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關鍵詞：獨立任務型課程；模塊化；課程過程考核評價
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）04011204
課程考核方法是實現人才培養目標的重要手段，是高校教學過程管理的一個重要環節。高等工程教育很多專業基礎課程和專業課程，其知識體系由相互近似獨立的工程任務組成，且設計、分析和計算的原理也不相同。這些專業知識的掌握、能力的培養是一個復雜的分段逐步實現的過程，成績評定不是一個簡單的標準考試的結果，應以人才培養目標為導向，結合不同的教育經驗，形成以多模塊、多形式、多手段的進程性的過程評價為主的考核評價體系，并在教學中不斷指導學生，創造問題情景，激勵學生自主學習、獨立思考、判斷和分析。通過課程評價督促教師糾正教學方法，調整學習的方向和方法， 進而更好地達到人才培養目標。文章基于課程與教學課程基本原理中的過程考核原則，以鋼筋混凝土結構設計原理課程為例，研究了獨立任務型課程模塊化過程考核評價的方法。
一、課程考核評價研究概況和基本原理
（一）研究概況
關于中美大學在課程考核方式上的差異，南京財經大學高等教育研究所陳棣沭等對此進行了系統對比，他認為中國各大學課程評價方法多采用標準化考試，而美國
則更注重過程性考核，并將其成績納入課程考核評價體系中[1]。美國也曾認為標準化考試是課程評價的最佳方法，但標準化考試使用了20多年后其弊端逐漸暴露[2]。為此，20世紀30年代美國教育學家泰勒經過了8年的
教育研究，提出了課程與教學基本原理的4條原則[3]，構建了當今美國及西方國家從小學到大學課程教學設計的基本準則。其中，泰勒的課程與教學基本原理中第4條給出了課程教學的過程評價方法。20世紀70年代，教育學家歐?桑迪在泰勒課程原理和教育心理學研究成果的基礎上，進一步提出了現代課程評價的7條原則[2]，其核心是通過引導和刺激，調動學生內在的學習動機，激勵其自主學習，強調自我評價，同時，在考核評價手段上注重多樣化，在教學進程中采用觀察等方法，發現學生的創造力，考察其認識、感悟及應用能力
。目前美國各大學的學生考核方式無不受泰勒和歐?桑迪等教育學家課程考核評價原理的影響。對于中國應用型工程技術學院，德國教育經驗值得學習。德國雙元制職業教育久富盛名，德國職教界明確將培養學生的綜合職業能力作為其主要目標，具體包括專業能力、方法能力和社會能力三大能力?？己藰藴蕠@知識、技能、素質，構建課程考核標準， 體現能力本位的職業教育理念[4]。
（二）任務型課程過程考核評價方法
基于泰勒課程原理，課程考核即課程評價。其主要目的是通過考核檢驗學生對知識的掌握程度，是否達到了預期的教育效果，以及反饋教學過程中存在的教學問題[5-6]。目前中國各高校傳統的課程考核方式是通過期末課程結業標準化考試來評價本學期的教學效果，存在反饋滯后的問題，對學生知識的掌握極為不利。同時，傳統的課程考核方式，題型固定、答案統一，禁錮了學生主觀能動性和創新思維能力的發揮[7]。
課程考核實質上就是課程教學效果的評價，對于土木工程專業的學生來說，鋼筋混凝土結構設計原理課程教學主要目的是使學生具備鋼筋混凝土梁、板、柱等構件承載的力學行為的分析能力，并基于分析進行工程結構設計。工程設計問題的分析和解決是結構設計逐步選優的過程，沒有絕對統一的答案，因此需要培養學生運用不同方法和手段解決具體工程結構設計的能力。
鋼筋混凝土結構設計原理是土木工程專業重要的工程結構設計的基本原理課程，主要包含鋼筋混凝土梁和柱構件的承載、構造和耐久性的設計基本原理，具有多個模塊工程設計任務型的知識點群。各模塊之間的知識體系前后繼承性不強，相對獨立。因此，該課程知識點具有模塊化特點，配合模塊化教學模式，其考核方式分模塊、分階段、分類別進行，其目的是使教學工作的重點真正落實到學生的工程設計能力培養之上，使學生在掌握結構設計基本原理的基礎上，增強自主獨立的工程設計和分析能力，真正實現土木工程專業人才培養目標。
二、課程考核模塊劃分
鋼筋混凝土結構設計原理課程教學目的是讓學生掌握結構設計基本原理，進而進行各類鋼筋混凝土結構梁、板、柱等構件的承載設計，具體包括結構材料的選擇、構件截面的尺寸設計、截面配筋設計。基于課程由不同工程設計任務組合而成的特點，按不同預定完成任務，將模塊具體劃分如下。
（1）結構材料性能和結構設計基本原理模塊主要知識點主要包括：鋼筋和混凝土的材料性能及選用原則荷載、材料強度的取值方法和結構設計的基本原理三個方面。
該部分知識點作為課程后續的梁、柱等設計的基礎知識，將為這些構件設計提供材料力學性能和結構設計方法，因此考核重點是鋼筋混凝土結構設計的基礎理論，以及與其相關的土木工程材料力學性能的基礎知識。
（2）鋼筋混凝土梁構件截面抗彎、抗剪和抗扭設計原理模塊的主要知識點包括： 鋼筋混凝土梁在彎矩，或剪力，或扭矩作用下截面破壞過程；構件承載力截面設計的基本假定和設計原理；構件承載力設計和梁結構的構造要求三個方面。
該模塊教學目的是使學生能夠運用所學的結構材料性能、結構設計的基本原理，掌握梁的構造設計方法，利用理論力學和材料力學等相關力學理論和混凝土梁試驗研究成果，分析梁截面破壞過程，構建鋼筋混凝土梁極限承載力理論計算模型，掌握梁構件的承載力計算方法，同時應用這些方法，進行鋼筋混凝土梁構件截面的配筋設計和截面承載能力驗算。該部分重點考核學生是否具備鋼筋混凝土梁承載的力學行為的分析和工程設計能力，同時，考慮到專業知識的遷移和延伸，著重考核學生的專業知識綜合應用能力，重點是將鋼筋混凝土梁設計的基本原理拓展到實際的工程結構（框架結構，連續梁，簡支梁、懸臂梁結構）應用中。
（3） 鋼筋混凝土設計原理模塊的主要知識點包括：鋼筋混凝土柱構造設計要求（材料、截面、鋼筋）；
軸心受壓構件正截面的破壞過程和特征及承載力計算方法；
