吳海軍， 張學(xué)富， 吳國雄

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶400074)

一、“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程特點及教學(xué)中的問題

“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程是一門重要的必修專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其作用在于培養(yǎng)學(xué)生運用建筑材料和力學(xué)課程所學(xué)知識來解決混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計計算問題。本課程是一門實踐性很強(qiáng)，且與現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程等有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在土木工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃中占有極其重要的地位，各相關(guān)高等院校對該課程的教學(xué)也非常重視。

課程內(nèi)容分為兩大部分:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，前者是后者學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。相比之下，前者屬于被動受力，其基本概念和原理比后者簡單，結(jié)構(gòu)受力的分析過程與工程力學(xué)教給大家的習(xí)慣性思維較為接近，學(xué)生一般容易掌握。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)則具有對結(jié)構(gòu)受力主動干預(yù)的本質(zhì)及特點，這既是其優(yōu)點也是掌握其概念、受力原理和計算方法的難點。

以往本課程的教學(xué)通常以課堂講解為主，主要體現(xiàn)了注入式教學(xué)的特征，存在的主要問題是學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性不足。如何引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生思維水平是提高本課程教學(xué)效果的重要問題。另外，在學(xué)習(xí)時學(xué)生普遍感覺預(yù)應(yīng)力混凝土部分的內(nèi)容復(fù)雜和難以掌握。

二、啟發(fā)式教學(xué)在本課程教學(xué)中的適用性分析

本課程屬于土木工程課程體系中的重要一員，根據(jù)課程特點，借鑒和參考國內(nèi)外相關(guān)教學(xué)理念和方法是本課程教學(xué)方法改革和研究的重要途徑。

現(xiàn)代教學(xué)中最關(guān)鍵的問題是要形成正確的教學(xué)指導(dǎo)思想，指導(dǎo)思想正確了，才能靈活運用教學(xué)方法，有所創(chuàng)新。上世紀(jì)末，美國大學(xué)本科教育開始謀求一場根本性的變革，著名的博伊報告提出了本科教育的十大對策?！笆挂蕴骄繛榛A(chǔ)的學(xué)習(xí)為標(biāo)準(zhǔn)”是博伊委員會提出的首條對策，其主旨是建立以探究為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，并貫穿大學(xué)教育全過程。這不僅是教學(xué)方式的變革，而且是教育理念的轉(zhuǎn)變:把學(xué)生作為知識接受者的文化轉(zhuǎn)化為把學(xué)生作為知識探索者的文化。這一理念與“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教學(xué)指導(dǎo)思想接近。如何體現(xiàn)學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，關(guān)鍵是學(xué)生是否有學(xué)習(xí)積極性，而學(xué)習(xí)積極性在很大程度上與教師的啟發(fā)和引導(dǎo)有直接關(guān)系。

啟發(fā)式教學(xué)既是一種教學(xué)指導(dǎo)思想，又是一個教學(xué)原則。運用啟發(fā)式教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，通過經(jīng)歷問題的解決過程，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)興趣，而且通過對解決問題方法的探索，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

啟發(fā)式教學(xué)是相對于注入式教學(xué)提出的。注入式教學(xué)無視學(xué)生在學(xué)習(xí)上的主觀能動性，而啟發(fā)式能啟發(fā)學(xué)生的思維積極活動，能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，因而在教學(xué)中要大力提倡啟發(fā)式教學(xué)，反對注入式教學(xué)。從啟發(fā)式教學(xué)的特點及作用分析，其原理非常適合于本課程的教學(xué)實踐，能夠有效應(yīng)對本課程教學(xué)中存在的主要難題。

啟發(fā)式教學(xué)雖以其科學(xué)求實的特點倍受青睞，但是如果“啟不得法”，便會“啟而不發(fā)”。只有在教學(xué)實踐中準(zhǔn)確把握并巧妙運用，方可收到激發(fā)興趣、啟迪思維之效果。

使用啟發(fā)式教學(xué)理念應(yīng)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容來使用不同的教學(xué)策略。下面以“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程教學(xué)中的難點和重點問題——預(yù)應(yīng)力基本概念的講解來說明啟發(fā)式教學(xué)在本課程中應(yīng)用的實踐與過程。

三、啟發(fā)式教學(xué)在預(yù)應(yīng)力概念教學(xué)中的應(yīng)用

(一)預(yù)應(yīng)力相關(guān)基本概念的特點

本課程預(yù)應(yīng)力混凝土部分的概念眾多，涉及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理、施工方法、施工工藝、受力過程、受力特點、主要優(yōu)點、計算原則等方面，覆蓋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的全過程。

