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混凝土結構設計基本原理范文1
關鍵詞：混凝土結構基本原理；課堂教學；教學計劃；多樣性教學方法
中圖分類號：TU37；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）04005905
混凝土結構基本原理作為土木工程專業中重要的專業必修基礎課程，其主要任務是培養學生掌握鋼筋及混凝土兩種材料所組成結構構件的基本力學性能，具備混凝土結構構件設計能力，理解其與先修課程（如材料力學、結構力學）和平行課程（如鋼結構）的關聯性，要求學生掌握鋼筋和混凝土兩種材料組成的混凝土結構構件在承受軸向力、彎矩、剪力、扭矩以及共同作用時的截面設計和承載能力評估，掌握預應力混凝土結構構件在軸心拉力和彎矩作用下的承載能力計算和評估，掌握混凝土構件裂縫寬度和撓度確定的基本原理和驗算方法。為學習后續課程混凝土結構設計和畢業設計打好基礎。圖1為與該課程相關的先期、平行和后期課程。
圖1 混凝土結構基本原理的先期課程、平行課程及后續課程示意圖
我國高校土木工程專業的混凝土結構基本原理與北美國家課程設置有所不同。筆者在美國田納西大學和加拿大麥吉爾大學做訪問學者期間跟班學習混凝土結構課程，兩所大學土木工程專業的本科生在該門課程上的學時為每周3小時，共36學時，學習內容包括基本原理和結構[1]，課程緊密結合設計規范，授課教師更加注重實際應用。而我國的教學將混凝土結構基本原理和結構
設計分為兩門課程，在兩個學期完成，原理部分64學時，設計部分36學時，學生能更好地理解混凝土結構的基本原理。
筆者以90分鐘課堂教學為例，結合同濟大學混凝土結構課程教學實踐，闡述了多樣性教學的意義，揭示了教學計劃在課堂教學中的重要地位，反映了中國高?；炷两Y構課程教學特色。
一、 混凝土結構基本原理教學特色
積極發揮課堂特色是提高教學質量的有力舉措。筆者所在高校（同濟大學）以顧祥林教授為首的“混凝土結構基本原理”教學團隊在長期教學實踐活動中形成了自己的教學特色，這些特色包括立體化教材、國際化辦學、開放性以及自選式試驗等。立體化教材是指采用教學團隊編制的中文教材[2]、試驗指導書和英文教材（即將出版），并集紙質教材、多媒體電子教案、教學錄像、試驗錄像、試件陳列室等多種表現形式于一體。土木工程專業國際化辦學指通過研究國際化模式并初步實踐，加強雙語教學和英文教材建設。開放性、自選性試驗指專門配置了混凝土結構教學實驗平臺[3]，開放性、自選式教學試驗貫穿整個理論教學過程。試驗錄像在課程網站上，可隨時觀看學習。課堂是發揮和展示這些特色教學形式的平臺，根據教學大綱要求科學合理安排好課堂時間是提高教學效果的根本保證。同濟大學混凝土結構基本原理課程先后被國家、上海市、學校評為精品課程。這些課堂特色的形成凝結了幾代人的不斷努力和探索實踐，是CDIO工程教育模式的具體表現[4]。
二、混凝土結構基本原理教學方法的多樣性
課堂教學方法的多樣性有利于提高教學效果。多樣性的課堂教學方法分別在學習模式、雙語教學、考評方式、教研結合中充分體現。
引導學生采用先進的學習模式。自主學習、研究性學習和實踐性學習是先進的學習模式，課堂教學中通過回答開放性問題（包括概念型、知識型和資源型等三種類型），讓學生自己在思考和查閱資料中找到問題的答案，培養學生自主學習能力；根據個人興趣和專業需要安排學生選擇教學實驗，接觸工程實際，提高解決實際問題的能力，初步掌握正確的思考和研究方法。
雙語教學和全英文教學。本課程開出完全用英語講課的平行班，供學生自由選課，以滿足學生的不同需求。隨著學生英文水平的提高和國際化要求，目前全英文教學取代了雙語教學。2014―2015年度選修人數占學生總數的10%。
考試方法改革。采取靈活的成績評定方式：理論考查占90%，實驗報告占10%。采取激勵機制，將研究性學習和實踐性學習的考評作為附加成績。
教學團隊的教師承擔多項國家級、省部級課題以及實踐應用課題，課題中大多為混凝土結構課題的試驗研究項目。充分利用這種優勢，積極引導學生參與課題研究，積極在各類課題科研試驗項目中鍛煉學生實踐能力，強化感性認識，加深課本理論的理解，認清學科發展前沿。同時積極把國家標準、規范和規程的研究成果反映到課程教學中。由于《既有建筑物結構檢測與評定標準》《裝配式混凝土結構技術規程》《纖維增強復合材料加固混凝土結構技術規程》等標準、規程為本課程組教師參與編寫，授課教師根據編寫體會進行深層次的講解，使學生及時掌握學科發展前沿和動態。此外，積極組織學生參加土木工程學院大學生創新實踐訓練計劃（SITP）項目。
三、 混凝土結構基本原理課堂教學
混凝土課程具有內容多，公式符號多，構造規定多，工程實踐強等特點。該課程可分為承載能力和使用性能兩大部分。承載能力涵蓋正截面承載能力和斜截面承載能力。正截面承載力包括軸向力、彎矩，以及彎矩與軸力共同作用時的混凝土結構構件的截面承載力，斜截面承載力包括混凝土結構構件承受剪力和扭矩時截面上的承載能力。使用性能作為課程的一個部分，簡單介紹混凝土結構構件的變形，包括裂縫寬度、受彎構件撓度的計算方法。承載能力分析和使用性能課時比例為14∶1。結合試驗研究，從加載到破壞全過程，提煉混凝土開裂、鋼筋屈服、混凝土壓碎等代表性的狀態，以力的不同類型作用下的承載能力分析方法分析其破壞機理。
縝密、細致、科學的課堂教學計劃是提高教學效果的關鍵。以混凝土結構基本原理課程中“斜截面受剪承載力”教學環節為例，根據教學大綱制定科學合理的教學計劃，并對每一步教學分配合理的教學時間是提高課堂教學質量的有效途徑。教學計劃中應突出基本概念和原理，理論聯系實際，注重系統性、新穎性和趣味性。
（一） “斜截面抗剪承載能力性能與計算”章節教學內容及要求
該章節教學內容包括：（1）無腹筋梁的受剪性能；（2）有腹筋梁的受剪承載力計算；（3）保證斜截面受彎承載力計算的構造要求。
該章節教學的基本要求：（1）熟悉無腹筋梁斜裂縫出現前后的應力狀態；（2）掌握剪跨比的概念，無腹筋梁斜截面受剪的三種破壞形態以及腹筋對斜截面受剪破壞形態的影響；（3）熟練掌握矩形、T形和工字形等截面受彎構件斜截面受剪承載力的計算模型、計算方法及限制條件；（4）掌握受彎構件鋼筋的布置、梁內縱筋的彎起、截斷及錨固等構造要求。
（二）90分鐘課程教學計劃與實施
教學環節根據教學內容的第（2）點和教學要求的第（3）條展開，在90分鐘的教學環節中，考慮特定時間內圍繞教學目的劃分若干步驟完成知識點、重點及難點的復習、解釋和討論，在此過程中合理安排教師與學生互動時間（表1）。
步驟教學目的教學知識點重點及難點教生扮演角色時間分配
1鞏固平截面假定在受剪承載力分析中的不適，以及鞏固斜截面的基本假定正應力與剪應力的共同作用決定構件的裂縫位置及走向斜裂縫的出現 學生討論為主5分鐘
2復習斜截面受剪承載力的實驗研究復習剪跨比的概念，剪跨比對抗剪破壞模式的影響剪跨比作用的原因學生討論為主10分鐘
3復習無腹筋梁受剪承載力無腹筋梁承載力計算公式推導忽略不確定因素，
簡化計算模型 學生討論為主5分鐘
4有腹筋受剪承載力計算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承載力計算公式推導桁架模型中的裂縫間混凝土簡化為桁架模型中的壓桿教師講解為主25分鐘
5有腹筋梁受剪承載力的半理論半經驗公式受剪承載力計算公式的組成及應用上限和下限值的確定教師解釋為主25分鐘
6受剪承載力公式及應用小結及作業布置剪跨比計算、臨界截面確定、箍筋面積計算和間距確定、最小配箍率和截面限制條件的驗算等教師講解為主20分鐘
表1中的步驟1―3用于鞏固與復習，加深學生對剪跨比概念的理解，為后續的斜截面受剪承載力性能和計算作鋪墊。這3個步驟以學生討論為中心，共分配20分鐘時間。步驟4―6用于講解新的知識點，通過前3個步驟將學生的注意力集中于課堂教學之后，教師確認大部分學生掌握了構件斜截面抗剪的基本特征和關鍵參數時，以教師為主進行步驟4―6的教學，根據內容需分配70分鐘時間。
步驟1實施時，結合先期課程（材料力學）和該課程第二章的材料性能中的相關內容，復習公式（1）中的正應力和剪應力產生的內力，正應力源于彎矩，而剪應力源于剪力。
σtp，cp=σ2±σ24+τ2 （1）
裂縫的發展方向與τ/σ比值有關，與水平方向夾角為1/2arctan（2τ/σ）；τ/σ越大，裂縫發展方向越陡。