偏心受壓構件破壞過程和特征及正截面承載力計算方法；
偏心受拉構件正承面載力和斜截面承載力計算方法；
對稱配筋條件下，柱的承載力設計五個部分。
該模塊教學目的是使學生熟練掌握結構材料性能和結構設計的基本原理，進行柱的構造設計，利用理論力學、材料力學相關理論，以及混凝土柱試驗研究成果，分析柱的截面破壞過程，構建鋼筋混凝土柱極限承載力理論計算模型，掌握柱構件在軸心、偏心受壓條件下，以及對稱與非對稱條件下的承載力計算方法，同時運用這些方法進行鋼筋混凝土柱構件截面設計。重點考察學生是否具備鋼筋混凝土柱承載設計的能力和對該類工程問題的分析能力。
（4）鋼筋混凝土梁構件正常使用階段撓度和耐久性的設計原理，以及預應力混凝土梁設計原理模塊，主要考核構件截面在長期和短期荷載作用下截面剛度和變形控制設計；構件截面裂縫寬度的驗算方法和環境侵蝕對構件承載能力的影響；預應力混凝土構件的預應力損失、預應力設計和構件承載力計算方法及構造要求。
該模塊教學目的是使學生能夠運用所學的結構材料性能和結構設計基本原理，理解和掌握構件正常使用的設計方法，利用理論力學和材料力學相關理論，學會構建鋼筋混凝土梁正常使用階段截面剛度理論計算模型，掌握混凝土結構耐久性設計要求，通過對預應力結構施工工藝、承載設計原理的理解，掌握預應力結構設計方法。是否具備預應力梁結構的設計能力是考察的重點。
三、考核方式和標準的設計
基于模塊化教學改革的要求和獨立任務型課程模塊化過程考核評價的基本原理，該課程考核評價引入了分階段、按模塊、多手段的考核模式，最終目的是調動學生學習的積極性和主動性，強化學生“能力”培養，真正實現人才培養的目標。同時，解決教與學的偏差、教學信息反饋滯后問題，提高課程教學質量，最終實現進程性模塊化課程過程考核評價的設計。該評價方式和標準的設計主要包括各模塊考核評價的要點設計和課程考核成績評定方案設計兩部分。
（一）模塊考核評價要點
教學模塊1包括鋼筋混凝土結構設計的基礎理論和結構材料力學性能，主要為其它模塊知識點的理解和掌握提供理論支撐。該部分知識貫穿整個教學過程，因此其考核要點是專業基礎概念和基本原理。為了便于學生綜合應用相關課程（土木工程材料，材料力學等）知識，理解和掌握結構設計基本原理，考試中增加混凝土材料組成和制備、鋼筋混凝土材料力學性能的基本知識。該部分考核以書面閉卷形式為主，題型主要有名詞概念、簡答、鋼筋混凝土工程材料問題分析。
教學模塊2、3是該課程的重點教學內容，主要培養學生工程問題綜合分析、工程設計和創新思維能力。由于該部分理論性和工程應用性強，而且每一個知識點具有明確的工程設計目的。因此該模塊考核可根據工程設計的特點，采取以靈活多樣的開卷（工程問題分析、研究、工程設計計算）考試為主，以試驗研究、工程設計大作業、結構設計大賽、結構問題研究為輔進行考核，其目的是考查學生對工程（梁、柱）設計理論方法的理解和掌握情況，以及工程實踐分析和創新解決工程問題的能力。其中工程設計作業、工程設計大賽和梁柱的試驗等輔考核，由課題組教師指導，以小組為單位共同完成。通過設計作品展示、試驗設計和鋼筋混凝土結構設計大賽、研究報告等形式，較好地激發學生對結構分析和設計的興趣，培養學生的創新能力、協作能力和團隊合作精神。
由于教學模塊4教學知識點體系內容多，通過單一試卷考試不能全面反映學生對該部分知識點的掌握程度，因此，該模塊考核以具體工程項目中預應力梁設計為背景的大作業形式為主，全面考核學生進行新型結構研究和創新實踐的能力。
（二）課程考核成績評定方案的設計
基于該課程考核要點，并結合階段模塊化教學改革的要求，有針對性地進行題型設計。在考試題型設計中，工程問題分析，解決問題的方案、思路和工程設計計算作為重點題型，考核學生是否能夠善學善用，運用所學工程設計原理，進行獨立思考、解決和分析工程問題。在考核評價過程中，鼓勵學生提出具有創新性的、探討性的觀點，并在分值上給予體現，同時，工程問題論述分析題的評分標準要基于工程設計原理，允許有不同見解的答案，評卷時應著力關注試卷的分析問題和計算推導，以及不同方案的比選過程。具體題型設計和考核評定標準如表1。
研究性試驗、構件設計作業，競賽、研究報告100小組考核100全過程
平時平時出勤（20%）、作業（40%）、課堂筆記（20%其檢查4次）、互動問題回答（課堂活動和小組互動20%）100全過程
總成績平時（10%）+考試（60%）+研究型（30%）100
四、結語
（1）課程教學過程考核和考核手段多樣化是目前國內外高等教育課程考核評價的主要方法和趨勢。
（2）課程考核評價模式的改革要結合課程特點，以實現人才培養目標為指導思想，因地制宜進行系統設計，實現課程教學和評價一體化的改革。
（3）對于獨立任務型課程，采用分階段、按模塊、多手段的過程考核模式符合現代課程過程評價改革的理念。參考文獻：
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鋼筋混凝土結構設計原理是土木工程專業重要的一門專業主干課，該課程主要研究典型構件梁、板和柱等的一些力學性能、設計方法、構造要求和破壞特征等，其任務是向學生傳授混凝土結構構件受力性能、計算原理和設計方法，為混凝土結構設計奠定基礎。
然而鋼筋混凝土結構設計原理的特點是概念多、內容多、符號多，加上規范的約束性，公式的經驗性和問題的多解性，給學生的學習帶來了一定的困難。為了改變這種狀況，提高教學效果，本文結合作者多年的教學經驗，從課堂教學的角度作了一些探討。
1 課程特點
（1）課程綜合性很強，要求學生具備扎實的數學和力學基礎知識。
鋼筋混凝土結構設計原理的教學內容從材料的力學性能入手，然后研究基本構件的承載特性和破壞特征。由于混凝土是由水泥、骨料和水攪拌經凝結硬化而形成，因此，混凝土材料的離散性大，力學性能較為復雜，相應的材料參數具有不確定性。為了獲得混凝土材料及其構件的強度設計值，需要學生掌握概率論與數理統計相關的數學知識，理解極限狀態設計方法。在分析構件基本受力過程中，雖然混凝土材料不是均質且非各向同性材料，但仍采用了材料力學分析問題的方法。因此，需要學生具有扎實的數學與力學基礎。
