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关键词：独立任务型课程；模块化；课程过程考核评价
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）04011204
课程考核方法是实现人才培养目标的重要手段，是高校教学过程管理的一个重要环节。高等工程教育很多专业基础课程和专业课程，其知识体系由相互近似独立的工程任务组成，且设计、分析和计算的原理也不相同。这些专业知识的掌握、能力的培养是一个复杂的分段逐步实现的过程，成绩评定不是一个简单的标准考试的结果，应以人才培养目标为导向，结合不同的教育经验，形成以多模块、多形式、多手段的进程性的过程评价为主的考核评价体系，并在教学中不断指导学生，创造问题情景，激励学生自主学习、独立思考、判断和分析。通过课程评价督促教师纠正教学方法，调整学习的方向和方法， 进而更好地达到人才培养目标。文章基于课程与教学课程基本原理中的过程考核原则，以钢筋混凝土结构设计原理课程为例，研究了独立任务型课程模块化过程考核评价的方法。
一、课程考核评价研究概况和基本原理
（一）研究概况
关于中美大学在课程考核方式上的差异，南京财经大学高等教育研究所陈棣沭等对此进行了系统对比，他认为中国各大学课程评价方法多采用标准化考试，而美国
则更注重过程性考核，并将其成绩纳入课程考核评价体系中[1]。美国也曾认为标准化考试是课程评价的最佳方法，但标准化考试使用了20多年后其弊端逐渐暴露[2]。为此，20世纪30年代美国教育学家泰勒经过了8年的
教育研究，提出了课程与教学基本原理的4条原则[3]，构建了当今美国及西方国家从小学到大学课程教学设计的基本准则。其中，泰勒的课程与教学基本原理中第4条给出了课程教学的过程评价方法。20世纪70年代，教育学家欧・桑迪在泰勒课程原理和教育心理学研究成果的基础上，进一步提出了现代课程评价的7条原则[2]，其核心是通过引导和刺激，调动学生内在的学习动机，激励其自主学习，强调自我评价，同时，在考核评价手段上注重多样化，在教学进程中采用观察等方法，发现学生的创造力，考察其认识、感悟及应用能力
。目前美国各大学的学生考核方式无不受泰勒和欧・桑迪等教育学家课程考核评价原理的影响。对于中国应用型工程技术学院，德国教育经验值得学习。德国双元制职业教育久富盛名，德国职教界明确将培养学生的综合职业能力作为其主要目标，具体包括专业能力、方法能力和社会能力三大能力。考核标准围绕知识、技能、素质，构建课程考核标准， 体现能力本位的职业教育理念[4]。
（二）任务型课程过程考核评价方法
基于泰勒课程原理，课程考核即课程评价。其主要目的是通过考核检验学生对知识的掌握程度，是否达到了预期的教育效果，以及反馈教学过程中存在的教学问题[5-6]。目前中国各高校传统的课程考核方式是通过期末课程结业标准化考试来评价本学期的教学效果，存在反馈滞后的问题，对学生知识的掌握极为不利。同时，传统的课程考核方式，题型固定、答案统一，禁锢了学生主观能动性和创新思维能力的发挥[7]。
课程考核实质上就是课程教学效果的评价，对于土木工程专业的学生来说，钢筋混凝土结构设计原理课程教学主要目的是使学生具备钢筋混凝土梁、板、柱等构件承载的力学行为的分析能力，并基于分析进行工程结构设计。工程设计问题的分析和解决是结构设计逐步选优的过程，没有绝对统一的答案，因此需要培养学生运用不同方法和手段解决具体工程结构设计的能力。
钢筋混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的工程结构设计的基本原理课程，主要包含钢筋混凝土梁和柱构件的承载、构造和耐久性的设计基本原理，具有多个模块工程设计任务型的知识点群。各模块之间的知识体系前后继承性不强，相对独立。因此，该课程知识点具有模块化特点，配合模块化教学模式，其考核方式分模块、分阶段、分类别进行，其目的是使教学工作的重点真正落实到学生的工程设计能力培养之上，使学生在掌握结构设计基本原理的基础上，增强自主独立的工程设计和分析能力，真正实现土木工程专业人才培养目标。
二、课程考核模块划分
钢筋混凝土结构设计原理课程教学目的是让学生掌握结构设计基本原理，进而进行各类钢筋混凝土结构梁、板、柱等构件的承载设计，具体包括结构材料的选择、构件截面的尺寸设计、截面配筋设计。基于课程由不同工程设计任务组合而成的特点，按不同预定完成任务，将模块具体划分如下。
（1）结构材料性能和结构设计基本原理模块主要知识点主要包括：钢筋和混凝土的材料性能及选用原则荷载、材料强度的取值方法和结构设计的基本原理三个方面。
该部分知识点作为课程后续的梁、柱等设计的基础知识，将为这些构件设计提供材料力学性能和结构设计方法，因此考核重点是钢筋混凝土结构设计的基础理论，以及与其相关的土木工程材料力学性能的基础知识。
（2）钢筋混凝土梁构件截面抗弯、抗剪和抗扭设计原理模块的主要知识点包括： 钢筋混凝土梁在弯矩，或剪力，或扭矩作用下截面破坏过程；构件承载力截面设计的基本假定和设计原理；构件承载力设计和梁结构的构造要求三个方面。
该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能、结构设计的基本原理，掌握梁的构造设计方法，利用理论力学和材料力学等相关力学理论和混凝土梁试验研究成果，分析梁截面破坏过程，构建钢筋混凝土梁极限承载力理论计算模型，掌握梁构件的承载力计算方法，同时应用这些方法，进行钢筋混凝土梁构件截面的配筋设计和截面承载能力验算。该部分重点考核学生是否具备钢筋混凝土梁承载的力学行为的分析和工程设计能力，同时，考虑到专业知识的迁移和延伸，着重考核学生的专业知识综合应用能力，重点是将钢筋混凝土梁设计的基本原理拓展到实际的工程结构（框架结构，连续梁，简支梁、悬臂梁结构）应用中。
（3） 钢筋混凝土设计原理模块的主要知识点包括：钢筋混凝土柱构造设计要求（材料、截面、钢筋）；
轴心受压构件正截面的破坏过程和特征及承载力计算方法；
偏心受压构件破坏过程和特征及正截面承载力计算方法；
偏心受拉构件正承面载力和斜截面承载力计算方法；
对称配筋条件下，柱的承载力设计五个部分。
该模块教学目的是使学生熟练掌握结构材料性能和结构设计的基本原理，进行柱的构造设计，利用理论力学、材料力学相关理论，以及混凝土柱试验研究成果，分析柱的截面破坏过程，构建钢筋混凝土柱极限承载力理论计算模型，掌握柱构件在轴心、偏心受压条件下，以及对称与非对称条件下的承载力计算方法，同时运用这些方法进行钢筋混凝土柱构件截面设计。重点考察学生是否具备钢筋混凝土柱承载设计的能力和对该类工程问题的分析能力。
（4）钢筋混凝土梁构件正常使用阶段挠度和耐久性的设计原理，以及预应力混凝土梁设计原理模块，主要考核构件截面在长期和短期荷载作用下截面刚度和变形控制设计；构件截面裂缝宽度的验算方法和环境侵蚀对构件承载能力的影响；预应力混凝土构件的预应力损失、预应力设计和构件承载力计算方法及构造要求。
该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能和结构设计基本原理，理解和掌握构件正常使用的设计方法，利用理论力学和材料力学相关理论，学会构建钢筋混凝土梁正常使用阶段截面刚度理论计算模型，掌握混凝土结构耐久性设计要求，通过对预应力结构施工工艺、承载设计原理的理解，掌握预应力结构设计方法。是否具备预应力梁结构的设计能力是考察的重点。
三、考核方式和标准的设计
基于模块化教学改革的要求和独立任务型课程模块化过程考核评价的基本原理，该课程考核评价引入了分阶段、按模块、多手段的考核模式，最终目的是调动学生学习的积极性和主动性，强化学生“能力”培养，真正实现人才培养的目标。同时，解决教与学的偏差、教学信息反馈滞后问题，提高课程教学质量，最终实现进程性模块化课程过程考核评价的设计。该评价方式和标准的设计主要包括各模块考核评价的要点设计和课程考核成绩评定方案设计两部分。
（一）模块考核评价要点