步驟2實施時，必然涉及剪跨比的概念，這時可引導學生深化剪跨比的概念，為什么剪跨比能夠決定構件抗剪破壞的模式，可從裂縫發展與構件長度方向的夾角大小判斷，裂縫發展方向與構件長度方向的夾角越小，構件的抗剪承載能力越低。而決定夾角大小的是τ/σ，剪應力τ取決于剪力V的大小，而σ可由彎距M推算出來。這樣，σ/τ可以用彎距M與剪力V和截面有效高度h0乘積的比值，可以表示為
MVh0= VaVh0=ah0（2）
ah0稱為剪跨比λ。
如此，σ/τ∝MVh0，τ/σ與λ成反比。τ/σ越大，λ越小，受剪承載力越大。進而，可以用剪跨比λ說明構件抗剪破壞模式。
步驟3實施時，復習在剪壓破壞模式下，沿斜裂縫取隔離體，忽略斜裂縫截面上難以確定的縱向鋼筋的銷栓力和裂縫間的摩擦力，得出無腹筋梁的受剪承載力為
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
（3）
步驟4實施時，重點說明桁架模型，箍筋作為桁架的拉桿，上下弦縱向鋼筋作為桁架的拉桿和壓桿，裂縫間混凝土作為桁架的斜壓桿。在桁架模型中學生往往對斜壓桿難以理解。構件抗剪破壞時，斜裂縫間的混凝土受到上下縱向鋼筋的約束分析，斜裂縫間混凝土受壓，可以理解為斜壓桿。然后，講解縱向鋼筋的受力，再說明水平鋼筋的受力，最終得出有腹筋梁的受剪承載力為
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα（4）
由公式（3）和（4）疊加，得出受剪承載力計算理論公式。
講解步驟（3）和（4）之后，學生基本上可以接受這樣一種思路：雖然斜截面受剪承載力性能與計算不符合平截面假定，但它仍然利用“實驗―基本假定―計算模型―基本公式―適用條件―公式應用”的線索，從中體現課程的系統性。
實施步驟5過程中，在講解為什么不用最大配箍率作為承載能力的上限時，利用實驗研究結果（圖2）解釋。從圖1可以看出，隨著配箍率的增大，即橫坐值的增加，縱坐標將不再變化，這表明受剪承載力Vu 與構件截面有效面積bh0的比值保持不變，因此受剪承載力受截面面積的控制或限制，解釋了受剪承載力上限值的確定方法。
圖2 受剪承載力/抗拉承載力比值與配箍率關系圖
為開拓學生解決問題思路，可從解析角度解釋。試驗研究中表明，當配箍率超過一定值后，則在箍筋屈服前，斜壓桿混凝土已壓壞，故取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。而《混凝土結構設計規范》[5]是通過控制受剪截面的剪力設計值不大于斜壓破壞時的受剪承載力來防止由于配箍率過高而產生的斜壓破壞。學生對這一點往往難以理解，對從配箍率控制轉化為截面面積控制感到困惑。
其實，在疊加公式（3）和（4），得到受剪承載力計算理論公式（5）后，
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0（5）
不妨定義最大配箍率ρsv=1.2ftfyv，并將該配箍率帶入公式（5），簡單變化后可得
Vu=0.25βcfcbh0（6）
如此變化，即可得到規范設置的依據。
在第6個步驟中，為了增強學生的工程概念，在公式應用時，啟發學生思考作用在梁上的集中荷載的工程意義。通常情況下，學生根據實驗課獲取的經驗認為集中荷載是分配梁產生的或者是千斤頂給予的。通過啟發學生的思考，引導他們從實際結構的主次梁考慮，解釋集中荷載的位置其實就是另一方向梁的支座位置，集中荷載大小即為另一方向梁的支座反力。往往在這個時刻，學生會恍然大悟，記憶深刻，產生良好的教學效果。接著，討論在集中荷載部位實際上應如何布置箍筋，是配在次梁支座的兩側還是放在支座的中間，只要從受剪承載力的基本原理出發，學生能得出應放在支座兩側的正確答案，因為支座處的實際計算截面積遠大于bh0。如此，不僅增強了學生對工程概念的理解也提高了學習興趣，體現了課程的新穎性和趣味性。
公式多、教材繁、考試難是多樣化教學方法實施前學生對混凝土結構基本原理課程的普遍反映。多樣化教學的實施加強了混凝土結構基本原理課堂教學的新穎性、趣味性、系統性，改變了學生被動學習的局面，提高了學生自主學習能力。2014年，同濟大學通過網上評議調查，93%的學生反映課程教學方法靈活多樣，激發了學生的興趣和深度思考；97%的學生反映課程內容豐富新穎，具有挑戰性；93%的學生反映多樣化教學效果很好。從2014―2015年度學生期終考試中構件受剪承載力考題的抽查結果來看，90%以上的學生能掌握配箍率限界的概念，并能合理判斷受剪控制截面和熟練應用計算公式進行抗剪配筋設計。
四、結語
同濟大學混凝土結構基本原理課堂教學實踐證明，通過多樣化的教學方法可培養和提高學生自主學習能力，充分發揮90分鐘內不同時段的教學效能是提高教學效果的重要途徑。因此，只有堅持這些鮮明的教學特色，才能更好地保證和提高混凝土結構基本原理課堂教學質量。參考文獻：
[1] Edward G Nawy. Reinforced concrete（fifth edition）[M]. New Jersey： Pearson Education， Inc. 2003.
[2] 顧祥林. 混凝土結構基本原理[M]. 上海： 同濟大學出版社，2011.
[3] 顧祥林，林峰，黃永嘉，等. “混凝土結構基本原理”本科教學實驗平臺建設[J]. 實驗室研究與探索， 2009， 28（2）：37-40.
混凝土結構設計基本原理范文2
關鍵詞：混凝土結構設計原理；雙語教學；教學方法
中圖分類號：TU37-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0083-04
開展雙語教學是目前高等學校教學改革的趨勢，旨在培養具有堅實專業理論知識和良好專業外語交流能力的人才。
武漢大學土木建筑工程學院面對本科生開設的混凝土結構基本原理課程，也早在幾年前開展了雙語教學，課程組在教學實踐中不斷總結和改進教學方法，取得了良好的教學效果。
一、混凝土結構設計原理雙語教學的特點及其開展方式
（一）雙語教學特點
混凝土結構設計原理是土木工程專業開設的第一門專業課程，具有其特殊性，主要表現為以下3點。
（1）教材內容與國家規范、規程或標準（為敘述方便，以下簡稱“規范”）密切聯系。因此，教學內容既要包括一般的概念、基本理論，又要適合中國工程實踐的特點（建筑法規、設計和施工規范）。直接使用國外已有的英文教材不完全適合國內雙語教學課程。
（2）與其他專業課程之間密切聯系，如之后相繼開設的建筑結構抗震設計、高層建筑結構設計等。
（3）專業課的課程學習與其他教學環節，如課程設計和畢業設計密切聯系。
上述特殊性在某種程度上極大地增加了開展雙語教學的難度，必須找到可行、合理的解決辦法和配套措施，才有可能使雙語教學達到預期效果。
（二）雙語教學方式
根據課程的特殊性，開展雙語教學有如下幾種選擇方式。
1.將中文教材翻譯成英文版教材
目前出版的教材有武漢理工大學出版社的Concrete Structural Fundamentals，
此教材基于中國規范（GB50010―2002），內容章節安排均同中文教材，為中文教材的翻譯版，教學主要用翻譯版教材講授，目前也有學校采用此種方式開展雙語教學。
采用此種方式在內容上雖然與國家規范、規程或標準一致，適合中國的工程實踐特點，同時能提高學生專業英語的聽讀能力，但有兩點不足：其一，沒有滿足雙語教學拓展學生視野、學習發達國家課程內容的目的；其二，會削弱學生對中文教材及相應中國規范內容或概念專業表述的理解，在有些表述上還可能會帶來概念混淆。
例如，依據中國規范，受彎構件斜截面的破壞形態有三種類型，分別是斜壓破壞、剪壓破壞及斜拉破壞[1]。而依據美國ACI規范，斜截面的破壞形態被劃分為四類：Arch-rib failure，Diagonal-tension failure， Shear-compression failure and Shear-bond failure[2]。其中對斜壓破壞的翻譯依據中文直譯為Diagonal- compression failure ，與ACI中類似破壞模式Arch-rib failure表述上并不一致，破壞的具體描述也不盡相同。因而，采用翻譯版作為主導教材并不合適，反而可能讓學生感染了一些“Chinglish”的表達。當然，翻譯版可以推薦為學生的課外學習參考書，作為從中文教材向英文原版教材的過渡。
2.中文教材與原版英文教材并重
采用中文教材用中文講授，原版英文教材用英文講授的方式 [3]，中文部分占50～60%，英文部分占40～50%。混凝土結構基本原理課程現有學時為54，采用此種方式，學時數要增加到90以上，相當于兩門同類課程的學時數。這種方式的好處在于完全符合教育部和學校開展雙語教學的目的，同時滿足學生就業的要求，但是總學時數大幅度增加，教學計劃需作較大調整。
