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序論:在您撰寫混凝土結構設計案例時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)29-0092-02
為了全面貫徹落實教育部提出的關于“卓越工程師教育培養計劃“的重大項目,全面提高學生的動手實踐能力和創新能力,許多高校在教學模式和教學內容上作了相應的調整,旨在培養出一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各種類型的高質量工程技術人才。
一、案例教學緣起
隨著教學的不斷摸索,提出了案例教學法的教學方法。案例教學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,重在提高學生的認知水平和解決問題的能力,并發展學生的創新精神,是培養富有分析研究能力和解決實際問題能力及團隊合作精神的高素質人才的一條重要途徑。案例教學法始創于19世紀70年代哈佛大學法學院,最先運用于法學和醫學教學,其后被運用于其它領域。
《混凝土結構設計原理》是土木工程專業的一門重要專業基礎課,是一門基于試驗和理論研究來指導工程應用的課程。將案例教學法引入到鋼筋混凝土結構設計原理教學中,可以使學生對該門課程具有更好的理解和認識,使得他們在今后的工作中遇到相關的問題,可以更好地運用相關的理論知識分析和解決問題。
二、案例教學原理
案例教學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。案例是案例教學的核心,離開了案例,案例教學就無從談起。作為案例教學中的案例,應具有以下幾個基本特征:
(1)真實性。對于一個工科課程,案例可以幫助學生認識并了解工程實際情況,加強學生對工程實踐的體驗和感受。因此,案例應取材于工程實際,它是真實發生的,而不是憑空想象和杜撰出來的。
(2)典型性。并不是所有的事例都可以作為案例,案例是具有一定代表性的典型事例,代表著某一類事物或現象的本質屬性。案例要能夠涵蓋眾多理論知識,使學生可以掌握有關的原理和方法,同時要考慮學生知識水平和能力,使教學內容和學生基礎相適應。
(3)規范性。教學案例的選取與設計要注意將相關的行業規范貫穿其中,使案例教學成為對學生進行行業相關規范、規程的學習過程,使得學生在今后的工作中能夠重視規范的重要性。
(4)啟發性。案例應該能夠引入深思,啟迪思路,進而深化教學內容,并能留給學生必要的想象和自主發揮空間。
(5)實用性。案例教學的目的是解決問題,使學生掌握的知識有用武之地。因此,任何案例都不可信手拈來,需要經過充分的篩選、比較、論證,選取最精華的東西,使案例教學取得實效。
三、案例教學方法
1.案例研究法
這種方法是芝加哥大學首先開發使用的,所以又叫芝加哥研究法。其實施過程是:首先給學生分發案例,讓他們進行閱讀,然后學生和教師一起站在客觀的、公正的和旁觀者的角度,討論發生這樣事情的原因,深入分析,從中找出一般規律。
2.案例分析法
也被稱為哈佛教學法,所使用的案例多是現實中發生的復雜問題,其主要目的在于提高學生解決問題的能力和判斷力,重點放在解決問題的過程上。參與者要扮演案例中的角色,以達到身臨其境進行分析和決策的效果。哈佛的案例教學有三類:①問題評審型,即給出問題和解決問題的方案,讓學生去評價;②分析決策,即不給出方案,要求學生通過討論分析提出決策方案;③發展理論型,即通過案例發現新的理論生長點,發展并不斷完善理論體系。
四、鋼筋混凝土結構設計原理教學中的案例教學過程
以“鋼筋混凝土結構設計原理”課程中“混凝土梁的受彎破壞及影響因素”為例,講述本課程案例教學的使用過程。
1.課前案例教學準備
案例教學的成功與否取決于教師與學生的共同努力,需要師生之間的參予和配合。學生在學習本章節之前,首先形成感性知識,激發學習興趣。教師要熟悉案例,仔細研究案例內容以及與之相關的教科書中相關章節課程的內容,通過案例分析,使學生學習和掌握那些原理和知識。其次,要組織學生到工地現場實地觀察,調查鋼筋混凝土梁破壞形式,尤其對于一些已建建筑物,要調查鋼筋混凝土梁在荷載作用下的彎曲變形形狀、裂縫分布特點及鋼筋銹蝕情況等相關內容。
該階段教學目的:利用課間業余時間展示工程現狀,這些具體、直觀、形象的信息,能有效幫助學生形成感性知識,激發他們的學習興趣,活躍課堂氣氛,啟發他們提出各類問題,調動他們積極主動地探求此類工程問題的解決方案。
2.課內案例教學組織與實施
課內的教學要注意以引導學生為主進行討論,而不是由教師為主進行講授。教師要認真傾聽學生的發言,善于發現和捕捉他們發言中的閃光點,及時調動他們的積極性。學生以實際工程為載體,分析工程場地和具體工程參數對混凝土梁破壞的影響,探討如何解決工程實際問題。教師要通過文字、公式推導等方式,引導學生去論證梁破壞的產生原因以及如何預防類似問題發生,這樣可以使學生考慮不同參數對梁的影響。
該階段的目的:以濃厚的工程氛圍、嚴謹的工程語言,向學生傳遞實際工程信息和工程急需解決的問題,增強學生的工程意識、解決工程問題的責任心,集中學生的注意力。同時,讓學生對一些概念有一個理性認識,這樣更便于理解記憶。
3.課后案例教學的總結評析
課后案例的總結和反思是提高案例教學質量的重要措施之一。對于案例中涉及的重要知識點,可以通過課堂講解掌握,而對于其他知識點,則指導學生通過自學去熟悉或了解。學生通過相關案例的學習,可以構建一定的理論知識體系,通過課后案例教學的反思,加深對理論知識的理解與記憶。最后,通過實驗室的鋼筋混凝土梁加載試驗,可以驗證課本的理論知識與實際發生是否一致,讓學生對課本的理論知識進一步加深認識。
通過對理性知識的簡單運用與加深。重新審視本章節內容能夠解決的工程問題,給學生以啟發和引導,通過討論指出解決問題的思路與方向。通過這樣的案例分析,可以培養學生獨立思考的習慣和解決工程問題的意識與能力,培養學生的團隊協作精神,增強學生的實際工程現場意識,及其對課程理論知識的再認識。
五、案例教學的應用效果
案例教學法在鋼筋混凝土結構設計原理課程中的使用,可以大大提高學生主動分析并掌握問題重點的能力,強化學生獨立思考問題的能力,可以通過不斷的探討,使得學生在分析問題、解決問題能力方面得到提高。另外,還可以使學生加深對現實工程情況的了解,通過互相溝通,培養和發揚團隊精神。
案例教學法同樣可以提高教師的綜合業務能力。課程的教學改革,要求授課教師必須具備“雙師資格”(教師資格和工程師資格)。授課教師應該根據專業特點,在具備扎實的理論知識的基礎上,投身工程實踐,通過工程實踐把自己鍛煉成合格的工程師,以便于更好地投入到教學工作中。
案例教學的重點就是對于案例的選取與使用,建立的案例要能覆蓋足夠多的知識點。同時,要具有合適的規模,這樣才能恰到好處。要鼓勵教師進行案例教學法,這對于絕大多數教師來說,是一種相對新穎的教學方法,一時無法讓更多的教師接受,這就需要教師改變傳統思想,接受新的教學理念。最后,案例教學的使用改變了傳統的教學方式,可以大大提高學習效率。
參考文獻:
[1]郭德紅.案例教學:歷史、本質和發展趨勢[J].高等理科教育,2008,(1).
