提高《水工钢筋混凝土结构》课程教学效果的方法探讨

梁谦 程建萍

摘  要：随着我国农业机械化、现代化进程的不断推进，农业水利工程的建设和改革也随之出现了蓬勃发展的趋势，与之配套的田间工程也相继在不同灌区得到改造和提升，这就需要大量的设计、施工人员熟练掌握混凝土结构的设计原理和施工技术。因此，在培养农业水利工程、水利水电工程专业等专业人才的过程中，要不断改善其学习方法，以此来提高学习效果、加强学习者对混凝土结构设计专业理论的掌握和对施工技术的应用能力。为此，有必要在《水工钢筋混凝土结构》课程教学过程中不断探讨教学方法和教学效果的研究和探讨，达到从根本上提高学习者对水工混凝土結构设计的掌握和应用能力。

关键词：水工混凝土  结构设计  教学方法  教学效果

中图分类号：G642                             文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（a）-0170-04

Abstract： With the development of mechanization agriculture and modernization in China， the construction and reform of agricultural hydraulic engineering has also developed vigorously， and the field projects accompanying it have been transformed and upgraded in different irrigation districts， this requires a large number of design， construction personnel skilled grasp the design of concrete structure and construction technology. Therefore， in the process of training professional talents such as agricultural hydraulic engineering， water conservancy and hydropower engineering， we should constantly improve their learning methods， in order to improve the learning effect， strengthen the learners to the concrete structure design specialized theory grasping and the construction technology application ability. To this end， it is necessary to study teaching methods and teaching effects in the course of hydraulic reinforced concrete structure， to fundamentally improve the learners' mastery and application ability of hydraulic concrete structure design.

Key Words： Hydraulic concrete;Structure design;Teaching method;Teaching effect

钢筋混凝土结构是水利水电工程、农业水利工程中最基本的结构形式。正因为如此，《水工钢筋混凝土结构》是高等学校水利水电工程、农业水利工程学科人才培养大纲中最为重要的技术基础课程[1]。学习本课程的目的，是掌握水工钢筋混凝土结构构件设计计算的基本理论和构造知识，为学习后续专业课程和顺利从事钢筋混凝土建筑物的设计和施工打下牢固的理论基础。在本课程的学习中，最大的特点是突出知识的应用[2]。因此，在教学过程中要重点突出课程实践性的特点，这样，理论知识才能恰当地应用到实际工程中。在近几年的教学过程中发现，老师授课过程中讲的绘声绘色、滔滔不绝且深入浅出，而学生中的一部分学习者听的却是茫然若迷、如坠云雾、不知所云。因此，探讨如何改善《水工钢筋混凝土结构》教学方式和教学效果，让学习者充分理解和掌握混凝土结构构件设计的原理和配筋的计算方法，成为当前水利类结构力学学科的一个重要课题。

1  提高教学效果方法的讨论

《水工钢筋混凝土结构》课程虽然不属于高等教育理工类的“三大力学”核心课程之一，但它与《材料力学》有相同之处，分析问题的基本思路即由材料的物理关系、变形的几何关系和受力平衡关系建立计算公式的分析方法，同样适用于钢筋混凝土构件。所以，相较水利工程专业的其他专业课程而言，在学习过程中用到的力学知识较多，知识应用更深入、更具体。因此，要学会应用并达到融会贯通的程度具有相当难度，易使学习者失去学习信心和学习兴趣。通过近几年《水工钢筋混凝土结构》课程教学过程中总结，得出要提升其课程的教学效果和提高学习者的掌握程度，有必要不断改进或重视课堂教学方法，激发学生探索知识的渴望，培养学生的实践能力和创新能力，需要在教学过程中重视和实施以下六个方面，来保证和提高教学质量和教学效果。

1.1 重视先修课程的学习

在《水工钢筋混凝土结构》课程的学习中，要想顺利地“楔入”到课程理论的学习，需掌握先修课程内容的回顾与熟悉，如《建筑材料》《材料力学》《结构力学》《水工建筑物》等课程。先修课程在本门课程的学习中显得至关重要，如《建筑材料》课程使学习者对混凝土、钢筋等材料的种类和性能有大致的了解和掌握;又如，通过《水工建筑物》的学习使学习者对水工建筑物结构构件的作用、形状有了宏观的认识;同时，对构件的尺寸通过建筑物的等级和规模，依据相应的标准和规范可初步确定;又如《材料力学》的重点知识，在学习《水工钢筋混凝土结构》课程中显得尤为重要，從某种意义上来说，钢筋混凝土结构学是研究钢筋混凝土的材料力学。虽然材料力学研究的是线弹性体构件，而钢筋混凝土结构研究钢筋和混凝土两种材料组成的构件，混凝土为非弹性体，因而材料力学的许多公式不能直接应用于钢筋混凝土构件，但材料力学中分析问题的基本思路，同样适合与钢筋混凝土构件;再如《结构力学》知识的应用，在钢筋混凝土结构的配筋计算中，计算的关键点是应用结构力学中力的平衡、力矩平衡原理、力矩计算方法等确定构件所需要承受荷载效应，只有准确计算出荷载效应如剪力、轴力、和弯矩等，才能根据材料所具有的应力，依据结构抗力大于荷载效应的原理，确定出结构构件尺寸和计算合理的配筋量。因此，在本课程的教学过程中，须重视先修课程的回顾，并学习过程中不断地将知识进行积累和总结，才能在授课的过程中无形地引导学习者进入本课程知识点的理解和掌握，并达到融会贯通的程度。