1.有較強(qiáng)的抽象性

預(yù)應(yīng)力混凝土在結(jié)構(gòu)受力過程上有明顯不同于鋼筋混凝土的地方。其相關(guān)概念具有明顯的抽象性，特別是當(dāng)學(xué)生習(xí)慣了本課程前期普通鋼筋混凝土部分的概念后，習(xí)慣性思維會使該部分概念更加難以把握和理解。例如預(yù)應(yīng)力混凝土這個基本概念非常強(qiáng)調(diào)主動施加荷載進(jìn)行干預(yù)的特點，也強(qiáng)調(diào)施加預(yù)應(yīng)力的主要目的，由于缺乏工程經(jīng)驗及前期習(xí)慣性思維的影響，不少學(xué)生感覺此概念非常抽象難懂。類似的概念還包括預(yù)應(yīng)力度、部分預(yù)應(yīng)力、消壓彎矩等，這些概念都具有較強(qiáng)的抽象性和高度的概括性。

2.有嚴(yán)密的邏輯性

概念是邏輯思維活動的高級形式，它反映了在人們頭腦里的客觀事物的本質(zhì)屬性。作為描述預(yù)應(yīng)力基本特性的概念，除重視文字的準(zhǔn)確性和語言結(jié)構(gòu)的合理性外，更加重視概念的內(nèi)涵和外延，其每一部分的闡述都有嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，經(jīng)過了認(rèn)真推敲并有其特定的意義，以保證概念的準(zhǔn)確性和完整性。

3.有形成的階段性

預(yù)應(yīng)力基本概念是由淺入深，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工和受力過程逐漸安排和講解，反映了施工過程預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的基本特性。在教學(xué)要求上，由低至高可以將相關(guān)概念劃分為了解、認(rèn)識、掌握和應(yīng)用三個逐步遞進(jìn)的目標(biāo)層次?？梢?，預(yù)應(yīng)力基本概念具有很強(qiáng)的階段性。

(二)啟發(fā)式教學(xué)的應(yīng)用實踐

針對該部分教學(xué)內(nèi)容，如果采用死記硬背等不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式會對以后的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計原理等教學(xué)有明顯阻礙，并影響學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的效果。啟發(fā)式教學(xué)的特點正好有利于學(xué)生對抽象性知識的把握。

1.重點啟發(fā)，注意挖掘概念的內(nèi)涵和本質(zhì)

預(yù)應(yīng)力混凝土中一些概念描述較復(fù)雜、層次較多，給學(xué)生記憶和理解帶來了一定的難度。在教學(xué)中可以重點啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生掌握概念中的本質(zhì)含義、重點詞句，通過突出重點的講解，促進(jìn)學(xué)生對概念的理解，加強(qiáng)記憶效果。

例如“預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)”的概念，其描述為“事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的內(nèi)力抵消到一個合適程度的混凝土。而預(yù)先給混凝土引入內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)”。此概念中實際涉及了預(yù)應(yīng)力混凝土受力、施工等諸多要素，在講解中應(yīng)重點啟發(fā)和強(qiáng)調(diào)事先人為(即預(yù)先主動)的本質(zhì)特性，希望學(xué)生首先應(yīng)把握預(yù)應(yīng)力混凝土是“主動施加力來抵消使用荷載影響的內(nèi)涵”，而不能簡單宣講此概念的字面含義。學(xué)生只有理解這一定義的本質(zhì)，才能深刻理解和應(yīng)用此基本概念。

2.舉例啟發(fā)，使抽象概念形象化、生動化

在學(xué)生缺乏工程積累的情況下，對較抽象的概念應(yīng)通過合適、生動的比喻或貼近學(xué)生生活場景的例子來啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和體會概念的含義。我們發(fā)現(xiàn)，這種方法經(jīng)?？梢云鸬绞掳牍Ρ兜男Ч?，它既能排除學(xué)生對抽象概念的畏難和厭煩情緒，又能使學(xué)生對抽象概念的理解更加準(zhǔn)確和深入。

例如在講解預(yù)應(yīng)力基本原理的概念時，可以先啟發(fā)學(xué)生體會教科書上有關(guān)預(yù)應(yīng)力施工過程對截面受力的影響，想象預(yù)應(yīng)力的作用方式及效果。再通過舉例，引導(dǎo)學(xué)生回憶和分析日常生活中見到的一些現(xiàn)象。例如先列舉圖1所示的搬書的事例，通過分析此例中書本能夠不向下掉落的受力原理，啟發(fā)學(xué)生理解預(yù)應(yīng)力施加的原理及傳力過程。此實例是學(xué)生馬上就能夠親自驗證和便于理解的，能夠較清楚地說明此概念的主要含義。

