在《鋼筋混凝土結構設計》的教學改革中促進卓越工程師的培養

趙羽習，申士軍，姜秀英，鄒道勤，金偉良，羅堯治

（浙江大學 建筑工程學院，浙江 杭州 310058）

《鋼筋混凝土結構設計》是土木工程專業的必修課程之一，在學生的專業培養中有著至關重要的作用。筆者根據教育部培養卓越工程師的計劃和要求，對現有的教學模式進行改革，在傳統的師資的基礎上引進設計院工程師，將本課程改為由教師和工程師共同執教。充分利用校內外教學資源，增強理論和實踐教學的結合，多方面鍛煉學生的專業素質，強化學生的工程能力和創新能力，以達到培養卓越工程師的計劃要求。

一、教改背景

教育部提出的卓越計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，它具有三個特點：一是行業企業深度參與培養過程；二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才；三是強化培養學生的工程能力和創新能力[1]，卓越計劃的實施將有力促進我國高等工程教育水平的進一步提升。浙江大學作為第一批卓越計劃實施高校之一，為貫徹教育部的要求，學校針對土木工程專業的本科生教育提出了卓越工程師培養方案，在土木工程專業設立卓越工程師班；浙江大學建筑工程學院對現有教學資源進行優化整合，努力改善課程教學效果，以全面促進卓越工程師培養目標的實現。

《鋼筋混凝土結構設計》是土木工程專業的必修課之一，也是土木工程專業的學生在學校學習設計知識、初步接觸設計工作的媒介，在學生的專業培養方面有著至關重要的地位。本課程主要講述梁板結構、單層廠房結構、多層框架結構等的設計方法，它與前期所學的具有嚴密科學邏輯理論體系的基礎科學課程不同，本課程中工程經驗性的內容多，并與多個相關的國家和行業規范（規程）相聯系，實踐性較強。該課程旨在培養和提高學生理論聯系實際的能力，通過對各種鋼筋混凝土結構的設計和分析，強化學生工程能力和創新能力。所以，本課程的教學效果的好壞將直接影響學生專業素質的提高與否，進而影響卓越工程師的培養計劃的實現。

實踐證明，傳統的《鋼筋混凝土結構設計》教學內容和重心很大程度上集中在鋼筋混凝土結構設計的理論層次上，而教學資源也基本限制在課本、課堂等有限的范圍內；課程教學與行業企業的聯系不夠緊密，學生未能經歷行之有效的實踐鍛煉，不能全面理解相關知識的工程意義。應該看到，傳統的教學模式不能很好地實現培養和強化學生的工程能力和創新能力的課程教學目標，培養出的學生與社會行業企業標準不相一致，或者有較大的脫離，不能有效地培養出高水平的工程技術人才。

二、傳統教學的弊端

（一）教學觀念

對于傳統教學觀念存在的弊端，首先是一個很多課程教學的共性問題：傳統的課程教學采用以教師為中心、強調理論知識傳授、把學生當作灌輸對象的教學模式。這種以繼承為中心的教育，旨在傳授已有知識，強調知識的記憶、模仿和重復練習，極大的束縛和壓抑了學生的創新精神，學生的學習自主性沒有被有效地激發，甚至使學生放棄了對問題的理解和探究。這樣近乎填鴨式培養出來的學生很難具有“卓越工程師”所要求的“創新能力”[2]。另外，《鋼筋混凝土結構設計》課程特點是工程性、實踐性強，而大部分高校的教學重理論、輕實踐的教學觀念違背了課程本身的特點要求，因而制約了課程教學效果的提高和改善。由于本課程教學重心偏鋼筋混凝土結構設計的理論教學，忽視課程實踐環節，廣大學生并不能擁有較好的工程實踐的機會，所以，他們對于很多工程意義很強概念和知識，比如一些設計流程、設計規范和設計習慣并不能很好理解和掌握?？傮w來講傳統的教學觀念陳舊、機械、片面，并不能很好促進卓越工程師的培養。

（二）教學資源

傳統教學內容偏理論；教師本身工程經驗缺乏；教學中學生獲得實踐機會較少?！朵摻罨炷两Y構設計》實際上是一門內容豐富、廣泛，但是又很繁雜、瑣碎，并涉及較多工程規范或規程的設計類課程。而實際上，由于課程教學內容跨度廣、難度大且迫于課時限制，教學內容一般只局限在鋼筋混凝土梁板結構、單層廠房等簡單結構設計方面。目前，大多數大學中的工科教師都是來源于高校的碩士和博士[3]，且他們由于長期從事科研工作，較長時間脫離工程實際，對于一些行業和企業標準或者規范相對陌生。如果沒有到行業定期掛職鍛煉和頂崗實習等工程實踐的機會的話，那么他們的工程實踐經驗將相對匱乏，因而直接影響《鋼筋混凝土結構設計》課程的教學效果。最后一個問題，也是相對棘手的一個問題，那就是在課程學習過程中，學生獲得的實踐機會較少。即使在傳統的課程學習中會安排一些課程設計作業，比如設計簡單的鋼筋混凝土樓蓋、單層廠房之類的結構，但是這些設計過于教材化、模式化，而且與行業企業設計流程和手段相距甚大?？傮w而言，對于課程教學實踐環節，學生基本沒有行之有效的設計實踐的機會，學生與鋼混結構設計的行業企業接軌較少，因而對于主流的設計理念、設計流程以及行業企業標準相知甚少。針對傳統教學資源方面的幾個突出問題，有必要進行教學改革，引進一切可以利用的資源，豐富教學內容，擴大學生設計實踐的機會，并給予學生更多與混凝土結構設計行業企業相關的信息和指導。

