“混凝土與砌體結構設計”課程教學改革創新實踐

楊世云 （廈門大學嘉庚學院土木工程學院，福建 漳州 363105）

1 課程概述

“混凝土與砌體結構設計”是土木工程專業（房屋建筑工程方向）的專業選修課，課程內容是在上冊《混凝土結構設計原理》的基礎上導入結構的整體設計方法，課程內容豐富，與工程實際聯系緊密。通過本課程的課堂學習、課程設計、課程實習和畢業設計等實踐性教學環節，使學生初步具備運用理論知識正確進行混凝土結構設計和解決實際工程技術問題的能力，具有較強的理論性和應用性。該課程是建立在“材料力學”“結構力學”“建筑材料”等前設課程的基礎上，并為“多高層設計”“結構抗震設計”“PKPM”等后續專業課奠定理論基礎，具有承上啟下的作用，在土木工程專業課程體系中具有十分重要的地位。課程一般在第三學年第二學期開設。

2 課程教學痛點分析

2.1 課程思政痛點

土木工程專業人才是國家城市化發展的中堅力量，這就要求土木工程專業的學生既要有扎實的專業知識和技能，又要有良好的職業道德和正確的價值取向[1]。但由于課程學習難度大，畢業后就業環境差、工作量大等各種原因，學生對該專業的熱情不夠，缺乏專業情懷和工匠精神。實際教學過程中由于專業學時緊張，授課教師往往更注重對專業知識的傳授，重視專業理論的學習和技能的培養，對思政重視不足、融入不夠，容易導致專業與思政出現割裂現象，沒有達到價值塑造的理想效果。

2.2 理論教學痛點

該課程由于具有知識點多、計算公式多、符號多、構造規定多等特點，且理論內容又較為枯燥，極大地影響了學生對課程知識點的理解和記憶，學生的學習信心和積極性不夠，進而影響對知識框架的掌握；另一方面，學生工程實踐經驗少，感性認識和空間想象能力不足，缺乏工程性思維，知識帶入感差，難以充分理解課堂上講授的理論知識，容易出現死記硬背、生搬硬套甚至張冠李戴等現象，最終導致出現“不會學、學不懂、不想學”的現象，不利于課程目標的實現。

2.3 實踐教學痛點

創新應用型工程技術人才培養的根本在于實踐，“混凝土與砌體結構設計”課程是一門理論與工程聯系非常緊密的專業課程，具有很強的實踐性。傳統的課程實踐環節主要包括設計和實習，考慮學生實習分配和安全問題，以及受各區域工程項目的分布和實施情況影響，學生實際可參與的工程實踐機會較少、實踐時間短、實踐內容不全面，導致實踐與理論嚴重脫節，學生缺乏空間想象力、實踐動手能力和應用分析能力，嚴重制約了學生的創新能力，不符合人才培養的目標要求。

2.4 實驗教學痛點

鋼筋混凝土結構由于材料本身性能的離散性，構件的計算方法很大程度上是建立在科學實驗基礎上的，因此學科對實驗的依賴性很強。通過增加實驗環節，觀察實驗現象，可以在訓練學生實驗基本技能的基礎上，幫助學生積累感性認識、正確理解理論的實驗依據。由住建部頒布的《高等學校土木工程本科指導性專業規范》明確指出，專業基礎的實踐環節應該包含混凝土基本構件實驗[2]。但目前仍有很多高校因各種限制，實驗條件無法支撐課程的全部實驗需求。

3 教學改革與創新方案

課程教學改革與創新應貫徹“以學生為中心”的教學理念，旨在提高學生的學習積極性、增加感性認識、建立工程思維、培養動手能力和創新能力，確保在教學各環節全過程始終踐行“學生中心、產出導向、持續改進”的理念[3]。課程培養目標如圖1所示。

圖1 課程培養目標

3.1 全過程、全方位的隱性思政融入，塑造正確的土木價值觀——解決思政痛點

思政融入意味著知識傳授、價值塑造和能力培養的多元統一，實現從“思政課程”到“課程思政”的重大突破和轉換。在課程教學中應認真研究課程的培養目標，深入挖掘課程的思政元素，將其滲透到課程教學全過程中，改進教學方法和手段，探索專業課程與思政元素融合的有效途徑，確保思政與專業同向同行。本課程蘊含著豐富的思政元素，需要教師主動去發掘、加工和利用，可在傳授專業知識點時結合工程案例、前沿和熱點事件，適度設計思政融入節點和融入頻次，通過畫龍點睛、隱性滲透、專題嵌入等方式做到專業內容與思政內容“轉場自然”，引導學生塑造正確的價值觀，達到育人效果。

3.2 教與學并重、理論與實踐并行——同時解決理論痛點和實踐痛點

課程改革的中心思想是“以學生為中心”。因此改革過程既要創新教師的教法，也要創新學生的學法。同時本課程具有實用性強的特點，理論和實踐聯系非常緊密，應改變“重理論、輕實踐”亦或“重實踐、輕理論”的傳統教學思想，做到理論中有實踐，實踐中有理論，理論與實踐并行。具體實施時應覆蓋教學內容、教學模式、教學方法、教學組織、教學考核等各個環節。

3.2.1 優化教學內容，重構知識結構體系

通過深入研究課程培養目標，遵循教學大綱的要求，結合理論體系和工程實踐應用，貫徹“少而精”的原則，以必需夠用為度，先進實用為本，對課程內容進行整合優化，重構知識結構體系，做到“加強針對性、突出實用性、體現先進性、強調實踐性、培養創新性”。重構后的課程內容分成結構概念、結構分析、結構設計和新結構/技術四個教學模塊，形成“理論基礎-專業提升-創新應用”的階梯式學習模式，實現分層次、多模塊相互銜接[4]，如圖2所示。

