進或聯(lián)系的方式。行之有效的方式，如將聯(lián)系的知識點合理穿插于本課程的相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中，即課堂插花方式，以及課前安排學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)課程知識點、布置預(yù)習(xí)主題等，即課外延伸方式，這樣不僅可以解決教學(xué)學(xué)時緊的問題，而且有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2.強化專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為強化學(xué)生工程素質(zhì)、工程技能和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠在踏上工作崗位后很快進入角色，首先必須強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。作為富于實踐性的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容中強化專業(yè)職業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)成為必然。這些專業(yè)職業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，宜包括校內(nèi)實踐教學(xué)和校外企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)兩大部分。校內(nèi)實踐教學(xué)又可分為混凝土試驗課教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主題的科學(xué)試驗和研究環(huán)節(jié)，以及為滿足各種職業(yè)資格考試（如注冊建造師、注冊土木工程師等考試）需要的、與該考試相關(guān)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)知識的培訓(xùn)、混凝土結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計軟件實訓(xùn)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。校外企業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)主要有設(shè)計單位的工程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)、施工企業(yè)的工程施工實踐環(huán)節(jié)、工程監(jiān)控和檢測的工程實踐環(huán)節(jié)，等等。

（二）教學(xué)方式的改革。若改革和優(yōu)化僅對教學(xué)內(nèi)容進行，沒有適當?shù)慕虒W(xué)組織形式、教學(xué)方法和技術(shù)配套跟進，將很難取得理想的教學(xué)成效和實現(xiàn)預(yù)期的培養(yǎng)目標。為達到強化基本原理和專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容的目的，以強化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，采用講授法與探究法有機結(jié)合、練習(xí)法與實驗法有機結(jié)合、強化案例教學(xué)不失為可選和可行的教學(xué)方式。

1.講授法與探究法有機結(jié)合，強化基本原理的教與學(xué)。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容繁雜，具有“六多”的特點，即概念多、原理多、公式多、參數(shù)多、條件多、構(gòu)造多，且與多門課程的知識密切相關(guān)，內(nèi)容綜合性強，抽象難懂，初學(xué)者很難準確理解和把握，有必要先講授，讓學(xué)生對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)知識體系有所認識，然后再放手讓學(xué)生探究學(xué)習(xí)。因此，在開始的前四章（包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能、設(shè)計計算原理、受彎和受剪構(gòu)件的承載力計算）的學(xué)習(xí)中，宜以講授法為主，采用課堂講授的方法給學(xué)生講解基礎(chǔ)性的基本概念和基本原理，使學(xué)生理解和掌握必備的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方法有所認識和感悟。講授中，宜結(jié)合本課程的特點，以構(gòu)件的“截面設(shè)計和截面承載力復(fù)核”為中心，以“試驗研究—截面受力分析—破壞形態(tài)和破壞特征—基本假定—計算簡圖—公式推導(dǎo)—公式應(yīng)用—總結(jié)”為主線，組織教學(xué)和展開講解，并根據(jù)學(xué)生的實際情況、接受程度，采取啟發(fā)式教學(xué)，突出重點和難點，因材施教。在第四章之后的內(nèi)容的教學(xué)中，則可以采取講授法和探究法相結(jié)合進行，并加大探究教學(xué)的比重。例如，對受壓構(gòu)件承載力計算的教學(xué)，有了受彎構(gòu)件的知識基礎(chǔ)，就可以分別以構(gòu)件的破壞形態(tài)和破壞特征、受力分析和計算簡圖建立、界限破壞和界限受壓區(qū)高度、承載力計算公式推導(dǎo)和公式應(yīng)用為主題，放手讓學(xué)生成為主體，觀看軸心受壓、偏心受壓試件試驗的視頻，在老師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，主動地探索、分析、認識、構(gòu)建和掌握上述主題的新知識，進而主動將原理和公式靈活應(yīng)用于習(xí)題或工程實例的求解中，避免以繼承為中心的教學(xué)模式的僅僅強調(diào)知識的記憶、模仿和反復(fù)練習(xí)帶來的抑制學(xué)生的創(chuàng)新力的弊端，達到調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性、培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力的目的。同時，學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)構(gòu)建的對知識的理解和掌握是自主的、本源性的，因此也是根深蒂固和融會貫通的，為今后的靈活工程應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)，具有“可持續(xù)發(fā)展性”，達到了強化基本概念和原理的教與學(xué)的目的。