教学模块1包括钢筋混凝土结构设计的基础理论和结构材料力学性能，主要为其它模块知识点的理解和掌握提供理论支撑。该部分知识贯穿整个教学过程，因此其考核要点是专业基础概念和基本原理。为了便于学生综合应用相关课程（土木工程材料，材料力学等）知识，理解和掌握结构设计基本原理，考试中增加混凝土材料组成和制备、钢筋混凝土材料力学性能的基本知识。该部分考核以书面闭卷形式为主，题型主要有名词概念、简答、钢筋混凝土工程材料问题分析。
教学模块2、3是该课程的重点教学内容，主要培养学生工程问题综合分析、工程设计和创新思维能力。由于该部分理论性和工程应用性强，而且每一个知识点具有明确的工程设计目的。因此该模块考核可根据工程设计的特点，采取以灵活多样的开卷（工程问题分析、研究、工程设计计算）考试为主，以试验研究、工程设计大作业、结构设计大赛、结构问题研究为辅进行考核，其目的是考查学生对工程（梁、柱）设计理论方法的理解和掌握情况，以及工程实践分析和创新解决工程问题的能力。其中工程设计作业、工程设计大赛和梁柱的试验等辅考核，由课题组教师指导，以小组为单位共同完成。通过设计作品展示、试验设计和钢筋混凝土结构设计大赛、研究报告等形式，较好地激发学生对结构分析和设计的兴趣，培养学生的创新能力、协作能力和团队合作精神。
由于教学模块4教学知识点体系内容多，通过单一试卷考试不能全面反映学生对该部分知识点的掌握程度，因此，该模块考核以具体工程项目中预应力梁设计为背景的大作业形式为主，全面考核学生进行新型结构研究和创新实践的能力。
（二）课程考核成绩评定方案的设计
基于该课程考核要点，并结合阶段模块化教学改革的要求，有针对性地进行题型设计。在考试题型设计中，工程问题分析，解决问题的方案、思路和工程设计计算作为重点题型，考核学生是否能够善学善用，运用所学工程设计原理，进行独立思考、解决和分析工程问题。在考核评价过程中，鼓励学生提出具有创新性的、探讨性的观点，并在分值上给予体现，同时，工程问题论述分析题的评分标准要基于工程设计原理，允许有不同见解的答案，评卷时应着力关注试卷的分析问题和计算推导，以及不同方案的比选过程。具体题型设计和考核评定标准如表1。
研究性试验、构件设计作业，竞赛、研究报告100小组考核100全过程
平时平时出勤（20%）、作业（40%）、课堂笔记（20%其检查4次）、互动问题回答（课堂活动和小组互动20%）100全过程
总成绩平时（10%）+考试（60%）+研究型（30%）100
四、结语
（1）课程教学过程考核和考核手段多样化是目前国内外高等教育课程考核评价的主要方法和趋势。
（2）课程考核评价模式的改革要结合课程特点，以实现人才培养目标为指导思想，因地制宜进行系统设计，实现课程教学和评价一体化的改革。
（3）对于独立任务型课程，采用分阶段、按模块、多手段的过程考核模式符合现代课程过程评价改革的理念。参考文献：
[1] 陈棣沭，韩婧.大学课程考核方法之比较分析[J].教育与现代化，2009，29（2）：91-96.
[2] 韩锋.美国评价学生的七项标准[N].山东教育，2001，19：124.
[3] （美）劳拉夫.泰勒.课程与教学基本原理[M].施良方，译.北京：人民教育出版社，1994：23.
[4] 张海容.德国职业教育对我院高职教育课程考核模式的启示[J].北京劳动保障职业学院学报，2010，4（3）：41-44.
[5] 黄亚红，曹弋.对当前大学课程考核模式改革的思考[J].高等函授学报：哲学社会科学版，2007，20（2）： 67-68.
钢筋混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的一门专业主干课，该课程主要研究典型构件梁、板和柱等的一些力学性能、设计方法、构造要求和破坏特征等，其任务是向学生传授混凝土结构构件受力性能、计算原理和设计方法，为混凝土结构设计奠定基础。
然而钢筋混凝土结构设计原理的特点是概念多、内容多、符号多，加上规范的约束性，公式的经验性和问题的多解性，给学生的学习带来了一定的困难。为了改变这种状况，提高教学效果，本文结合作者多年的教学经验，从课堂教学的角度作了一些探讨。
1 课程特点
（1）课程综合性很强，要求学生具备扎实的数学和力学基础知识。
钢筋混凝土结构设计原理的教学内容从材料的力学性能入手，然后研究基本构件的承载特性和破坏特征。由于混凝土是由水泥、骨料和水搅拌经凝结硬化而形成，因此，混凝土材料的离散性大，力学性能较为复杂，相应的材料参数具有不确定性。为了获得混凝土材料及其构件的强度设计值，需要学生掌握概率论与数理统计相关的数学知识，理解极限状态设计方法。在分析构件基本受力过程中，虽然混凝土材料不是均质且非各向同性材料，但仍采用了材料力学分析问题的方法。因此，需要学生具有扎实的数学与力学基础。
（2）理论与工程实践相结合，需要培养学生的工程素质。
钢筋混凝土结构基本原理是一门由理论向工程实践转化的学科，也是学生第一次接触理论与工程实践都很强的课程。在教学过程中，学生经常有解决问题的结果为什么不是唯一的困惑。因此，需要让学生明白，影响一个实际工程的参数很多。在满足《钢筋混凝土结构设计规范》的前提条件下，很多参数的选取具有一定的主观性和经验性。因此，需要在课程教学中，建立学生的工程概念，培养他们的工程素质。
（3）涉及内容多，知识覆盖面广。
钢筋混凝土基本原理内容主要包括：材料特性、构件的承载性能、理论分析、构件设计计算等四个部分。在材料特性中，不仅要掌握混凝土的力学特性，也要掌握其非力学特性，如收缩与徐变。构件的承载性能中，由于混凝土的离散性及脆性特征、钢筋与混凝土2种材料的配比，以及荷载的加载方式，都会影响着构件的承载性能。通过分析构件的承载性能，建立合理的力学计算模型，进行理论分析，推导出构件的设计计算理论。并与实验结果相对比，并考虑工程的安全性及舒适性，最终落实到工程实践中。因此，钢筋混凝土基本原理涉及内容多，体系庞杂。
2 课堂教学探讨
（1）采用案例法，梳理混凝土结构设计原理的内容。
案例教学法是以学生对案例的运用和讨论为特点，帮助学生掌握对实际问题进行分析和反思的方法，重在提高学生的认识水平和解决问题的能力。其教学方法是根据教学目标的需要，以案例为基本素材，把学生带入特定的事件情景中，进而识别问题、分析问题和解决问题，其最根本的内容就是案例的选取和使用，这也是案例教学区别于其它方法的关键。其特点有：真实性、典型性、规范性、启发性和实用性。
（2）树立正确的设计观念，培养工程素养。
在刚开始讲授钢筋混凝土结构设计基本原理课程时，学生的概念里仍然是任何问题都只有唯一的精确理论解，学生只会解答严格给出条件的问题，但条件设定不完全时，学生往往会无法下手。面对钢筋混凝土结构基本原理，学生总会设法找到设计结果的唯一性与精确性。这就需要授课老师回答正确的设计观念。设计是从未知到已知，包括收集资料，方案比较，计算分析，结果评价，反复修改。在收集资料过程，使用材料的属性只能估算；结构方案分析时，只能进行结构的近似分析；建筑结构物上承受的外荷载并不能准确得知。因此，设计也是一项综合性的创造性工作，设计不是一次就能成功的。它是一个寻求最佳解的过程。由于材料属性的离散性和外荷载的不确定性等因素的影响，使得设计结果答案不唯一，但有好坏之分。通过对设计概念的讲解，让学生明白设计一个工程与做一道数学题的区别，从而培养他们的工程素养。
（3）系统介绍研究思路，帮助学生理解实验性结果的科学性。
与材料力学课程比较，钢筋混凝土结构的基本理论是建立在大量的试验数据曲线拟合的基础上，构件的设计计算内容是建立在实验和工程实践基础上的，故存在很多经验系数和经验公式。这可能使得学生怀疑这门学科的科学性，难以让学生找到学习这门课的方法。因此，需要老师系统地介绍以概率理论为基础的设计理论方法。针对一个未知的领域，解决问题的主要思路分为以下几个步骤：①首先通过大量的实验，观察实验现象，找到问题的主要影响因素；②建立合理的数学力学计算模型；③以相关力学理论为基础，建立相应的设计计算方法；④将理论结果与对实验经果进行认真对比分析，寻找结果差异的原因；⑤以工程实际需求为目标，对设计计算方法进行修正。然后以某一构件（如抗扭构件）的设计计算理论为例，来讲解其设计方法。这就使得学生易于理解规范中的相关构造要求，以及设计参数的上下限值（如最小和最大配筋率）。