[2]周云等.案例教學在“計算機軟件技術基礎”課程中的嘗試[J].高等教學研究學報,2007,30(3).
[3]黃明,郭大偉.案例教學中的案例選取與設計[J].教育探索.2006,(3).
形考任務四
題目1
談一談混凝土結構中為什么需要配置鋼筋,其作用是什么?(6分)
答:
1、鋼筋與混凝土之間存在著粘結力,使兩者結合在一起,在外荷載作用下,構件中的鋼筋與混凝土變形協調,共同工作。因此,粘結力是這兩種不同性質的材料能夠共同工作的基礎。
2、鋼筋與混凝土兩種材料的溫度系膨脹系數很接近,因此,當溫度變化時,兩種材料不會因產生過大的變形差而使粘結力遭到破壞。
3、鋼筋埋置于混凝土中,混凝土對鋼筋起到了保護和固定作用,使鋼筋不易發生銹蝕,而且使鋼筋在受壓時不易失穩,另外,在遭受火災時不致因鋼筋很快軟化而導致結構整體破壞。因此,在混凝土結構中,一定厚度的混凝土保護層時不再二者共同工作的必要措施。
題目2
與普通混凝土相比,高強混凝土的強度和變形性能有何特點?(6分)
答:
與普通混凝土相比,高強混凝土的彈性極限、與峰值應力對應的應變值、荷載長期作用下的強度以及與鋼筋的粘結強度等均比較高。但高強度混凝土在達到峰值應力以后,應力-應變曲線下降很快,表現出很大的脆性,其極限應變也比普通混凝土底。
題目3
請大家分別列舉幾個承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的例子。(6分)
答:
承載能力極限狀態是對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形,它包括:1、結構構件或連接因強度超過而破壞;2、結構或其一部分做為剛體而失去平衡(如傾覆、滑移)3、在反復荷載下構件或連接發生疲勞破壞等。對所有結構和構件都必須按承載力極限計算。正常使用極
限狀態結構或構件達到正常使用或耐久性能中某項規定限度的狀態稱為正常使用極限狀態如1、影響正常使用或外觀的變形;2、影響正常使用或耐久性能的局部損壞;3、影響正常使用的振動;4、影響正常使用的其他特定狀態。
題目4
為什么鋼筋混凝土雨篷梁的受力鋼筋主要布置在截面上層,而鋼筋混凝土簡支梁橋的受力鋼筋主要布置在截面下層?(6分)
答:
鋼筋混凝土雨蓬梁截面上層為受拉區,下層受壓,故受力鋼筋主要布置在截面上層;鋼筋混凝土簡支梁橋截面下層為受拉區,上層受壓,故受力鋼筋主要布置在截面下層。
題目5
請思考有腹筋梁中的腹筋能起到改善梁的抗剪切能力的作用,其具體表現在哪些方面?(6分)
答:
有腹筋梁中的腹筋能夠改善梁的抗剪切能力,其作用具體表現在:1、腹筋可以承擔部分剪力。2、腹筋能限制斜裂縫向梁頂的延伸和開展,增大剪壓區的面積,提高剪壓區混凝土的抗剪能力。3、腹筋可以延緩斜裂縫的開展寬度,從而有效提高斜裂縫交界面上的骨料咬合作用和摩阻作用。4、腹筋還可以延緩沿縱筋劈裂裂縫的開展,防止混凝土保護層的突然撕裂,提高縱筋的銷栓作用。
題目6
根據“立柱頂千斤”的道理,談一談軸心受壓柱和偏心受壓柱在受力和破壞特點上的不同?
(6分)
答:
軸心受壓柱破壞形態屬脆性破壞,混凝土柱在過大的軸壓力作用下橫向膨脹產生的拉應力超過其抗拉強度極限而破壞,所以沒有按規范規定最小要求配置構造鋼筋及箍筋的柱子,計算出的承載能力值是不可信的、無效的;所以規范規定短柱的箍筋要全高加密。
題目7
試論述一下大、小偏心受拉構件的破壞特征。(6分)
答:
大偏心受拉構件破壞時,混凝土雖開裂,但還有受壓區,當數量適當時,受拉鋼筋首先屈服,然后受壓鋼筋的應力達到屈服強度,混凝土受壓邊緣達到極限應變而破壞。
小偏心受拉構件破壞時,一般情況下,全截面均為拉應力,其中一側的拉應力較大。隨著荷載的增加,一側的混凝土首先開裂,而且裂縫很快就貫穿整個截面,所以混凝土將退出工作,拉力完全有鋼筋承擔,構件破壞時,都達到屈服強度。
題目8
請同學們列舉幾個在工作和生活中碰到過的受扭構件。(6分)
答:
在實際工程中,近似按軸心受拉構件計算的有承受節點荷載的屋架或托架的受拉弦桿、腹桿;剛架、拱的拉桿;承受內壓力的環形管壁及圓形貯液池的壁筒等??砂雌氖芾嬎愕臉嫾芯匦嗡氐某乇?、工業廠房雙肢柱的受拉肢桿、受地震作用的框架邊柱、承受節間荷載的
屋架下弦拉桿等。
題目9
2010版混凝土結構設計規范中對混凝土保護層厚度是如何定義的?(6分)
答:
1、保護層的厚度指最外層鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離,適用于設計使用年限為50年的混凝土結構。
2、構件中受力鋼筋的保護層厚度不應小于鋼筋公稱直徑。
3、設計使用年限為100年的混凝土結構,一類環境中,最外層鋼筋的保護層厚度不應小于表中數值的1.4倍;
二、三類環境中,應采取專門的有效措施。
4、混凝土強度等級不大于c25時,表中保護層厚度數值應增加5。
5、基礎底面鋼筋的保護層厚度,有混凝土墊層時應從墊層頂算起,且不應小于40mm。
題目10
講一講引起預應力損失的因素主要有哪些?(6分)
答:
1、直線預應力筋的預應力損失多為錨具變形和預應力筋內縮。
2、預應力筋與孔道壁之間的摩擦。
3、混凝土加熱養護時預應力筋與承受拉力的設備之間的溫差。
4、預應力筋應力松弛。
收稿日期:2013-02-16
基金項目:重慶市科技攻關項目(CSTC,2010AC4031)和后勤工程學院教學改革研究項目(2011年)
作者簡介:曾祥蓉(1970-),女,后勤工程學院軍事土木工程系副教授,碩士,主要從事結構工程教學及建筑物鑒定與加固研究,(E-mail)。
