“混凝土与砌体结构设计”课程教学改革创新实践

杨世云 （厦门大学嘉庚学院土木工程学院，福建 漳州 363105）

1 课程概述

“混凝土与砌体结构设计”是土木工程专业（房屋建筑工程方向）的专业选修课，课程内容是在上册《混凝土结构设计原理》的基础上导入结构的整体设计方法，课程内容丰富，与工程实际联系紧密。通过本课程的课堂学习、课程设计、课程实习和毕业设计等实践性教学环节，使学生初步具备运用理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际工程技术问题的能力，具有较强的理论性和应用性。该课程是建立在“材料力学”“结构力学”“建筑材料”等前设课程的基础上，并为“多高层设计”“结构抗震设计”“PKPM”等后续专业课奠定理论基础，具有承上启下的作用，在土木工程专业课程体系中具有十分重要的地位。课程一般在第三学年第二学期开设。

2 课程教学痛点分析

2.1 课程思政痛点

土木工程专业人才是国家城市化发展的中坚力量，这就要求土木工程专业的学生既要有扎实的专业知识和技能，又要有良好的职业道德和正确的价值取向[1]。但由于课程学习难度大，毕业后就业环境差、工作量大等各种原因，学生对该专业的热情不够，缺乏专业情怀和工匠精神。实际教学过程中由于专业学时紧张，授课教师往往更注重对专业知识的传授，重视专业理论的学习和技能的培养，对思政重视不足、融入不够，容易导致专业与思政出现割裂现象，没有达到价值塑造的理想效果。

2.2 理论教学痛点

该课程由于具有知识点多、计算公式多、符号多、构造规定多等特点，且理论内容又较为枯燥，极大地影响了学生对课程知识点的理解和记忆，学生的学习信心和积极性不够，进而影响对知识框架的掌握；另一方面，学生工程实践经验少，感性认识和空间想象能力不足，缺乏工程性思维，知识带入感差，难以充分理解课堂上讲授的理论知识，容易出现死记硬背、生搬硬套甚至张冠李戴等现象，最终导致出现“不会学、学不懂、不想学”的现象，不利于课程目标的实现。

2.3 实践教学痛点

创新应用型工程技术人才培养的根本在于实践，“混凝土与砌体结构设计”课程是一门理论与工程联系非常紧密的专业课程，具有很强的实践性。传统的课程实践环节主要包括设计和实习，考虑学生实习分配和安全问题，以及受各区域工程项目的分布和实施情况影响，学生实际可参与的工程实践机会较少、实践时间短、实践内容不全面，导致实践与理论严重脱节，学生缺乏空间想象力、实践动手能力和应用分析能力，严重制约了学生的创新能力，不符合人才培养的目标要求。

2.4 实验教学痛点

钢筋混凝土结构由于材料本身性能的离散性，构件的计算方法很大程度上是建立在科学实验基础上的，因此学科对实验的依赖性很强。通过增加实验环节，观察实验现象，可以在训练学生实验基本技能的基础上，帮助学生积累感性认识、正确理解理论的实验依据。由住建部颁布的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》明确指出，专业基础的实践环节应该包含混凝土基本构件实验[2]。但目前仍有很多高校因各种限制，实验条件无法支撑课程的全部实验需求。

3 教学改革与创新方案

课程教学改革与创新应贯彻“以学生为中心”的教学理念，旨在提高学生的学习积极性、增加感性认识、建立工程思维、培养动手能力和创新能力，确保在教学各环节全过程始终践行“学生中心、产出导向、持续改进”的理念[3]。课程培养目标如图1所示。

图1 课程培养目标

3.1 全过程、全方位的隐性思政融入，塑造正确的土木价值观——解决思政痛点

思政融入意味着知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一，实现从“思政课程”到“课程思政”的重大突破和转换。在课程教学中应认真研究课程的培养目标，深入挖掘课程的思政元素，将其渗透到课程教学全过程中，改进教学方法和手段，探索专业课程与思政元素融合的有效途径，确保思政与专业同向同行。本课程蕴含着丰富的思政元素，需要教师主动去发掘、加工和利用，可在传授专业知识点时结合工程案例、前沿和热点事件，适度设计思政融入节点和融入频次，通过画龙点睛、隐性渗透、专题嵌入等方式做到专业内容与思政内容“转场自然”，引导学生塑造正确的价值观，达到育人效果。

3.2 教与学并重、理论与实践并行——同时解决理论痛点和实践痛点

课程改革的中心思想是“以学生为中心”。因此改革过程既要创新教师的教法，也要创新学生的学法。同时本课程具有实用性强的特点，理论和实践联系非常紧密，应改变“重理论、轻实践”亦或“重实践、轻理论”的传统教学思想，做到理论中有实践，实践中有理论，理论与实践并行。具体实施时应覆盖教学内容、教学模式、教学方法、教学组织、教学考核等各个环节。

3.2.1 优化教学内容，重构知识结构体系

通过深入研究课程培养目标，遵循教学大纲的要求，结合理论体系和工程实践应用，贯彻“少而精”的原则，以必需够用为度，先进实用为本，对课程内容进行整合优化，重构知识结构体系，做到“加强针对性、突出实用性、体现先进性、强调实践性、培养创新性”。重构后的课程内容分成结构概念、结构分析、结构设计和新结构/技术四个教学模块，形成“理论基础-专业提升-创新应用”的阶梯式学习模式，实现分层次、多模块相互衔接[4]，如图2所示。