（4）注重归纳总结，加强教学的逻辑性
符号多是钢筋混凝土结构基本原理一大特点，在学习过程中，学生常常混淆符号。因此，老师在教学过程中，需给学生讲解符号的规律。符号的下标一般是英文单词的开始字母。如：εe、εp、εsh、εcr依次为弹性应变，塑性应变，收缩应变和徐变。为了便于学生能很好记住这些符号，在课件中给出专业术语的英文单词。另外，课本中构造部分规定性东西多，内容比较零散，缺少逻辑性，有时，一个规定，在不同的地方多次出现。
关键词：土木工程；混凝土结构；教学方法；教学过程；教学质量
作者简介：杨敬林（1978-），男，湖南武冈人，湖南农业大学工学院，讲师；方亮（1981-），女，湖南岳阳人，湖南农业大学工学院，讲师。（湖南 长沙 410128）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0082-01
“混凝土结构”课程是土木工程专业的一门理论性及实践性都较强的专业基础课程。本课程的主要任务和基本要求是：学生通过本课程的学习，掌握混凝土结构设计的基本原理及结构设计基本方法，能正确应用混凝土结构设计规范进行混凝土结构基本构件的设计，并具有初步分析和解决一般混凝土结构实际工程技术问题的能力。[1]本文以湖南农业大学土木工程专业“混凝土结构”课程的教学为研究对象，结合该课程教学中存在的问题，就如何改进教学方法，提高教学效果和教学质量进行探讨。
一、“混凝土结构”课程现状及存在问题
“混凝土结构”课程包括混凝土结构基本原理和混凝土结构设计两个部分，分上下两册两学期开设，上册主要内容有绪论、混凝土结构的材料及结构设计方法、混凝土结构各种基本构件（包括受拉构件、受弯构件、受压构件、受扭构件、预应力混凝土等）的设计原理和方法，最后就是混凝土构件的刚度（包括裂缝、挠度等）计算；[2]下册主要内容有混凝土梁板结构、工业厂房结构和多层与高层建筑结构。课程教学大纲上下两册要求学生通过“混凝土结构”课程的学习，掌握基本理论、基本概念，在熟悉和了解混凝土结构设计规范的基础上掌握混凝土结构基本构件的设计原理和计算方法，能从事土木建筑混凝土结构的设计、施工、制造和简单的预应力混凝土结构设计等。从课程教学效果和学生反馈的信息来看，该课程在教学过程中主要存在以下一些问题：[3-6]
课程内容多而复杂。“混凝土结构”课程的内容从基本原理到各种混凝土结构物的设计计算，涵盖面广，涉及到的内容比较多，学时数也较少，需要较扎实的数学力学基础知识，也要求学生有较强的空间想象能力和绘图能力。
课程内容计算公式多且复杂。混凝土结构设计主要是各种房屋建筑结构物的设计计算需要配筋，包括钢筋的级别、直径、数量、长度等等，这些内容带有很大的不唯一性，使得计算增大了难度，学生初次接触这种不确定性的设计更加懵懂，接受尚需要一个过程，通过不断的练习和讲解才会明白和理解。
课程教学方法陈旧。混凝土结构设计讲授内容大多枯燥，缺乏具体的实际教学模型和例子，课堂上学生觉得乏味就不用心听，不用心听课就更加理解困难，日积月累，学习便恶性循环。
课程学习方法不合理。“混凝土结构”课程的学习是要循序渐近，需要不断积累的，学生普遍认为该课程理论简单，公式容易，在认识上存在学习误区，没有找到适合自己个人学习“混凝土结构”课程的方法。
二、“混凝土结构”课程教学体会
针对“混凝土结构”课程学时少、基础薄、难度大、任务重的特点，笔者结合在湖南农业大学讲授该门课程教学实践过程中的一些经验，就如何改善和提高该门课程的教学水平和取得良好教学效果谈些体会。
1.合理安排教学计划和教学环节
湖南农业大学土木工程专业教学计划中“混凝土结构”课程教学分为上、下两册，上册为混凝土结构基本原理，安排在第四学期开设，下册为混凝土结构设计，安排在第五学期开设，各为40学时。刚好安排在“建筑材料”课程结束后开设比较合理，上册课程学时建议调整为50学时，下册为40学时保持不变，这样课程的安排和开设学期均比较合理。课程安排的教学计划与课程教学环节（课程实验、课程设计等）均有机结合了起来，既不与前续课程起冲突，也不影响后续课程的连贯性学习，很大程度上保证了课程教学计划的科学性、适用性。
2.学习方法与时间安排合理调节
方法不是万能的，但是没有方法也是万万不能的。如果方法得当，学习也就事半功倍，方法笨拙，学习反倒累而无效。因此，在大学专业课程的学习过程中，既要掌握方法，也要合理安排和调整学习时间，二者能够有机合理安排，学习一定效果极佳。课前预习：自学过程中的疑问，通过在课堂上听老师的讲解、分析，尽可能消化；咬文嚼字：看书时要一个字一个词、一句话细嚼慢咽，逐渐加以理解和消化；理解记忆：学习记忆某些理论、公式方法，注意它们之间的联系，理解地记忆；课后复习：课后对于课堂上某些难懂或重点的知识点应加强复习，以加深对这些知识点的理解。在学习过程中一定要注意合理安排学习时间，学习效率不是学习时间简单的叠加，学习需要学习效率，只要学习效率高，学习时间可以减少，学习效率高，学习质量自然也就上来了。因此学习方法和学习时间结合得当，事半功倍，成绩也斐然。专业教师在“混凝土结构”课程教学过程中就要对学生讲解学习方法和学习时间之间的相互关系，要求每一位学生在学习过程中逐步找到适合自己学习的最好方法，以提高自身的学习效率和质量。
3.理论计算与规范要求相互结合
“混凝土结构”课程中讲述了大量的理论计算公式，推导过程复杂而难理解，规范规定的构造要求多且细，学生开学领到教材一看，公式多，配筋图多，规范构造要求多，感觉难学发愁，加深了学习“混凝土结构”课程的畏惧心理。其实，“混凝土结构”课程的计算公式都比较简单，容易理解记忆，只要能将结构的相关参数代入公式就能计算，再结合混凝土结构设计的构造要求，以结构的基本参数（如截面尺寸、计算简图、材料特性）的计算为前提，代入混凝土结构的计算公式中设计计算。因此，笔者在教学过程中，对教材中大量的计算公式的推导循序渐进，一步一步深入，在每个公式推导过程中将结构设计规范规定的构造要求贯穿其中，帮助学生们理解记忆，对于课程里面较复杂的公式，在每周的答疑时间安排课后答疑、习题讲解，进行解释与推导，有针对性和有目的性地讲解课程的重难点内容。
4.教学形式多样化和教学手段现代化
教学是一个庞大的复杂系统工程，教学形式应该简单、直观，多样化、科学化，切不能生搬硬套，要有针对性讲授“混凝土结构”课程的重点内容，选择性地因材施教，启发式教学，活学活用。采用多种形式的教学方法：传统教学与现代化教学相结合，课内教学与课外答疑相结合，理论教学与习题作业相结合，视频与试验相结合，等等，不断增强“混凝土结构”课程教学的针对性、适用性和趣味性，以增强学生主动学习和理论联系实际的学习思维。例如，在讲完混凝土结构受弯构件的基本原理之后，任课教师可增加一节课内讨论课，结合教学楼中受弯构件的实例，分两三组讨论，并给予每组学生合理性的分析解释。在教学手段上，笔者应用现代化教学手段，采用多媒体电教化教学，融文字、图片、动画于一体，把教材抽象的理论知识与活生生的具体的工程实际例子结合起来，讲解并扩充混凝土结构设计最新发展动态和最新理论成果，在课内一起探讨和学习，弥补教材内容的不足，开阔学生学习视角，以促进学生学习的兴趣，提高学习的积极性。
三、结语
专业课程教学改革是一项长期而艰巨工作，当代大学生学习知识缺乏主动性，独立思考问题的能力欠缺，大学专业教师应以课程教学改革为契机，不断更新教学理念，探索新的教学模式，探索出一个适合专业教师教授专业知识和当代大学生学习专业知识最佳结合点。综合湖南农业大学这几年的“混凝土结构”教学情况，笔者的教学方法和教学改革取得了一些进展，教学效果显著，得到了学校和学生的一致认可。
参考文献：
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[2]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2007.