摘要:在混凝土結構設計原理課程教學中,通過加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐,即“五加強”、“三引入”,能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量,培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力。
關鍵詞:教學實踐;教學質量;工程案例;土木工程專業
中圖分類號:TV3-4;G423.07 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)03-0109-03 混凝土結構設計原理是土木工程專業基礎課的一門重要必修課程,起著為學生后續的專業課學習、畢業設計以及畢業后從事混凝土結構設計、科研、施工等工作打下必要基礎的作用,該課程在土木工程專業教學中具有重要的地位?;炷两Y構設計原理課程有以下一些特點:一是該課程內容涉及兩種建筑材料:鋼筋和混凝土,它們的物理力學性能完全不同,鋼筋是單一、彈性、勻質、連續的材料,混凝土是非均勻、非線性的材料,鋼筋混凝土構件的受力過程較復雜。二是混凝土結構設計原理課程涉及受彎、受壓、受拉、受扭構件的設計,無論是材料強度等級的選擇,還是截面尺寸的確定以及鋼筋的配置,其答案都不是唯一的,這與數學、力學等課程有著很大的區別。三是混凝土結構設計原理課程研究各種構件的性能、截面設計及構造措施,其理論大多建立在試驗研究的基礎上,并需要借助工程實踐來驗證。因此,混凝土結構設計原理課程教學內容具有概念多、假定多、公式多、系數多、構造多的特點。這些特點給學生學習該課程帶來了一定的難度。筆者多年從事混凝土結構設計原理課程的教學,對如何提高該課程教學質量進行了一定的探索。在教學實踐中,通過加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐,即“五加強”、“三引入”,有效地提高了學生的科研能力、實踐能力和創新能力。
一、加強對基本概念的理解
混凝土結構設計原理課程教學應重視學生對結構理論基本概念的理解,比如徐變、塑性鉸等。只有正確理解了概念,才能靈活運用基本理論。而公式大多是在試驗和基本假定的基礎上建立起來的,并且公式的計算可以借助計算機軟件進行電算。因此在教學過程中不要拘泥于精確的公式推導和計算結果,但一定要讓學生把公式中的每個系數理解清楚,并要求學生學會手算,而不能依賴計算機,以加強學生對基本概念的理解。
二、加強對設計規范的學習
混凝土結構設計原理課程涉及的主要規范是《混凝土結構設計規范》。筆者在教學工作中先后經歷了該規范的三次調整,使用了該規范的GB50010-1989、GB50010-2002和GB50010-2010三種版本。每一次新規范的頒布,都迫切要求有關的工程技術人員、教師和學生學習掌握新規范。作為教師,尤其要盡可能地將新規范融入混凝土結構設計原理課程教學實踐中,要加強學生對規范條文的學習和理解,特別是修訂部分的內容,最好能讓學生理解其修訂內容的科研或工程背景,以便學生更好地掌握。只有這樣,學生才能了解混凝土結構的發展狀況與方向,及時更新知識。如:新版《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)其中一處變化就是采用高強度高性能的材料HPB300級光圓鋼筋取代HPB235級光圓鋼筋[1]。
三、加強對構造措施的掌握
構造措施與精確計算,對混凝土結構而言是同等重要的,不能重計算而輕構造?;炷两Y構設計原理課程涉及許多構造措施,比如:混凝土的最小保護層厚度;鋼筋的錨固長度、搭接長度及延伸長度;鋼筋間的凈距或間距;受力鋼筋的最小配筋率;箍筋的最小直徑及最大間距;箍筋的最小配筋率等等。如果一根簡支梁,通過計算確定了其受拉區需要鋼筋的面積,但忽視其鋼筋凈距必須滿足一定尺寸的構造要求,而直接選擇直徑小、根數卻較多的鋼筋,導致相鄰兩根鋼筋緊密排列,這樣勢必造成鋼筋表面沒有混凝土或者混凝土保護層厚度不足,鋼筋與混凝土之間缺少足夠粘結力,那么它們就不能形成整體而共同工作。
四、加強對重點章節的講解
在人才培養計劃的多次調整過程中,混凝土結構設計原理課程的課時都有所減少,而該課程的教學內容卻非常多,因此教師的課堂講解不可能對教材上的每一章節面面俱到,而應該重點章節重點講解,非重點章節作一般講解甚至不講解而安排學生自學,學生有不清楚的,教師可以作補充講解和答疑。比如:在四大構件里面,受彎構件、受壓構件比受拉構件、受扭構件重要,因此有關受彎構件、受壓構件內容應作重點講解(課時分別為22學時和16學時),而對受拉構件和受扭構件作一般講解(課時分別為2學時和4學時)。又比如:受彎構件中正截面和斜截面承載力的計算兩部分比較而言,前者涉及的基本概念多,所以應重點講解,需要14學時,而后者只需要8學時即可。教材上有些知識點是難點但本身卻不是重點,這部分內容可不作講解,比如變角度空間桁架模型。只有這樣抓重點抓核心,才能節約更多的時間來講重點要點,以達到更好的教學效果。
五、加強實踐環節的落實
實踐性教學環節是土木工程專業教學的重要組成部分,是提高專業人才創新能力、動手能力和專業素質的關鍵途徑與手段[2]。在混凝土結構設計原理課程教學中,過去一般比較重理論輕實踐,使得培養出來的學生實踐能力較弱。要改變這一現象,首先要求教師要加強實踐,在實踐中獲取經驗,并把過硬的實踐知識傳給學生;同時也要求學生在學習中將理論知識與實踐相結合,并通過實踐,將理論知識理解得更加透徹。
土木工程專業教學實踐環節主要包括課程實驗、課程設計和課外訓練等[3]。教學中,筆者主要從以下幾方面加強實踐環節的落實。
1.將實體模型引入教學實踐
