混凝土结构设计原理笔记范文

时间:2023-07-14 18:05:33

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混凝土结构设计原理笔记

篇1

关键词:钢筋混凝土结构;课程教学;工程教育;专业认证

1工程教育专业认证的基本理念

(1)以学生为中心,面向专业全体学生。即以学生为主体,学生和用人企业对学校或专业所提供服务的认可程度是能否通过认证的重要指标;(2)实行以结果为导向的教学设计,即以行业需求为导向,设置专业培养方案和课程体系,依据毕业生的工程素质要求、核心竞争力,评价专业教育的有效性。(3)持续改进,建立健全全过程的有效评价体系,强调合格评价,将评价结果用于教学设计的改进和提高。针对上述工程教育专业认证的基本理念,关键是深化教学改革,对现有的教学体系和课堂教学模式进行改革探索,逐步实现从知识课堂向能力课堂、从句号课堂向问好课堂、从灌输式课堂向讨论互动式课堂的转变,这是提高课堂教学质量,达成培养目标的重要手段。

2本课程教学目标与毕业要求

《水工钢筋混凝土结构》是水电工程专业一门必修的专业基础课程,是一门与工程实际、现行规范紧密联系的课程。通过本课程的学习,使学生掌握钢筋混凝土结构设计的基本原理和弯、压、拉、扭等基本构件的设计计算方法。重点培养学生具有利用所学的工程专业知识分析解决复杂工程问题的初步能力。该课程教学目标包含以下几点:(1)掌握钢筋和混凝土两种材料的力学性能,熟悉材料选择的基本要求。(2)掌握钢筋混凝土结构设计计算的基本原理,并对其在当今工程结构设计中的应用情况有清晰的了解,了解其发展趋势。(3)掌握钢筋混凝土结构基本构件的设计计算理论、适用条件及构造要求。熟练掌握弯、压、拉、扭四种基本构件的设计计算方法与步骤(包括承载能力计算、变形及裂缝开展宽度等验算)。能依据设计计算结果及规范要求,正确选择和配置构件中所需的各种钢筋并绘制相应的施工图。(4)具有从事混凝土结构工程设计的能力,熟悉结构选型、结构平面布置方案、构件截面形式和尺寸选择原则和方法,培养学生工程意识和创新能力。(5)培养学生的工程实践学习能力,具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力。我院于2015年12月正式启动水利水电专业工程教育认证工作,工程教育认证标准中关于毕业要求有12条,《钢筋混凝土结构》是水利水电工程专业毕业要求的支撑课程,对应其中的毕业要求1和毕业要求3.

3水利水电行业对人才的需求特点

3.1设计院、施工企业要求学生具有较强的专业综合素质按照工程教育专业认证的要求,我院针对水电行业领域的规划设计、施工、管理岗位的综合素质、专业能力要求的开展了调研,先后走访了近20家设计、施工单位。通过调研分析得出,设计、施工企业看重具有较强专业综合素质方面的人才。

3.2对工程实践能力的要求设计院、施工企业一直是水电工程专业学生就业的主要去向,用人单位在人才需求方面通常倾向于选择具有较强工程结构设计能力、解决实际工程问题的能力,或具有一定工程施工经历和经验的人才。因此,提高学生的工程实践能力是学生顺利就业的关键。

3.3对计算机应用能力提出了新要求目前,工程结构设计大多是利用设计计算软件来完成。许多用人单位把对应聘人员计算机应用能力的考察作为一项基本条件。一般要求掌握的设计软件有pkpm、Autocad等,要求学生能熟练运用这些设计软件进行水工建筑物的结构设计工作。

3.4具有团队协作精神任何一项优良的工程结构设计都是项目组全体成员齐心协力,通力合作的结果。很多用人单位重视员工的团队协作精神,在项目完成过程中要求项目组成员之间相互协调,密切配合。因此,具有团队协作意识、执行力强的人才备受欢迎。

