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“砌体结构”课程教学改革探索与思考

2024-12-23 79 上传者：管理员

摘要：为促进“砌体结构”课程教学水平和学生工程实践能力的提升，分析了该课程施教中课程体系、教学模式和学生知识转化能力存在的问题。通过提出精选课程内容，演练理论到实践的工程案例，解读新规范，跟进新建筑市场和运用新技术新工艺，探讨出了有效实践的教学方法，增强了学生学习兴趣。教学实践表明，教学改革探索取得一定成效，有益于高精尖土木工程专业人才的培养。

关键词：
创新能力
土木工程
教学改革
教学模式
砌体结构
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砌体结构广泛存在于我国现有建筑之中,既包括民用建筑中的住宅、食堂、仓库,又包括工业建筑中小型和多层轻工业厂房,同时在交通和水利建筑中还涉及桥梁、隧道、堤坝等建筑[1-5]。近些年,随着国家乡村振兴战略的颁布, 砌体结构在建筑市场中越发凸显重要性。“砌体结构”课程是土木工程专业中一门理论与实践相融较深的专业课, 该课程内容较多,知识面覆盖广,同时往往与“混凝土结构”课程合成一门课,两门课程学时占比为4 ∶ 1(“混凝土结构”64学时,“砌体结构”16学时),这造成学生偏重于 “混凝土结构”而忽略“砌体结构”的学习,加上“砌体结构”的学习有一定的难度,该课程的学习成效一直是教师关注的重点[6-7]。近年来,多数教研学者展开了“砌体结构”课程教学改革的探讨和实践,刘建平等[8]和邓夕胜等[9]基于产出导向(OBE)理念,实施了线上线下混合教学方法;张秋克等[10]和蔡云梅等[11]以提高教学质量和改善教学效果为目标,重点对教学模式进行优化与改革, 为同类课程提供了较好的借鉴作用;周建英等[12]、吴斌[13]和惠存等[14]从工程教育专业认证的要求出发,围绕课程目标、技能大赛和教学模式构建了多元化教学评价体系。上述文献在针对教学方法上有较深入的探讨, 尤其是注重学生实践能力的培养,本文从课程体系、教学模式及知识转化能力方面的不足出发,以“精、练、新”三个原则剖析探讨“砌体结构”课程的改革方法,从而增强学生就业的适应能力与提高实践水平。

一、“砌体结构”课程现状分析

(一)课程体系有待完善

“砌体结构”课程相关的教科书、指导书的重点在于砌体材料力学性能介绍及单个构件承载力设计,忽视了砌体构件与砌体结构的相互联系,这往往导致学生缺乏对房屋整体设计方法的把握。很多高校将“砌体结构”与“混凝土结构”教学合并在一起,多数学生因前半部分“混凝土结构”课程的教学难以理解而失去兴趣,对于“砌体结构”课程的学习理解只能建立在尚未完全学懂的“混凝土结构” 课程之上,因而难以分辨两类课程的区别。例如,砌体结构施工顺序为基础→砌块墙→构造柱→圈梁→预制板,混凝土结构施工顺序为基础→框架柱→梁→板→填充墙,两类结构仅因施工顺序的不同,便会造成力的传导机制的变化,加上两类结构的材料的不同,设计上出现了本质的变化,因此需要对课程体系的架构进一步完善。再者,“砌体结构”课程学时仅16个学时,但课程内容偏多且繁杂,如何合理安排各个章节的课时需要精心设计。

(二)教学模式待多样化

“砌体结构”课程教学模式目前以教师为中心的原则没有得到有效改变,师生间“教”与“学”难以产生有效的共鸣。部分教师毕业直接进入高校,缺少企业工程实践经验,另外入职后面临聘任考核与职称晋升等科研压力,故在教学中疲于改变教学手段,安于现有教学模式,造成了目前理论知识与实践严重脱钩的问题。但也有部分高校较好地平衡了教师的教学能力与科研水平的考核机制,重视教学经费对教学改革的投入,使得教学模式多样化,在大型的比赛如BIM大赛、结构设计大赛中,重视学生动手能力并在校内构建多类砌体结构教学模型,学生对构造柱、圈梁、过梁、挑梁、砌体配筋形成了良好的认识,并能有效地区分混凝土结构中的同类构件。

(三)学生知识转化能力待增强

“砌体结构”课程教学没有课程设计训练,加上该课程知识点繁杂、信息量大,学生消化知识有一定难度,致使学习过程中易将课程内容局限于墙、梁、柱单个构件的计算, 难以将构件转化为结构体系的计算,对于主动升华知识、转化知识进而解决问题的技能尚有待加强。再者,课堂教学多为“一次性”过程,仅靠课堂的学习难以提升学生对工程实践的认知水平,加上现有评价机制以掌握基础知识为准,学生学习以不挂科为最终目标,这不利于学生对知识的深层次理解,久而久之,学生对于课内综合题或工程实践的问题缺乏解决能力。