（三）教學考核

《鋼筋混凝土結構設計》課程內容較多，而且相對復雜，主要體現在課程內容跨度大，各部分內容中設計、計算過程繁長，相關的計算項次和構造要求較多。另外，傳統的教學考核中期末考試成績占據絕大部分比例，而與鋼筋混凝土結構設計實踐相關內容所占比例基本沒有或者占很少比例。再者，期末考試采用閉卷形式且考核內容大多圍繞教學課本展開，這無疑造成學生花費大部分時間死記硬背課本知識，生搬亂套各種公式，而不是將時間用來理解和掌握課本知識的工程原理和意義以及拓寬結構設計知識面。綜上，傳統的教學考核方式顯然沒有起到培養學生工程意識和創新能力的教學目的。

三、教改實踐

（一）優化教學理念

首先，把“以教師為主體”、“以課程為中心”的傳統教育觀轉變為“以學生為主體”、“以能力為中心”的新的教育觀[2]。發揮學生在教學活動中的主體地位，激發他們的學習興趣，培養他們發現問題和分析問題的能力。教師在《鋼筋混凝土結構設計》的課程教學中，應該充分應用互動式、研討式、學生全程參與式[4]的教學方法，引導學生積極參與課程教學的整個過程中來，著重鍛煉每個學生的主動性和創造性，培養學生的創新能力。另外，針對卓越工程師的培養要求，要把提高學生工程能力的教學目標貫徹到整個的教學理念中，樹立一種新的教學觀念，將學生培養面向行業企業標準，盡可能提供一些工程實踐的機會。筆者認為，像《鋼筋混凝土結構設計》這種設計類課程，只有按照優化的、現代的教學理念來指導課程教學的展開，才能使得課程教學的開展促進培養創新型工程人才目標的實現。

（二）調整師資配置

對于卓越工程師的培養，一個有效的方法就是在提高師資的工程素質。所以，在卓越工程師班的《鋼筋混凝土結構設計》課程教學中，引進設計院中具有豐富工程設計經驗的工程師做兼職教師進行授課，將授課方式由傳統的教師任教調整為由高校教師和設計院工程師共同執教。這種積極的師資調整，一方面可以充分發揮高校教師設計理論知識豐富、厚實的優點，充分夯實學生結構設計的理論基本功；另一方面可以充分利用設計院工程師長期的工作經歷和豐富的工程設計經驗指導學生進行工程實踐。這種教學模式可以充分調動學生的積極性和能動性，培養學生理論聯系實踐的能力，夯實設計基本理論的同時強化學生工程實踐的理念和意識。

（三）教學內容安排和實施

在《鋼筋混凝土結構設計》課程原有的教學大綱的基礎上引入工程設計行業介紹，包括行業企業設計標準、設計流程等，另外增加PKPM電算教學內容；并利用浙江大學“卓越工程師培養與學生創新實踐基地”，在設計院工程師的指導下讓學生進行鋼筋混凝土結構整體設計訓練（見圖1），從而達到在傳統教學的基礎上強化學生的工程能力和創新能力的目的。

教學安排也根據教學內容的調整做了重新安排。首先在開學初期，由設計院工程師進行工程設計行業的介紹，從一個工程師的角度去闡述鋼筋混凝土結構設計的一些思想或理念，激發學生對課程的興趣；接著介紹目前該行業企業設計標準，并以工程實例介紹設計工作的基本內容和流程，讓學生對相關內容有個清晰和明確的認識。在學生具備設計混凝土結構設計的整體概念后，高校教師圍繞課本進行基礎知識的傳授，學生進行設計理論學習，并通過樓蓋與單廠大作業進行設計理論的鞏固訓練。而后，當學生掌握設計基礎知識和理論后，再請設計院工程師在“卓越工程師培養與學生創新實踐基地”展開PKPM教學和設計訓練內容，工程師介紹講解設計院常用軟件PKPM的基礎知識和操作，同時以一個工程實例進行建模分析和施工圖的繪制。之后，工程師將留給學生一個實際工程的設計作業，學生將以分組合作的形式應用PKPM設計軟件進行建模分析和繪制最終的施工圖。這樣，學生通過一個實際工程項目的電算設計訓練，將本學期學習的設計概念、知識理論、規范內容等融會貫通，以達到增強工程能力和創新能力的要求，體現出卓越計劃的培養特點和目標。

圖1 工程師在課堂上教授PKPM的使用

由上述教學安排可以看出，課程教學的新增內容很好地穿插在了原有教學內容中，它對傳統教學的內容和形式有了很好的完善和補充，并且在有限的教學時間內使得課程教學盡可能地與社會行業的對接，所以教學內容安排和實施很好地體現了課程改革的初衷。