[3]张卫东.混凝土结构课程教学改革[J].高等建筑教育，2005，14（4）：60-62.
[4]姚力，葛明兰，尹冶.“混凝土结构设计原理”课程建设探讨[J].中国电力教育，2009，（6）：133-134.
关键词：大土木专业；结构设计原理；精品教材
中图分类号：G423.3；TU-4 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）05-0067-04
土木工程专业的人才培养模式很大程度决定了未来土木工程师的能力与素质。目前世界上大多数国家采取“通才”教育，即强调“土木工程专业宽口径”的培养目标，在培养方案和课程设置上注重大土木平台的构建[1-2]。在这样的背景下，专业平台课程的学习对学生知识体系的形成尤为重要。
结构设计原理课程作为土木工程专业的专业基础课[3]，对帮助学生构建基本结构概念非常重要。近10年来，笔者所在的教学团队针对该课程进行了一系列的实践探索，先后承担并完成多项课程建设与改革项目，该课程已荣获“江苏省精品课程”，团队编著的《结构设计原理》教材[4]获江苏省精品教材和重点修订教材等立项。
笔者基于教学团队在课堂教学及教材修订过程中的实践，对《结构设计原理》精品教材建设进行探讨，旨在为土木工程专业基础课程教材建设提供参考。
一、现状分析
结构设计原理是土木工程专业的基础核心课程，主要培养学生掌握结构基本构件的设计计算能力，为结构整体设计奠定基础。结构设计原理主要讲授混凝土结构设计原理和钢结构设计原理两部分内容，课程具有基础性强、学时长、知识体系复杂、实践性强等特点。目前国内各高校均将该课程设置在第五学期，但开设方式各有不同，例如：清华大学将课程分为混凝土结构（1）和钢结构（1）两门课程，每门分别为3学分，合计96学时；同济大学分为混凝土结构基本
原理和钢结构基本原理，分别为4学分和2.5学分，合计111学时；东南大学将两部分合并为工程结构基本原理，合计5学分80学时；中国矿业大学将钢筋混凝土结构和钢结构合并为结构设计原理课程，共80学时。
教材的编写和选用与课程设置密切相关，教材的编写质量对课程教学效果的影响也非常明显[5-6]。目前对于《钢筋混凝土设计原理》和《钢结构设计原理》教材的建设，要么完全分离，要么简单组合，在教材内容编排方面对知识体系的完整性和共通性考虑不足。有些教材过于偏重理论分析，与实际工程联系不紧密；有些教材仅强调实例缺乏足够的理论分析。在“大土木”的背景下，如何将土木工程中基本构件的设计原理融合为一整体，实现真正意义上的平台课的搭建目标，并与后续专业课的学习有效搭接，成为精品教材建设需要思考和解决的问题。
二、教材编写探讨
基于上述现状分析和实践探索，笔者认为大土木专业结构设计原理精品课程教材的编写应重视原理共通与材料差异并存，做到基本原理与工程应用并重，实现课堂学习与课外拓展并举。
（一） 原理共通与材料差异并存
作为一门介绍专业基础的课程，其教材应体现结构构件基本设计原理的共通性，同时也不应忽略这些基本原理因材料的不同而引起的差异。以图1（a）所示纯弯曲构件为例，如果是钢筋混凝土梁图1（b），其设计公式来源于试验现象及理论推导的结合，讲解中通常需要强调钢筋与混凝土二者共同受力，给出如图2所示的截面应力的变化图，并有一系列基本假定作为前提才能获得这些基本公式，在授课过程中必须强调试验现象并有专门的试验环节针对该内容做深化；而钢梁图1（c）的设计公式则源于材料力学的理论推导，其截面应力的变化如图3所示。对比图2与图3，可见其差异明显。
这种差异在轴压柱、偏压柱以及构件的连接方面也有所体现。如果无视这种差异，强行将两部分内容简单揉合，必然给学习者特别是初学者带来很大的困惑，
造成概念混淆、理解混乱。为此，在教材的结构安排上，应将混凝土结构设计原理及钢结构设计原理分篇编写，既显示出两者之间在原理上的相通性，又体现了不同材料构件设计的区别。这样有既利于学生理解学习，又方便教师讲解。
（二）基本原理与工程应用并重
结构设计原理课程的特点应该是“始于理论，终于应用”，即立足于基础理论的同时还要强调基本原理的应用方法，以使学生在掌握基本概念的基础上，通过实例将原理应用于设计实践，加深学生理解。
首先应妥善把握理论推导的尺度。对基本理论的涉及深度不宜过深，因为纠缠于基本理论往往会适得其反，造成学生疲于推导、演算，而忽略理论背后的“原理”。另外，理论推导枯燥乏味，势必增加学生的学习负担，削弱其学习兴趣。教材中的理论应服务于基本原理。例如钢结构轴心受压构件的整体稳定设计中非常重要的整体稳定系数φ，它综合体现了初弯曲、初偏心和焊接残余应力对构件临界应力的影响，其中讲到初弯曲对轴心压杆承载力的影响时，用图4所示的压杆进行理论分析，推导出轴心压力接近临界压力时，其跨中挠度趋于无穷大的结论，表明构件失稳，就很好地体现了“原理”。
其次，应重点培养学生对基本原理的应用方法。教材中对每个知识点都应该有相应的例题可以参考，同时还应有综合例题将相关知识点串联，使学习者对知识点有系统整体把握。图5为某钢结构的主次梁体系，以此为工程背景，可以将其次梁、主梁、柱、支撑等基本构件的设计，以及主次梁、主梁与柱的连接设计分散于各个章节的例题中，既能各自独立，又能形成整体结构，帮助学生构建由点及面的知识体系，应用效果非常好。当然，作为教材，课后还应配合一些习题帮助学生完成课外拓展训练，使学生能及时将课程学习的内容进行具体应用。无论是例题还是习题，都要做到与实际工程紧密联系，只有多联系实际才能保证“原理”有个坚实的落脚点。
（三） 课堂学习与课外拓展并举
土木工程学科的一个重要特点就是实践性很强，任何一个理论都要经得住实践的检验，而很多设计理论也都是源于实践。因此，一方面应强调设计方法的实践来源，在教材内容编排上可按照试验研究―理论分析―设计方法―实例分析的顺序进行，并适当配合现场试验、动画演示以及试验录像以加深学习者的印象。另一方面应注意激发学生自主动手的能力，比如在教材中加入自主设计试验、模型制作等习题。这对培养学生的结构感觉非常重要，也可以丰富教学内容。图6a为钢结构连接部分的一道课后综合作业题，包含了角焊缝受拉受弯、螺栓拉剪、螺栓拉弯等连接的验算。学生对该图的理解有困难，为了解决此问题，首先指导学生绘制了该连接的三维模型（图6b），通过旋转角度动态观察辅助识图，然后组织学生动手制作缩比模型（图6c），通过亲手操作组装，学生对钢结构的传力路径、连接方式及构造细节等有了更为深入的理解。这种实践教学方法操作简单，很好地实现了课堂学习与课外拓展的有效对接，实施效果良好。
结构设计的流程相对比较程序化，每种构件的设计都遵循一定的流程和规律，即材料参数确定、截面初选、基本设计公式选用、适用条件校核、复核等。为此，可以在每一章节设计方法阐述之后，附上对应内容的程序化流程图（图7），以有利于学生对设计过程的总体把握。同时，该部分内容也为学有余力的学生提供了很好的编程锻炼机会，如图8即为指导学生参照教材流程编制的VB小程序，界面简单、功能齐全、效果良好。
由于篇幅有限，这些课外拓展内容无法在教材中充分展开，可以将其制作为电子资源库，采用多媒体教材的形式对纸质教材进行适当补充。此外，还可将电子资源整合于精品课程网站，供学生浏览学习。
三、结语