圖1 利用搬書講解概念的圖例

也可以用圖2所示的例子來啟發(fā)和講解通過分析磚夾與磚頭之間的預(yù)應(yīng)力施加原理，使大家從原來習(xí)以為常的現(xiàn)象中體會到其中包含的預(yù)應(yīng)力施加的神奇過程。這個例子貼近同學(xué)的生活，大多數(shù)同學(xué)有從事過此勞動的經(jīng)歷，因此啟發(fā)教學(xué)的形式生動活潑，具有較強(qiáng)的闡述效果。

圖2 利用磚夾講解概念的圖例

此外，也可以啟發(fā)學(xué)生體會預(yù)應(yīng)力原理的應(yīng)用實例，對于使用過木水桶或木飯桶的同學(xué)，會更加直觀地體會到預(yù)應(yīng)力施加的效果。這類例子還包括女同學(xué)使用皮筋扎辮子等。在課堂教學(xué)中，講解這些例子時往往伴隨著學(xué)生的大笑或會意的神情，課堂氣氛非常活躍，其教學(xué)效果對多個預(yù)應(yīng)力概念的理解都有很大的作用。

3.通過比較啟發(fā)來分析概念之間的聯(lián)系與區(qū)別

預(yù)應(yīng)力混凝土部分的概念眾多，而且很多概念從字面解釋看存在含義接近或相似等特點，如預(yù)應(yīng)力度、消壓彎矩、全預(yù)應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力等。如果講解時能夠及時啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生注意概念與概念之間的微妙聯(lián)系和區(qū)別，就可以避免學(xué)生對概念理解不深，導(dǎo)致概念模糊、似懂非懂、混淆不清等問題。

在教學(xué)中可列舉不同程度的預(yù)應(yīng)力施加后幾組實例下結(jié)構(gòu)開裂、變形的實際表現(xiàn)，通過進(jìn)行比較教學(xué)，在對比中啟發(fā)學(xué)生理解二者的本質(zhì)區(qū)別和聯(lián)系。如通過分析，結(jié)合有關(guān)預(yù)應(yīng)力度對結(jié)構(gòu)影響的講解，可以使大家清楚這些概念都反映了預(yù)應(yīng)力大小不同時結(jié)構(gòu)開裂荷載及正常使用性能的不同，也更加清楚預(yù)應(yīng)力混凝土的本質(zhì)優(yōu)勢及其與普通鋼筋混凝土的最根本區(qū)別。

此外，也可以通過觀看實驗錄像、參加實際試驗、重視概念的形成過程等方式來講解預(yù)應(yīng)力混凝土部分的相關(guān)概念，為學(xué)習(xí)好預(yù)應(yīng)力的設(shè)計、計算原理及橋梁工程等后續(xù)專業(yè)課程打下堅實的基礎(chǔ)。

(三)應(yīng)用效果及注意事項

通過以上啟發(fā)式教學(xué)在實踐中的探索和應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)以前學(xué)生普遍反映難以理解的預(yù)應(yīng)力混凝土概念變得易懂和有趣了，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)計算原理的講解也讓學(xué)生感覺不再陌生和費解，教學(xué)取得了良好的效果。

值得注意的是，要取得預(yù)期的教學(xué)效果，上述啟發(fā)式教學(xué)方法的運用應(yīng)特別結(jié)合學(xué)生實際知識和生活背景進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)學(xué)生基本在城市生活和成長時，圖2對于他們是陌生和缺乏啟發(fā)的;對于基本沒有騎過自行車的重慶本地學(xué)生來講，自行車車輪中的預(yù)應(yīng)力原理也是不容易引發(fā)學(xué)生共鳴的。

［1］葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［2］胡建麗.化學(xué)基本概念的教學(xué)體會［J］.教學(xué)與管理，2001(3):45-46.

［3］黃明，陳穎輝.對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)體會［J］.昆明大學(xué)學(xué)報，2005(1):72-74.

［4］朱洪洲，何兆益，凌天清.對工科高校實驗課程教學(xué)效果的調(diào)查分析——以“路基路面工程”為例［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2009(3):114-115.

［5］杜敏，李巨文，趙彥.混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法探討［J］.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2007(3):96-99.