（2）理論與工程實踐相結合，需要培養學生的工程素質。
鋼筋混凝土結構基本原理是一門由理論向工程實踐轉化的學科，也是學生第一次接觸理論與工程實踐都很強的課程。在教學過程中，學生經常有解決問題的結果為什么不是唯一的困惑。因此，需要讓學生明白，影響一個實際工程的參數很多。在滿足《鋼筋混凝土結構設計規范》的前提條件下，很多參數的選取具有一定的主觀性和經驗性。因此，需要在課程教學中，建立學生的工程概念，培養他們的工程素質。
（3）涉及內容多，知識覆蓋面廣。
鋼筋混凝土基本原理內容主要包括：材料特性、構件的承載性能、理論分析、構件設計計算等四個部分。在材料特性中，不僅要掌握混凝土的力學特性，也要掌握其非力學特性，如收縮與徐變。構件的承載性能中，由于混凝土的離散性及脆性特征、鋼筋與混凝土2種材料的配比，以及荷載的加載方式，都會影響著構件的承載性能。通過分析構件的承載性能，建立合理的力學計算模型，進行理論分析，推導出構件的設計計算理論。并與實驗結果相對比，并考慮工程的安全性及舒適性，最終落實到工程實踐中。因此，鋼筋混凝土基本原理涉及內容多，體系龐雜。
2 課堂教學探討
（1）采用案例法，梳理混凝土結構設計原理的內容。
案例教學法是以學生對案例的運用和討論為特點，幫助學生掌握對實際問題進行分析和反思的方法，重在提高學生的認識水平和解決問題的能力。其教學方法是根據教學目標的需要，以案例為基本素材，把學生帶入特定的事件情景中，進而識別問題、分析問題和解決問題，其最根本的內容就是案例的選取和使用，這也是案例教學區別于其它方法的關鍵。其特點有：真實性、典型性、規范性、啟發性和實用性。
（2）樹立正確的設計觀念，培養工程素養。
在剛開始講授鋼筋混凝土結構設計基本原理課程時，學生的概念里仍然是任何問題都只有唯一的精確理論解，學生只會解答嚴格給出條件的問題，但條件設定不完全時，學生往往會無法下手。面對鋼筋混凝土結構基本原理，學生總會設法找到設計結果的唯一性與精確性。這就需要授課老師回答正確的設計觀念。設計是從未知到已知，包括收集資料，方案比較，計算分析，結果評價，反復修改。在收集資料過程，使用材料的屬性只能估算；結構方案分析時，只能進行結構的近似分析；建筑結構物上承受的外荷載并不能準確得知。因此，設計也是一項綜合性的創造性工作，設計不是一次就能成功的。它是一個尋求最佳解的過程。由于材料屬性的離散性和外荷載的不確定性等因素的影響，使得設計結果答案不唯一，但有好壞之分。通過對設計概念的講解，讓學生明白設計一個工程與做一道數學題的區別，從而培養他們的工程素養。
（3）系統介紹研究思路，幫助學生理解實驗性結果的科學性。
與材料力學課程比較，鋼筋混凝土結構的基本理論是建立在大量的試驗數據曲線擬合的基礎上，構件的設計計算內容是建立在實驗和工程實踐基礎上的，故存在很多經驗系數和經驗公式。這可能使得學生懷疑這門學科的科學性，難以讓學生找到學習這門課的方法。因此，需要老師系統地介紹以概率理論為基礎的設計理論方法。針對一個未知的領域，解決問題的主要思路分為以下幾個步驟：①首先通過大量的實驗，觀察實驗現象，找到問題的主要影響因素；②建立合理的數學力學計算模型；③以相關力學理論為基礎，建立相應的設計計算方法；④將理論結果與對實驗經果進行認真對比分析，尋找結果差異的原因；⑤以工程實際需求為目標，對設計計算方法進行修正。然后以某一構件（如抗扭構件）的設計計算理論為例，來講解其設計方法。這就使得學生易于理解規范中的相關構造要求，以及設計參數的上下限值（如最小和最大配筋率）。
（4）注重歸納總結，加強教學的邏輯性
符號多是鋼筋混凝土結構基本原理一大特點，在學習過程中，學生常常混淆符號。因此，老師在教學過程中，需給學生講解符號的規律。符號的下標一般是英文單詞的開始字母。如：εe、εp、εsh、εcr依次為彈性應變，塑性應變，收縮應變和徐變。為了便于學生能很好記住這些符號，在課件中給出專業術語的英文單詞。另外，課本中構造部分規定性東西多，內容比較零散，缺少邏輯性，有時，一個規定，在不同的地方多次出現。
關鍵詞：土木工程；混凝土結構；教學方法；教學過程；教學質量
作者簡介：楊敬林（1978-），男，湖南武岡人，湖南農業大學工學院，講師；方亮（1981-），女，湖南岳陽人，湖南農業大學工學院，講師。（湖南 長沙 410128）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0082-01
“混凝土結構”課程是土木工程專業的一門理論性及實踐性都較強的專業基礎課程。本課程的主要任務和基本要求是：學生通過本課程的學習，掌握混凝土結構設計的基本原理及結構設計基本方法，能正確應用混凝土結構設計規范進行混凝土結構基本構件的設計，并具有初步分析和解決一般混凝土結構實際工程技術問題的能力。[1]本文以湖南農業大學土木工程專業“混凝土結構”課程的教學為研究對象，結合該課程教學中存在的問題，就如何改進教學方法，提高教學效果和教學質量進行探討。
一、“混凝土結構”課程現狀及存在問題
“混凝土結構”課程包括混凝土結構基本原理和混凝土結構設計兩個部分，分上下兩冊兩學期開設，上冊主要內容有緒論、混凝土結構的材料及結構設計方法、混凝土結構各種基本構件（包括受拉構件、受彎構件、受壓構件、受扭構件、預應力混凝土等）的設計原理和方法，最后就是混凝土構件的剛度（包括裂縫、撓度等）計算；[2]下冊主要內容有混凝土梁板結構、工業廠房結構和多層與高層建筑結構。課程教學大綱上下兩冊要求學生通過“混凝土結構”課程的學習，掌握基本理論、基本概念，在熟悉和了解混凝土結構設計規范的基礎上掌握混凝土結構基本構件的設計原理和計算方法，能從事土木建筑混凝土結構的設計、施工、制造和簡單的預應力混凝土結構設計等。從課程教學效果和學生反饋的信息來看，該課程在教學過程中主要存在以下一些問題：[3-6]