图2 内容体系学时分配及模块划分

3.2.2 创新教学模式，采用多元化教学方法

课程融合任务驱动教学模式和巴特勒学习模式，实施“创设情境-诱导探究-理论教学-巩固应用-拓展迁移”教学活动程序，采用理论讲授、任务驱动、实例贯穿、现场教学等多元教学方法，以教师为主导、学生为主体，建立“教与学、想与做”一体化教学，实现从“老师讲、学生听”到“启发式、讨论式”的转变[5-6]。

3.2.3 以工程为导向，实例为载体，创设真实情境，构建理论与实践的桥梁

引入实际工程案例能够激发学生的学习兴趣，促使学生自主学习、发现问题、分析问题和解决问题，不仅加强了学生对专业知识的掌握，也培养了学生的创新应用能力。工程案例的选择既要紧密结合课程知识点，又要与时俱进，体现工程前沿，反映工程热点[7]，如港珠澳大桥、火神山医院等优秀工程案例，或者是长沙倒塌楼房、泉州欣佳酒店等问题工程案例。通过案例吸引学生关注，提高兴趣，再结合专业知识点，引导学生思考、分析、讨论和总结。也可以借助实际工程图纸，结合平法识图，实行项目驱动式教学，增加项目设计的实操性。

3.2.4 课内向课外拓展，实现内外衔接，达到学以致用的目的

课后习题布置应不局限于教学理论知识的掌握，可设置1～2 个与工程实践结合较为紧密的问题，进行专业拓展延伸，从局限的课内小课堂转移到丰富的课外大课堂。一方面可以拓展学生的知识面，另一方面也有助于学生毕业后与工作的过渡衔接。如介绍混凝土结构的类型时，可让学生收集新型混凝土结构的特点、发展和应用情况；介绍材料性质时，让学生了解施工现场如何确保进场材料满足设计要求的性能；介绍装配式楼盖时，让学生了解装配式结构目前的应用情况以及国家的政策要求。

3.2.5 绘制思维导图，理清知识框架，培养工程思维方式

针对内容多、公式难记、条件变化复杂等现象，可通过对等效矩形应力图形的绘制加强对公式的理解记忆，通过图形的变化特征掌握不同类型构件设计的区别，将复杂多变的设计过程通过简明直观的设计流程图表示，设计思路更加清晰明确，通过绘制思维导图可以帮助学生理清知识架构，明确课程学习内容和目标。

3.2.6 调整考核内容和方式，增加应用能力考核

传统考核内容基本以理论知识为主，缺乏专业知识的应用能力的考核。本课程借鉴执业资格考试的方式，考试内容中包含理论知识和综合应用两部分，并合理设置占比，如将基本知识∶理解分析∶综合应用设为40:30:30。考核采用一纸化开卷形式，允许学生自行整理计算公式，记录在一张A4纸上进入考场，避免学生将过多时间花费在公式记忆上，强化应用能力的考核。平时成绩与期末考核成绩比例设为40%和60%，平时成绩的考核内容增加应用实践部分。

3.2.7 以赛促学，培养创新应用能力和信息化水平

鼓励和支持学生参与专业学科竞赛，以赛促学、以赛促练，以此培养学生的综合分析能力、实际操作能力、科研能力和创新能力。如全国大学生结构设计信息技术大赛，全国高校BIM 设计大赛、全国制图识图大赛、全国混凝土设计大赛等。

3.3 不断丰富教学资源，增加感性认识和空间想象力——解决实验痛点

在现有实验设备不足的情况下，充分利用网络资源，通过图片、视频、动画、仿真、施工录像等形式增加学生对工程构件的感性认识，提高学生的理解能力，有助于课程知识的吸收。同时可借助工程设计软件ANSYS、Revit、BIM 以及仿真实验等模拟构件的配筋、承载力、变形和挠度等，将复杂抽象的构造知识变得形象易懂，帮助空间想象能力弱的学生建立三维空间思维，提高学生综合分析和综合应用的能力[8]，如图3所示。

4 教学改革创新成效

“以学生为中心”理念下的课程改革创新成效评价的核心是学生的学习效果和发展潜力，即学生是否获得了相应的知识、能力提升与素质养成。评价可采用问卷调查、座谈、学生评教和期末考核等形式。

①通过教学改革后，最直观的变化就是学生的学习兴趣更强、积极性更高、参与度更好；在理论学习过程中理解更快，设计思路更为清晰，学生认可度更高。

②学生专业理论更扎实，知识面得到拓展，学习能紧跟学科发展前沿，工程素养、应用能力和创新能力也得到了极大的提高，为今后的学习、科研和工作奠定了坚实的基础。

③学生参加各类结构专业赛事取得良好成绩，并通过参赛体验，提高了专业知识的融会贯通和应用能力。

5 不足与展望

教学改革创新是一个动态持续的过程，未来需不断反思不足，持续改进，实现高质量的教学和产出。

①进一步加强思政体系的全过程、全方面融入，建立思政的考核评价机制，提高课程思政的成效。

②逐步建立和完善课程立体化教学资源库（包括教材、教案、视频、习题库、案例库等）。

③继续加强与教学合作基地的合作，提供更多实践实训平台，促进产教融合。