圖2 內容體系學時分配及模塊劃分

3.2.2 創新教學模式，采用多元化教學方法

課程融合任務驅動教學模式和巴特勒學習模式，實施“創設情境-誘導探究-理論教學-鞏固應用-拓展遷移”教學活動程序，采用理論講授、任務驅動、實例貫穿、現場教學等多元教學方法，以教師為主導、學生為主體，建立“教與學、想與做”一體化教學，實現從“老師講、學生聽”到“啟發式、討論式”的轉變[5-6]。

3.2.3 以工程為導向，實例為載體，創設真實情境，構建理論與實踐的橋梁

引入實際工程案例能夠激發學生的學習興趣，促使學生自主學習、發現問題、分析問題和解決問題，不僅加強了學生對專業知識的掌握，也培養了學生的創新應用能力。工程案例的選擇既要緊密結合課程知識點，又要與時俱進，體現工程前沿，反映工程熱點[7]，如港珠澳大橋、火神山醫院等優秀工程案例，或者是長沙倒塌樓房、泉州欣佳酒店等問題工程案例。通過案例吸引學生關注，提高興趣，再結合專業知識點，引導學生思考、分析、討論和總結。也可以借助實際工程圖紙，結合平法識圖，實行項目驅動式教學，增加項目設計的實操性。

3.2.4 課內向課外拓展，實現內外銜接，達到學以致用的目的

課后習題布置應不局限于教學理論知識的掌握，可設置1～2 個與工程實踐結合較為緊密的問題，進行專業拓展延伸，從局限的課內小課堂轉移到豐富的課外大課堂。一方面可以拓展學生的知識面，另一方面也有助于學生畢業后與工作的過渡銜接。如介紹混凝土結構的類型時，可讓學生收集新型混凝土結構的特點、發展和應用情況；介紹材料性質時，讓學生了解施工現場如何確保進場材料滿足設計要求的性能；介紹裝配式樓蓋時，讓學生了解裝配式結構目前的應用情況以及國家的政策要求。

3.2.5 繪制思維導圖，理清知識框架，培養工程思維方式

針對內容多、公式難記、條件變化復雜等現象，可通過對等效矩形應力圖形的繪制加強對公式的理解記憶，通過圖形的變化特征掌握不同類型構件設計的區別，將復雜多變的設計過程通過簡明直觀的設計流程圖表示，設計思路更加清晰明確，通過繪制思維導圖可以幫助學生理清知識架構，明確課程學習內容和目標。

3.2.6 調整考核內容和方式，增加應用能力考核

傳統考核內容基本以理論知識為主，缺乏專業知識的應用能力的考核。本課程借鑒執業資格考試的方式，考試內容中包含理論知識和綜合應用兩部分，并合理設置占比，如將基本知識∶理解分析∶綜合應用設為40:30:30?？己瞬捎靡患埢_卷形式，允許學生自行整理計算公式，記錄在一張A4紙上進入考場，避免學生將過多時間花費在公式記憶上，強化應用能力的考核。平時成績與期末考核成績比例設為40%和60%，平時成績的考核內容增加應用實踐部分。

3.2.7 以賽促學，培養創新應用能力和信息化水平

鼓勵和支持學生參與專業學科競賽，以賽促學、以賽促練，以此培養學生的綜合分析能力、實際操作能力、科研能力和創新能力。如全國大學生結構設計信息技術大賽，全國高校BIM 設計大賽、全國制圖識圖大賽、全國混凝土設計大賽等。

3.3 不斷豐富教學資源，增加感性認識和空間想象力——解決實驗痛點

在現有實驗設備不足的情況下，充分利用網絡資源，通過圖片、視頻、動畫、仿真、施工錄像等形式增加學生對工程構件的感性認識，提高學生的理解能力，有助于課程知識的吸收。同時可借助工程設計軟件ANSYS、Revit、BIM 以及仿真實驗等模擬構件的配筋、承載力、變形和撓度等，將復雜抽象的構造知識變得形象易懂，幫助空間想象能力弱的學生建立三維空間思維，提高學生綜合分析和綜合應用的能力[8]，如圖3所示。

4 教學改革創新成效

“以學生為中心”理念下的課程改革創新成效評價的核心是學生的學習效果和發展潛力，即學生是否獲得了相應的知識、能力提升與素質養成。評價可采用問卷調查、座談、學生評教和期末考核等形式。

①通過教學改革后，最直觀的變化就是學生的學習興趣更強、積極性更高、參與度更好；在理論學習過程中理解更快，設計思路更為清晰，學生認可度更高。

②學生專業理論更扎實，知識面得到拓展，學習能緊跟學科發展前沿，工程素養、應用能力和創新能力也得到了極大的提高，為今后的學習、科研和工作奠定了堅實的基礎。

③學生參加各類結構專業賽事取得良好成績，并通過參賽體驗，提高了專業知識的融會貫通和應用能力。

5 不足與展望

教學改革創新是一個動態持續的過程，未來需不斷反思不足，持續改進，實現高質量的教學和產出。

①進一步加強思政體系的全過程、全方面融入，建立思政的考核評價機制，提高課程思政的成效。

②逐步建立和完善課程立體化教學資源庫（包括教材、教案、視頻、習題庫、案例庫等）。

③繼續加強與教學合作基地的合作，提供更多實踐實訓平臺，促進產教融合。