3.中文教材為主、原版英文教材為輔
中文部分占70～80%，英文部分占20～30%。采用此種方式，學時數要增加到72以上，約相當于1.5 倍同類課程的學時數，教學計劃也要作一定的調整。此種方式是目前在教學計劃不作大調整的基礎上一種比較可行和合理的選擇，也是目前課堂教學所采用的雙語教學方式。
（三）雙語教學目的
雙語教學應定位于使學生掌握中國規范及相應的專業理論和應用知識，同時了解國外相關科學技術的發展狀況，從而對所學內容有一個比較全面的了解。
（1）實施雙語教學，絕對不能忽視或減少中文教材和中國規范的教學內容。在專業課程雙語教學中，采取中文教材為主、原版英文教材為輔或并重的形式比較合理，并且在講授中文教材時采用中文，在講授原版英文教材時采用英文，從而使學生準確理解并掌握基于各自規范的中文及英文混凝土結構設計相關理論和應用知識的規范表達。
（2）在雙語教學中，采用原版英文教材介紹發達國家或地區的課程內容，注重講解國外在混凝土基本原理研究領域所取得的成果以及國內外在基本原理和結構設計方面的異同，使學生進一步了解中國規范在當前所處的發展水平和今后應努力的方向。
二、課堂教學講授方法與案例
（一）講授方法
由于混凝土結構設計原理課程的英文教材內容多、難度大，并且相互之間的內容并不完全對應，因此，如何組織課堂教學在很大程度上決定雙語教學效果，下面對此進行討論和分析。
1.先中文內容后英文內容的講授方法
全面系統地講授中文教材和相應的教學環節，然后完成英文教材相應內容的教學環節。該方法的主要特點為以下三方面。
（1）中文教學內容的講授比較系統。對于初學者來講，混凝土結構設計原理是一門難度較大的課程，學生要經歷一個從理論性到實踐性課程學習的過渡階段。在這個過程中，思維方式要產生變化。學生普遍缺乏專業實踐經驗，常常感到不適應，有些學生在課程結束后，似乎還未入門。因此，采用此方法可使課堂講授較連貫，學生能夠全面了解和鞏固課程內容、重要知識點和工程實踐中的實際應用，完成上述過程的平穩過渡。
（2）為英文教學內容的講授奠定基礎。系統完成中文教學內容的講授后，能夠相對降低學生學習和理解英文知識點的難度。在此基礎上，進行英文教材的講授，在學生對混凝土結構基本理論有一定系統了解的前提下學習英文教材的相關知識，從而能夠進行基本對比，判斷和掌握英文教學內容。
（3）由于課程內容難度較大、實踐性較強，并且中文教學內容多達十章，通過一次講授，學生難以完全吸收，易出現顧此失彼的現象。完成中文教材內容再進行英文教材講授時，學生可能已忘記中文教材的相關內容，導致部分中文教材內容的重復講解。
2.中文內容與英文內容交叉的講授方法
按對應章節先完成中文教材內容的講授然后進行英文教材內容的講授。
（1）中英文教材內容的對比及時。對同一內容采用不同教材同步學習，使學生相對及時地了解和掌握知識點及其異同，可有效避免遺忘。
（2）中英文兩種語言的交替應用。中英文教材對課程內容的描述、措辭及專業術語的定義不是一一對應的，可能出現詞匯意義不完全對等和完全不對等的情況，也可能出現具有同一物理意義的專業術語在中英文中有多種表達方式的情況。中英文兩種語言的交替應用，不但可以使學生學到專業知識，還可使學生深入理解不同語言的使用環境和物理意義。雙語教學的真正目的是使學生既能學到專業知識又能提高兩種語言的專業交流能力。
（3）中英文教材內容的不完全對應增加了教學的難度。例如，中文教材論述截面承載力的各章節所表現的規律性較強，一般是介紹受力過程（或破壞形態），然后介紹基本假定，在此基礎上導出基本計算公式和適用條件，最后提出若干構造要求。英文教材則將受力過程（或破壞形態）、基本假定和計算方法融為一體。在講授時，教師不能完全按照英文教材內容照本宣科，而是要將其內容進行一定的重組，使學生建立中英文教材內容的對應性，從而能夠牢固地掌握所學內容。
基于以上兩種方法的實踐和效果比較，目前采用中文內容與英文內容交叉的講授方法。
（二）教學案例
課程所用教材：中文教材為東南大學等四校合編的《混凝土結構設計原理》，英文教材是根據Alan Williams所著Design of Reinforced Concrete Structures（美國哥倫比亞大學、康奈爾大學等高校采用的教學參考書）主要內容選編的自編教材。
在課堂教學中，每一章內容的教學思路是：中文按教材線索講述英文相應章節的講述比較中外計算理論及設計方法的異同。
1.中文按教材線索講述
中文教材主要根據構件承受不同類型的內力來劃分章節。在介紹各種受力構件承載力的章節里，規律性強，一般遵循的邏輯是：結合試驗描述受力過程（或破壞形態）給出合理的基本假定確定設計計算方法及適用條件計算配筋提出構造要求。
2.英文相應章節講述
英文教材主要針對不同類型的受力構件，即梁、板、柱的設計來組織內容。一般從力學的角度分析構件的受力模型，提出設計計算方法，中間包含計算假定以及相關系數的取值依據。內容組織相對籠統，注重設計過程，理論分析相對簡化。因此需根據中文內容作相應調整和歸納，根據學生英語實際水平采用全英文或中英文相結合的方式講授。
3.總結與歸納
筆者認為雙語教學最為關鍵的一點在于最后一個環節，即如何引導學生比較中外計算理論及設計方法的異同。
此環節中，在總結英文教材中相應理論和設計重點的基礎上，分析歸納中外教學內容的異同點，在歸納的同時又會對中文教材中的設計理論和設計方法加深理解，進一步理清內容之間的邏輯關系和設計思路。
下面以中文教材第四章“受彎構件的斜截面承載力”和英文教材Chapter 4 “Shear of concrete beams”為例，介紹中英文交叉教學在總結與歸納環節中的教學思路。課堂教學按以下內容展開。
（1）設計理論的總結與比較：member shear resistance in theory（構件抗剪承載力理論），the types of shear failure modes（抗剪失效模式），基于美國ACI規范和中國GB50010―2010設計方法的總結與比較。
ACI： based on truss analogy and tests
Vu=Vc+Vs
GB50010―2010： based on empirical expressions （to analysis the relationship between the variables affecting the shear capacity of beams； VaandVdare neglected ）
Vu=Vc+Vs
（2）設計步驟的總結與比較（如圖1）。
（3）為引導學生課后進一步加深對構件設計理論和設計方法的理解，采取課外開放式學習思路，鍛煉和提高學生英文書面表達能力。課后除布置一定量的習題外，給出綜合性較強的思考題，要求學生用英文以小論文的形式完成，并作為平時成績計入課程的最終評定結果。
Tutorial questions：
Give some differences between ACI and GB in the design for rectangular beams subject to flexure and shear.
Give a summary of the strength design methods for rectangular beams subject to flexure and shear according to ACI.
三、結語
在專業課中實施雙語教學，追求的應是效果而不是形式?；炷两Y構設計原理雙語教學是一個十分復雜的系統工程，其中包括教材的選擇與重組、課時的調整、教學方式的選擇、課堂教學內容的組織和開展、學生考核方式的調整以及教學CAI課件的建設等環節。文章僅圍繞教學法的相關方面進行了分析和探討，為使課程的雙語教學達到預期教學效果，其教學方法和其他配套環節還需在實踐中不斷總結、探討和改進。
參考文獻：
[1]東南大學等.混凝土結構設計原理[M].4版.北京：中國建筑工業出版社，2008.
[2]ALAN WILLIAMS. Design of reinforced concrete structures [M].Second Edition.Engineering Press，2000.
[3]劉幸.對土木工程專業本科生開展專業課雙語教學的可行性研究[J].武漢大學教育研究，2006（3）：56-59.