為增強學生對土木工程結構的空間想象力,筆者所在的教研室建立了比較系統的土木工程專業系列課程教學實體模型室。模型室配置有包括混凝土結構、道路與橋梁工程結構、地下工程結構在內的各種結構教學模型40套(組)。其中混凝土結構有梁、柱、樓蓋等模型(見圖1),梁模型又有簡支梁、連續梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁幾種。將實體模型引入課程教學實踐,其目的是模擬“施工現場”,將“工程搬進課堂”,增強學生的感性認識,提高學生對土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力,從而大大提高課堂教學效率和效果。
圖1 樓蓋模型
2.將工程案例引入教學實踐
工程案例即是產生于實際工程的典型事例。將工程案例引入教學,就是根據教學內容和教學目的的需要,在教學過程中圍繞一個或幾個實際工程問題展開描述、分析與討論,用以提高學生分析問題和解決問題的能力。將案例引入混凝土結構設計原理課程的教學實踐,要求教師不能只是孤立地介紹單個結構或構件的基本理論知識,而應該向學生介紹完整的工程結構,特別是在實際工程中如何解決具體問題。教師在課堂教學中既要介紹“工程案例”或“工程項目”,又要組織學生在學習過程中以實際工程案例為分析研究對象,通過對案例的分析、討論,引導學生學會收集相關信息,提供和評估備選方案,讓學生能身臨其境般地了解處于工程項目中的工程師所面臨的復雜情況和實際困難,以此訓練和提高學生在復雜環境下解決實際工程問題的能力和進行決策的能力。采用案例式教學,不僅可以活躍課堂學習氣氛,而且有利于培養學生的空間想象力,也有利于學生將理論知識融入實踐,培養學生的創造能力。當然,采用案例式教學,有兩點值得注意,一要完成工程案例的編制,形成案例庫;二要根據理論教學內容和教學進度對工程案例的素材進行編排、加工處理,使之符合課堂教學規律與特點。
3.將科研活動引入教學實踐
筆者承擔的重慶市科技攻關項目:“預應力碳纖維布加固連續受彎構件的應用技術及示范”,主要是對連續受彎構件進行加固研究。為方便研究試件的制作,連續受彎構件采用的是兩跨連續梁(圖2為科研試驗現場)。試驗梁對鋼筋和混凝土兩種材料的選擇、試驗梁的設計制作、試驗梁的加載方式、試驗結果的分析等,這些研究與混凝土結構設計原理課程內容有關,筆者將上述一系列科研活動引入混凝土結構設計原理課程教學實踐。實踐表明,在課程教學實踐中引入科研活動,以研促教,以研促學,大大提高了學生學習興趣,激發了學生的求知欲,達到了培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力的教學目標。
圖2 試驗現場
綜上所述,在混凝土結構設計原理課程教學中,加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實,并將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐,能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量,培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力。
參考文獻:
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[3]潘穎.提高混凝土結構原理課程教學質量的思考[J].高等建筑教育,2011,20(4):74-77.
Exploration and practice to improve teaching quality of concrete
structural design principle
ZENG Xiangrong, CHEN Jin, WANG Ping, WANG Wei, ZHANG Lei
(Department of Military Architecture Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, P. R. China)
關鍵詞:多媒體;混凝土結構;規范;工程能
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)45-0197-02
《混凝土結構設計》是高校土木工程專業的必修專業課,該課程是《混凝土結構設計原理》的后續課程,該課程主要包括以下內容:混凝土梁板結構、單層工業廠房結構、多層框架結構設計等[1-2]。該課程具有較強的工程實踐性,且課程內容多、概念多、公式多、符號多,同時隨著《混凝土結構設計規范》的修訂其教學內容不斷更新,因而學生學習過程中有一定難度;而根據“大土木”的教學計劃,課時被壓縮,造成課時少、內容多的矛盾,進一步增加了學生學習的難度。因此,有必要調整目前的傳統教學模式,以適應新的教學要求,筆者結合多年的教學實踐和經驗總結,探討了該課程在理論和實踐環節上的教學方法,以提高《混凝土結構設計》的教學質量。
一、優化教學內容
由于《混凝土結構設計》規范條文多,內容比較零散,系統性和邏輯性差,學生們常常感到雜亂無章、概念混雜,因此教學過程中應優化教學內容,使學生了解課程的主要層次關系,把握學習的重點,理清學習思路,建立結構整體系統概念。
教學內容的講課次序:首先講解混凝土結構的發展概況、結構組成及材料性能,讓學生對凝土結構概貌有一個初步的了解,接著進行混凝土梁板結構、單層廠房結構和多層框架結構的講授,上述三種混凝土結構的講解中應重點講解三種混凝土結構的設計原則和方法、結構計算的流程和方法,補充“結構方案”和“結構抗倒塌”設計方面的內容,對于比較零散的規范條文和構造措施課堂授課中可少講解,在后續的課程設計中詳細講解,這樣既可解決授課學時少、內容多的矛盾,又便于學生結合課程設計理解規范條文和工程構造措施。
