以工程实践为导向的钢筋混凝土结构课程教学方法研究
王立成 董伟
摘要：为满足学生创新能力培养的目标要求，在钢筋混凝土结构教学过程中，探索实践了一条以工程实践为导向的钢筋混凝土结构教学新方法。该方法打破传统的课堂教学模式，让学生走出教室，走进实践和工程现场，系统地将课程教学实验、工程施工现场学习以及参与科研项目有机结合，实现了综合培养学生基本工程概念和专业技术的目的。
关键词：钢筋混凝土结构；工程实践；教学方法；改革
中图分类号：G642；TU375 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）02-0073-05
钢筋混凝土结构是土木、水利、港口工程等专业的主干课程，是一门综合性和实践性很强的专业基础课，其教学内容与现行的国家和行业规范关系密切。因此，实践教学成为该课程的一个重要环节，有助于学生将课堂上学习到的理论知识和实际工程结合，培养学生的知识应用能力，提高解决工程问题的水平，为毕业后从事相关工作打下坚实的基础[1- 2]。然而，目前该课程传统的教学方式为课堂讲授，即通过教师的课堂面授、讲解、讲演等形式向学生传授知识。这种教学方法虽然能有计划、有目的地为学生传授较多的理论知识，教学效率相对较高，但也存在明显的不足。课堂讲授是一种单向的信息传输方式，过多或长期使用容易使学生养成被动的思维和学习习惯，而且学生无法直接体验和消化这些知识，特别是当学生的工程实践经验匮乏时，常常无法将学习内容与工程对象联系起来，进而丧失了学习的兴趣和积极性，难以达到教学计划的目的和要求。
大连理工大学《关于制订2012-2016级本科生培养方案的指导性意见》中明确指出，“要以学生实践能力与创新能力培养为导向，注重实践与创新教育，加强创新性实践环节；注重科研与教学紧密结合，将最新科研成果融入教学之中”。因此，依据研究型大学精英人才培养课程体系的要求，进行大类基础课和专业基础课程教学模式的综合改革，加强学生实践能力和创新能力的培养，形成以能力培养为目标，体现知识、能力、素质协调发展的教学方法，对全面培养学生的创新实践能力和工程意识具有重要意义。换言之，我们培养的卓越工程师，应该是既懂得一定的结构理论，又能够根据标准、规范解决实际结构工程问题的专门人才。
一、国内外实践教学环节对比分析
（一）中国工程实践类课程的传统教学模式和现状分析
目前，国内钢筋混凝土结构课程实践性教学仍然采用传统模式，即课程设计、认识实习、生产实习和毕业设计四个环节。随着培养目标和能力要求的不断提升，以上实践教学内容已很难满足学生的学习需求，仅有的有限实验数量和课程设计远远达不到使学生通过工程实践训练，配合课堂教学内容了解和掌握混凝土结构基本知识和方法的目的。而且，实际操作中还存在实践学习环节的程度和深度达不到要求、学习效果不理想等诸多问题，更无法达到学校提出的关于学生实践能力培养的目标。
比如，钢筋混凝土结构课程教学实验，对大多数学生来说是第一次接触，学生带有很强的好奇心和探索精神，特别是关于钢筋制作、绑扎、应变片粘贴、混凝土浇筑等环节，对巩固课堂所学知识，培养学生的动手能力和创新思想有非常好的辅助作用。然而，现在的教学模式基本处于教师做、学生看的状态，实验用的钢筋混凝土试件均由教师或实验人员提前制作完成，实验方案也由教师事先确定，且实验前的准备工作也均由实验人员完成，学生无法了解实验试件的制作过程和设计细节，整个过程完全变成了演示性实验，学生只是观看、抄录，按照规定模式填写实验报告，显然无法达到实验教学的目的。由于实验教学模式单一，教学重点主要是验证基本理论，起不到培养学生综合运用知识、解决实际问题能力的作用，更体现不了实验教学中学生的主体地位，无法激发学生的创造性。