課程內容多而復雜?！盎炷两Y構”課程的內容從基本原理到各種混凝土結構物的設計計算，涵蓋面廣，涉及到的內容比較多，學時數也較少，需要較扎實的數學力學基礎知識，也要求學生有較強的空間想象能力和繪圖能力。
課程內容計算公式多且復雜?；炷两Y構設計主要是各種房屋建筑結構物的設計計算需要配筋，包括鋼筋的級別、直徑、數量、長度等等，這些內容帶有很大的不唯一性，使得計算增大了難度，學生初次接觸這種不確定性的設計更加懵懂，接受尚需要一個過程，通過不斷的練習和講解才會明白和理解。
課程教學方法陳舊?；炷两Y構設計講授內容大多枯燥，缺乏具體的實際教學模型和例子，課堂上學生覺得乏味就不用心聽，不用心聽課就更加理解困難，日積月累，學習便惡性循環。
課程學習方法不合理?！盎炷两Y構”課程的學習是要循序漸近，需要不斷積累的，學生普遍認為該課程理論簡單，公式容易，在認識上存在學習誤區，沒有找到適合自己個人學習“混凝土結構”課程的方法。
二、“混凝土結構”課程教學體會
針對“混凝土結構”課程學時少、基礎薄、難度大、任務重的特點，筆者結合在湖南農業大學講授該門課程教學實踐過程中的一些經驗，就如何改善和提高該門課程的教學水平和取得良好教學效果談些體會。
1.合理安排教學計劃和教學環節
湖南農業大學土木工程專業教學計劃中“混凝土結構”課程教學分為上、下兩冊，上冊為混凝土結構基本原理，安排在第四學期開設，下冊為混凝土結構設計，安排在第五學期開設，各為40學時。剛好安排在“建筑材料”課程結束后開設比較合理，上冊課程學時建議調整為50學時，下冊為40學時保持不變，這樣課程的安排和開設學期均比較合理。課程安排的教學計劃與課程教學環節（課程實驗、課程設計等）均有機結合了起來，既不與前續課程起沖突，也不影響后續課程的連貫性學習，很大程度上保證了課程教學計劃的科學性、適用性。
2.學習方法與時間安排合理調節
方法不是萬能的，但是沒有方法也是萬萬不能的。如果方法得當，學習也就事半功倍，方法笨拙，學習反倒累而無效。因此，在大學專業課程的學習過程中，既要掌握方法，也要合理安排和調整學習時間，二者能夠有機合理安排，學習一定效果極佳。課前預習：自學過程中的疑問，通過在課堂上聽老師的講解、分析，盡可能消化；咬文嚼字：看書時要一個字一個詞、一句話細嚼慢咽，逐漸加以理解和消化；理解記憶：學習記憶某些理論、公式方法，注意它們之間的聯系，理解地記憶；課后復習：課后對于課堂上某些難懂或重點的知識點應加強復習，以加深對這些知識點的理解。在學習過程中一定要注意合理安排學習時間，學習效率不是學習時間簡單的疊加，學習需要學習效率，只要學習效率高，學習時間可以減少，學習效率高，學習質量自然也就上來了。因此學習方法和學習時間結合得當，事半功倍，成績也斐然。專業教師在“混凝土結構”課程教學過程中就要對學生講解學習方法和學習時間之間的相互關系，要求每一位學生在學習過程中逐步找到適合自己學習的最好方法，以提高自身的學習效率和質量。
3.理論計算與規范要求相互結合
“混凝土結構”課程中講述了大量的理論計算公式，推導過程復雜而難理解，規范規定的構造要求多且細，學生開學領到教材一看，公式多，配筋圖多，規范構造要求多，感覺難學發愁，加深了學習“混凝土結構”課程的畏懼心理。其實，“混凝土結構”課程的計算公式都比較簡單，容易理解記憶，只要能將結構的相關參數代入公式就能計算，再結合混凝土結構設計的構造要求，以結構的基本參數（如截面尺寸、計算簡圖、材料特性）的計算為前提，代入混凝土結構的計算公式中設計計算。因此，筆者在教學過程中，對教材中大量的計算公式的推導循序漸進，一步一步深入，在每個公式推導過程中將結構設計規范規定的構造要求貫穿其中，幫助學生們理解記憶，對于課程里面較復雜的公式，在每周的答疑時間安排課后答疑、習題講解，進行解釋與推導，有針對性和有目的性地講解課程的重難點內容。
4.教學形式多樣化和教學手段現代化
教學是一個龐大的復雜系統工程，教學形式應該簡單、直觀，多樣化、科學化，切不能生搬硬套，要有針對性講授“混凝土結構”課程的重點內容，選擇性地因材施教，啟發式教學，活學活用。采用多種形式的教學方法：傳統教學與現代化教學相結合，課內教學與課外答疑相結合，理論教學與習題作業相結合，視頻與試驗相結合，等等，不斷增強“混凝土結構”課程教學的針對性、適用性和趣味性，以增強學生主動學習和理論聯系實際的學習思維。例如，在講完混凝土結構受彎構件的基本原理之后，任課教師可增加一節課內討論課，結合教學樓中受彎構件的實例，分兩三組討論，并給予每組學生合理性的分析解釋。在教學手段上，筆者應用現代化教學手段，采用多媒體電教化教學，融文字、圖片、動畫于一體，把教材抽象的理論知識與活生生的具體的工程實際例子結合起來，講解并擴充混凝土結構設計最新發展動態和最新理論成果，在課內一起探討和學習，彌補教材內容的不足，開闊學生學習視角，以促進學生學習的興趣，提高學習的積極性。
三、結語
專業課程教學改革是一項長期而艱巨工作，當代大學生學習知識缺乏主動性，獨立思考問題的能力欠缺，大學專業教師應以課程教學改革為契機，不斷更新教學理念，探索新的教學模式，探索出一個適合專業教師教授專業知識和當代大學生學習專業知識最佳結合點。綜合湖南農業大學這幾年的“混凝土結構”教學情況，筆者的教學方法和教學改革取得了一些進展，教學效果顯著，得到了學校和學生的一致認可。
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關鍵詞：大土木專業；結構設計原理；精品教材
中圖分類號：G423.3；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0067-04
