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工程教育专业认证中核心理念驱动下的“混凝土结构设计原理”课程建设研究

郭琦 尹海军 闫雯 汪洁

[摘 要] 从工程教育专业认证的核心理念与标准出发，以专业认证标准中目标达成度为导向，对“混凝土结构设计原理”课程建设中教学大纲修编及基于教育产出培养目标的课程教学问题开展研究，形成了以学生为中心，培养解决土木工程实际问题能力的课程教学与实践体系。
[关键词] 混凝土结构设计原理;专业认证;核心理念;创新能力;教学模式
始于1995年的土木工程专业评估，是我国最早开始的工程类专业评估[1]。随着2016年6月2日国际工程联盟大会全票通过中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员，我国的工程教育终于向国际化迈出了重要的一步，标志着中国在国际工程教育领域的发言权和影响力有了实质性提升[2]。西安建筑科技大学作为“土建老八校”之一，土木工程专业有着悠久的办学历史及厚重积淀，最早于1995年通过第一批评估，并将于2021年加入土木工程教育专业认证，实现与国际工程教育接轨。在新形势下，如何以工程教育专业认证中核心理念之一的目标导向（Outcome Based Education）为指导[3]，即充分考虑学生通过教育过程最后所取得的学习产出成果为导向，促成教学相长的良性循环，对土建人才的培养起着非常重要的作用。“混凝土结构设计原理”作为土木工程的一门专业主干课程，在专业认证背景下，应该在土木工程各专业的课程建设中发挥引领示范作用[4]。本文将以专业认证标准中目标达成度为导向，针对我校土木工程专业道桥方向学生培养特点的教学与人才培养模式，对“混凝土结构设计原理”课程教学大纲在指标点细化、教学目标达成度等方面修订完善以及基于教育产出培养目标的课程教学等问题进行探索研究。
一、课程大纲修编
为了保证专业培养目标的有效达成，工程认证认为课程所有教学环节对专业培养目标的贡献、课程对专业毕业要求的支撑等，都要体现在教学大纲之中。
（一）毕业要求“十二条”
按照工程教育认证的新标准开展评估（认证），须突显以学生为本，着重基于学生学习结果的标准制定包含工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理以及终身学习等十二项毕业要求目标，简称“十二条”[5]。要求专业制定的毕业要求在广度上应能完全覆盖标准中“十二条”毕业要求所涉及的内容，描述的学生能力在程度上应不低于12项标准的基本要求。“混凝土结构设计原理”课程一般在本科学制三年级时安排，此时大学生已处于高年级阶段。高年级大学生的主体性地位非常突出，其主体性已有相当的发展，他们在此阶段的学习主要是以发展性学习为主，其实质就是学生自主性、能动性、积极性、创造性的发挥。因此，在课程大纲的制定过程中，更应考虑这一阶段的特点，尽可能较为全面地支撑密切关联的毕业要求指标。
（二）指标点细化及支撑
在认真学习专业毕业“十二条”的基础上，按照要求结合“混凝土结构设计原理”课程特点，凝练出与课程紧密关联的四大类教学目标，在此基础上实现高支撑度的子指标点细化。
教学目标一：能够正确认识钢筋混凝土及预应力混凝土特点及材料特性，正确掌握各类截面、构件的强度、刚度等受力特性和基本原理。
建立的课程目标一与毕业要求细化指标点间的支撑度关系如表1所示。
教学目标二：能够对钢筋混凝土及预应力混凝土结构受弯构件、轴心受压（拉）构件、偏心受压构件、受扭构件等进行受力分析及建立基本公式，并正确求解。
建立的课程目标二与毕业要求细化指标点间的支撑度关系如表2所示。
教学目标三：能够运用基本原理和结构设计规范对工程中基本构件进行设计、承载力和刚度校核，并在一定范围内实施优化。
建立的课程目标三与毕业要求细化指标点间的支撑度关系如表3所示。