二、合理運用多媒體教學
在《混凝土結構設計》教學過程中,應把多媒體技術與傳統教學手段有機組合在一起,合理地選擇、安排、組織運用多種教學媒體和教學資源,優化課堂教學,提高學習效率。例如講解單層廠房結構牛腿設計時,可以采用多媒體圖片演示單層廠房牛腿的構造形式,采用錄像演示單層廠房牛腿的破壞特征,使學生對廠房牛腿具有感性認識;而在講授牛腿配筋計算公式時,可以采用板書演示公式的來源,加深學生的理解。
在《混凝土結構設計》教學過程中,采用多媒體教學應符合課堂教學內容的需要,根據課程的特點,合理設計。鑒于《混凝土結構設計》工程實踐性較強的特點,在制作多媒體課件時可大量采用工程實例做引導,激發學生學習的興趣;在學生掌握和理解教學內容后,利用多媒體圖片展示實際混凝土結構的現場圖像以及相關構造措施,使學生進一步加深理解,從而使工程實際與理論知識融會貫通。
在多媒體教學過程中應注重教師的主體地位。采用多媒體教學可以使教學內容更加形象、更加生動,但教學過程中教師處于主體地位,為取得理想的教學效果,教師應注意以下方面:一方面,教師應根據教學要求、教學內容和教學對象決定采用何種教學媒體以及教學媒體與教學內容的結合方式,另一方面,在采用多媒體教學之前,作為教學主體的教師應根據教學內容充分評估多媒體教學的利與弊,教學過程中注意學生的信息反饋,控制好教學節奏。
三、重視新版規范在《混凝土結構設計》教學中的新要求
《混凝土結構設計規范》GB50010-2010于2011年7月正式頒布實施[3],這部新規范標志著混凝土結構的計算理論和設計水平有了新的提高;同時對高等學校土建類專業《混凝土結構設計》的教學以及相關課程的教學提出了新要求。
筆者認為在《混凝土結構設計》的教學過程中應重點從以下方面入手:(1)教學過程中引導學生學習教材的同時,更應注重學習《混凝土結構設計規范》的相關知識,提高學生解決結構實際問題的綜合能力;(2)注意新規范中關于混凝土和鋼筋兩種材料在強度和級別方面的修訂以及混凝土保護層厚度規定的修改。(3)注意新版規范關于基本設計方法規定的修訂,重視新規范3.2條“結構方案”和3.6條“結構抗連續倒塌設計原則”,教學過程中應指出結構方案設計對建筑物安全性有著決定性影響。(4)注意新版規范關于承載能力極限狀態計算的調整修訂,特別是受壓構件正截面承載力的計算改動較大。(5)注意新版規范關于正常使用極限狀態驗算的調整修訂,最大裂縫寬度的計算中新規范調整了鋼筋應力的計算方法,而撓度的驗算中新規范補充了考慮荷載準永久組合和荷載標準組合的長期作用對撓度增大的影響。
四、重視課堂教學與工程案例相結合
《混凝土結構設計》是一門實踐性較強的課程,筆者在課堂教學工程中發現:課堂教學過程中如果局限于理論講解,學生學起來會很乏味枯燥,而且不容易掌握和理解;相反,如果將理論知識和工程案例相結合,不僅可以加深學生的感性認識,使學生容易理解所學的理論知識,提高學習效果,而且通過案例教學引導學生認真思考結構問題,對培養學生的工程能力非常有益。
通過多年的課堂教學,筆者認為將課堂教學和工程案例相結合時應重視以下兩個方面:一方面,課堂教學中應合理選擇工程實例,爭取做到每個重要的知識點都有一個典型的案例,通過案例,讓學生明白工程中正確的做法是什么,不這么做會有怎樣的后果,從而加深學生對該知識點理解和認識。另一方面,講解工程案例時應向學生強調:處理實際工程問題時必須有切實認真的考慮,以縝密的邏輯思維去考慮每個環節,真正明白我們需要做什么?目的是什么?方法是什么?檢驗的標準是什么?唯有一整套嚴謹的思維方式才能真正處理好實際工程問題。
五、完善課程設計實踐教學環節
混凝土結構課程設計是《混凝土結構設計》課堂教學的延續,是重要的實踐性教學環節。通過完善混凝土結構課程設計,使學生將所學到的理論知識與設計方法運用到具體的工程設計實踐中,培養學生的結構設計能力,達到學以致用的目的。
目前混凝土結構課程設計主要進行整體式單向板肋梁樓板設計,針對該課程設計的特點,筆者采取了下列措施完善課程設計教學和指導方法:首先,為了避免學生在設計過程中出現抄襲現象,培養學生的獨立思考能力,通過改變樓蓋活荷載大小、樓蓋的軸線尺寸以及樓蓋做法等措施,使每個學生課程設計的參數各不相同;其次,鑒于內框架結構形式已從抗震規范中刪去的現實[4],取消單向板肋梁樓蓋依存的內框架結構體系,而選擇現澆混凝土框架結構作為依存的結構體系;最后,在主梁配筋計算時,建議不要考慮主梁上、下部鋼筋的聯系,不使用彎起鋼筋,主梁斜截面抗剪由箍筋承擔。
在整個課程設計中應培養學生運用所學理論知識解決實際工程問題的能力,重視培養學生獨立查閱規范和手冊的能力,引導學生將計算配筋、構造鋼筋在圖紙上正確表達,掌握初步的施工圖繪圖技能。
六、結語
《混凝土結構設計》是土木工程專業的重要核心課程,在該課程的教學過程中可通過優化教學內容,使學生把握學習的重點,建立結構整體系統概念;通過將多媒體技術與傳統教學手段有機組合在一起,合理運用多媒體教學,提高學生課堂學習的效率,提升教學質量;課堂教學中重視案例教學和混凝土結構新規范在教學中的要求,培養學生處理實際工程問題的能力;通過完善混凝土結構課程設計實踐教學環節,提高學生的結構設計能力,達到學以致用的目的。
參考文獻:
[1]東南大學,同濟大學,天津大學,清華大學.混凝土結構(中冊)[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.
[2]藍宗建,朱萬福,梁書亭,等.混凝土結構與砌體結構[M].南京:東南大學出版社,2003.