结构设计原理是大土木专业一门非常重要的专业核心课程，其内容多、公式多、公式适用条件多，具有一定的难度。教材建设作为该课程的重要环节，对教学效果的影响较大。基于多年的课堂教学和教材建设实践，笔者对大土木专业结构设计原理课程精品教材的编写进行一些探讨，以期为土木工程专业基础课程教材的建设提供参考。
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关键词：混凝土结构；设计；本科教学
【中图分类号】G64.23【文献标识码】A【文章编号】
土木工程是一门和人们衣食住行息息相关的学科，范围非常广泛，有房屋建筑工程、给水排水工程、公路与城市道路工程、机场工程、水利工程等。其发展取决于两方面：物质技术方面和科学理论方面。科学理论的目的是认识课题，寻求本质，主要任务是解决“为什么”，表现形态为知识理论；物质技术的目的是用来改造课题，任务是回答“做什么和怎样做”，表现形态为物质[1]。在土木工程领域科学理论主要表现为材料和结构在作用下的反应与破坏机理、计算原理；物质技术主为材料制作与加工技术、结构技术、施工技术、节能技术等。其中施工和材料，还有理论最为重要，又称为土木工程的发展的三要素：施工、材料和理论。
房屋建筑工程是土木工程的分支，同样受二个方面和三要素的制约与促进。科学理论方面每个领域都是基本相同的，由于不同领域的特殊性，其物质技术方面不尽相同。在本科教学中，作者认为应讲清理论，来理解和掌握技术；工作中，则要结合现有技术和理论，解决工程问题，创造和使用新的技术。
虽然房屋建筑工程只包含两个方面――科学和技术，但内容非常多，限于篇幅，本文主要讲述物质技术中的结构设计。结构是承重的骨架体系，根据组成材料又可分为混凝土结构、钢结构、砖混结构、木结构等。不同材料及所组成的结构体系在作用的反应与破坏机理的不同，设计方法又有所不同，本文主要从总体上讲述混凝土结构的设计方法的共性与教学改革建议。所谓结构体系是指构件按一定的传力路径而组成的结构定式，通常简称为结构。目前混凝土结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、混合结构。
混凝土结构的材料组成主要是钢和混凝土，由于两种材料的组成关系不同，以及结构体系的不同，不同的结构在荷载的作用下有共性，又有其特性。下面就谈谈结构设计共同的基本原则和步骤。
一、结构设计
设计就是把我们的规划、构思等，以视觉的形式（声音、图像和实物等）表现出来。结构设计通常指把空间以图纸的形式表达出来。结构设计的基本原则是均匀性、整体性和经济性。均匀性指结构质量、刚度、几何尺寸和作用分布均匀。整体性一指结构在作用下，作为一个整体参与抵抗工作，二指在偶然作用下或局部的破坏，结构还能保持整体而不倒塌或缓倒塌。结构均匀，方便估计作用效应，找出薄弱部位，采取加强措施；结构整体好，能提高其抵抗偶然作用的能力及抗灾能力，从而提高安全性。具体指导方针：安全适用，经济合理，保证质量，方便施工，减轻偶然作用，避免人员伤亡，减少经济损失。实施时从项目选址，（建筑和结构）设计，施工三个阶段严格把关，科学决策。本文主要谈结构设计阶段的方法与步骤。
我国现阶段的房屋建筑设计模式是建筑设计和结构设计分别由建筑师和结构师完成。通常把结构设计分成三个阶段：方案设计，初步设计，施工图设计。
1.方案设计
本阶段结构师根据经验，结合建筑方案，运用概念设计，初选结构的型式，结构的体系，构件的形式等。所谓概念设计即根据工程经验等形成的设计原则和设计思想，进行结构总体布置并确定细部构造的过程。
由于结构在各种作用下反应的复杂性，以及实际结构与计算模型的差异，很难有效地算出结构在各种作用组合下的薄弱环节，因此本阶段主要是运用正确的结构概念进行设计[2]，且要综合考虑经济、施工和技术先进性等。
具体过程结合结构破坏可能产生的后果及对各方面影响后果的严重性，根据建筑工程抗震设防分类标准与建筑结构可靠度设计统一标准，确定结构的设防类别及结构和构件的重要性。结合《抗规》（3.4节～3.9节，6.1.1）或《高规》（第3节），确定结构的三维尺寸（长宽高），结构体系及传力途径等。通常形成2个以上的方案，以供比较和进一步的优选。
2.初步设计与计算分析
主要是对前面的方案进行优选。初选构件的截面尺寸，材料，确定结构的计算简图，包括确定结构体系，杆件类型，杆件之间的连接形式，结构与支座的连接形式，材料的力学性质，荷载的计算。根据计算简图进行结构的力学行为分析（内力、变形、稳定性、动力特性等），从强度、刚度和稳定性三个方面对方案进行比较，确定最合理的方案。用极限状态设计法，求出构件的计算配筋量。
初步估算可以用简化方法并结合概念设计（如《抗规》3.4～3.6，《砼规》3.1～3.2和3.6，《高规》第3～5章）对多个方案进行初步筛选。再对筛选的方案，利用合法有效的软件（抗震分析时要符合抗规3.6.6），对结构进一步的分析比较：内力、位移、周期、薄弱部位和复杂部位的应力分析等，综合考虑施工与经济，确定最优的方案（结构布置、构件尺寸和材料类型）。对最优方案做详细的分析与计算（细部应力计算），得出计算配筋量。
3.施工图设计
本阶段主要是根据计算结果，结合概念设计，对结构和构件的构造、连接措施，耐久性及施工的要求，进一步的明确和细化，确定结构及构件的配筋量，细部构造的处理，选定材料。
目前常用的软件能给出梁板柱墙及基础的配筋量，并根据设定钢筋库进行选筋，并用平面标注。有时软件的选筋结果不是很合理，还需要设计人员根据计算结果及规范的相关要求，并运用概念设计对配筋进行核查、调整和补充。规范相关章节为：《砼规》3.5，4章，8章～11章，《高规》3.6，3.10，6章～11章，《抗规》3.9节和第6章，非结构构件还要考虑《抗规》3.7节和第13章.基础部位则要考虑《高规》第12章及《地规》和《桩规》。综合考虑当地材料的供应和施工水平，书写施工说明，绘制配筋图。
二、教学
传统设计规范以“截面钢筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土结构的安全，实际这只属于安全的较低层次。而结构在偶然作用的倒塌，才是对安全的最大威胁。因此，提高结构的抗灾性能，这才是结构安全的根本[3]。而提高结构的抗灾性能，就要加强结构的整体性。传统的房屋混凝土结构的教学也是以构件教学为主――重构件计算，轻概念。课程的安排方面也存在支离破碎的现状。
作者认为，混凝土结构的教学也应随着人们对结构设计认识的深化，而改变。指导思想为讲清原理（学生和老师），重视概念和整体方案设计的教学，构件的计算作为基本技能掌握。具体为：1.课程的重组，把混凝土设计基本原理，混凝土结构设计，高层建筑结构设计，建筑结构抗震设计，合为混凝土结构设计，分为三部分――基本原理，结构设计（非抗震和抗震）。2.编写相应的大纲和教学计划――先进行整体结构的教学（方案设计，效应的计算与组合），考虑到与结构力学的衔接先以框架结构为例。再讲基本原理，最后其它结构体系及结构的抗震设计。
三、总结
结构设计的原则是均匀性和整体性：要重视概念和方案设计（刚度、质量和几何分布均匀），加强结构的整体性，提高结构抗灾性能。教学更应该从传统的构件式教学，过渡到整体式教学：理解原理，重视概念，掌握基本技能。
参考文献
[1]科学与技术的区别[J].齐齐哈尔社联通讯，1985，S2期：28.