4以工程教育专业认证为导向,进行课程教学改革

4.1改进课堂教学模式(1)注重该课程与相关课程联系该课程的先修课程主要有《概率论》、《水利工程制图》、《建筑材料》、《材料力学》以及《结构力学》等,因此在该课程学习过程中要求学生应具备相关课程知识。如在进行钢筋混凝土结构设计计算原理一章学习时,重点讲授概率极限状态设计法,设计规范采用的以可靠度为基础的实用设计表达式以及荷载和材料强度取值等,均以《概率论》课程的相关知识为基础;再如在讲授第一章混凝土结构材料的物理力学性能时,提前让学生们回顾《建筑材料》课程的相关知识,将教师课堂引导学习和课后学生自主学习相结合。(2)预习引导、重点突破该课程的重点、难点内容很多,为了便于同学们理解掌握,在每一章、节学习之前预先提出几个问题,让学生根据问题有针对性地进行课前预习。授课过程中当讲述到学生不易掌握的重点、难点时有意识地放慢节奏、加重语气,并及时观察学生的反应,必要时重复讲述。我们在每章、节内容讲授完毕后,对重点、难点及带规律性问题进行分析归纳总结,以便学生更好地学习掌握。每次上课前都针对上节课重点、难点进行回顾复习。(3)采用引导启发式教学一般说来,教师对学生的知识传授当然越详细越好,但受教学时数(64学时)所限不可能做到如此。因此教师应采取引导启发式教学方式,创造良好的学习氛围,激发学生的学习兴趣。充分利用有限的课堂教学时间,对结构设计基本原理、课程重点难点及相关的规范要求作详细讲授。课后学生可根据自己对知识的掌握程度、合理安排自主学习时间,不断扩大知识面,增强自己的解决问题的能力。

4.2重视实践性教学为加强学生工程素质、技能和创新能力的培养,保证学生踏上工作岗位后能够很快适应工作需要,首先必须重视实践性教学环节。(1)重视实验教学,实现从封闭课堂向开放课堂转变传授理论知识是课堂教学的重点,而让学生加深对理论知识的理解、巩固必须借助于实践性教学。因此课堂教学环节设计除了观看试验录像、工程录像和计算机模拟动画外,还应重视现场实验教学,应充分利用结构实验室进行素混凝土梁、钢筋混凝土梁正截面、斜截面承载力试验教学,让几个同学一组利用课余时间亲自动手制作试验梁,在实验室老师的指导下进行试验,让学生认真观测试验过程中有关现象,并对试验数据进行较为详细的分析统计、归纳总结,从而使学生对课堂教学的理论知识有更直观、深刻的理解,激发学生学习的主动性,达到锻炼学生的动手能力,培养学生科研兴趣目的。(2)重视课程设计教学环节,实现从知识课堂向能力课堂转变课程设计是继理论教学后重要的实践教学环节,是考查学生综合运用所学知识来解决工程问题的能力的环节。该课程理论教学完成后安排一周的课程设计,设计题目是钢筋混凝土现浇整体式肋形楼盖的设计,根据设计内容通过调整活荷载大小、主、次梁跨度设置若干个题目,做到单人单题。从材料选择、截面尺寸拟定、计算简图、荷载统计、内力计算及结构构件设计一直到最后绘出梁、板配筋图,学生在老师的指导下完成整个设计。在辅导课程设计过程中,应有意识地培养学生综合运用所学的各门课程知识分析和解决工程实际问题,如利用结构力学的知识计算出连续梁板的内力之后,再利用该课程第三章、第四章受弯构件正截面、斜截面承载力计算知识进行梁板的配筋计算,最后结合工程制图及相关的构造知识绘出施工图。通过课程设计使学生全面掌握混凝土结构工程的设计过程、设计内容及相关的基础设计知识,使学生将理论知识与实际设计相结合,使学生的知识结构系统化。(3)重视现场教学,实现从句号课堂向问号课堂转变充分利用各种教学实习和生产实习机会,强化学生对水工钢筋混凝土结构的感性认识。通过参观学习已建成的或正在施工的水工混凝土结构工程,使学生对水利工程中常见的钢筋混凝土结构形式有所了解;另外,在课程学习的过程中,鼓励学生到施工现场看一看,观察结构形式,量一量基本构件尺寸,分析一下梁、板、柱的受力和传力关系,以及实际工程中钢筋弯起、截断、搭接、锚固等构造要求,以此激发学生对钢筋混凝土结构课程的学习兴趣。(4)重视课堂笔记、例题、作业题为保证学生能够很好地掌握课程教学内容,要求同学们认真做好课堂笔记,认真标注重点、难点。在每一章节内容讲授完毕后,安排一定数量的例题和作业题,通过讲解例题使学生熟悉一般解题的思路与方法,然后通过课后作业练习进一步巩固掌握。在第三章、第四章受弯构件正截面、斜截面承载力计算讲述完后布置一次大作业———钢筋混凝土悬臂梁的设计。对学生完成的作业都全批全改,指出错误的原因,并安排一定的时间进行讲评,促使同学们更好地掌握所学的内容,建立正确的工程设计理念。