關鍵詞:混凝土結構設計原理;教學方法;土木工程
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)41-0267-02
混凝土結構設計原理是土木工程專業重要的專業基礎課,在專業教學中具有承上啟下的作用,先修課程有建筑制圖、土木工程材料、理論力學、材料力學、結構力學等,對后續的混凝土結構設計、高層建筑結構設計等課程的學習有重要影響,也是課程設計、畢業設計等實踐環節的重要基礎。課程內容涉及混凝土結構材料的基本性能,構件承載力計算,構件的裂縫、變形和耐久性以及預應力混凝土構件設計[1]。
混凝土結構設計原理這門課程,具有材料的不確定性、解答的多樣性、設計的綜合性等特點[2],課程內容中的實驗現象多、假定多、概念多、公式多、系數多、條件多、構造要求多,且邏輯性、系統性差,較為零散[3,4],但理論性與實踐性較強,與先修課程相比差異性大,導致教師教起來不易、學生學起來困難。筆者結合近幾年的教學,在以下幾個方面進行了一些思考和實踐,取得了較好的效果。
一、熟悉材料性能
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土兩種物理、力學性能很不相同的材料組成,只有熟悉鋼筋和混凝土這兩種材料的性能,才能較好地理解與解釋實驗現象?;炷量箟簭姸雀?,抗拉強度低,因此結構構件處于承載力極限狀態時,只考慮混凝土抗壓,不考慮抗拉?;炷劣伤?、骨料、水等材料拌合而成,強度的離散性大,且混凝土的破壞屬于脆性破壞,因此在確定其強度設計值時,材料分項系數取值較大。鋼筋力學性能較好,抗拉強度高,在結構構件中主要承擔拉力;在柱與雙筋受彎構件中,也用于受壓,其抗壓強度與抗拉強度相當,但鋼筋用于受壓時,容易失穩,因此需要合理配置橫向約束,即箍筋。鋼筋及混凝土的應力-應變曲線是較為重要的,它是鋼筋混凝土構件應力分析、建立強度和變形計算理論必不可少的依據。此外,還應熟悉鋼筋和混凝土之間粘結力的相關知識,這是鋼筋截斷、錨固、彎起等構造措施的依據。
二、抓住教學主線
構件承載力計算是這門課程的重點,涉及到拉、壓、彎、剪、扭等基本受力形式及其復合受力形式,但鋼筋和混凝土均為彈塑性材料,且離散性大,因此無法根據先修力學課程采用純理論的方法直接建立承載力計算公式。通常是在試驗的基礎上,引入合理的基本假定,畫出應力圖形,借助力學知識或回歸分析等方法建立承載力計算公式(包括其適用條件),然后用于工程設計,對于計算公式中未考慮的一些不利因素,通過構造措施進行補充。因此,在承載力計算章節中,要牢牢抓住“試驗現象分析―引入基本假定―畫出應力圖形―建立基本公式―進行工程設計”這一主線,其中試驗與假定是基礎,應力圖形是關鍵,基本公式是結論,工程設計是目的[4]。值得注意的是,工程設計既包含計算,也包含構造措施。
在計算過程中,初學者往往習慣于聯立解方程,實際上應用基本公式也是有主線可依的,如單筋矩形截面設計,按的步驟計算,思路清晰,每一步都可以檢驗適用條件。
三、進行對比分析
大多數教材將構件承載力計算分為多個章節,各章節之間看似沒有聯系,知識信息處于零散狀態,學生學起來比較困難。教師需找出各章節之間的內在聯系,對比講解,便于學生掌握。
受彎構件中,單筋矩形截面較為簡單,大多數學生能較好地掌握。與單筋矩形截面相比,雙筋矩形截面在受壓區配置了受力鋼筋,圖1(a)為雙筋矩形截面,抵抗的極限彎矩為Mu。從受力的角度,可以將受壓區的混凝土和鋼筋分開,并配置相應的受拉鋼筋,如圖1(b)、(c)所示,其中圖1(b)為單筋矩形截面,抵抗的極限彎矩為M1,圖1(c)為純鋼筋部分,抵抗的極限彎矩為M2,根據疊加原理,有Mu=M1+M2。
四、引入案例教學
混凝土結構設計原理是一門實踐性較強的課程,引入案例教學,可以增強學生對這門課程的認識和理解。設計案例應符合教學目標的要求、符合工程實際、符合混凝土結構設計的發展趨勢[5],有一定的啟發性和適用性。根據學生的實際情況合理設置案例的難度,選擇現實生活中關心或常見的問題,可以提高學生的興趣,使教學效果更好。在實施案例教學前,需要學生準備好相應的理論知識。呈現案例后,應明確要解決的問題。然后,尋找解決問題的方法,這是案例教學的核心部分,教師應當做適當的引導,對于學生提出的解決方案,應進行點評與總結,并對案例進行拓展與深化。案例教學過程中的重點在于學生的思路與討論的質量,結果可以是多樣化的。
五、培養實踐能力
混凝土結構設計原理的理論體系不完善,很多公式是由試驗結果回歸而成,實踐性強,問題抽象,理解起來較為困難。培養實踐動手能力對于學好這門課程大有裨益,對今后從事相關工作也奠定了良好基礎。實踐能力可以從以下幾個方面著手:①現場觀摩,安排學生參觀建成或在建的混凝土結構,加強對梁、板、柱等混凝土構件的感性認識;②參與試驗,本課程中涉及大量的試驗,應盡可能讓每位學生參與到試驗過程中,若學校不具備這樣的試驗條件,可以通過觀看試驗錄像,加強對各種構件破壞機理的理解;③編制計算程序,教材中有各種承載力計算的框圖,按框圖寫出程序(采用Excel表格也可以),可以加深對本課程的理解,也為畢業設計奠定了一定的基礎;④理論聯系實際,在學習相關內容后,可以讓學生尋找相關破壞的工程實例,并分析其原因,具備這種能力后,畢業后可以較迅速地適應相關的工作。
六、板書與多媒體并重
當前,大多數教師習慣于采用多媒體進行教學,這種教學手段形象、信息量大,可以較好地調動學生學習的興趣,加深對所學知識的理解?;炷两Y構設計原理這門課程,涉及到大量的實驗現象,大多數學校不具備開展各類型構件破壞試驗的條件,但可以通過圖文、錄像資料重現試驗過程,增加學生的感性認識,將枯燥的內容變得生動起來,再結合老師講解,就能較好地理解實驗過程中所蘊含的力學知識。但對于大量的公式推導,在黑板上一步步演示推導過程,可以加強學生對公式的理解和記憶??傊?,在教學過程中,合理的結合板書和多媒體,可以提高學生的學習積極性,提高教學效果。
通過在上述幾個方面的努力,這幾年的教學效果逐漸提高,在今后的教學中,還需要在創新教育教學方法,培養實踐動手能力,增強概念設計意識等方面進行進一步探索,進一步提高教學水平和教學效果。
參考文獻:
[1]沈蒲生,梁興文.混凝土結構設計原理(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2012.
[2]關萍.《混凝土結構設計原理》課程建設[J].大連大學學報,2010,(5):116-118.
[3]李書進,沈少波.混凝土結構課程教學探討[J].建筑結構,2008,38(9):204-206.