关键词：混凝土结构基本原理；课堂教学；教学计划；多样性教学方法
中图分类号：TU37；G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）04005905
混凝土结构基本原理作为土木工程专业中重要的专业必修基础课程，其主要任务是培养学生掌握钢筋及混凝土两种材料所组成结构构件的基本力学性能，具备混凝土结构构件设计能力，理解其与先修课程（如材料力学、结构力学）和平行课程（如钢结构）的关联性，要求学生掌握钢筋和混凝土两种材料组成的混凝土结构构件在承受轴向力、弯矩、剪力、扭矩以及共同作用时的截面设计和承载能力评估，掌握预应力混凝土结构构件在轴心拉力和弯矩作用下的承载能力计算和评估，掌握混凝土构件裂缝宽度和挠度确定的基本原理和验算方法。为学习后续课程混凝土结构设计和毕业设计打好基础。图1为与该课程相关的先期、平行和后期课程。
图1 混凝土结构基本原理的先期课程、平行课程及后续课程示意图
我国高校土木工程专业的混凝土结构基本原理与北美国家课程设置有所不同。笔者在美国田纳西大学和加拿大麦吉尔大学做访问学者期间跟班学习混凝土结构课程，两所大学土木工程专业的本科生在该门课程上的学时为每周3小时，共36学时，学习内容包括基本原理和结构[1]，课程紧密结合设计规范，授课教师更加注重实际应用。而我国的教学将混凝土结构基本原理和结构
设计分为两门课程，在两个学期完成，原理部分64学时，设计部分36学时，学生能更好地理解混凝土结构的基本原理。
笔者以90分钟课堂教学为例，结合同济大学混凝土结构课程教学实践，阐述了多样性教学的意义，揭示了教学计划在课堂教学中的重要地位，反映了中国高校混凝土结构课程教学特色。
一、 混凝土结构基本原理教学特色
积极发挥课堂特色是提高教学质量的有力举措。笔者所在高校（同济大学）以顾祥林教授为首的“混凝土结构基本原理”教学团队在长期教学实践活动中形成了自己的教学特色，这些特色包括立体化教材、国际化办学、开放性以及自选式试验等。立体化教材是指采用教学团队编制的中文教材[2]、试验指导书和英文教材（即将出版），并集纸质教材、多媒体电子教案、教学录像、试验录像、试件陈列室等多种表现形式于一体。土木工程专业国际化办学指通过研究国际化模式并初步实践，加强双语教学和英文教材建设。开放性、自选性试验指专门配置了混凝土结构教学实验平台[3]，开放性、自选式教学试验贯穿整个理论教学过程。试验录像在课程网站上，可随时观看学习。课堂是发挥和展示这些特色教学形式的平台，根据教学大纲要求科学合理安排好课堂时间是提高教学效果的根本保证。同济大学混凝土结构基本原理课程先后被国家、上海市、学校评为精品课程。这些课堂特色的形成凝结了几代人的不断努力和探索实践，是CDIO工程教育模式的具体表现[4]。
二、混凝土结构基本原理教学方法的多样性
课堂教学方法的多样性有利于提高教学效果。多样性的课堂教学方法分别在学习模式、双语教学、考评方式、教研结合中充分体现。
引导学生采用先进的学习模式。自主学习、研究性学习和实践性学习是先进的学习模式，课堂教学中通过回答开放性问题（包括概念型、知识型和资源型等三种类型），让学生自己在思考和查阅资料中找到问题的答案，培养学生自主学习能力；根据个人兴趣和专业需要安排学生选择教学实验，接触工程实际，提高解决实际问题的能力，初步掌握正确的思考和研究方法。
双语教学和全英文教学。本课程开出完全用英语讲课的平行班，供学生自由选课，以满足学生的不同需求。随着学生英文水平的提高和国际化要求，目前全英文教学取代了双语教学。2014―2015年度选修人数占学生总数的10%。
考试方法改革。采取灵活的成绩评定方式：理论考查占90%，实验报告占10%。采取激励机制，将研究性学习和实践性学习的考评作为附加成绩。
教学团队的教师承担多项国家级、省部级课题以及实践应用课题，课题中大多为混凝土结构课题的试验研究项目。充分利用这种优势，积极引导学生参与课题研究，积极在各类课题科研试验项目中锻炼学生实践能力，强化感性认识，加深课本理论的理解，认清学科发展前沿。同时积极把国家标准、规范和规程的研究成果反映到课程教学中。由于《既有建筑物结构检测与评定标准》《装配式混凝土结构技术规程》《纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》等标准、规程为本课程组教师参与编写，授课教师根据编写体会进行深层次的讲解，使学生及时掌握学科发展前沿和动态。此外，积极组织学生参加土木工程学院大学生创新实践训练计划（SITP）项目。
三、 混凝土结构基本原理课堂教学
混凝土课程具有内容多，公式符号多，构造规定多，工程实践强等特点。该课程可分为承载能力和使用性能两大部分。承载能力涵盖正截面承载能力和斜截面承载能力。正截面承载力包括轴向力、弯矩，以及弯矩与轴力共同作用时的混凝土结构构件的截面承载力，斜截面承载力包括混凝土结构构件承受剪力和扭矩时截面上的承载能力。使用性能作为课程的一个部分，简单介绍混凝土结构构件的变形，包括裂缝宽度、受弯构件挠度的计算方法。承载能力分析和使用性能课时比例为14∶1。结合试验研究，从加载到破坏全过程，提炼混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎等代表性的状态，以力的不同类型作用下的承载能力分析方法分析其破坏机理。
缜密、细致、科学的课堂教学计划是提高教学效果的关键。以混凝土结构基本原理课程中“斜截面受剪承载力”教学环节为例，根据教学大纲制定科学合理的教学计划，并对每一步教学分配合理的教学时间是提高课堂教学质量的有效途径。教学计划中应突出基本概念和原理，理论联系实际，注重系统性、新颖性和趣味性。
（一） “斜截面抗剪承载能力性能与计算”章节教学内容及要求
该章节教学内容包括：（1）无腹筋梁的受剪性能；（2）有腹筋梁的受剪承载力计算；（3）保证斜截面受弯承载力计算的构造要求。
该章节教学的基本要求：（1）熟悉无腹筋梁斜裂缝出现前后的应力状态；（2）掌握剪跨比的概念，无腹筋梁斜截面受剪的三种破坏形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的影响；（3）熟练掌握矩形、T形和工字形等截面受弯构件斜截面受剪承载力的计算模型、计算方法及限制条件；（4）掌握受弯构件钢筋的布置、梁内纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。
（二）90分钟课程教学计划与实施
教学环节根据教学内容的第（2）点和教学要求的第（3）条展开，在90分钟的教学环节中，考虑特定时间内围绕教学目的划分若干步骤完成知识点、重点及难点的复习、解释和讨论，在此过程中合理安排教师与学生互动时间（表1）。
步骤教学目的教学知识点重点及难点教生扮演角色时间分配
1巩固平截面假定在受剪承载力分析中的不适，以及巩固斜截面的基本假定正应力与剪应力的共同作用决定构件的裂缝位置及走向斜裂缝的出现 学生讨论为主5分钟
2复习斜截面受剪承载力的实验研究复习剪跨比的概念，剪跨比对抗剪破坏模式的影响剪跨比作用的原因学生讨论为主10分钟
3复习无腹筋梁受剪承载力无腹筋梁承载力计算公式推导忽略不确定因素，
简化计算模型 学生讨论为主5分钟
4有腹筋受剪承载力计算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承载力计算公式推导桁架模型中的裂缝间混凝土简化为桁架模型中的压杆教师讲解为主25分钟