Bilingual teaching method of concrete structural fundamentals
FANG Mei， LIU Xing
（School of Civil Engineering， Wuhan University， Wuhan 430072， P. R. China）
混凝土結構設計基本原理范文3
關鍵詞：工程結構；課程教學；工程造價
中圖分類號：G6423 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0061-04
工程結構是工程造價?？茖I的一門核心課程，64學時（不含課程設計），也是建筑施工、工程項目管理等課程的先行課程，其內容涵蓋建筑結構設計基本原理、鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、單層工業廠房、道路與橋梁工程結構等方面，知識覆蓋面廣，學習難度較大。
文章針對工程造價?？茖W生特點及就業趨向，對工程結構課程的教學特點進行分析，結合筆者工程實踐經驗，提出在教學中強調結構概念設計及對設計公式、工程參數的深刻理解，綜合運用實景照片、動畫、視頻、3D模型、計算軟件等多種媒體提升教學效果，并給出了培養學生識圖能力，問題分析處理能力的具體實踐教學方法。
一、工程結構課程的教學特點
（一）針對專業特色，調整教學重點
武漢科技大學工程造價?？飘厴I生大部分進入土木工程施工、監理、咨詢等領域，能勝任施工員、預算員、材料員等崗位，少有學生從事結構設計工作。因此，對工程結構課程的講授必然有別于土木工程或結構工程本科專業，在教學中應加大建筑結構概念設計及應用的講授學時，降低結構構件計算部分的難度，除鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構教學外，還應增加道路橋梁工程結構設計概論，培養學生建立結構體系概念，掌握其基本概念和基本原理。
（二）針對學生學習特點，把握課程難度
工程造價專科學生僅修高等數學（少學時），未修線性代數和概率與數理統計，力學也僅修了一門工程力學（少學時），因此，對工程結構設計理論有關概率論的部分無法深刻理解，結構分析困難。在教學中應減少設計公式理論的推導，重點講解公式的適用條件和參數含義。
（三）形象化與案例教學相結合
工程結構課程與生活聯系緊密，大到高層建筑、橋梁、體育場，小到自行車棚、廣告牌，無不蘊含著結構原理，因此，在教學中應充分利用多媒體手段，采用啟發式教學和案例教學，幫助學生打消顧慮，樹立自信心。
（四）做好前后課程的銜接
工程結構課程教學中要經?；仡櫧ㄖ牧?、建筑構造課程中學習的內容，經常繪制彎矩圖和剪力圖，加強工程力學基本訓練。由于建筑施工課程與建筑結構課程在同一學期開設，通過對樁的吊裝過程受力分析案例講解，將兩門課程聯系起來，讓學生理解工程結構在設計、施工中的廣泛運用。
二、工程結構課程的教學方法
（一）注重結構概念設計
在講解建筑結構設計基本原理章節時，以承載能力極限狀態設計表達式γ0S≤R為核心，從概念設計角度引導學生思考，增加結構（構件）安全儲備的設計方法主要有：一是增加荷載組合效應設計值S，從荷載組合公式可知，恒載乘以系數1.2，意味著恒載增大20%，活載乘以系數1.4，意味著活載增大40%，對于安全等級為一級的重要建筑物，γ0取1.1則意味著整體荷載設計值增大10%；二是減小結構構件抗力設計值R，體現在結構構件承載力設計值均為其標準值除以大于1的材料系數。通過一增一減，保證結構（構件）有足夠的安全儲備。
結構剛度是結構抵抗變形的能力。從結構概念設計的角度看，內力傳遞途徑越直接，結構剛度越大；內力分布越均勻，結構剛度越大；內力越小，結構剛度越大[1]。例如：對于深基坑工程采用鋼管內支撐，若基坑寬度較大（大于20 m），一般考慮在鋼支撐跨中部位增加臨時立柱，通過減小跨度的方法，增大鋼支撐的剛度，防止失穩破壞。
（二）注重理解公式參數的物理含義
鋼筋混凝土結構設計是一門理論結合試驗研究的學科，涉及公式多。在教學活動中，可以簡化公式的理論推導過程，強調對公式的理解，特別是對公式中重要參數的物理含義的理解。例如：在鋼筋混凝土單筋矩形梁正截面承載力計算教學中，首先講解清楚梁正截面受彎的三個階段，然后引導學生理解適筋梁承載力計算公式Mu=α1fcbx（h0-x/2）時，要特別講解清楚參數x的物理含義是梁受壓破壞時受壓區混凝土的高度，其值最大為ξb，進一步啟發學生計算出適筋梁最大配筋率為α1ξbfc/fy。由此還可以引申出以下規律：其一，混凝土強度等級，鋼筋強度等級一定，加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗彎能力；其二，鋼筋強度等級一定，梁截面一定，其最大抗彎能力為Mu=α1fcbx（h0-x/2），適當采用高等級混凝土對梁正截面抗彎有利；其三，鋼筋盡量布置為單排，在梁截面一定的情況下，不但有利于施工，對增大h0也有利；其四，梁鋼筋、混凝土強度等級一定，截面高度一定，若設計彎矩大于α1fcbξb（h0-ξb/2），則只能采用雙筋截面梁。
（三）注重總結系數表格中的規律
《工程結構》教材[2]中含有大量的表格，指導學生閱讀表格，進行縱向橫向比較，從而得到一定的規律，是教學的一個重要內容。例如：通過閱讀鋼筋混凝土軸心受壓構件穩定系數值表（表1），可以得到以下結論：圓形截面短柱（長細比l0/d≤7）的穩定系數值φ=1.0，圓形截面長柱（長細比l0/d>7）隨著長細比的增大，穩定系數φ值逐步減小。通過閱讀砌體抗壓強度設計值表格（表2），可以得到以下規律：對于同類砌體材料，若材料強度等級一定，砂漿強度等級越高，砌體的抗壓強度設計值越大；若砂漿強度等級一定，砌體材料的強度等級越高，砌體的抗壓強度設計值越大。
（四）注重講解工程參數取值的依據
《工程結構》教材[2]由于篇幅有限，各類設計表格僅列出工程參數取值，但少有解釋其取值的來源或依據，授課教師要擇其重點進行講解。例如：GB5003-2011《砌體結構設計規范》[4] 3.2.3條規定“對于無筋砌體構件，其截面面積小于0.2 m2時，γa（砌體強度設計值調整系數）為其截面面積加0.8”，其原因是砌體構件面積過小，受各種偶然因素影響（截面缺口，構件碰撞），可能導致砌體強度有較大降低，因此，需對砌體強度設計值乘以γa進行折減。這些隱藏在參數背后的道理更值得學習。
三、工程結構課程的教學手段
（一）工程實景照片的應用
工程結構課程實踐性強，盡管教材中給出結構（構件）的布置圖、示意圖，但學生難以深刻地理解，尤其對于單層工業廠房，構件種類多，連接形式復雜，是學習的難點之一。授課教師借助工程實景圖片展示構件及其連接形式，起到了很好的教學效果，如圖1。
（二）動畫及視頻的應用
動畫及視頻能較好地體現結構構件在荷載作用下的破壞過程。通過觀看混凝土偏心受壓長柱破壞試驗，能較好地理解整個破壞過程和破壞特征。采用動畫演示先張法、后張法施工工藝過程，能使對學生預應力混凝土結構的設計目的、受力特點等形成完整認識。
（三）結構模型的應用
由于工程造價專業二年級學生尚未接觸實際工程，尤其對鋼結構工業廠房建筑結構的細部節點構造理解比較困難。在教學中借助3DMax計算機軟件的良好建模功能，通過3D模型能形象地展示鋼結構細部構造及其連接，如圖2。
（四）結構計算軟件的應用
為彌補工程造價專業專科生在結構計算方面的不足，在課堂教學中引入理正結構工具箱軟件，結構計算軟件典型界面如圖3。通過計算軟件驗算教材中的柱、梁、板、墻、樓梯、基礎構件及砌體結構的計算例題，讓學生明白軟件計算的過程，讀懂計算書，同時還能夠根據所學結構知識對結果進行估計和判斷。
四、工程結構課程的實踐教學
工程結構是一門實踐性較強的課程。因此，在大學教學中要特別重視實踐環節，培養學生的基本職業技能，創造機會多接觸實體工程，將理論知識與工程實踐相結合。
（一）培養學生的施工圖識讀能力
工程造價專業畢業生無論從事什么崗位的工作，施工圖的識讀能力是一項必備的基本職業技能。在先導課程建筑制圖中，學生已掌握了建筑施工圖、結構施工圖的一些基礎知識，但還未達到實踐應用水平。在教學中重點講解兩套完整的鋼筋混凝土結構、鋼結構的施工圖，并專門講解平法制圖規則和識圖方法，通過課堂講授和課后作業，讓學生熟練掌握結構施工圖的識讀方法。
（二）培養學生的問題分析能力
在學習完梁構件的受力特點后，以武漢天河機場T2航站樓玻璃幕墻支承結構（圖4）為例，考察學生的問題分析能力，討論玻璃幕墻上的力的傳遞路徑，支承結構的受力特點，支承結構的截面設計，最后授課教師給出點評：大面積的點式玻璃幕墻采用一系列平面桁架梁支承，這些平面桁架梁的工作性能類似于豎向簡支梁，風荷載引起的彎矩在跨中最大，端部最小，桁架梁的截面呈拋物線，與彎矩圖匹配，因此，平面桁架梁設計合理，輕巧美觀。
（三）利用地域優勢進行工程實踐
武漢科技大學位于武漢市青山區，距武漢火車站、武漢天興洲長江大橋、武漢鋼鐵集團公司較近。在工程結構實踐教學中，特別注意發揮地域優勢，引導學生進行工程實踐。例如：布置課后作業考察施工中的武漢火車站屋蓋結構（圖5），繪制簡圖并分析其設計特點。通過實踐，學生能較好地掌握拱結構、網殼結構的受力特點及應用特性。在學習完橋梁的基本組成和分類知識后，要求學生實地考察施工中的武漢天興洲長江大橋（圖6），從而更直觀地了解斜拉橋的結構體系和受力特點。
參考文獻：
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[4] 中國建筑東北設計研究院有限公司.GB 50003-2011 砌體結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.