關鍵詞:鋼筋結構設計規范質量驗收規范清單計價規范
中圖分類號:TL372+.3 文獻標識碼:A
案例:
某質檢部門檢查國有投資新建工程,檢查中發現施工單位將HPB300型設計鋼筋代換成HPB235型鋼筋,由此要求施工單位執行原設計標準,施工單位稱鋼筋代換系經過設計單位設計變更沒有違規,檢查人員稱按國家標準HPB235鋼筋已停止使用,如不執行指令不能進入下一道工序,因施工單位對該指令有異議,工地停工半月之久,建設單位考慮停工已對建設工期產生影響,遂同意施工單位鋼筋簽證要求,給予費用補償及工期補償,工程由此順利實施。
以上案例筆者從建筑結構設計原則及工程造價管理事項兩方面進行分析。
一、建筑結構設計原則
(一)鋼筋代換原則
1、鋼筋代換,實質上就是不同種類的鋼筋之間的代換。在施工過程中,施工單位由于缺乏設計所要求的鋼筋品種、級別或規格而進行鋼筋的代換,例如HPB300級、HRB335級、HRB400級之間的代換。鋼筋代換的總原則是保證鋼筋代換之后的結構在強度、抗裂度、裂縫寬度、撓度等各個方面性能均不低于原設計結構。在實際鋼筋代換過程中,要保證上述總原則的實現,并不是一件很容易的事,需要在強度、構造、變形三個方面逐一滿足。為此國家在《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204 - 2002的5.1.1條文中規定 :當鋼筋的品種、級別或規格需作變更時,應辦理設計變更文件。5.1.1條文說明中:在施工過程中,當施工單位缺乏設計所要求的鋼筋品種、級別或規格時,可進行鋼筋代換。為了保證對設計意圖的理解不產生偏差,規定當需要作鋼筋代換時應辦理設計變更文件,以確保滿足原結構設計的要求,并明確鋼筋代換由設計單位負責。本條為強制性條文,應嚴格執行。
通過以上《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204 - 2002可以了解施工單位可以要求進行鋼筋代換但必須經設計單位同意??蔀槭裁礄z查人員認為HPB235型號鋼筋已停止使用,并且不能代換呢,這需要了解鋼筋型號設計原則。
鋼筋型號設計原則
《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4.2.1中規定混凝土結構的鋼筋應按下列規定選用:1 、縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋,也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋;2、 梁、柱縱向受力普通鋼筋應采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋;3、 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋,也可采用HRB335、HRBF335鋼筋;
通觀《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4.2.1沒有使用HPB235型號鋼筋內容,即2011年7月1日以后設計圖紙將不再出現HPB235型號鋼筋??墒窃?011年8月1日起實施的《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204—2002 局部修訂的條文中卻沒有將HPB235鋼筋去除,究其原因
從《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4.2.1條的條文說明去找:
4.2.1 本次修訂根據“四節一環?!钡囊?,提倡應用高強、高性能鋼筋。根據混凝土構件對受力性能要求,規定了各種牌號鋼筋鋼筋的選用原則。
1增加強度為500MPa級的熱軋帶肋鋼筋;推廣400MPa、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋;限制并準備逐步淘汰335MPa級熱軋帶肋鋼筋的應用;用300MPa級光圓鋼筋取代235MPa級光圓鋼筋。在規范的過渡期及對既有結構進行設計時,235MPa級光圓鋼筋的設計值仍按原規范取值。
通過以上分析發現檢查人員提出按《混凝土結構設計規范》2010HPB235型號鋼筋已停止使用,并且不能進行下一道工序的認識是錯誤的,規范條文明確說明《混凝土結構設計規范》GB 50010—2002與《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010在過渡期內可以繼續使用,檢查人員不了解條文發出錯誤指令是導致八噸鋼筋報廢的真正原因,其實不是2011年7月1日以前使用HPB235鋼筋不滿足建筑設計要求,而是通過修訂規范使用HPB300、HRB400、HRB500等高強鋼筋達到節約建筑鋼材耗用量的目的,是國家“四節一環?!敝泄澞?、節材、一環保內容的體現,但顯然國家并不提倡浪費,所以條文說明提到了規范過渡期的問題。
工程造價管理事項
本工程為國有投資建設工程,《建設工程工程量清單計價規范》GB50500-2013的3.1.1條規定:使用國有資金投資的建設工程發承包,必須采用工程量清單計價。本工程適用《建設工程工程量清單計價規范》GB50500-2013內容。
工程量清單計價規范一般規定
3.3.2 承包人應按合同約定將采購材料和工程設備的供貨人及品種、規格、數量和供貨時間等提交發包人確認,并負責提供材料和工程設備的質量證明文件,滿足合同約定的質量標準。
3.3.3 對承包人提供的材料和工程設備經檢測不符合合同約定的質量標準,發包人應立即要求承包人更換,由此增加的費用和(或)工期延誤應由承包人承擔。對發包人要求檢測承包人已具有合格證明的材料、工程設備,但經檢測證明該項材料、工程設備符合合同約定的質量標準,發包人應承擔由此增加的費用和(或)工期延誤,并向承包人支付合理利潤。
此案例中合同并未約定采用HPB235鋼筋,施工單位也未將采購鋼筋的品種規格提交發包人確認,建設單位有權要求施工單位更換HPB300型鋼筋,增加的費用和延誤由施工單位承擔,
工程量清單計價規范合同價款調整一般規定
9.1.5 發包人與承包人對合同價款調整的不同意見不能達成一致的,只要對發承包雙方履約不產生實質影響,雙方應繼續履行合同義務,直到其按照合同約定的爭議解決方式得到處理。