土木工程專業的人才培養模式很大程度決定了未來土木工程師的能力與素質。目前世界上大多數國家采取“通才”教育，即強調“土木工程專業寬口徑”的培養目標，在培養方案和課程設置上注重大土木平臺的構建[1-2]。在這樣的背景下，專業平臺課程的學習對學生知識體系的形成尤為重要。
結構設計原理課程作為土木工程專業的專業基礎課[3]，對幫助學生構建基本結構概念非常重要。近10年來，筆者所在的教學團隊針對該課程進行了一系列的實踐探索，先后承擔并完成多項課程建設與改革項目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團隊編著的《結構設計原理》教材[4]獲江蘇省精品教材和重點修訂教材等立項。
筆者基于教學團隊在課堂教學及教材修訂過程中的實踐，對《結構設計原理》精品教材建設進行探討，旨在為土木工程專業基礎課程教材建設提供參考。
一、現狀分析
結構設計原理是土木工程專業的基礎核心課程，主要培養學生掌握結構基本構件的設計計算能力，為結構整體設計奠定基礎。結構設計原理主要講授混凝土結構設計原理和鋼結構設計原理兩部分內容，課程具有基礎性強、學時長、知識體系復雜、實踐性強等特點。目前國內各高校均將該課程設置在第五學期，但開設方式各有不同，例如：清華大學將課程分為混凝土結構（1）和鋼結構（1）兩門課程，每門分別為3學分，合計96學時；同濟大學分為混凝土結構基本
原理和鋼結構基本原理，分別為4學分和2.5學分，合計111學時；東南大學將兩部分合并為工程結構基本原理，合計5學分80學時；中國礦業大學將鋼筋混凝土結構和鋼結構合并為結構設計原理課程，共80學時。
教材的編寫和選用與課程設置密切相關，教材的編寫質量對課程教學效果的影響也非常明顯[5-6]。目前對于《鋼筋混凝土設計原理》和《鋼結構設計原理》教材的建設，要么完全分離，要么簡單組合，在教材內容編排方面對知識體系的完整性和共通性考慮不足。有些教材過于偏重理論分析，與實際工程聯系不緊密；有些教材僅強調實例缺乏足夠的理論分析。在“大土木”的背景下，如何將土木工程中基本構件的設計原理融合為一整體，實現真正意義上的平臺課的搭建目標，并與后續專業課的學習有效搭接，成為精品教材建設需要思考和解決的問題。
二、教材編寫探討
基于上述現狀分析和實踐探索，筆者認為大土木專業結構設計原理精品課程教材的編寫應重視原理共通與材料差異并存，做到基本原理與工程應用并重，實現課堂學習與課外拓展并舉。
（一） 原理共通與材料差異并存
作為一門介紹專業基礎的課程，其教材應體現結構構件基本設計原理的共通性，同時也不應忽略這些基本原理因材料的不同而引起的差異。以圖1（a）所示純彎曲構件為例，如果是鋼筋混凝土梁圖1（b），其設計公式來源于試驗現象及理論推導的結合，講解中通常需要強調鋼筋與混凝土二者共同受力，給出如圖2所示的截面應力的變化圖，并有一系列基本假定作為前提才能獲得這些基本公式，在授課過程中必須強調試驗現象并有專門的試驗環節針對該內容做深化；而鋼梁圖1（c）的設計公式則源于材料力學的理論推導，其截面應力的變化如圖3所示。對比圖2與圖3，可見其差異明顯。
這種差異在軸壓柱、偏壓柱以及構件的連接方面也有所體現。如果無視這種差異，強行將兩部分內容簡單揉合，必然給學習者特別是初學者帶來很大的困惑，
造成概念混淆、理解混亂。為此，在教材的結構安排上，應將混凝土結構設計原理及鋼結構設計原理分篇編寫，既顯示出兩者之間在原理上的相通性，又體現了不同材料構件設計的區別。這樣有既利于學生理解學習，又方便教師講解。
（二）基本原理與工程應用并重
結構設計原理課程的特點應該是“始于理論，終于應用”，即立足于基礎理論的同時還要強調基本原理的應用方法，以使學生在掌握基本概念的基礎上，通過實例將原理應用于設計實踐，加深學生理解。
首先應妥善把握理論推導的尺度。對基本理論的涉及深度不宜過深，因為糾纏于基本理論往往會適得其反，造成學生疲于推導、演算，而忽略理論背后的“原理”。另外，理論推導枯燥乏味，勢必增加學生的學習負擔，削弱其學習興趣。教材中的理論應服務于基本原理。例如鋼結構軸心受壓構件的整體穩定設計中非常重要的整體穩定系數φ，它綜合體現了初彎曲、初偏心和焊接殘余應力對構件臨界應力的影響，其中講到初彎曲對軸心壓桿承載力的影響時，用圖4所示的壓桿進行理論分析，推導出軸心壓力接近臨界壓力時，其跨中撓度趨于無窮大的結論，表明構件失穩，就很好地體現了“原理”。
其次，應重點培養學生對基本原理的應用方法。教材中對每個知識點都應該有相應的例題可以參考，同時還應有綜合例題將相關知識點串聯，使學習者對知識點有系統整體把握。圖5為某鋼結構的主次梁體系，以此為工程背景，可以將其次梁、主梁、柱、支撐等基本構件的設計，以及主次梁、主梁與柱的連接設計分散于各個章節的例題中，既能各自獨立，又能形成整體結構，幫助學生構建由點及面的知識體系，應用效果非常好。當然，作為教材，課后還應配合一些習題幫助學生完成課外拓展訓練，使學生能及時將課程學習的內容進行具體應用。無論是例題還是習題，都要做到與實際工程緊密聯系，只有多聯系實際才能保證“原理”有個堅實的落腳點。
（三） 課堂學習與課外拓展并舉
土木工程學科的一個重要特點就是實踐性很強，任何一個理論都要經得住實踐的檢驗，而很多設計理論也都是源于實踐。因此，一方面應強調設計方法的實踐來源，在教材內容編排上可按照試驗研究―理論分析―設計方法―實例分析的順序進行，并適當配合現場試驗、動畫演示以及試驗錄像以加深學習者的印象。另一方面應注意激發學生自主動手的能力，比如在教材中加入自主設計試驗、模型制作等習題。這對培養學生的結構感覺非常重要，也可以豐富教學內容。圖6a為鋼結構連接部分的一道課后綜合作業題，包含了角焊縫受拉受彎、螺栓拉剪、螺栓拉彎等連接的驗算。學生對該圖的理解有困難，為了解決此問題，首先指導學生繪制了該連接的三維模型（圖6b），通過旋轉角度動態觀察輔助識圖，然后組織學生動手制作縮比模型（圖6c），通過親手操作組裝，學生對鋼結構的傳力路徑、連接方式及構造細節等有了更為深入的理解。這種實踐教學方法操作簡單，很好地實現了課堂學習與課外拓展的有效對接，實施效果良好。