Research on engineering structure course teaching of engineering cost Specialty
YU Hongliang
（School of Management， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， P. R. China）
混凝土結構設計基本原理范文4
混凝土結構設計原理作為土木工程專業的核心課程，內容多，綜合性強，理論性與實踐性并重[1]。通過本門課程的學習，學生應掌握混凝土結構的基本理論知識，具備初步的結構概念，具有理論聯系實際、分析問題解決問題的能力，逐步學會運用結構設計規范，為以后步入工作崗位打下良好的基礎。該課程的主要特點主要有以下幾方面：（1）內容多樣，涉及面廣?；炷两Y構設計原理課程由材料性能、設計方法、拉壓彎剪扭五種基本受力狀態下構件的設計計算、構件的裂縫撓度計算、預應力構件設計等章節組成，課程中有公式多、符號多、構造規定多的特點。作為學生接觸的第一門核心專業課，一下子接觸這么多的符號和公式，學生一時難以適應，容易急躁和喪失信心。（2）半經驗半理論的計算理論?；炷两Y構歷經了從完全的經驗法，到容許應力設計法、破損階段設計法，再到如今的極限狀態設計法的發展過程，結構設計理論始終與實踐存在緊密的聯系。課程中的計算公式大多是在試驗研究的基礎上，通過平衡原理或回歸分析得到的，因此許多公式都帶有試驗統計與經驗性質，有大量的修訂系數；且現有的鋼筋混凝土原理還不能完全由理論分析來解釋，因此課程中又包含了許多基于實踐的構造規定。（3）綜合性、實踐性強?；炷两Y構設計原理與前行課程（土木工程材料、理論力學、材料力學）等聯系緊密，與結構力學的關系也十分密切，在講述過程中經常會用到相關知識，需要學生具有較強的舉一反三的能力。而且鋼筋混凝土材料與力學中理想的彈性材料或理想彈塑性材料有很大的區別，在力學分析和計算中采用了很多的假定，有很強的實用性。學習中應注意分析公式與設計公式之間的聯系與區別，了解和掌握我國當前有關混凝土結構設計的技術和經濟政策[1]。（4）解答的不唯一性。由于混凝土材料本身的復雜性，結構設計理論的半經驗半理論性，以及構造性的相關規定，使得混凝土結構的配筋等結果并不是唯一的，因此很多問題并沒有標準答案，在我國的注冊結構工程師考試中也通常要求“求最接近”的結果，這對已經習慣了求唯一解的學生來講需要一個領悟和適應的過程。
二、獨立學院《混凝土結構設計原理》教學中存在的主要問題
（一）缺乏實驗性課程的教學
混凝土結構課程的實踐性很強，其受彎和受壓構件在講授過程中應遵循“實驗—基本假定—應力圖形—基本公式—結構設計”[2]的主線，這樣有利于學生的理解和掌握。而獨立學院這一新興的教育主體，由于其性質的特殊性，實驗條件無法跟上，在教學過程中僅僅有教材內容的課堂講授，沒有實際的感性認識，枯燥的現象描述無法使學生產生興趣，教學效果自然無法保證。
（二）授課方式的單一性
在多媒體出現以前，混凝土結構設計原理的授課往往是采用板書方式，本來就枯燥的符號公式，在單調的缺乏互動的課堂上更顯得晦澀難懂，學生逐漸就喪失了學好本門課的動力和信心。獨立學院的年輕教師，現在大多數采用了多媒體課件，用屏幕投影把課堂內容呈現給學生。雖然多媒體課件生動、直觀，但是信息量大的特點又使得學生應接不暇，抓不住重點。加上年輕教師的知識沉淀相對不足、工程經驗匱乏，造成了一味的“照屏宣科”，非但沒有起到提高教學效果的作用，反而因為學生的容易走神而降低了教學效果。
（三）學生的理論功底不扎實，存在畏難情緒
獨立學院的學生基礎相對薄弱，對理論基礎知識掌握不足；且多年應試學習的慣性，使得部分學生在學習過程中只注重本課程中公式的運用和計算，而忽略了對基本原理和概念的理解與掌握，一味的死記硬背使得學生感到乏味，面對枯燥的公式和雜亂無章的構造規定，學生很容易產生畏難情緒，個別學生甚至會放棄這門課。
（四）學生缺乏舉一反三、融合歸納的能力
混凝土結構設計原理課作為學生接觸的第一門專業課，在課程體系中既承前，又啟后。在學習本門課時，常常需要用到材料力學等課程的知識，學生通常不能自主地運用前期所學知識來解決問題，不能實現課程與課程之間的融會貫通，無法形成系統的結構體系和建立結構思維。這種課與課之間的相對“撕裂”，不但影響學生對課程的理解，更無法使學生建立初步的結構概念，嚴重地影響了教學效果。
三、獨立學院《混凝土結構設計原理》的教學探討
琴島學院作為一所獨立學院，有著本身的特殊性，其學生群體具有基礎較差、學習主動性不強的特點，在教學過程中我們不能照搬一本二本院校的要求，而是應該從學生的特點出發，針對已經暴露出來的問題，來進行教學方法和教學手段的革新。為了培養具備一定理論基礎并獲得工程師基本訓練，實踐動手能力強，具有較強創新精神、全面發展的高素質應用型人才，筆者對混凝土結構設計原理的教學從以下幾個方面提出了改善措施。
（一）修訂適合獨立學院的《混凝土結構設計原理》教學大綱，優化教學內容
獨立學院的人才培養的定位是應用型、技能型，為地方經濟的發展培養合格人才。琴島學院應結合自身學生的學習特點，根據土木工程專業培養方案的要求，對《混凝土結構設計原理》教學大綱進行修訂，把重點放在基本構件設計上，合理分配課程中各章節的課時比例，對課程內容進行適當的調整與取舍。對獨立學院的學生來講，教學的重點應該放在承載能力極限狀態下的受彎、受剪、偏心受力構件的受力性能與設計計算上，結構的可靠度設計理論可適當涉及，而對于正常使用極限狀態下的構件驗算和預應力構件的設計，不做掌握要求，熟悉即可。同時，應根據培養目標的需要，在教學過程中加入工程實例，避免純粹的理論，提高學生的專業學習興趣。
（二）精心做好課堂設計
教學中應結合獨立學院土木工程專業的培養目標，以貼近工程實際的工作過程來設計教學過程。在備課中對課程內容進行排列與整合，用充分的課堂設計來引導學生積極思考。在課堂教學中，注意與力學、材料等課程的聯系與區別，用現象來加深學生對受力機理的理解。遵循由現象到本質的原則，從實驗現象入手，對試件進行應力應變分析，引導學生推論出基本假定，按照“實際應力圖形-計算簡圖-基本公式-公式應用-構造規定”的順序來組織教學。授課過程中充分利用各種手段，以實驗為基礎講述各種受力構件的受力性能、破壞特征以及由此建立起來的力學模型，使學生從直觀的感性認識中更深刻地理解這些重要概念。同時，應考慮到學生的層次及接受能力，對教學內容進行適當的取舍，做到重點突出；注意前后內容的區別與聯系，引導學生能透過問題發現本質，做到舉一反三。例如，在講述受彎構件正截面承載力計算時，教師應花大量的時間講清楚單筋矩形截面的受力特征、破壞形態，引導學生根據平衡原理列出基本公式，啟發他們根據已知條件應用公式求解未知量。這樣一個流程下來，學生基本對如何進行混凝土構件的計算有了思路。到了講雙筋矩形截面和T形截面的時候，教師只需要對需要注意的地方進行下點撥就可以了，既節省了上課時間，又鍛煉了學生自己分析問題解決問題的能力。
（三）改革教學模式
傳統教學模式是以教師為主體，依賴教師的現有經驗，以教科書為依據，以板書的方式傳授給學生。這種滿堂灌的授課方法，學生只是被動地接受，壓抑了學生的主觀能動性。采用多媒體課件教學是現在高校普遍采用的授課方法，而部分年輕老師由于授課經驗的缺乏和自身專業素養的不足，往往又變成了照屏宣科，加上學生在面對屏幕時容易走神，教學效果也不理想。筆者認為，要改變這種現狀，需要從以下3個方面入手，改革教學模式：1.板書+多媒體的授課方式。板書的授課方式雖然古板，但有其自身的優點，所以我們不能摒棄它，而應該把板書和多媒體結合起來。當需要給學生視覺、聽覺上的直觀、直接刺激的時候，或者某些文字性內容比較多的時候，采用多媒體可以使學生印象深刻，使晦澀難懂的東西更加形象化；而在進行公式推導的時候，由教師引導學生在黑板上把計算簡圖畫出，再一步步根據平衡原理得出公式，學生在整個教學過程中始終參與其中，跟著教師的思路走，既調動了積極性，又加深了理解，教學效果比較好。2.運用多種教學方法。教學過程中，教師應從培養學生的自學能力、激發學生的主觀能動性出發，踐行“方式多樣、引導思維”的教學模式[3]。課堂講授中淡化數學方面的知識，強化以實驗現象為基礎的定性分析，突出以解決實際問題為主旨的分析思路與方法，充分利用啟發式、導入式、對比式、形象式[4]等多種教學方法，提高課堂教學效果。例如，在講解受彎構件正截面承載力破壞特征時，教師可播放三種不同配筋構件的實驗錄像，運用形象式教學法，將課本上那些生澀的文字描述變為實實在在的可見的東西，使學生由感性認知到理解接受；在講解雙筋矩形截面正截面承載力計算和偏心受壓構件正截面承載力計算時，可將兩種計算簡圖進行對比分析，將兩類公式進行串聯對比，加深學生的理解記憶。