教学目标四：能够熟练使用专业相关规范、标准和图集，可对钢筋混凝土及预应力混凝土结构术语、图纸进行识读。
建立的课程目标四与毕业要求细化指标点间的支撑度关系如表4所示。
在此基础上细化教学所有环节，将教学知识点、课程作业、实践环节、课程考核都与毕业要求的指标点建立支撑关系，以保证每一个教学环节都参与毕业要求的支撑。最终通过量化评价的反馈信息，通过寻找课程短板并确定需要改进的课程能力目标，实现课程纲要的持续改进。
二、基于教育产出培养目标的课程教学
与传统的评估模式不同，在土木工程教育专业认证中的核心理念更加强化了毕业生的教育产出（教育成果）概念，这是对毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述。基于这一理念，在“混凝土结构设计原理”课程教学中则需向教育产出导向下的差异化分类培养目标过渡。
处于高年级阶段的大学生已逐渐明晰了自己的发展目标与职业规划，体现在对课程的学习热情与精力投入方面，总体可归为三大类：第一类为具有坚定的继续学术深造信念与规划的本科学生，此类学生往往求知若渴且学有余力;第二类为对设计或施工工作具有较高热情，以卓越工程师要求自我的本科学生，此类学生具有一定的基础，对规范与实践类专业知识兴趣浓厚但缺乏深入钻研的精神;第三类为对于自身规划要求不高，学习中仅限于课程通过或达标的学生。
以课程“受弯构件正截面承载力计算”中第3.2节“受弯构件正截面受力全过程和破坏形态”为例，可在教学实践中针对不同类别学生的需求，在讲授“受弯构件正截面承载力计算中的受压区混凝土等效矩形应力图形”过程中，实施差异化教学，进而突显教育产出培养目标不同的课程教学方案。
对于第一类学生，可引导其主动思考极限状态时截面饱满曲线形态中各层纤维发生应力重分布的现象，并结合第一章中混凝土材料的物理力学性能补充引入几种不同的本构模型，要求建立微元段的分析思路，分别运用高等数学微积分方法进行等效参数β及γ的推导过程演练，从中体会等效替换的概念，培养其探索与创新精神;对于第二类学生，重点对“公桥规”采用的CEB-FIP模式下建立等效参数β及γ的原理掌握即可，安排学生尝试采用二次抛物线及水平线的本构关系计算图式开展推导，进而达到理解等效矩形应力图形概念的目的;对于第三类学生，可将教学重点放在等效矩形受压区高度求解及教材基本公式的运用上，对于常规范围内混凝土强度及钢筋强度等级时β及γ两参数的取值能够查询溯源即可。
可以看出，通过基于教育产出培养目标的课程教学达到了因材施教、量体裁衣的教学目标，也是对土木工程教育专业认证中核心理念的强化与升华。
三、结束语
面向工程教育认证，以学生在毕业五年后所能够达到的职业和专业成就水平作为评价指标对“混凝土结构设计原理”课程所有教学环节进行一系列的改革实践与检验，通过良性循环下的持续改进机制，不仅提高了学生的综合能力与社会竞争力，而且同时对于土木工程专业建设及学校社会声誉起到了积极的促进作用。
参考文献
[1]郭全全，周耀.土木工程专业面向工程教育认证的教学改革研究[J].高教學刊，2015（4）：57-61.
[2]吴琛，邓毓旺.从评估到认证——土木工程专业发展的必由之路[J].高教理科教育，2017（3）：72-77.
[3]江学良，胡习兵，陈伯望，范云蕾.专业认证背景下土木工程专业人才培养体系探索与实践[J].高等建筑教育，2015（1）：29-35.
[4]宗金辉，赵晓艳，王晓伟.专业认证背景下“混凝土结构设计”课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2018（14）：128-130.
[5]住建部高等教育土木工程专业评估委员会秘书处.工程教育评估（认证）工作指南[R].北京：住建部高等教育土木工程专业评估委员会，2016—06-13.

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