結構設計的流程相對比較程序化，每種構件的設計都遵循一定的流程和規律，即材料參數確定、截面初選、基本設計公式選用、適用條件校核、復核等。為此，可以在每一章節設計方法闡述之后，附上對應內容的程序化流程圖（圖7），以有利于學生對設計過程的總體把握。同時，該部分內容也為學有余力的學生提供了很好的編程鍛煉機會，如圖8即為指導學生參照教材流程編制的VB小程序，界面簡單、功能齊全、效果良好。
由于篇幅有限，這些課外拓展內容無法在教材中充分展開，可以將其制作為電子資源庫，采用多媒體教材的形式對紙質教材進行適當補充。此外，還可將電子資源整合于精品課程網站，供學生瀏覽學習。
三、結語
結構設計原理是大土木專業一門非常重要的專業核心課程，其內容多、公式多、公式適用條件多，具有一定的難度。教材建設作為該課程的重要環節，對教學效果的影響較大?；诙嗄甑恼n堂教學和教材建設實踐，筆者對大土木專業結構設計原理課程精品教材的編寫進行一些探討，以期為土木工程專業基礎課程教材的建設提供參考。
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關鍵詞：混凝土結構；設計；本科教學
【中圖分類號】G64.23【文獻標識碼】A【文章編號】
土木工程是一門和人們衣食住行息息相關的學科，范圍非常廣泛，有房屋建筑工程、給水排水工程、公路與城市道路工程、機場工程、水利工程等。其發展取決于兩方面：物質技術方面和科學理論方面。科學理論的目的是認識課題，尋求本質，主要任務是解決“為什么”，表現形態為知識理論；物質技術的目的是用來改造課題，任務是回答“做什么和怎樣做”，表現形態為物質[1]。在土木工程領域科學理論主要表現為材料和結構在作用下的反應與破壞機理、計算原理；物質技術主為材料制作與加工技術、結構技術、施工技術、節能技術等。其中施工和材料，還有理論最為重要，又稱為土木工程的發展的三要素：施工、材料和理論。
房屋建筑工程是土木工程的分支，同樣受二個方面和三要素的制約與促進?？茖W理論方面每個領域都是基本相同的，由于不同領域的特殊性，其物質技術方面不盡相同。在本科教學中，作者認為應講清理論，來理解和掌握技術；工作中，則要結合現有技術和理論，解決工程問題，創造和使用新的技術。
雖然房屋建筑工程只包含兩個方面――科學和技術，但內容非常多，限于篇幅，本文主要講述物質技術中的結構設計。結構是承重的骨架體系，根據組成材料又可分為混凝土結構、鋼結構、磚混結構、木結構等。不同材料及所組成的結構體系在作用的反應與破壞機理的不同，設計方法又有所不同，本文主要從總體上講述混凝土結構的設計方法的共性與教學改革建議。所謂結構體系是指構件按一定的傳力路徑而組成的結構定式，通常簡稱為結構。目前混凝土結構體系主要有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、板柱-剪力墻結構、筒體結構、框架-核心筒結構、筒中筒結構、混合結構。
混凝土結構的材料組成主要是鋼和混凝土，由于兩種材料的組成關系不同，以及結構體系的不同，不同的結構在荷載的作用下有共性，又有其特性。下面就談談結構設計共同的基本原則和步驟。
一、結構設計
設計就是把我們的規劃、構思等，以視覺的形式（聲音、圖像和實物等）表現出來。結構設計通常指把空間以圖紙的形式表達出來。結構設計的基本原則是均勻性、整體性和經濟性。均勻性指結構質量、剛度、幾何尺寸和作用分布均勻。整體性一指結構在作用下，作為一個整體參與抵抗工作，二指在偶然作用下或局部的破壞，結構還能保持整體而不倒塌或緩倒塌。結構均勻，方便估計作用效應，找出薄弱部位，采取加強措施；結構整體好，能提高其抵抗偶然作用的能力及抗災能力，從而提高安全性。具體指導方針：安全適用，經濟合理，保證質量，方便施工，減輕偶然作用，避免人員傷亡，減少經濟損失。實施時從項目選址，（建筑和結構）設計，施工三個階段嚴格把關，科學決策。本文主要談結構設計階段的方法與步驟。
我國現階段的房屋建筑設計模式是建筑設計和結構設計分別由建筑師和結構師完成。通常把結構設計分成三個階段：方案設計，初步設計，施工圖設計。
1.方案設計
本階段結構師根據經驗，結合建筑方案，運用概念設計，初選結構的型式，結構的體系，構件的形式等。所謂概念設計即根據工程經驗等形成的設計原則和設計思想，進行結構總體布置并確定細部構造的過程。
由于結構在各種作用下反應的復雜性，以及實際結構與計算模型的差異，很難有效地算出結構在各種作用組合下的薄弱環節，因此本階段主要是運用正確的結構概念進行設計[2]，且要綜合考慮經濟、施工和技術先進性等。
具體過程結合結構破壞可能產生的后果及對各方面影響后果的嚴重性，根據建筑工程抗震設防分類標準與建筑結構可靠度設計統一標準，確定結構的設防類別及結構和構件的重要性。結合《抗規》（3.4節～3.9節，6.1.1）或《高規》（第3節），確定結構的三維尺寸（長寬高），結構體系及傳力途徑等。通常形成2個以上的方案，以供比較和進一步的優選。
2.初步設計與計算分析
主要是對前面的方案進行優選。初選構件的截面尺寸，材料，確定結構的計算簡圖，包括確定結構體系，桿件類型，桿件之間的連接形式，結構與支座的連接形式，材料的力學性質，荷載的計算。根據計算簡圖進行結構的力學行為分析（內力、變形、穩定性、動力特性等），從強度、剛度和穩定性三個方面對方案進行比較，確定最合理的方案。用極限狀態設計法，求出構件的計算配筋量。
初步估算可以用簡化方法并結合概念設計（如《抗規》3.4～3.6，《砼規》3.1～3.2和3.6，《高規》第3～5章）對多個方案進行初步篩選。再對篩選的方案，利用合法有效的軟件（抗震分析時要符合抗規3.6.6），對結構進一步的分析比較：內力、位移、周期、薄弱部位和復雜部位的應力分析等，綜合考慮施工與經濟，確定最優的方案（結構布置、構件尺寸和材料類型）。對最優方案做詳細的分析與計算（細部應力計算），得出計算配筋量。