1.2 计算原理的理解和计算公式的掌握

在混凝土结构的计算中，计算原理不外乎力的平衡和力矩的平衡，说起来非常简单，但理解起来就不那么容易了，其原因是钢筋混凝土结构的计算公式是在大量实验基础上，经理论分析建立起来的，学习时需重视实验在建立计算公式中的地位和作用，注意每个计算公式的适用范围和条件，不能盲目地生搬硬套。

从传统的教学来看，理论教学具有一定的抽象性，所以为了将抽象教学进行具象化，积极地利用应力图形和计算简图，通过力学的知识，确定计算断面上最不利荷载作用大小，依据应力的分布特点确定作用点位置，结合材料应力特性，通过力的平衡原理及力矩平衡原理方程，确定配筋量的计算。计算时需要将理论计算与工程实际相结合，应用计算原理及表达式推导出整个结构计算的过程，来掌握计算过程中荷载效应的计算方法。结构抗力需要结合构件的几何尺寸、配筋数量、材料性能以及抗力的计算模式与实际的吻合程度来确定。确定计算配筋量，要结合构造要求和钢筋的截面面积来确定实际配筋量;通过典型结构构件配筋量的计算或复核，让学习者能正确地进行截面尺寸确定、配筋计算、钢筋布置、配筋图绘制;能正确地进行构件承载力校核;能正确地进行构件正常使用阶段验算;使用计算原理和计算公式的运用技巧和应用方法，充分掌握混凝土结构设计的一般计算方法。

1.3 设计构造要求的学习

水工钢筋混凝土结构计算结果最终是要体现在结构构件的配筋图上[3]。在某一截面计算的过程中，学习者认为绘制配筋图这一环节并不重要，只需要绘制出截面，象征性地画几个“小黑点”就是配筋图。岂不知，在构件的某一截面上，除了布置受力筋之外，还需要相应的配置一定的构造钢筋。那么在设计结构和构件过程中，就涉及到结构的构造要求。构造要求是长期科学实验和工程经验的总结[4]，因此，要充分重视对构造知识的学习。在学习的过程中不必死记硬背构造的具体规定，而应注意弄懂其中的道理，即明白“为什么要有这个构造要求，这个构造要求的作用是什么”。如在进行纯弯梁的配筋中除确定受力筋之外，还要根据梁的截面尺寸，配置一定数量的箍筋和架立钢筋，来确定钢筋混凝土构件中的分布位置和保证受力作用，以满足施工可操作性的要求;板的配筋过程中除计算受力钢筋之外，还要确定一定数量的分布钢筋，通过分布钢筋将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时固定受力钢筋，并起到抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。与此同时，分布钢筋的间距也是需要理解记忆的，如在承受施工分布荷载作用的板，分布钢筋最大间距不小于250mm，这个“250mm”的确定是有一定依据的，为方便同学们记忆，可举例如施工人员所穿鞋码的大小尺寸的方法加深对分布钢筋间距的理解。举一反三，引导学习者对构造规定的理解和掌握。

1.4 结合工程案例掌握混凝土结构的配筋计算

在授课过程中，所举的案例均是单一的结构构件，且结构构件作用明确，直接用“拿来主义”，直接套用相应类型构件的计算公式，计算出配筋量来。这对初学者来说，似乎钢筋混凝土结构的计算就是这么简单，可如果将实际工程中的某一个构件进行配筋计算，如钢筋混凝土渡槽结构的配筋计算，部分计算者竟不能确定这是一个什么性质的构件（纯弯构件、弯扭构件、剪扭构件）;或者不能确定最不利荷载出现的位置及大小。因此，在实际计算中还需要将构件进行受力分析、运行工况分析和计算，从而判断构件的类型和最不利荷载出现的位置和大小，依据钢筋混凝土设计原理和计算公式，计算出相应的配筋量，绘制出具有不同受力特点的合理配筋图来。这一工作就牵涉到本课程后续的课程设计环节。