5有腹筋梁受剪承载力的半理论半经验公式受剪承载力计算公式的组成及应用上限和下限值的确定教师解释为主25分钟
6受剪承载力公式及应用小结及作业布置剪跨比计算、临界截面确定、箍筋面积计算和间距确定、最小配箍率和截面限制条件的验算等教师讲解为主20分钟
表1中的步骤1―3用于巩固与复习，加深学生对剪跨比概念的理解，为后续的斜截面受剪承载力性能和计算作铺垫。这3个步骤以学生讨论为中心，共分配20分钟时间。步骤4―6用于讲解新的知识点，通过前3个步骤将学生的注意力集中于课堂教学之后，教师确认大部分学生掌握了构件斜截面抗剪的基本特征和关键参数时，以教师为主进行步骤4―6的教学，根据内容需分配70分钟时间。
步骤1实施时，结合先期课程（材料力学）和该课程第二章的材料性能中的相关内容，复习公式（1）中的正应力和剪应力产生的内力，正应力源于弯矩，而剪应力源于剪力。
σtp，cp=σ2±σ24+τ2 （1）
裂缝的发展方向与τ/σ比值有关，与水平方向夹角为1/2arctan（2τ/σ）；τ/σ越大，裂缝发展方向越陡。
步骤2实施时，必然涉及剪跨比的概念，这时可引导学生深化剪跨比的概念，为什么剪跨比能够决定构件抗剪破坏的模式，可从裂缝发展与构件长度方向的夹角大小判断，裂缝发展方向与构件长度方向的夹角越小，构件的抗剪承载能力越低。而决定夹角大小的是τ/σ，剪应力τ取决于剪力V的大小，而σ可由弯距M推算出来。这样，σ/τ可以用弯距M与剪力V和截面有效高度h0乘积的比值，可以表示为
MVh0= VaVh0=ah0（2）
ah0称为剪跨比λ。
如此，σ/τ∝MVh0，τ/σ与λ成反比。τ/σ越大，λ越小，受剪承载力越大。进而，可以用剪跨比λ说明构件抗剪破坏模式。
步骤3实施时，复习在剪压破坏模式下，沿斜裂缝取隔离体，忽略斜裂缝截面上难以确定的纵向钢筋的销栓力和裂缝间的摩擦力，得出无腹筋梁的受剪承载力为
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
（3）
步骤4实施时，重点说明桁架模型，箍筋作为桁架的拉杆，上下弦纵向钢筋作为桁架的拉杆和压杆，裂缝间混凝土作为桁架的斜压杆。在桁架模型中学生往往对斜压杆难以理解。构件抗剪破坏时，斜裂缝间的混凝土受到上下纵向钢筋的约束分析，斜裂缝间混凝土受压，可以理解为斜压杆。然后，讲解纵向钢筋的受力，再说明水平钢筋的受力，最终得出有腹筋梁的受剪承载力为
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα（4）
由公式（3）和（4）叠加，得出受剪承载力计算理论公式。
讲解步骤（3）和（4）之后，学生基本上可以接受这样一种思路：虽然斜截面受剪承载力性能与计算不符合平截面假定，但它仍然利用“实验―基本假定―计算模型―基本公式―适用条件―公式应用”的线索，从中体现课程的系统性。
实施步骤5过程中，在讲解为什么不用最大配箍率作为承载能力的上限时，利用实验研究结果（图2）解释。从图1可以看出，随着配箍率的增大，即横坐值的增加，纵坐标将不再变化，这表明受剪承载力Vu 与构件截面有效面积bh0的比值保持不变，因此受剪承载力受截面面积的控制或限制，解释了受剪承载力上限值的确定方法。
图2 受剪承载力/抗拉承载力比值与配箍率关系图
为开拓学生解决问题思路，可从解析角度解释。试验研究中表明，当配箍率超过一定值后，则在箍筋屈服前，斜压杆混凝土已压坏，故取斜压破坏作为受剪承载力的上限。而《混凝土结构设计规范》[5]是通过控制受剪截面的剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而产生的斜压破坏。学生对这一点往往难以理解，对从配箍率控制转化为截面面积控制感到困惑。
其实，在叠加公式（3）和（4），得到受剪承载力计算理论公式（5）后，
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0（5）
不妨定义最大配箍率ρsv=1.2ftfyv，并将该配箍率带入公式（5），简单变化后可得
Vu=0.25βcfcbh0（6）
如此变化，即可得到规范设置的依据。
在第6个步骤中，为了增强学生的工程概念，在公式应用时，启发学生思考作用在梁上的集中荷载的工程意义。通常情况下，学生根据实验课获取的经验认为集中荷载是分配梁产生的或者是千斤顶给予的。通过启发学生的思考，引导他们从实际结构的主次梁考虑，解释集中荷载的位置其实就是另一方向梁的支座位置，集中荷载大小即为另一方向梁的支座反力。往往在这个时刻，学生会恍然大悟，记忆深刻，产生良好的教学效果。接着，讨论在集中荷载部位实际上应如何布置箍筋，是配在次梁支座的两侧还是放在支座的中间，只要从受剪承载力的基本原理出发，学生能得出应放在支座两侧的正确答案，因为支座处的实际计算截面积远大于bh0。如此，不仅增强了学生对工程概念的理解也提高了学习兴趣，体现了课程的新颖性和趣味性。
公式多、教材繁、考试难是多样化教学方法实施前学生对混凝土结构基本原理课程的普遍反映。多样化教学的实施加强了混凝土结构基本原理课堂教学的新颖性、趣味性、系统性，改变了学生被动学习的局面，提高了学生自主学习能力。2014年，同济大学通过网上评议调查，93%的学生反映课程教学方法灵活多样，激发了学生的兴趣和深度思考；97%的学生反映课程内容丰富新颖，具有挑战性；93%的学生反映多样化教学效果很好。从2014―2015年度学生期终考试中构件受剪承载力考题的抽查结果来看，90%以上的学生能掌握配箍率限界的概念，并能合理判断受剪控制截面和熟练应用计算公式进行抗剪配筋设计。
四、结语
同济大学混凝土结构基本原理课堂教学实践证明，通过多样化的教学方法可培养和提高学生自主学习能力，充分发挥90分钟内不同时段的教学效能是提高教学效果的重要途径。因此，只有坚持这些鲜明的教学特色，才能更好地保证和提高混凝土结构基本原理课堂教学质量。参考文献：
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【关键词】建筑结构 新版混凝土规范 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）03-0019-02
1 引言
《建筑结构》是非土建类专业开设的专业基础课程，内容涵盖混凝土基本原理、钢筋混凝土结构设计、砌体结构、钢结构以及抗震设计，知识面广、内容全面。在"需求导向，能力为本，知行合一，重在创新"的人才培养理念指导下，《建筑结构》课程应紧密结合结构设计规范[1]，以结构设计基本原理为基础，以建筑结构发展最新动向为延伸，强调学生对基本概念和设计方法的掌握，培养学生发现问题、解决问题的能力。
2010年新修订的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[2]于2011年7月1日在全国范围内开始实施。新规范在总结今年来全国科研、高校和设计单位的科研成果和工程实践经验基础上，学习借鉴国外先进规范和经验，广泛征求国内有关单位意见，经过反复修订而成，代表了混凝土结构学科在现阶段的技术水平。而《建筑结构》课程体系中最重要的混凝土基本原理和钢筋混凝土结构设计必须遵循新版混凝土规范要求。因此，在新版混凝土规范出台之际，《建筑结构》课程教学应适时进行调整和完善，以确保学生能正确完成钢筋混凝土结构的设计，了解混凝土结构学科发展趋势。
2 《建筑结构》课程特点
《建筑结构》课程授课对象是非土建类学生，这一特殊的教学群体决定了该课程的主要特点：