4.3加强校企合作,聘请工程师进课堂进行案例教学在水工钢筋混凝土结构课程教学计划中留出一定数量学时(预留8学时),聘请工程施工单位或设计院有丰富工程经验的工程师进课堂授课,依据他们从事的实际工程进行案例教学,在教学过程中结合他们的工程经验重点强调课程理论知识与实际工程紧密联系,拓展学生的工程视野,促进学生工程素质和工程能力的提升。

篇2

关键词:独立学院;教学定位;教学改革;力学课程

力学课程是土木、机械、矿山、航空航天等工科专业重要的专业基础课。土木工程专业的力学课程包括理论力学、材料力学和结构力学等。此类课程理论较复杂,概念较抽象,知识点繁多,与专业课的知识点联系密切,其研究问题和解决问题的方法在实际工程中具有代表性[1-2]。目前,国内各独立学院开始强化人才培养过程中的重要作用,在调整专业教学计划过程中,为了增加实践类课程学时,不得不删减理论课时,占专业总学时约10%的力学类课程往往首当其冲。在学时紧张的情况下,若不及时调整教学大纲和教学方法,将会导致“教师不会教,学生学不会”的后果,进而影响学生专业课的学习,影响毕业后的实践。这与“着力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才”[3]背道而驰。

一、明确教学定位

在联合国教科文组织颁布的《世界教育分类标准分类法2011》中,高等教育包括学术教育、高级职业或专业教育,具体有短线高等教育、学士或等同水平、硕士或等同水平、博士或等同水平四个级别[4]。从社会生产或活动的目的来分析,现代社会的人才可分为学术型、工程型、技术型和技能型。据此,区别于研究型大学,独立学院的主要目标是培养合格的应用型技术人才,其培养过程的总体特征是以技术为主,技能为辅,级别为学士或等同水平。据文献显示,短线高等教育的课程是基于使用和特定职业,学生主要进入劳务市场;学士或等同水平级别的课程一般以理论为主,但可包括实践成分,接触最新的研究或最好的专业实践。可见,与高职高专院校相比,目前独立学院的课程设置一般“以理论为主”,这正是本科教育与专科教育的重要区别,也是独立学院专业教学过程中不宜忘却的。目前,独立学院普遍面临着招生与就业两大难题。就用人单位而言,普遍希望应届毕业生到单位之后就能直接工作,减少培训环节。从表面上降低了用人成本,实际却是用人单位的“短见”。在如此的用人要求压力之下,部分独立学院的专业教学模式正趋同于高专院校。若其专业教学计划一味降低理论课程的比例,而不能体现“以理论为主”这一特征,则脱离本科教育范畴。

二、整合教学内容

目前,独立学院土木工程专业的力学课程教学内容存在以下问题:(1)课程之间的教学内容部分重复。如理论力学在运动学、动力学部分与大学物理有重复;桁架部分在理论力学与结构力学中均有涉及;材料力学中梁的内力图、挠曲线方程的积分法计算位移、超静定梁的计算等部分在结构力学中有涉及,或有更详细、更深入的介绍与分析。对于此类情况,有必要统一调整各门课程的教学大纲,杜绝重复讲解。(2)重点难点难理解。结合教学对象的实际情况,考虑人才培养目标的不同,独立学院土木工程专业的力学课程的教学要求与一本、二本院校应有所区别。对于重点难点内容,应要求学生“熟练运用”即可,不宜作过高要求。当然这一点与课程考核环节的考核方式要对应。因此,必须在课程教学大纲的修改环节将相关力学课程的教学内容进行梳理、整合,避免重复教学,可将更多学时用于其他或者更多的教学内容,提高教学针对性。笔者所在的南京理工大学对三大力学大纲调整后的教学实践表明,学生更乐于了解和接触新的知识,这有利于课堂效率的提高。