1.5 独立完成课后作业

“温故而知新”，对于《水工钢筋混凝土结构》课程学习中，要想熟练掌握结构构件的配筋计算原理和方法，完成一定量的课后习题是必不可缺的。在习题计算过程的训练中，不断对荷载类型的区分和荷载效应大小确定、计算简图的理解及计算公式熟练运用，不仅提高了对计算公式机械记忆的加深和理解甚至融会贯通，而且更进一步提高了对构件截面设计尺寸的合理优化和计算过程中公式的准确运用能力，使整个设计计算过程完整准确、计算方法得当且运用得心应手。所以，在本课程的学习过程中必须重视课后习题的独立完成，且本环节对本课程的设计构件原理和计算方法的熟悉、掌握起到及时巩固和熟练运用的作用。因此，要巩固和提高本课程的教学效果，习题的训练环节不可或缺！

1.6 独立完成课程设计工作

钢筋混凝土结构课程设计是学习这门课程应用的实践环节。缺少这一环节的学习，学习者仅是处在对钢筋混凝土结构设计的理论原理的学习阶段，要达到设计理论应用于实际工程，必须综合运用混凝土设计原理与实践环节相结合。如进行某一个工程中钢筋混凝土结构构件的完整设计过程中，只有通过某一构件的计算过程和设计成果[4]，才能体现出学习者对水工钢筋混凝土结构设计的掌握程度、体现出学习者的学习效果，为将来从事混凝土的结构设计和施工打下坚实的基础。

为此，在课程设计环节中，教师课堂应采用多媒体和板书相结合的教学方式[5]。首先，对一些概念模糊、结构复杂的建筑物类型和形式，可以采用计算机多媒体动画技术，或通过工程实例照片、录像、动画模型等的展示进行讲解，可以增加学生对所设计建筑物（构筑物）形成最初的感性认识[6]，加深对这些内容的理解和掌握。其次，对于课程中有关结构或构件的受力分析，确定某一构件的类型，并将复杂构件分解，分别计算不同部分的受力情况，从而根据构件的受力情况确定构件的类型。对于多跨的、连续梁板构件内力计算的确定时，结合结构力学的内力计算原理[6]，或依据钢筋混凝土弹性理论的方法确定最不利荷载的产生的最大内力值和最小内力值绘制剪力、弯矩包络图，从而确定出不同截面的配筋量，同时结合构造要求，绘制混凝土结构构件的配筋图[7-8]。这个过程需要学习者结合先修课程的内容，充分理解设计构件的受力特点作用，进行受力分析，进而进行配筋计算和完成配筋图的绘制。

在课程设计这一环节中，虽然设计的主体是学生，但课程设计指导者的作用也不容忽视，指导者对学习者设计过程的引导、讲述和分析都起到至关重要的作用;对结构构件设计过程中对方案布局优化的合理性、设计理念的创新性、设计内容的完整性等方面均有不可忽视作用。

2  结语

在水利工程类专业复合型人才的培养方案中，《水工钢筋混凝土结构》课程内容的掌握和知识的熟练运用非常重要。可以说，掌握本门课程的知识，对今后从事混凝土设计和施工工作有着举足轻重的作用。而本课程的教学效果主要体现在学生对本课程知识内容的掌握程度上，这种掌握的程度通常通过课程考核的方式来体现。因此，要提高专业技术人才的培养水平和培养质量，就需要在提高本课程的教学方法和教学效果上狠下功夫，在教学过程中落实和执行行之有效的措施，顺利开展教育教学活动，保证在教学计划时间内，充分利用教学资源，更好地完成教学任务;同时，学习者能够更好地掌握水工钢筋混凝土结构学课程的理论知识，并能学以致用，做一个对社会有贡献的建设者和接班人。

参考文献

[1] 陈亚梅.水工钢筋混凝土结构教学的方式研究[J].教育现代化，2017，4（3）：290-291.

[2] 罗立权，何金春.水工钢筋混凝土结构教学改革与实践探讨[J].高等建筑教育，2017，26（2）：57-61.

[3] 顾文虎.案例教学法在钢筋混凝土结构设计原理课程教学中的应用——基于“卓越工程师教育培养计划”下的教学改革[J].新课程研究（中旬刊），2013（10）：92-93.

[4] 王俊，霍兵勇，刘敬云.基于衔接行业标准的《混凝土结构设计原理》课程教学改革与实践[J].许昌学院学报，2020，39（2）：49-52.

[5] 王先军.提升“水工钢筋混凝土结构学”课堂教学效果的方法探讨[J].课程教育研究，2017（36）：163-164.

[6] 杨兰，白夏，武心嘉，等.《水工钢筋混凝土结构》课程工程化教学方法研究[J].科技创新导报，2017，14（30）：217-218.

[7] 刘建平，史萍.高校《混凝土结构设计原理》课程思政教育改革与实践[J].教育现代化，2019，6（56）：100-101，109.

[8] 周翠玲，馮竟竟，张耀军.工程教育专业认证背景下钢筋混凝土结构课程教学改革[J].山东农业工程学院学报，2018，35（11）：28-31.