（1）课程内容繁多。《建筑结构》以"混凝土基本原理"为基础，以"钢筋混凝土结构"、"砌体结构"、"钢结构"为应用，以"抗震设计"为补充，基本涵盖了土建类专业的大多数专业基础课。同时在《建筑结构》的教学环节中，涉及了工程材料、材料力学以及结构力学等多门课程内容，要求学生具备扎实的基础知识。
（2）课程课时少。《建筑结构》课程通常分两学期教学，总课时不足90学时，远低于土建类专业课时数。在内容多、课时少的背景下，必然要求对建筑结构教学内容进行合理分配，结合教学对象，针对专业特点，把握全局，突出重点。
（3）学生基础薄弱。非土建类学生数学、力学基础较差，面对《建筑结构》中大量公式的推导和应用，往往存在心有余而力不足的现象。尤其对一些理论性稍强的内容，学生普遍认为内容太难，无法完全掌握。
（4）学生思想不重视。学生往往只关注本专业的核心课程，不重视《建筑结构》课程，在学习过程中只求应付考试，不求真正掌握、灵活应用，所以即使老师反复强调，教学效果仍然不佳。
因此，《建筑结构》课程只有针对课程自身特点，结合非土建类专业学生基础，因材施教，才能真正实现课程教学目的。恰逢2010版混凝土规范修订，可通过对教学内容和教学方式的改进，突出新旧混凝土规范的差异，促进学生对混凝土规范的认识和理解，提高教学效果。
3 《建筑结构》教学内容改革
（1）采用高强高性能材料
新版混凝土规范提倡高强高性能材料，要求适当提高一般结构的混凝土强度等级，钢筋混凝土强度不应低于C20，采用强度级别400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。同时废除23MPa5级钢筋，以300MPa级钢筋代替，新增500MPa级钢筋，大力推广400MPa级、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋，并逐步限制335MPa级钢筋。
（2）统一受剪承载力计算公式
在2002版规范[3]中，均布荷载作用下的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.25fyv（Asv/s）h0，受集中荷载作用的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.0fyv（Asv/s）h0。新版混凝土规范统一了受弯构件抗剪承载力计算公式，均按1.0fyv（Asv/s）h0计算，修订后规范适当提高了斜截面受剪承载力的安全储备。
（3）提高最小配筋率
2002版混凝土规范规定受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率取0.6，对400MPa级钢筋可减小0.1。新版混凝土规范中根据抗震设计要求，受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率如表1所示，修订后受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中最小配筋率规定
受力类型 最小配筋率（%）
受压构件 全部纵向钢筋 0.50（500MPa级钢筋）
0.55（400MPa级钢筋）
0.60（300、335MPa级钢筋）
一侧纵向钢筋 0.2
受弯构件、偏心受拉、轴心
受拉构件一侧的受拉钢筋 0.2和45 中的较大值
表中：ft为混凝土抗拉强度设计值，MPa；fy为钢筋屈服强度设计值，MPa。
（4）调整裂缝宽度计算公式
新版混凝土规范中裂缝宽度计算公式形式保持不变，但对于三级裂缝控制等级的非预应力混凝土构件，最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算。同时对于非预应力的受弯或偏心受压构件，受力特征系数αcr减小为1.9。修订后计算得到的裂缝宽度值有所减小，解决了采用高强钢筋受裂缝宽度限制的问题。
（5）完善了各种构件的构造要求
新版混凝土规范中对板、板柱结构、混凝土墙、钢筋锚固等构造要求进行了完善修订。包括：正式提出现浇空心楼板的最小板厚200mm；修改了锚固长度的修正系数，将锚固长度的下限值减低为0.6；完善装配式结构的构造要求，增补机械连接、浆锚接头等连接方式等等。
（6）提出新的设计原则
新版混凝土规范为提高结构抵御灾害的能力，提出了结构防倒塌概念设计，介绍了结构防倒塌定量设计方法的原则。同时为完善耐久性设计，针对既有建筑改造的迫切需要，提出了既有结构延长年限、安全复核、改变用途、扩建改造、修复加固的设计原则。
4 《建筑结构》教学方式改革
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）在第六批规范课程研究的基础上，对"从截面计算到结构设计"、"增加结构防倒塌设计的原则"、"耐久性及既有结构再设计"、"提高安全度设置水平"、"采用高强-高性能材料"以及"技术进步标准协调国际接轨"六个方面进行了补充、完善、提高。新版混凝土规范的发展方向代表了混凝土结构领域的发展方向，体现了不断进步、紧密联系工程的精神。因此，作为《建筑结构》课程更应及时贯彻2010版混凝土规范精神，结合工程实践开展教学工作，具体可进行以下几方面的教学改革尝试。
（1）大量运用对比分析法
在众多《建筑结构》课程教改研究成果中，对比分析法可以通过比较，找出事物的相同点和不同点，加深学生对教学知识的理解和掌握[4]。在《建筑结构》课程教学过程中，可采用对比分析法对新旧混凝土规范内容进行举例说明，不仅要突出修订后的内容，也应介绍规范修订的背景、原则，让学生在记住专业知识的同时，也对混凝土学科发展方向有所了解。
（2）开展"现场"教学
《建筑结构》课程中的部分概念性知识，学生往往很难把握。为让学生拥有对混凝土结构的直观认识，可以带领学生参观结构试验大厅，逐一介绍钢筋、水泥、砂石、模板等基本材料；还可带领学生旁观土建类专业学生材料试验课和混凝土试验课，观察钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣以及适筋梁破坏试验。通过"现场"教学把抽象的事物、概念实体化，加深学生的理解，培养学生对《建筑结构》课程的学习热情。
（3）紧密结合工程实例
对于非土建专业学生，大量概念、公式、计算内容的讲授不免显得枯燥，因此需要在教学过程中不时通过生动的工程照片、实例、视频吸引学生注意、强化学生的感性认知，将有助于《建筑结构》课程教学效果的改善。
（4）教师不断自我培训
随着新技术、新工艺、新知识的不断发展，混凝土规范进行了再次修订和完善，以规范为根本的《建筑结构》课程也应紧跟发展趋势，不断自我完善。因此，任课教师必须及时更新知识结构、增长工程实践经验、及时掌握行业发展动向，积极参与课程相关的各项科研、教改研究，不断进行自我培训，提高自身素质。同时在教学环节中，以身作则给学生树立积极向上的榜样。
5 小结
本文以新版混凝土规范为背景，结合非土建类专业学生特点，初步探讨了《建筑结构》课程的教学改革。通过对教学内容和教学方法的改进和完善，以期实现课程教学目的，完成教学任务，达到教学效果，使学生在接受建筑结构设计相关理论知识的同时，了解行业发展方向，提高自身实践能力。
参考文献：
1.王文龙. 高职《建筑结构》课程的教改实践与探索[J]. 长江工程职业技术学院学报. 2006，23（1）：43-45.
2.中华人民共和国住房和城乡建设部. 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[S]. 中国建筑工业出版社出版. 2010.