二、“砌体结构”课程教学改革探索

(一)“精”的原则

“砌体结构”课程学时数较少,内容讲解上可以精心选择,进而突出重点,从而提高教学效率。 “砌体结构”课程教学中,可在学生较熟悉的知识范围内对课程内容进行适当筛选,尽量剔除与先前所修课程重复的部分,例如:砌体结构设计方法中概率理论的极限状态设计方法和“概率论”与“数理统计”课程;混合结构布置、墙体设计计算和房屋建筑学中墙体与基础章节内容;无筋砌体构件和配筋砌体构件的验算和“材料力学”和“结构力学”课程;荷载计算与设计方法和“混凝土结构”课程等。砌体结构的计算中对于构件的抗弯、抗剪的计算应当增补精练的典型例题,特别是需要和“混凝土结构”课程中的同类受力构件计算进行异同区分与分析,以增强学生对构件材料不同的认知。

(二)“练”的原则

“砌体结构”课程因和“混凝土结构”课程合在一起教学,学生的实践重点放在混凝土结构的计算和实习之上, 忽略了砌体结构的认知和实践,加上“砌体结构”无课程设计以及考试之中计算题的占比太低,导致“砌体结构”课程严重缺乏实“练”的环节。教师可以在教学之中增加生活中涉及的砌体构件抗剪和抗弯的案例进行练习,这样既可增加学生学习的兴趣,还可提升学生对所学专业知识的转化能力。比如:功夫表演“寸劲碎砖”,可用烧结红砖抗剪计算所得承载力,物理学采用手臂质量乘以出拳加速度所得的力,两者进行大小比较来验证其真实性;乡村振兴砌体结构房屋建造中,业主质疑在门洞上不设置过梁而采用加筋砖墙做法的安全性,可用门洞上墙体自重产生的弯矩对比所加钢筋的承载弯矩大小进行佐证,其结果是加筋砖墙可形成“深梁”,代替过梁的作用,不会出现砖墙垮塌的安全隐患。

(三)“新”的原则

“砌体结构”课程教学形式与课程体系需跟上建筑市场新发展与新变化,贴近实践教学,符合砌体结构市场推进要求,并能科学地运用新技术和新工艺,重在关注学生创新能力的培养。

1. 规范更新的解读

教材的改编往往都会参考规范的更新,2021年新修订的《砌体结构设计规范》在主要技术要求方面有一些变化。例如,新规范指出“当钢筋混凝土板未直接搁置在圈梁上时,在内墙上的支承长度不应小于100mm,在外墙上的支承长度不应小于120mm”,替代了旧规范中“板支撑在墙上的长度不应小于100mm的要求”,新规范针对这类技术要求所指更加详细,明确区分了内外墙支承长度范围;新规范中规定“预制钢筋混凝土板端钢筋应与支座处沿墙‘或圈梁’配置的纵筋绑扎”,比旧规范中增加了“或圈梁”三个字,新规范针对板端钢筋绑扎拓展了范围,增加了一些设有圈梁情况下的应对措施;新规范中预制混凝土板与现浇板对接时,将旧规范中“预制板端钢筋应伸入现浇板中进行连接后,再浇筑现浇板”改为“预制板端钢筋应与现浇板可靠连接”,新规范此处的技术要求在于材料新工艺进展带来的变化,只要预制板端负筋与现浇板能可靠连接就行,可让技术方案编制更灵活,利于新工法的创新。

2. 建筑市场发展新趋势

“砌体结构”课程涉及危房改造、古城修缮、乡村振兴等建设领域,综合了砌体建筑的加固、修缮及防灾等多方面的专业知识,其知识体系具有综合性、复杂性、实践性等特点,是建筑市场人才培养的主要新趋势。伴随着国家乡村振兴战略的规划,引领了建筑市场中对砌体结构的重视与发展,如 2018 年提出的《乡村振兴战略规划(2018— 2022 年)》第2章《振兴基础》提出推进生态宜居的美丽乡村建设,第28章强调加强农村基础设施建设;2022年,国务院办公厅印发《全国自建房安全专项整治工作方案》,促使建筑市场逐渐重视砌体结构的安全发展,由此安全鉴定方面的土木工程人才成为市场所需。

3. 新技术与新工艺的应用

“砌体结构”是一门课程,同时也是一类不断发展的新学科。教师在教学之中应当增设砌体结构学科的前沿知识,将国内外发展的新理论、新技术与新工艺纳入课程之中以拓展学生的知识面。如高性能灌浆料在砌块砌筑中的运用;装配式建筑这类大型砌块的砌筑;新型复合类墙板的运用等。这些都可以实际工程的运用为案例扩大学生对砌体结构的认知范围,从而了解新技术与新工艺,跟上砌体结构建筑市场的发展。

三、结语

本次砌体结构的教学改革从“精”“练”与“新”三类原则,就课程体系、教学模式以及学生对知识转化能力等方面进行了剖析,并提出了应对之策,教学实践表明,这三类原则有益于学生将理论融入实践,并能较快速地运用于工程之中,提高学生就业率。但同时也深刻认识到“砌体结构”课程的教学改革是一项持续跟进的艰巨任务,理应不断地完善教学方法,同时强化重点内容并增补前沿知识, 为培育适应于国家发展战略和建筑新市场的高素质人才而努力奋斗。

参考文献:

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[9]邓夕胜,李翠翠,杨静.基于OBE理念的混凝土与砌体结构设计课程教学改革与实践[J].高教学刊,2021,7 (19):130-133.

[10]张秋克,鞠红香.对分式教学模式在《砌体结构》课程教学改革实践研究[J].四川水泥,2019,10(6):309-315.

[11]蔡云梅,赵成. 砌体结构课程教学现状分析与改革探索[J].产业与科技论坛,2020,19(23):195-196.