哈尔滨工业大学土木工程专业“卓越工程师”培养方案中，对建筑结构试验课进行了大胆改革，通过发挥实验室对课程的支撑作用，提出每个本科生、研究生及研究项目的试验都可作为该课程的观摩内容，学生可根据自己的时间安排参观学习。天津大学实施了以培养学生的工程意识、综合能力和创新思维（简称“三要素”）为目标，以课内实验、集中实践、社会实践为基础，以基本实践能力、综合实践能力、研究创新实践能力训练为主线的实践教学体系。东北电力大学在钢筋混凝土结构课程实验中，将学生分为6～8人一组，在教师的指导下，由学生自己设计、制作实验所用构件，制定实验方案，进行实验操作和数据处理，最后分析整理实验成果，并撰写实验报告。实践证明，该方法调动了学生的学习积极性和创造性，培养了学生的创新能力[3]。清华大学自2001年开始实行了以学生为主的自主型混凝土结构教学实验，取得了较好的效果[4]。
（二） 国外相关经验分析
国外大学的课程体系与国内有较大区别，其土木工程往往和环境工程隶属于同一个学院。例如，美国康奈尔大学的土木与环境工程学院，有土木和环境两个专业，合起来称作“大土木”。“大土木”中，学生可以选择普通土木工程课程，或者其他如土木基础设施工程（结构和/或岩土）、流体力学/水文学、水资源系统、环境工程、交通工程等课程。在课程体系中，也很难找到与国内钢筋混凝土结构完全相对应的课程。由于美国混凝土结构设计规范相对单一，从而使其课程设置变得相对简单。例如在美国的房屋建筑工程中，《通用建筑规范》是指由美国各州或行政辖区以法律形式分别颁布的工程规范。在这些规范中，全面规定了与房屋的设计、施工、检测有关的偏原则性的基本要求。这些通用建筑规范条文中列出不同结构类型所采用的有关设计规范。因此，关于钢筋混凝土结构原理的内容，往往分布在结构工程、结构模拟和性能等课程中。20 世纪90 年代以来，美国工程教育界掀起了“回归工程”的浪潮，提出“大工程观”，要求工程教育提供综合的知识背景，强调工程的实践性，培养学生的创造性。对于每门课程，学生除了完成课程安排的理论学习作业和实验外，还要有一个月左右的时间来做与课程有关的、自己感兴趣的实验或设计。此外，工学院各系还设有URE 计划（Undergraduate Research Experience），即“本科生研究实践”计划，鼓励学生利用每年暑假工作的10 周时间研究企业提出的一些实际课题。值得一提的是，美国不少大学将实验单独设为一门课程，甚至列为核心课程。
摘要：为满足学生创新能力培养的目标要求，在钢筋混凝土结构教学过程中，探索实践了一条以工程实践为导向的钢筋混凝土结构教学新方法。该方法打破传统的课堂教学模式，让学生走出教室，走进实践和工程现场，系统地将课程教学实验、工程施工现场学习以及参与科研项目有机结合，实现了综合培养学生基本工程概念和专业技术的目的。
关键词：钢筋混凝土结构；工程实践；教学方法；改革
中图分类号：G642；TU375 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）02-0073-05
钢筋混凝土结构是土木、水利、港口工程等专业的主干课程，是一门综合性和实践性很强的专业基础课，其教学内容与现行的国家和行业规范关系密切。因此，实践教学成为该课程的一个重要环节，有助于学生将课堂上学习到的理论知识和实际工程结合，培养学生的知识应用能力，提高解决工程问题的水平，为毕业后从事相关工作打下坚实的基础[1- 2]。然而，目前该课程传统的教学方式为课堂讲授，即通过教师的课堂面授、讲解、讲演等形式向学生传授知识。这种教学方法虽然能有计划、有目的地为学生传授较多的理论知识，教学效率相对较高，但也存在明显的不足。课堂讲授是一种单向的信息传输方式，过多或长期使用容易使学生养成被动的思维和学习习惯，而且学生无法直接体验和消化这些知识，特别是当学生的工程实践经验匮乏时，常常无法将学习内容与工程对象联系起来，进而丧失了学习的兴趣和积极性，难以达到教学计划的目的和要求。
大连理工大学《关于制订2012-2016级本科生培养方案的指导性意见》中明确指出，“要以学生实践能力与创新能力培养为导向，注重实践与创新教育，加强创新性实践环节；注重科研与教学紧密结合，将最新科研成果融入教学之中”。因此，依据研究型大学精英人才培养课程体系的要求，进行大类基础课和专业基础课程教学模式的综合改革，加强学生实践能力和创新能力的培养，形成以能力培养为目标，体现知识、能力、素质协调发展的教学方法，对全面培养学生的创新实践能力和工程意识具有重要意义。换言之，我们培养的卓越工程师，应该是既懂得一定的结构理论，又能够根据标准、规范解决实际结构工程问题的专门人才。