受限于教學(xué)學(xué)時，目前廣西大學(xué)的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程僅開出了適筋梁的實驗課，該實驗從粘貼鋼筋應(yīng)變片—綁扎鋼筋—澆筑混凝土—養(yǎng)護—刷白—劃線—粘貼混凝土應(yīng)變片—加載實驗，全部由學(xué)生自主完成，而少筋梁和超筋梁的加載實驗則是由老師主導(dǎo)完成。顯然，實驗的數(shù)量過少，不利于探究式教學(xué)的開展。采取的彌補措施有：一是組織學(xué)生現(xiàn)場觀摩或參與研究生的構(gòu)件實驗。每年研究生都會進行大量的梁、柱、墻試件或結(jié)構(gòu)體系的實驗研究，實驗室基本處在連續(xù)工作的狀態(tài)中，這就給本科生的觀摩學(xué)習(xí)提供了良機，部分同學(xué)甚至通過導(dǎo)師制培養(yǎng)機制直接參與到了實驗研究中。另有部分同學(xué)通過各類本科生創(chuàng)新項目的申請立項，參與了實驗研究創(chuàng)新實踐。二是充分利用多媒體技術(shù)，組織學(xué)生觀看結(jié)構(gòu)實驗的視頻，并在觀看后舉行主題討論活動，讓學(xué)生探索構(gòu)件的受力過程、截面的應(yīng)力應(yīng)變分布和破壞形態(tài)等。

2.強化解決工程實際問題的案例教學(xué)。在水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中，可強化的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有校內(nèi)、校外的多種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。除了前面闡述的實驗課教學(xué)環(huán)節(jié)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主題的科學(xué)實驗環(huán)節(jié)之外，在該課程的課程設(shè)計和習(xí)題教學(xué)中，強化工程案例教學(xué)，也是強化實踐教學(xué)、促進學(xué)生工程素養(yǎng)和工程能力提升的途徑。通過案例教學(xué)并在其中強化對現(xiàn)行規(guī)范條文的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，有利于在理論知識和工程實際之間建立起聯(lián)系的橋梁，促進實踐教學(xué)與實際工作技能實現(xiàn)“無縫對接”。

案例教學(xué)的關(guān)鍵在于案例素材的組織。作為案例教學(xué)的核心，案例應(yīng)具備工程背景性、典型性、啟發(fā)性和實效性的特點，即案例應(yīng)取材于實際工程，經(jīng)精心篩選、比對后擇優(yōu)選用，具有代表性或一般性，能體現(xiàn)出同類構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的工程特性，并可使案例教學(xué)取得實效。同時，應(yīng)能提供從引入邊界條件簡化、建立內(nèi)力計算簡圖的環(huán)節(jié)開始，逐步展開構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的設(shè)計案例教學(xué)，啟迪思路，并留給學(xué)生必要的多種設(shè)計方案的自主發(fā)揮空間。

《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》教材是高等學(xué)校水利類專業(yè)的經(jīng)典教材，曾獲原國家教委全國高校優(yōu)秀教材獎和原水利電力部優(yōu)秀教材一等獎。教材中，針對基本構(gòu)件的截面設(shè)計和承載力復(fù)核編寫的許多例題，均來源于實際工程，且問題的求解一般始于荷載分析和受力分析環(huán)節(jié)，十分有利于學(xué)生認識和了解工程實際狀況，有利于將理論知識應(yīng)用于求解工程實際問題的思路的構(gòu)建，是實踐教學(xué)與實際工作技能培養(yǎng)實現(xiàn)“無縫對接”的、很好的習(xí)題或案例素材組織形式。受教材啟發(fā)，筆者選取了某水利樞紐工程的壩后式廠房壩段為工程實例，系統(tǒng)地將其壩頂人行道板、尾水平臺板、廠房屋面板、吊車梁、屋面大梁集成為受彎、剪、扭構(gòu)件案例，將廠房排架柱、啟閉機排架柱、工作橋剛架柱等集成為偏心受壓構(gòu)件案例，應(yīng)用于例題講授和學(xué)生作業(yè)中，結(jié)果學(xué)生提出問題的現(xiàn)象增多了，課間討論的現(xiàn)象增多了，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)和探究興趣，也得到了學(xué)生的肯定。同時，為拓展學(xué)生的專業(yè)口徑，在課程設(shè)計中，選取實際的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)或較規(guī)則的低層建筑結(jié)構(gòu)為題，促進學(xué)生對工業(yè)建筑和民用建筑結(jié)構(gòu)的認識和了解，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。

總之，“卓越計劃”下，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的改革應(yīng)以強化基本概念和基本原理、強化專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等為重點，并推行符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律的教學(xué)方法，注重講授法與探究法的有機結(jié)合、練習(xí)法與實驗法的有機結(jié)合，強化案例教學(xué)環(huán)節(jié)?！白吭接媱潯迸囵B(yǎng)模式下的水利水電工程教育教學(xué)改革是一項系統(tǒng)的工程，任重道遠，課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革必須納入到水利工程專業(yè)“卓越工程師”的總體培養(yǎng)方案和計劃中，成為系統(tǒng)性的工程人才培養(yǎng)工程中結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化的、起積極作用的“一根柱子”。

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【基金項目】2015年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項項目（2015JGZ107）

【作者簡介】藍文武（1966- ），男，廣西都安人，廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)和工程抗震研究。

【通訊作者】錢 凱 （1983- ），男，浙江寧波人，廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院校聘教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)安全防護和抗震防災(zāi)研究。

（責編 黎 原）