（四）建立實習實訓中心，重視工程素質培養
獨立學院相對公辦院校來講還比較年輕，加上資金緊張，其實驗實習條件往往不完善。在混凝土結構設計原理的課堂教學中，為了使學生有直觀深刻的認識,更深刻地理解課本的理論知識，教師往往通過給學生播放錄像來講解某些構件的破壞特征，教學效果不是特別理想。獨立學院應盡快建立健全自己的實驗中心，在理論知識講解完畢之后，組織學生分組觀看混凝土受彎構件的少筋梁、適筋梁、超筋梁以及偏心受力構件的加載破壞實驗，加深學生對相關知識的理解。同時，在課堂講授時適當加入些工程實例，不但能引起學生的興趣，活躍課堂氣氛，還能加深學生對課堂內容的理解，避免了傳統教學中只注重理論計算、忽略構造規定的傾向。尤其是可以拿一些工程質量缺陷和事故的實例結合構造規定進行講解，使學生從思想上重視構造問題。在課程講授期間教師也可帶領學生到就近的工地進行參觀實習，使學生能把課本所學知識與工程實際結合起來[5]。
（五）改進考核方式
琴島學院對課程的考核一般為開卷、閉卷、結課論文這三種方式，鮮有其他類型的考核方式。而混凝土課程多年來一直沿用閉卷的方式進行考核，只偏重考察知識，而忽略了能力的考核?，F在我國不少高校已經有了半開卷半閉卷的形式，即對于基本概念和理論可以采用閉卷，而對公式的應用采用開卷方式，學生可將事先發放的統一規格的考試用紙帶入考場[6]，其上允許學生填寫自己認為重要的內容。或者借鑒注冊結構考試的形式，全部采用選擇題，但學生必須書寫解答過程與依據?？荚嚂r采用開卷方式，著重考察學生理解和運用知識的能力，把學生從痛苦的死記硬背公式中解放出來。
（六）提高教師的工程素質
獨立學院的教師，大多是研究生畢業后直接進入教學崗位，實踐經驗較少。在講解一些構造要求時，如果能結合一些實際經驗，更能吸引學生的注意力，也更容易理解，因此，教師的實踐經驗顯得尤為重要。只有教師具有了一定的實踐經驗，才能更好的服務于教學。因此，教師應課余時間主動去到工地、設計院等單位進行鍛煉，加強自己的實踐經驗與課堂理論相結合。同時，鼓勵專業教師積極參加執業資格考試，努力建設一支雙師型的教師隊伍[7]。
四、結語
混凝土結構設計基本原理范文5
關鍵詞：土木工程；砌體結構；教學改革
中圖分類號：TU-4；G420文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）06007303砌體結構是磚砌體、砌塊砌體、石砌體建造的結構的統稱。對房屋而言，砌體結構是指以塊材和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構。大多數民用房屋的豎向承重結構是由砌體材料砌筑而成的承重墻體，而屋蓋和樓蓋采用鋼筋混凝土材料建造，這種房屋稱為混合結構房屋［1］。砌體結構在中國應用廣泛，這是因為它容易就地取材，具有較好的耐久性及化學穩定性和大氣穩定性，保溫隔熱性能好，且水泥、鋼材、木材價格便宜。
在土木工程專業課程體系中，混凝土結構、砌體結構和鋼結構是三大結構課程。其中，砌體結構課程所占課時較少，且學校一般不安排做砌體結構房屋的課程設計，因此容易引起學生對砌體結構課程不夠重要的誤解。實際上，砌體結構是土木工程重要的一門專業課，課程不但理論性強，而且與實踐聯系緊密。在較少的學時下，只有精心選擇教學內容，積極探索教學方法，才能激發學生的學習興趣，提高教學質量，把學生培養成能設計、懂施工、會管理適應社會經濟發展的有用人才。
筆者結合實踐就砌體結構課程教學內容和教學方法的改革進行了探討。
一、教學內容改革
為了提高課程教學質量，培養學生工程綜合能力，需要對現有的教學內容進行改革。由于砌體結構是由塊體和砂漿兩種性質截然不同的非均質材料組成，其設計方法建立在試驗分析和經驗基礎上，理論推導較少。從某種程度上講，砌體結構房屋、概念設計和構造措施比計算更為重要［2］。但是在以往的教學中，由于學時數所限，教師只講授砌體力學性能和構件承載力計算等基本知識，較少涉及構造措施等內容。筆者建議適當壓縮原教學內容的學時數，補充砌體結構抗震設計內容。在課堂上應講解結構的震害分析與概念設計，以及多層砌體房屋抗震構造措施。另一方面，教師在講課過程中，應緊密結合現行規范，分析工程結構設計實例，比較新舊規范的區別，對教材的內容予以拓寬和加深。這一點在混凝土結構設計課程中強調得比較多［3］，砌體結構課程也應如此。筆者建議在緒論課上補充新規范［4］簡介：新規范增添了成熟的可推廣應用的新型材料；修訂了部分砌體強度的取值并對砌體強度調整方法進行了簡化；增加了提高砌體耐久性的有關規定；完善了砌體結構的構造要求；增補了防止或減少墻體開裂的措施；擴大了配筋砌塊砌體結構的應用范圍；完善了砌體結構的抗震設計方法。新規范技術先進、可操作性強，比2001版規范［5］更全面、科學，對推廣砌體結構新材料、新技術，提高砌體結構設計水平，增強砌體結構防災能力，保證砌體結構建設質量具有重大意義。
通過教學內容的改革，可以提高學生的學習興趣，擴大學科視野，使學生認識到現代砌體結構設計的豐富內容和先進技術，從而促使學生努力學習專業知識，提高自身專業水平。
二、教學方法改革
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
李璟砌體結構課程教學改革探討
教學方法是教師和學生為實現教學目的、完成教學任務所采取的工作方式。教學方法是聯系教師與學生的重要紐帶，是教師完成教學任務的必要條件，也是提高教學質量和提高教學效率的重要保證。筆者通過課堂教學實踐，提出以下適用于砌體結構課程的教學方法。
（一）啟發式教學
啟發式教學，就是根據教學目的、內容、學生的知識水平和認知規律，運用各種教學手段，采用啟發引導辦法傳授知識、培養能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發展［6］。
對于該門課程中需要理解的內容，學生應該先理解再記憶，只有知道了“為什么”，才能牢牢地記住和掌握。例如，當砌體結構沿著水平方向彎曲時，可能出現兩種破壞形式——沿齒縫截面和沿豎向灰縫截面，相應的彎曲抗拉強度分別為f1和f2。教師可以先問學生：在這種情況下，砌體結構的彎曲抗拉強度怎樣確定？學生往往會回答：對于材料強度，寧愿保守地估計其值，所以取min{f1，f2}。然后教師可以引導學生通過列表達式來理解，設砌體結構最大應力為σmax，要避免發生沿齒縫截面的破壞，需滿足σmax≤f1；要避免發生沿豎向灰縫截面的破壞，則σmax≤f2。這時候學生知道兩個條件需同時滿足，所以σmax≤min{f1，f2}。接著教師可以采用混凝土結構課程的例子讓學生思考：一根鋼筋混凝土簡支梁，已知其截面尺寸、配筋情況及加載方式，如何確定其承載力？在教師的引導下，學生認識到：這根梁既可能發生彎曲破壞，又可能發生剪切破壞，所以應首先確定兩個承載力——受彎承載力PM和受剪承載力PV。學生還會想到：由于在結構試驗中荷載是從零開始逐漸增大，所以肯定先達到兩個承載力中較小的一個值而使試件破壞，試件的實際承載力就是min{PM，PV}，而砌體結構也是同樣道理。通過這種啟發式教學，學生從三個角度全面理解了為什么對于砌體結構彎曲抗拉強度應取兩種強度較小的進行計算。
（二）類比法教學
類比法也叫比較類推法，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。
例如，當跨度較大的梁支承于磚墻上時，為了減小砌體局部受壓應力，往往在梁支座處設置混凝土墊塊，它需要滿足剛性墊塊的構造要求，其中學生較難理解的是墊塊的面積應該大還是小才好，為什么要限制自梁邊算起的墊塊挑出長度？教師可以采用類比法進行講解：考慮一個重物下面墊上木板放置在土壤里，參照剛性墊塊的構造要求，我們對木板的挑出長度進行限制。在重力作用下，土壤受到壓縮，由于木板的挑出長度小，所以其剛度大、彎曲變形小。土壤就像一列彈簧，在受力過程中起支承作用，由于木板上各點的沉降量大體一致，相應的彈簧力——土反力之間的差異也很小，因此這塊木板下的土反力可看作均勻分布。這樣學生就明白滿足剛性墊塊的構造要求能使下部砌體結構受到的局壓應力沿著梁的橫向均勻分布。
（三）重視基本概念和基本原理的講解