三、转变教学方式

在过去的十几年中,普遍的教学模式是“PPT+板书”。与单一板书的模式相比,“PPT+板书”可使教学过程更加灵活,但教育、教学信息化的步伐从来没有停止。随着,电脑、智能手机、网络的普及,更为高效的教学新模式(微课、翻转课堂、慕课等)和各种网络教学平台不断出现[5]。作为新时期的教师,应主动跟上新的趋势,学会运用信息化的教学方法,提高教学效率。结合教师队伍、学生生源等实际情况,微课模式更适合独立学院。以微课为例,教师可结合教学进度,提前将课件、自制的微课视频、课后练习等教学资料共享到网络教学平台,供学生课前、课后学习,也可在网络上批改作业,交流答疑。由于一般微课资源播放时间较短,通常5~10分钟,学习者可通过手机随时随地观看,学习过程中若遇到知识难点,可以反复学习。此外,独立学院的自有师生比远远低于公办院校,其教学班级人数之多、教学人员之少,有目共睹。在相同情况下,无论是学生的课堂纪律,还是教师的授课效率,都无法与公办本科院校相比。若借助微课模式,任课教师可以在开学前精心准备,以减小课堂压力,转而加强课堂讨论与交流等互动环节,既可以活跃课堂气氛,也有利于教学效率的提高。已有的实践表明,新的教学方式方便了教师的教学,促进了学生的学习和相互交流。当然,以网络教学平台为基础的微课模式在实践中也遇到一些问题。比如,作业中的客观题可自动批阅,但主观题的作答和批阅较麻烦;网络不稳定、观看在线教学视频不够流畅等。可见,稳定的网络和可靠的教学平台是微课模式的必备条件。

四、调整作业形式

力学课程知识点多,课后作业量大,学生普遍反映课后有作业压力。但对大部分学生而言,只有结合课后作业环节,才能更好地强化课堂知识点。建议任课教师提前将课后作业设计成习题集的形式,提前印制。这样省去了学生抄写题目的时间,还可避免画图不准确导致的错误,与此同时还方便批阅。此外,由于平时犯的错误在习题集上都有体现,学生还可以将其作为考试前的复习资料。若结合微课模式教学,可将客观题部分布置在网络教学平台,设置讨论答疑区,及时反馈作业情况。主观题部分的批阅建议单独形成书面习题集,与网络作业配合使用。五、培养学习兴趣兴趣是最好的老师。力学课程知识点多、理论复杂,大部分学生反映对其没有学习兴趣。笔者认为这属正常现象。但若能培养学生对力学课程的学习兴趣,无疑将大大提高教学效率。

(一)明确课程地位

力学课程对专业课的学习有较大影响,对于立志考研的学生更是如此。以建筑工程专业为例,混凝土结构设计基本原理、混凝土结构设计、钢结构、砌体结构、工程结构抗震等课程,以及课程设计、毕业设计都与力学课程息息相关。可见学好力学,对课程成绩、考研和就业都十分重要。学生在了解力学课程重要性后,自然会重视力学课程的学习。

(二)增加课内实验

力学课程主要以理论授课为主,但同时也要注意课内实验教学对理论教学的帮助[6]。在理论学习过程中,学生难免产生疑惑。一方面可以通过教师答疑解惑,另一方面也可以借助课内实验,结合实验设计、实验过程、实验现象等更好地巩固理论知识。而实际情况是,不少独立学院建校不久,在实验室建设方面还比较滞后,加之,授课教师多数为工作不久的青年教师,理论教学之余,无暇实验室建设,这对课程的教与学都很不利。建议理论力学增设摩擦系数测定,实验法测定重心,转动惯量的测定等实验项目;材料力学增设叠梁、复合梁正应力分布规律试验,摆锤冲击试验,弹性模量E与泊松比μ测定试验等。