（四）改革考核方式

針對筆者上文提到的傳統考核方式的弊端，在《鋼筋混凝土結構設計》課程考核中引入了課程設計實踐部分的考核內容，壓縮了期末考核所占的比例，同時將期末考試為開卷考試，以充分節約學生對繁瑣、細碎的知識點以及冗長的計算項次和過程的記憶時間，將學生的學習的重心放在對基礎知識的透徹理解以及工程實踐上，這樣可以將有限的時間利用得更加高效、合理。

四、教改效果

筆者對2012年土木工程卓越工程師班的《鋼筋混凝土結構設計》的課程教學實施改革，調整了教學內容和教學模式，充分將學校和社會行業資源引入到課程教學中。實踐表明，這種新的教學模式收到了良好的教學效果：

（一）教學資源拓寬。通過教學內容的擴充和豐富以及師資配備的調整，改善了傳統《鋼筋混凝土結構設計》教學資源單一的弊端。教學資源的拓寬也增加了學生學習和實踐的渠道，真正使得學生在課程資源的使用中得心應手、左右逢源。

（二）實踐性增強，學生能動性提高。通過教學理念的轉變，同時將社會行業資源引入到課程教學資源中，并經過整體性的設計實踐訓練，課程教學的實踐性增強。通過與往年《鋼筋混凝土結構設計》的教學反饋相比，我們發現，新的教學模式和教學內容激發了學生的學習興趣，使得學生的能動性有明顯的提高，學生由原來的傳統的被動灌輸向主動探索和思考方向轉變。

（三）學生對于知識的理解程度加深。在新的教學模式中，學生通過設計理論基本知識的學習和工程實踐機會的鍛煉，對課本知識的掌握有了一個循序漸進、由表及里的轉變。在課程學習和實踐中，學生利用一切機會盡可能得同老師以及工程師進行交流和討論，促進了學生對于知識的全面、深層次的理解。另外，考核方式的轉變也使得學生的學習的重心放在了對知識的理解層次上。

（四）鍛煉了學生的工程能力和創新能力。相比傳統的教學結果，我們發現學生在整個學期的學習過程中，有了更多接觸工程設計行業的機會，通過有效的實踐設計的參與，學生分析設計鋼筋混凝土結構的能力有了較大的提高。同時由于課程參與的豐富性和實踐性，學生遇到了更多發現問題、解決問題的機會，這鍛煉了學生的自主性和創新能力，這對于學生未來的發展是很重要的。

五、教改啟示和思考

筆者通過在《鋼筋混凝土結構設計》的教學中采取的教學改革，收到了良好的教學效果。促進了卓越工程師培養計劃的實現。通過對目前的教改實施過程和教改結果進行總結和思考，對于進一步推進卓越工程師的培養得出一些想法：首先，繼續將卓越工程師培養理念深化到課程教學中，明確課程教學的目標在于培養學生的工程能力和創新能力，不斷優化教師自身的教學觀念。其次，要繼續在教學中探索和行業企業合作的模式，充分利用社會現有資源，為學生創造更多工程實踐的機會。第三，注重教師工程能力的培養，增加教師工程實踐經驗[5，6]，組建卓越工程師教學團隊。因為高校教師畢竟是傳授學生知識最主要的渠道，所以，提高教師的工程能力對于改善教學效果顯然起到推動作用。另外在教師自身工程能力提高的同時，學校教研部門應結合校內外資源組建穩定、合理、高效的卓越工程師教學團隊，這對于在長期教學過程中堅持和貫徹卓越工程師的培養計劃將具有很大的積極意義。

六、結 論

《鋼筋混凝土結構設計》是一門實踐性很強的設計類課程，該課程在學生專業培養方面起到舉足輕重的作用。為了培養學生的工程能力和創新能力，促進卓越工程師培養計劃的實現，努力提高該和改善課程教學質量和效果是十分必要的。針對于傳統教學中的弊端以及卓越計劃的要求，筆者根據多年教學經驗對卓越工程師班《鋼筋混凝土結構設計》課程進行了教學改革。實踐表明，教學改革產生了顯著的成效，促進了卓越工程師的培養。

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[1]http：//www.jyb.cn/high/tbch/2010/zygcs/[EB/OL].卓越工程師教育培養計劃.

[2]程凡，王慶生.卓越工程師背景下的軟件工程課程教學改革探討[J].電腦知識與技術，2011，34（7）：8976-8977，8980.

[3]邵永健，勞裕華.混凝土結構設計原理課程建設探討[J]，2011，20（3）：69-71.

[4]趙羽習，吳英瑤.結合網絡應用促進《鋼筋混凝土結構設計》的教學改革[J].中國科教創新導刊，2012，05：194-196.

[5]王新武.基于“卓越工程師計劃”的鋼結構課程教學啟示[J].2012，22（1）：94-96.

[6]張智鈞.試析高等學校卓越工程師的培養模式[J].黑龍江高教研究，2012，12：139-141.