例如，砌體一般作為受壓構件，即通常所說的柱子，根據力學性能有短柱和長柱之分。但是，對短柱和長柱的概念沒有講清楚，也沒有提及如何判定柱子類型。筆者查閱了文獻、資料，向學生講解砌體柱子類型的劃分方法和基本特點：當柱子高厚比β≤3時為短柱，可不考慮構件縱向彎曲對承載力的影響；當330時為細長柱，此時高厚比很大，會發生失穩破壞，工程上應避免使用此類柱子。接著教師可以講解計算方法：《砌體規范》［5］對無筋砌體受壓構件，無論是軸心受壓或偏心受壓，還是短柱或長柱，給出了統一的承載力設計計算公式。
另一方面，基本原理的講解也很重要。例如，要解釋為什么砌體的抗壓強度遠小于塊體的強度等級，應從單磚在砌體中受力狀態的三個方面進行分析：（1）砌體中單磚處于壓、彎、剪復合受力狀態；（2）砌體中磚與砂漿的交互作用使磚承受水平拉應力；（3）豎向灰縫處應力集中使磚處于不利受力狀態。又如，在講授砌體局部受壓計算時，應該突出局壓工作原理：由于未直接受壓的周圍砌體對直接受壓砌體的約束作用以及力的擴散作用，使砌體的局部抗壓強度有所提高，提高的程度大小，取決于四周的約束情況。
（四）注意課程前后知識的聯系
學生通過完成作業掌握了構件受壓承載力和局部受壓承載力的計算方法，但由于沒有認識到前后知識的聯系，容易造成分析、計算不夠全面。對此，筆者設計了一道作業題：已知柱子截面尺寸、柱高、材料強度等級和柱頂承受的軸向壓力，試驗算該柱的承載力。從學生作業完成情況看，很多學生只做了局部受壓承載力驗算。完整的解答應該是進行柱頂截面的局部受壓和柱底截面的軸心受壓兩個承載力的驗算。
又如，在講解砌體受拉、受彎構件的承載力計算時，應抓住砌體結構和材料力學的聯系，從材料力學公式入手，經過簡單推導就可得出砌體受彎構件的抗彎和抗剪承載力計算公式。
加強前后知識的聯系，可使學生鞏固所學知識，保持概念清晰，還有助于培養學生對實際工程分析與設計能力。
（五）堅持理論聯系實際的原則
教學中貫徹理論聯系實際原則，是指教學必須堅持理論與實際結合、統一，用理論分析實際，用實際驗證理論，使學生在理論與實際的結合中理解、掌握知識，學會運用知識解決實際問題的能力。
在講解砌體材料時，應該讓學生對國家最新行業規定有所知曉。如從2000年開始，實心粘土磚就因其對能源的耗費、土地的破壞等原因被國家禁止。國務院2005年9月《關于進一步推進墻體材料革新和推廣節能建筑的通知》要求，2010年底，所有城市都要禁止使用實心粘土磚，全國實心粘土磚年產量控制在4 000億塊以下。在此背景下，國家發改委鼓勵各地積極發展和推廣替代實心粘土磚的優質新型墻體材料，逐步淘汰粘土制品?？紤]到工程實際應用，教師可以選擇蒸壓灰砂磚砌體結構進行講解：蒸壓灰砂磚是一種技術成熟、性能優良又節能的新型建筑材料，它適用于多層混合結構建筑的承重墻體、各類民用建筑、公用建筑和工業廠房的內、外墻，以及房屋的基礎；磚的規格尺寸與普通實心粘土磚完全一致，可以直接代替實心粘土磚；蒸壓磚是國家大力發展、應用的新型墻體材料。
在課堂教學中結合工程實例分析，培養學生結構體系、結構布置、結構方案設計的能力。例如：通過對“5·12”汶川大地震大量砌體結構房屋嚴重破壞和倒塌的工程實例進行分析［7］，將理論知識與構造措施結合講解，提高學習針對性，讓學生明白：堅持抗震的概念設計，加強抗震構造措施，嚴格按抗震規范設計，控制施工質量，磚混結構同樣可以有很好的抗震能力。
三、結語
為了適應高等教育改革與發展需要，對砌體結構、混凝土結構等土木工程專業課程，應該改變傳統教學觀念，不斷革新教學方法，充分調動學生的學習積極性，力爭培養出具有扎實專業基礎、適應國家經濟發展和社會進步的需要的高素質專門人才。
參考文獻：
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混凝土結構設計基本原理范文6
（西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100）
摘 要：文章以培養卓越水工結構工程師為目標，根據“水工鋼筋混凝土結構”課程的任務、特點以及教育部“卓越工程師教育培養計劃”的要求，提出了注重培養學生工程應用、科學思維、探索與創新能力的多目標教學改革路徑，旨在進一步提升工程技術人才的培養質量。
關鍵詞：水工鋼筋混凝土結構；多目標；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）07-0018-03
收稿日期：2014-10-31
作者簡介：楊艷（1983—），女，山東牟平人，西北農林科技大學水利與建筑工程學院講師，主要從事水工結構工程細觀數值模擬與研究。
基金項目：西北農林科技大學本科優質課程建設重點項目“‘水工鋼筋混凝土結構’優質課程建設”（2014）
一、課程任務特點
1872年，世界第一座鋼筋混凝土結構建筑的落成開啟了人類建筑史的新紀元。自1900年，鋼筋混凝土結構在工程中逐步得到了大規模使用。目前在水利水電工程中，鋼筋混凝土結構已成為最基本的結構形式之一，作為水利水電工程的設計、施工技術人才則必須掌握其設計計算的基本理論與構造知識，這使得“水工鋼筋混凝土結構”課程成為水利水電工程及相關水利類專業重要的專業基礎課之一。本門課程的主要任務是使學生掌握水工鋼筋混凝土結構構件的設計計算理論及構造要求，正確理解規范條文；培養學生從事鋼筋混凝土結構設計的技術技能，為學生學習后續專業應用課程及畢業后從事工程結構設計、施工和管理等相關工作奠定堅實的專業基礎。
該課程涉及了各種構件的承載力計算和正常使用驗算，不僅公式多、構造要求繁雜，而且計算理論不是很完善，多是在試驗和理論分析相結合的基礎上，并以一定假設條件為前提推導出計算公式，再結合工程實踐提出相應的設計表達式，因而教學內容不易于學生理解和掌握。此外，該課程既具有較為嚴密的理論計算，又具有很強的實踐性?；谠撜n程的上述特點，如何有效地幫助學生深刻理解鋼筋混凝土結構設計的基本原理、熟練掌握其設計方法與正確應用各種構造要求是該課程教學改革亟待解決的重要問題。目前，已有不少高校教師根據多年積累的教學經驗，從不同角度提出了多種形式的教學改革措施。例如浙江大學建筑工程學院自主研發了試驗教學演示系統，該系統能夠使學生直觀地觀察試驗現象，有效地幫助了學生理解試驗成果并掌握相應理論[1]。
2010年教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），該計劃要求大力改革課程體系和教學形式，以強化學生的工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心，重構課程體系和教學內容[2]。因此，筆者從“水工鋼筋混凝土結構”課程的任務及特點出發，以“卓越計劃”的要求為目標，針對以往授課過程中遇到的問題及設計施工單位對工程應用型人才需求的現狀，提出了多目標教學改革措施。這些改革措施旨在通過實踐教學平臺與創新型人才培養模式提高學生的工程應用能力，培養學生嚴謹的思維模式以及勇于探索、創新的科學精神，從而提高高校工程技術人才的培養質量。
二、課程教學改革方向
目前我國高等教育的師資結構偏重學術型，一線教師缺乏行業工作經驗，實踐教學能力薄弱，導致授課內容空洞、脫離工程實際，阻礙了學生實踐能力的培養和提高[3]，具有很強實踐性的“水工鋼筋混凝土結構”課程則表現尤為突出。為了改變這種不利于工程技術人才培養的教學模式，需在理論教學的基礎上搭建工程實踐教學平臺，為學生提供參與工程實踐的學習機會，使學生深刻意識到理論在工程實踐中的指導地位，有效地提高學生的工程應用能力，進而激發學生學習理論知識的主觀能動性，加強學生對鋼筋混凝土結構設計計算原理和構造要求的理解與掌握。
古人言，授人以魚不如授人以漁，尤其是在現如今知識爆炸、科學技術日新月異的時代更是如此，終身自主學習已成為社會發展的必然趨勢。如何培養學生嚴謹的思維模式和運用已知探索未知科學的創新能力是高校教師開展教學改革面臨的重要問題，同時也是高校實現創新型人才培養目標需要解決的首要問題。
此外，隨著多媒體技術的不斷創新與發展以及高校網絡教學資源的逐步建設與共享，在理論與實踐教學過程中恰當合理地運用這些技術與資源不僅可以有效地提高教學質量，還為進一步教學改革開拓了新思路。
三、多目標教學改革路徑
（一）工程應用能力的培養
工程教育的主要目標之一是培養具有工程應用能力的專業技術人才。為了培養學生鋼筋混凝土結構設計的技能，培養學生綜合運用理論知識解決工程問題的能力，“水工鋼筋混凝土結構”課程在理論教學結束后，配備了1—2周的課程設計。然而，這些教學設計一般過于教材化、模式化，而且與行業企業的設計流程和手段有較大差別[4]。若要克服傳統實踐教學的這些弊端，切實加強學生在工程實踐中的設計技能，有效提高學生的工程應用能力，則開展高校與設計施工單位間的協作教學模式勢在必行。