(三)设置竞赛项目

力学课程课时较长,可根据课程知识模块各自设置小规模的理论竞赛和结构竞赛。1.理论竞赛在理论力学中,分别在静力学、运动学、动力学三个模块学习之后设计竞赛项目;在材料力学中设置外力与内力、应力与应变、变形和位移、强度和刚度四个模块;在结构力学中设置静定结构内力、静定结构位移、力法(对称性的利用)、渐近法(框架结构)、机动法作影响线五个模块。具体可根据学生的学习情况和教学需要灵活布置。2.结构竞赛结构竞赛最适合在结构力学课程教学过程中课外设置。可结合省级赛事的要求,通过土木工程结构创新竞赛、结构加载竞赛提高学生的学习热情,锻炼学生的动手能力和团结协作能力。

六、强化过程考核

学生对课程成绩十分关注。课程成绩的组成对学生的学习有很强的引导作用。在期末考试成绩占课程总成绩70%~80%的情况下,学生可能不注重平时的课堂学习和课后作业,对期末考试抱有幻想,甚至在考试前一周才开始“发奋苦读”,结果往往自食恶果,悔不当初。为此,提出两点建议。

(一)提高平时成绩占比

弱化期末考试成绩占课程总成绩的比例,明确量化平时成绩构成和评定标准(参见表1)。以总成绩为100分为例:平时成绩可设为占总成绩的40%~50%,其余为期末考试成绩。

(二)多样化、量化的平时成绩组成

1.考勤和随堂练习结合力学课程一般是大班上课,学生多,逐一点名浪费时间。拟在课堂上预留15分钟进行随堂练习,同时实现考勤。随堂练习的内容应针对教学的重点,宜少而精。下课后收齐,教师批改,并记录成绩。期末,取随堂练习成绩的平均值×相应比例,计入平时成绩。旷课、迟到均扣分。2.笔记抽查要求学生必须作课堂笔记,不定期抽查3次。每次抽查按百分制打分,对抽查不合格的要求整改。期末按平均抽查成绩×相应比例,计入平时成绩。3.章节考核拟在完成每章(或知识模块)的教学后,课外进行45分钟章节考核(开卷式,学生可参考笔记,教材),随堂上交。期末,取章节测试成绩的平均值×相应比例,计入平时成绩。4.平时作业平时作业题目布置于网络课程(客观题)、习题集(主观题)。每次作业均全部批改,批改成绩及时登入考勤册。对未上交作业的学生,要求一周内补做,否则视为“无成绩”。期末,按作业成绩平均值×相应比例,计入平时成绩。5.实验操作凡涉及到实验操作的课程,实验成绩实行一票否决制。期末,取实验成绩的平均值计入平时成绩。学生未全勤参与实验课,则取消其相应力学课程考试资格,成绩核定为不及格。“提高平时成绩比例”与“多样化、量化的平时成绩组成”两者相互结合,其最终目的是实现教学过程的控制。学院的实践表明,学生对“章节考核”环节尤其重视。学生普遍反映,该环节可更好地了解教学重点和考点,也能自我检阅,及时调整学习状态,更好地继续学习。

七、结语

上述观点和建议是结合实际教学过程的一些思考。部分方法已在课程中逐步实施,学生反映及教学效果较好。若教师拟在课程中实施类似的改革方案或尝试,均应首先在对应的课程教学大纲中提前详细明确,做到有计划,有总结。对独立学院而言,理论学时总体紧张的趋势不可避免。作为独立学院的力学课程教师,只有结合授课对象的实际情况,采取或尝试合适的改革措施,才能保证力学课程的授课效率和质量,为专业课程的学习和专业人才的培养打下坚实的基础。探索的过程可能是曲折的、反复的,但坚持的心一定是不变的。只有这样,教师才会在教学过程中不断收获,不断提高,不断成长。

参考文献:

[1]顾振华,孙俊,樊江,郭瑞霞.三本院校土建类专业力学教学改革与创新[J].高等建筑教育,2015(3):35-37.

[2]孟玮,李十泉.CDIO工程教育理念在结构力学课程教学中的实践———以南京理工大学泰州科技学院为例[J].高等建筑教育,2015(3):70-73.

[3]中华人民共和国中央人民政府.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[Z].2010-07-29.

[4]联合国教科文组织.世界教育分类标准分类法2011[M].蒙特利尔:联合国教科文组织统计所,2013.

[5]许英姿,沈玉凤.基于翻转课堂的理论力学教学改革与实践[J].力学与实践,2015,37(6):737-740