一、国内外实践教学环节对比分析
（一）中国工程实践类课程的传统教学模式和现状分析
目前，国内钢筋混凝土结构课程实践性教学仍然采用传统模式，即课程设计、认识实习、生产实习和毕业设计四个环节。随着培养目标和能力要求的不断提升，以上实践教学内容已很难满足学生的学习需求，仅有的有限实验数量和课程设计远远达不到使学生通过工程实践训练，配合课堂教学内容了解和掌握混凝土结构基本知识和方法的目的。而且，实际操作中还存在实践学习环节的程度和深度达不到要求、学习效果不理想等诸多问题，更无法达到学校提出的关于学生实践能力培养的目标。
比如，钢筋混凝土结构课程教学实验，对大多数学生来说是第一次接触，学生带有很强的好奇心和探索精神，特别是关于钢筋制作、绑扎、应变片粘贴、混凝土浇筑等环节，对巩固课堂所学知识，培养学生的动手能力和创新思想有非常好的辅助作用。然而，现在的教学模式基本处于教师做、学生看的状态，实验用的钢筋混凝土试件均由教师或实验人员提前制作完成，实验方案也由教师事先确定，且实验前的准备工作也均由实验人员完成，学生无法了解实验试件的制作过程和设计细节，整个过程完全变成了演示性实验，学生只是观看、抄录，按照规定模式填写实验报告，显然无法达到实验教学的目的。由于实验教学模式单一，教学重点主要是验证基本理论，起不到培养学生综合运用知识、解决实际问题能力的作用，更体现不了实验教学中学生的主体地位，无法激发学生的创造性。
哈尔滨工业大学土木工程专业“卓越工程师”培养方案中，对建筑结构试验课进行了大胆改革，通过发挥实验室对课程的支撑作用，提出每个本科生、研究生及研究项目的试验都可作为该课程的观摩内容，学生可根据自己的时间安排参观学习。天津大学实施了以培养学生的工程意识、综合能力和创新思维（简称“三要素”）为目标，以课内实验、集中实践、社会实践为基础，以基本实践能力、综合实践能力、研究创新实践能力训练为主线的实践教学体系。东北电力大学在钢筋混凝土结构课程实验中，将学生分为6～8人一组，在教师的指导下，由学生自己设计、制作实验所用构件，制定实验方案，进行实验操作和数据处理，最后分析整理实验成果，并撰写实验报告。实践证明，该方法调动了学生的学习积极性和创造性，培养了学生的创新能力[3]。清华大学自2001年开始实行了以学生为主的自主型混凝土结构教学实验，取得了较好的效果[4]。
（二） 国外相关经验分析
国外大学的课程体系与国内有较大区别，其土木工程往往和环境工程隶属于同一个学院。例如，美国康奈尔大学的土木与环境工程学院，有土木和环境两个专业，合起来称作“大土木”。“大土木”中，学生可以选择普通土木工程课程，或者其他如土木基础设施工程（结构和/或岩土）、流体力学/水文学、水资源系统、环境工程、交通工程等课程。在课程体系中，也很难找到与国内钢筋混凝土结构完全相对应的课程。由于美国混凝土结构设计规范相对单一，从而使其课程设置变得相对简单。例如在美国的房屋建筑工程中，《通用建筑规范》是指由美国各州或行政辖区以法律形式分别颁布的工程规范。在这些规范中，全面规定了与房屋的设计、施工、检测有关的偏原则性的基本要求。这些通用建筑规范条文中列出不同结构类型所采用的有关设计规范。因此，关于钢筋混凝土结构原理的内容，往往分布在结构工程、结构模拟和性能等课程中。20 世纪90 年代以来，美国工程教育界掀起了“回归工程”的浪潮，提出“大工程观”，要求工程教育提供综合的知识背景，强调工程的实践性，培养学生的创造性。对于每门课程，学生除了完成课程安排的理论学习作业和实验外，还要有一个月左右的时间来做与课程有关的、自己感兴趣的实验或设计。此外，工学院各系还设有URE 计划（Undergraduate Research Experience），即“本科生研究实践”计划，鼓励学生利用每年暑假工作的10 周时间研究企业提出的一些实际课题。值得一提的是，美国不少大学将实验单独设为一门课程，甚至列为核心课程。