高校是向設計、施工等單位輸送優秀工程技術人才的基地，因此，能否實現提高工程技術人才的培養質量，促進學生專業技能全面發展的目標不僅關乎高校教學改革的成敗，而且直接影響工程單位人才招聘質量的優劣，進而對企業的未來發展產生深遠影響。然而，目前高校偏重理論的教學模式不利于學生工程應用能力的培養。為了快速適應社會發展的需求，“卓越計劃”要求行業企業深度參與人才培養過程。這種協作培養模式不僅在一定程度上可以提高高校的教學科研水平，更重要的是能夠為企業的可持續發展提供卓越的工程技術人才保證。由此可見，從高校和企業雙方的角度出發，開展協作培養模式將是互惠雙贏共同發展的重要改革措施。
目前筆者所在高校的水利類專業雖未加入“卓越計劃”，但本結構教研室的教師堅持以“卓越計劃”的培養要求作為教學改革的出發點，充分利用學校水利水電建筑勘察設計院，水利水電工程建設監理中心、國家水利技能鑒定站等社會服務的各種資質資源搭建實踐教學平臺，緊密將社會服務與本科教學相融合。教學改革實踐表明，實踐教學平臺在提高教師的專業技能水平、培養學生的工程應用能力等方面均起到了良好的促進作用。一方面，教師通過參與實際的工程項目解決了自身的工程實踐鍛煉問題，特別是對剛畢業的青年教師而言，不僅增長了工程實踐經驗，而且完成了從理論到實踐再到理論的升華過程，避免了脫離實際閉門造車的現象。另一方面，這些社會服務機構為學生提供了參與實際工程的實踐機會，是最有利于培養學生工程實踐能力的平臺。目前學校水利類專業通過這些實踐教學平臺參與科技創新項目、技能競賽、畢業設計的學生已占水利類專業總人數的70%以上，并且每年有約80余學生通過技能鑒定，有效地促進了學生實際操作技能的提高。
在搭建工程實踐教學平臺的基礎上，2011—2012年西北農林科技大學先后啟動了網絡課程建設與優質課程建設項目，全面促進了課程教學方式、教學內容的改革，進一步推動了協作教學模式的順利開展。目前，在教研室的集體努力下，“水工鋼筋混凝土結構”課程的網絡教學資源已基本建成，同時該課程也被列入優質課程建設重點項目。通過這兩項課程建設，該課程在網絡教學平臺上實現了實驗教學及工程現場施工錄像、以往具有代表性的工程設計實例等基本素材的資源共享，豐富了學生的課外學習資源，開闊了學生的專業視野。與此同時，為了增進師生課后的互動交流，在網絡上建立了答疑平臺，通過該平臺教師能夠較全面地了解學生課后學習中遇到的問題，并及時地引導學生克服理論與實踐學習中的難點。
此外，在理論教學之后的課程設計實踐教學環節中，不僅注重課程設計的內容設計，而且力爭最大限度地培養學生的工程設計能力。課程設計的選題緊密結合工程實際，設計題目為水利工程中最常見的水工渡槽設計，設計內容主要包括槽身和支撐排架的結構設計，要求學生分別從渡槽槽身和支撐排架的截面內力分析、承載力設計、正常使用驗算等過程全面進行設計，并要求學生嚴格按照工程施工設計圖紙的要求繪制結構設計圖。學生最終提交的設計成果包括分析計算書、槽身和支撐排架的結構設計圖。在實施教學改革過程中，為了進一步充分訓練學生對一個整體結構的分析能力，將以往的U形渡槽變更為矩形渡槽，從而加強學生對板、梁、柱結構構件的內力分析能力，深化學生對肋形結構傳力途徑的認識及對各種構件之間鋼筋連接構造的理解。同時，要求學生在課程設計過程中應用相關的計算軟件（如結構力學求解器等），嚴格按照設計單位的設計流程和方法進行工程設計，使學生在進入工作崗位前能夠接受符合行業要求的、系統的水工鋼筋混凝土結構設計訓練。
（二）嚴謹思維模式的培養
除了具有很強的實踐性外，“水工鋼筋混凝土結構”還是一門理論性較強的專業基礎課程。每一種構件的設計公式不但具有一定理論推導，而且與其適用條件、構造要求緊密配合。這就要求學生必須養成嚴謹的思維習慣，才能在設計過程中針對不同的受力構件使用正確的設計公式，采取合理的構造措施。因而，教師在理論教學過程中需結合實際工程問題，采用啟發、漸進引導的教學方式，幫助學生理解基本理論、熟悉不同構件的構造要求，訓練學生嚴謹的推理能力。例如《水工混凝土結構設計規范》（SL191—2008及DL/T5057—2009）規定了在不同環境類別下混凝土保護層的最小厚度，其目的之一是為了避免鋼筋骨架發生銹蝕。那么鋼筋銹蝕會帶來哪些危害？箍筋銹蝕是否會影響混凝土梁斜截面的抗剪承載力？如有影響，那么箍筋銹蝕前后混凝土梁的斜截面抗剪承載力將如何變化？在課堂上可以通過這種設問方式，促進學生積極思考，避免出現滿堂灌的現象。同時還要鼓勵學生各抒己見，以提高學生獨立分析問題并完整清晰表述個人觀點和意見的能力，增進師生間的互動交流。在解問環節則根據學生已掌握的基礎及專業知識采用由淺入深、循序漸進的方式介紹最新的研究成果，并有意識地培養學生嚴謹的思維模式及科學的分析方法，使學生在知其然更知其所以然的基礎上，形成科學嚴謹的思維習慣。如試驗結果表明，箍筋銹蝕對混凝土梁斜截面抗剪承載力的影響規律與箍筋的銹蝕率有關[5]，因而絕不能想當然地得出有影響或無影響的片面結論。
經過多次設問—答問—解問環節的訓練，學生課堂發言的積極性、分析問題的嚴謹性、課后習題的完成質量等方面均有了明顯改善?？梢?，采用啟發、漸進式教學法不僅強化了學生對設計計算理論及構造要求的理解，而且培養了學生嚴謹的思維模式，有效地提高了學生正確分析與解決問題的能力。同時，形成科學嚴謹的思維模式也為進一步培養創新能力奠定了基礎。
（三）探索與創新思維的培養
《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》制定了我國2020年躋身世界人才強國行列的目標。高校作為人才培養的中堅力量，則肩負著培養大批創新型實用人才的重要使命。
筆者所在教研室在開展教學改革的過程中，堅持以培養優秀的結構工程技術人才為目標，一方面通過實踐教學平臺提高學生的工程應用能力，另一方面充分利用學院材料與結構工程試驗室的儀器設備，鼓勵并培養學生通過自行設計試驗探索未知理論與客觀規律的能力。目前學院材料與結構工程試驗室擁有液壓伺服萬能試驗機、電子萬能試驗機、長軸壓力機、多通道采集系統及傳感器等試驗儀器和設備，為學生參與大學生科創項目提供了良好的硬件條件。在此基礎上，專業課教師尤其是以試驗為基礎的“水工鋼筋混凝土結構”課程的任課教師應指導學生有計劃有步驟地開展相關試驗研究。經過閱讀文獻—提出科學問題—設計試驗方案—分析試驗結果—歸納試驗結論的系統鍛煉，不僅使學生深刻理解了試驗是探索未知科學的重要方法和途徑，而且培養了學生勇于探索的創新精神，使學生認識到只要善于發現、勤于思考、樂于實踐，開展科技創新活動并非高不可攀。近幾年，在教學改革實施過程中，通過指導教師與學生的共同努力，學院選派代表隊參加了歷屆全國大學生水利創新設計大賽，并取得了一等獎兩項、二等獎五項、優勝獎一項的優異成績，被授予“優秀組織獎”榮譽單位稱號。
此外，在理論教學中，也應最大限度地提高學生的創新能力。例如我國高校均針對非計算機專業的大一學生開設了計算機編程語言類的公共基礎課，如VB，C，FORTRAN等，但由于主講公共基礎課的教師往往不具備其他領域的相關專業知識，使得尚未接觸專業課的大一學生不了解編程語言在本專業領域中的應用，更不能體會到其發揮的重要作用。因此，專業基礎課的教師有義務結合專業課程內容培養學生運用編程語言解決專業問題的能力。如鋼筋混凝土構件的截面尺寸、鋼筋的間距等構造要求均規定在適宜的區間內，于是滿足設計要求的方案并不唯一。然而，傳統教學以構件設計的基本原理為重點，容易使學生只注重設計的安全性而忽略經濟性。為了幫助學生盡早樹立正確的結構設計理念，可以鼓勵學生運用計算機編制相應的計算程序，從而優化設計方案。通過這種方式不僅可以強化學生對設計計算流程及結構優化設計的理解，而且能夠提高學生運用基礎課知識解決專業問題的能力，加強了各科知識間的融會貫通，促進了學生創新思維的培養。
我國水利水電事業的蓬勃發展以及鋼筋混凝土結構在水利水電工程中的重要地位有力地推動了“水工鋼筋混凝土結構”課程教學改革的進程。為了順應教學改革的潮流，滿足水利水電建設行業對高質量工程技術人才的需求，“水工鋼筋混凝土結構”課程的教學應以實踐教學、科學思維與創新能力的培養作為改革的切入點，培養具有一定工程經驗、勇于運用科學思維方式進行探索和創新的鋼筋混凝土結構設計人才。目前，該課程的多目標教學改革工作已初見成效，今后將進一步完善改革方案，以提高工程技術人才的培養質量。
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