土木工程專業是實踐應用比較強的專業。為體現國民經濟和社會發展對土木工程專業人才的現實和長遠需求,必須要學以致用。獨立院校作為應用型本科院校,結合土木工程專業培養目標,以CDIO能力培養為理念的《土木工程專業應用型卓越工程師培養計劃》及寬口徑土木工程專業培養方案,以注重提高學生綜合素質和創新能力,注重加強學生專業基礎知識和優化基本理論知識結構,向培養土木工程師從事設計、施工與管理等應用方向拓展?;炷两Y構設計原理課程體系龐雜,需要加強其與材料力學、建筑材料等基礎課的聯系,綜合知識結構,理清課程的脈絡精髓,使學生更透徹地理解混凝土構件受力機理,并對構件整個受力過程有更全面了解,讓主要知識點的掌握有如一氣呵成之感。結合本課程的特點,理清“實驗———基本假定———應力簡圖———基本公式———適用條件———應用”這一思路。對于各類受力構件,首先根據大量實驗資料分析實驗結果,闡明基本假定,據此推出核心應力簡圖,再結合力學知識,基本公式及適用條件則隨之導出,計算步驟也順應確定。實現幫助學生理清學習思路,有計劃有步驟的主動學習本課程的目的。
二、合理統籌教學內容,編制工程師計劃的培養體系
(一)加強對設計規范的學習
混凝土結構設計原理課程主要涉及的規范是《混凝土結構設計規范》和《砌體結構設計規范》。每一次新規范的頒布[2],都迫切要求有關的工程技術人員、教師和學生學習掌握新規范。作為教師,尤其要盡可能地將新規范融入到混凝土結構設計原理課程教學實踐中,加強學生對規范條文的學習和理解,特別是修訂部分的內容,增加了[3]結構整體性和防連續倒塌設計、結構耐久性設計、裂縫寬度驗算調整、高強度材料的推廣等,最好能讓學生理解其修訂內容的科研或工程背景,以便學生更好地掌握。根據《混凝土結構設計規范》(GB50010———2010)和《砌體結構設計規范》(GB50003———2011)的頒布及教學思路,對每一章給出教學要求,分為基本概念、計算能力和構造要求三方面,并分三個檔次:對概念,分為“深刻理解”、“理解”和“了解”;對計算能力,分為“熟練掌握”、“掌握”和“會做”;對構造,分為“熟悉”、“領會”和“識記”。全面修改和補充計算例題等。并在內容上涉及不少注冊執業資格相關規范條文和算例,為培養學生畢業后獲得注冊執業資格做準備。
(二)優化課程內容,處理好重點和難點的關系
在與基礎課程聯系的基礎上,結合教學大綱合理安排并優化教學內容,在此基礎上重視對本課程重點與難點的處理。教師首先要明白學生在學習這些知識前需要的先導知識(包括先修基礎課程)。其次結合獨立學院培養應用型人才和學生力學等基礎相對較差的情況,要清楚學生學習的重點和難點,然后認真備課,針對具體模塊內容,精心設計問題,有目的的引領學生梳理學習思路、幫助學生漸漸主動融入課程內容角色;讓學生掌握重點,理解難點?;炷两Y構設計原理課程涉及許多構造措施,如混凝土的最小保護層厚度,鋼筋的錨固長度、搭接長度,鋼筋間的凈距或間距,受力鋼筋的最小配筋率等。這部分內容規定性的東西多,內容比較零散,在講授時應進行適當歸納與分類,盡量使其條理化和簡單化,并介入實體模型,便于學生理解和記憶。
(三)制訂本課程基于CDIO工程教育模式的培養體系
本課程基于CDIO工程教育模式的培養體系,需在土木工程專業的工程師培養體系的基礎上制訂。以土木工程專業的教學規范為依據,保留專業基本的理論教學和實踐教學,結合行業不同單位的工作性質和學生興趣及未來計劃的發展去向增加與工程師培養相適應的理論教學和實踐教學。統籌我院土木工程專業開設課程實際,針對設計院就業方向,還可增設施工圖預算、混凝土結構工業廠房設計、砌體結構設計等實踐環節,由校內教師和校外工程師綜合指導。針對施工企業就業方向,還可增設工程預決算實踐環節,由校內教師和校外工程師綜合指導。針對咨詢公司就業方向,增設工程項目現場實習,包括工程招投標流程、招投標文件編制、監理規劃大綱編制等,由校內教師和校外工程師綜合指導。
三、構建實踐教學新模式
(一)引入工程案例教學法,營造課堂工程氛圍
為達到教學目的,實現教學內容,運用教學手段而進行,引進新的教學方法勢在必行。本課程采用案例分析法,以教師指導下的分組討論方式進行。教師根據課堂教學要求、內容關聯性及學生興趣選擇案例,說明理論在實際中的具體運用。結合案例提供的信息,運用混凝土結構設計原理知識進行針對性地分析和論證。學生在辯論中學習,充當主角。案例教學是理解和深化理論知識的有效途徑。通過教師的引導和啟發,提供和評估備選方案,培養學生運用混凝土結構設計原理的知識和方法,模擬解決實際問題實現知識由抽象到具體的飛躍。
(二)將實體模型引入教學實踐
為增強學生對土木工程結構的空間想象力,在原有的結構與材料實驗室建立比較系統的土木工程專業系列課程,如混凝土結構設計原理、鋼結構、房屋建筑學、土木工程材料、土木工程施工等課程教學實體模型。針對本專業開設方向和課程要求,需配置包括混凝土結構和道路與橋梁工程結構在內的結構教學模型。其中混凝土結構有梁(含簡支梁、連續梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁)、樓(板)蓋、柱、工業廠房等模型。將實體模型引入課程教學實踐,模擬“施工現場”,將“工程搬進課堂”,增強學生的感性認識,提高學生對土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力,從而大大提高課堂教學效率和效果,同時為后續的試驗研究,制作混凝土結構構件模型做準備。
(三)組織施工現場參觀,加強感性認識
結合本學院合作辦學方的優勢,提供與寶坻區產學研合作項目,開辟“專業實踐教學基地”。如在現澆混凝土結構施工現場,學生能較深刻地了解主、次梁的立體交叉關系和鋼筋布置應注意的問題,及鋼筋的錨固、搭接、彎起等構造要求;學習預應力混凝土知識時,可組織學生參觀預應力張拉工藝及過程,了解預應力筋的種類、錨具等,以增強學生的感性認識。通過這一系列實踐教學,使學生深刻理解課堂教學的內容。除此之外,基于CDIO工程教育模式的培養體系中的工程實例講座,與理論課程和施工現場參觀等穿行。通過課堂視頻和實體模型及工程案例教學、安排工程實例講座、到施工現場參觀實習等,讓學生親身接觸實際工程,進一步增強感官認識,并逐步過渡到理性認識,大大提高學生分析問題、解決問題的能力。
(四)加強試驗研究,制作混凝土結構構件模型
鋼筋混凝土結構材料性能的不確定性、離散性,使鋼筋混凝土結構基本理論須由鋼筋和混凝土材料性能以及結構構件的受力性能的試驗研究來驗證。利用結構與材料實驗室,通過試驗觀識結構構件從開始加荷到破壞的過程,構件內部應力、應變的變化,裂縫的發生、發展以及裂縫的分布等特征,分析構件的受力狀態,以及鋼筋和混凝土在受荷過程中所表現出來的特性。教師通過啟發、引導學生從現象出發,主動思考找出事物本質,訓練學生分析問題和解決問題的能力。利用結構與材料實驗室,可模擬現場施工,實現仿真教學,制作混凝土結構構件模型。結合混凝土結構設計原理先修課程如土木工程材料、土木工程施工等,從水泥、石子、砂子、鋼筋等原材料選取到配筋計算、水灰比計算、鋼筋的綁扎、支模、混凝土澆筑及養護、試塊制作等,模擬施工的全過程,預制鋼筋混凝土梁,對其強度進行測試,并引導學生對試驗結果進行分析,鼓勵自主實驗??纱蟠筇岣邔W生的學習積極性。
四、結束語