3.施工圖設計
本階段主要是根據計算結果，結合概念設計，對結構和構件的構造、連接措施，耐久性及施工的要求，進一步的明確和細化，確定結構及構件的配筋量，細部構造的處理，選定材料。
目前常用的軟件能給出梁板柱墻及基礎的配筋量，并根據設定鋼筋庫進行選筋，并用平面標注。有時軟件的選筋結果不是很合理，還需要設計人員根據計算結果及規范的相關要求，并運用概念設計對配筋進行核查、調整和補充。規范相關章節為：《砼規》3.5，4章，8章～11章，《高規》3.6，3.10，6章～11章，《抗規》3.9節和第6章，非結構構件還要考慮《抗規》3.7節和第13章.基礎部位則要考慮《高規》第12章及《地規》和《樁規》。綜合考慮當地材料的供應和施工水平，書寫施工說明，繪制配筋圖。
二、教學
傳統設計規范以“截面鋼筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土結構的安全，實際這只屬于安全的較低層次。而結構在偶然作用的倒塌，才是對安全的最大威脅。因此，提高結構的抗災性能，這才是結構安全的根本[3]。而提高結構的抗災性能，就要加強結構的整體性。傳統的房屋混凝土結構的教學也是以構件教學為主――重構件計算，輕概念。課程的安排方面也存在支離破碎的現狀。
作者認為，混凝土結構的教學也應隨著人們對結構設計認識的深化，而改變。指導思想為講清原理（學生和老師），重視概念和整體方案設計的教學，構件的計算作為基本技能掌握。具體為：1.課程的重組，把混凝土設計基本原理，混凝土結構設計，高層建筑結構設計，建筑結構抗震設計，合為混凝土結構設計，分為三部分――基本原理，結構設計（非抗震和抗震）。2.編寫相應的大綱和教學計劃――先進行整體結構的教學（方案設計，效應的計算與組合），考慮到與結構力學的銜接先以框架結構為例。再講基本原理，最后其它結構體系及結構的抗震設計。
三、總結
結構設計的原則是均勻性和整體性：要重視概念和方案設計（剛度、質量和幾何分布均勻），加強結構的整體性，提高結構抗災性能。教學更應該從傳統的構件式教學，過渡到整體式教學：理解原理，重視概念，掌握基本技能。
參考文獻
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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：
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【關鍵詞】建筑結構 新版混凝土規范 教學改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0019-02
1 引言
《建筑結構》是非土建類專業開設的專業基礎課程，內容涵蓋混凝土基本原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、鋼結構以及抗震設計，知識面廣、內容全面。在"需求導向，能力為本，知行合一，重在創新"的人才培養理念指導下，《建筑結構》課程應緊密結合結構設計規范[1]，以結構設計基本原理為基礎，以建筑結構發展最新動向為延伸，強調學生對基本概念和設計方法的掌握，培養學生發現問題、解決問題的能力。
2010年新修訂的《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）[2]于2011年7月1日在全國范圍內開始實施。新規范在總結今年來全國科研、高校和設計單位的科研成果和工程實踐經驗基礎上，學習借鑒國外先進規范和經驗，廣泛征求國內有關單位意見，經過反復修訂而成，代表了混凝土結構學科在現階段的技術水平。而《建筑結構》課程體系中最重要的混凝土基本原理和鋼筋混凝土結構設計必須遵循新版混凝土規范要求。因此，在新版混凝土規范出臺之際，《建筑結構》課程教學應適時進行調整和完善，以確保學生能正確完成鋼筋混凝土結構的設計，了解混凝土結構學科發展趨勢。
2 《建筑結構》課程特點
《建筑結構》課程授課對象是非土建類學生，這一特殊的教學群體決定了該課程的主要特點：
（1）課程內容繁多?！督ㄖY構》以"混凝土基本原理"為基礎，以"鋼筋混凝土結構"、"砌體結構"、"鋼結構"為應用，以"抗震設計"為補充，基本涵蓋了土建類專業的大多數專業基礎課。同時在《建筑結構》的教學環節中，涉及了工程材料、材料力學以及結構力學等多門課程內容，要求學生具備扎實的基礎知識。
（2）課程課時少?！督ㄖY構》課程通常分兩學期教學，總課時不足90學時，遠低于土建類專業課時數。在內容多、課時少的背景下，必然要求對建筑結構教學內容進行合理分配，結合教學對象，針對專業特點，把握全局，突出重點。
（3）學生基礎薄弱。非土建類學生數學、力學基礎較差，面對《建筑結構》中大量公式的推導和應用，往往存在心有余而力不足的現象。尤其對一些理論性稍強的內容，學生普遍認為內容太難，無法完全掌握。
（4）學生思想不重視。學生往往只關注本專業的核心課程，不重視《建筑結構》課程，在學習過程中只求應付考試，不求真正掌握、靈活應用，所以即使老師反復強調，教學效果仍然不佳。
因此，《建筑結構》課程只有針對課程自身特點，結合非土建類專業學生基礎，因材施教，才能真正實現課程教學目的。恰逢2010版混凝土規范修訂，可通過對教學內容和教學方式的改進，突出新舊混凝土規范的差異，促進學生對混凝土規范的認識和理解，提高教學效果。
3 《建筑結構》教學內容改革
（1）采用高強高性能材料
新版混凝土規范提倡高強高性能材料，要求適當提高一般結構的混凝土強度等級，鋼筋混凝土強度不應低于C20，采用強度級別400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應低于C25。同時廢除23MPa5級鋼筋，以300MPa級鋼筋代替，新增500MPa級鋼筋，大力推廣400MPa級、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋，并逐步限制335MPa級鋼筋。
（2）統一受剪承載力計算公式
在2002版規范[3]中，均布荷載作用下的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.25fyv（Asv/s）h0，受集中荷載作用的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.0fyv（Asv/s）h0。新版混凝土規范統一了受彎構件抗剪承載力計算公式，均按1.0fyv（Asv/s）h0計算，修訂后規范適當提高了斜截面受剪承載力的安全儲備。
（3）提高最小配筋率
2002版混凝土規范規定受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率取0.6，對400MPa級鋼筋可減小0.1。新版混凝土規范中根據抗震設計要求，受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率如表1所示，修訂后受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中最小配筋率規定
受力類型 最小配筋率（%）
受壓構件 全部縱向鋼筋 0.50（500MPa級鋼筋）
0.55（400MPa級鋼筋）
0.60（300、335MPa級鋼筋）
一側縱向鋼筋 0.2
受彎構件、偏心受拉、軸心
受拉構件一側的受拉鋼筋 0.2和45 中的較大值
表中：ft為混凝土抗拉強度設計值，MPa；fy為鋼筋屈服強度設計值，MPa。
（4）調整裂縫寬度計算公式
新版混凝土規范中裂縫寬度計算公式形式保持不變，但對于三級裂縫控制等級的非預應力混凝土構件，最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算。同時對于非預應力的受彎或偏心受壓構件，受力特征系數αcr減小為1.9。修訂后計算得到的裂縫寬度值有所減小，解決了采用高強鋼筋受裂縫寬度限制的問題。
（5）完善了各種構件的構造要求
新版混凝土規范中對板、板柱結構、混凝土墻、鋼筋錨固等構造要求進行了完善修訂。包括：正式提出現澆空心樓板的最小板厚200mm；修改了錨固長度的修正系數，將錨固長度的下限值減低為0.6；完善裝配式結構的構造要求，增補機械連接、漿錨接頭等連接方式等等。
（6）提出新的設計原則
新版混凝土規范為提高結構抵御災害的能力，提出了結構防倒塌概念設計，介紹了結構防倒塌定量設計方法的原則。同時為完善耐久性設計，針對既有建筑改造的迫切需要，提出了既有結構延長年限、安全復核、改變用途、擴建改造、修復加固的設計原則。
4 《建筑結構》教學方式改革
《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）在第六批規范課程研究的基礎上，對"從截面計算到結構設計"、"增加結構防倒塌設計的原則"、"耐久性及既有結構再設計"、"提高安全度設置水平"、"采用高強-高性能材料"以及"技術進步標準協調國際接軌"六個方面進行了補充、完善、提高。新版混凝土規范的發展方向代表了混凝土結構領域的發展方向，體現了不斷進步、緊密聯系工程的精神。因此，作為《建筑結構》課程更應及時貫徹2010版混凝土規范精神，結合工程實踐開展教學工作，具體可進行以下幾方面的教學改革嘗試。
（1）大量運用對比分析法
在眾多《建筑結構》課程教改研究成果中，對比分析法可以通過比較，找出事物的相同點和不同點，加深學生對教學知識的理解和掌握[4]。在《建筑結構》課程教學過程中，可采用對比分析法對新舊混凝土規范內容進行舉例說明，不僅要突出修訂后的內容，也應介紹規范修訂的背景、原則，讓學生在記住專業知識的同時，也對混凝土學科發展方向有所了解。
（2）開展"現場"教學
《建筑結構》課程中的部分概念性知識，學生往往很難把握。為讓學生擁有對混凝土結構的直觀認識，可以帶領學生參觀結構試驗大廳，逐一介紹鋼筋、水泥、砂石、模板等基本材料；還可帶領學生旁觀土建類專業學生材料試驗課和混凝土試驗課，觀察鋼筋綁扎、混凝土澆筑、振搗以及適筋梁破壞試驗。通過"現場"教學把抽象的事物、概念實體化，加深學生的理解，培養學生對《建筑結構》課程的學習熱情。
（3）緊密結合工程實例
對于非土建專業學生，大量概念、公式、計算內容的講授不免顯得枯燥，因此需要在教學過程中不時通過生動的工程照片、實例、視頻吸引學生注意、強化學生的感性認知，將有助于《建筑結構》課程教學效果的改善。
（4）教師不斷自我培訓
隨著新技術、新工藝、新知識的不斷發展，混凝土規范進行了再次修訂和完善，以規范為根本的《建筑結構》課程也應緊跟發展趨勢，不斷自我完善。因此，任課教師必須及時更新知識結構、增長工程實踐經驗、及時掌握行業發展動向，積極參與課程相關的各項科研、教改研究，不斷進行自我培訓，提高自身素質。同時在教學環節中，以身作則給學生樹立積極向上的榜樣。
5 小結
本文以新版混凝土規范為背景，結合非土建類專業學生特點，初步探討了《建筑結構》課程的教學改革。通過對教學內容和教學方法的改進和完善，以期實現課程教學目的，完成教學任務，達到教學效果，使學生在接受建筑結構設計相關理論知識的同時，了解行業發展方向，提高自身實踐能力。
參考文獻：
1.王文龍. 高職《建筑結構》課程的教改實踐與探索[J]. 長江工程職業技術學院學報. 2006，23（1）：43-45.
2.中華人民共和國住房和城鄉建設部. 《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）[S]. 中國建筑工業出版社出版. 2010.
