对《钢筋混凝土结构设计》课程的教学改革与电脑教育游戏的尝试
赵羽习，凌佳燕，张大伟
（浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310058）
摘要：《钢筋混凝土结构设计》课程作为土木工程专业学习的必修课之一，其重要程度可想而知。作为一门设计实践类的课程，传统的单向教学方式容易使学生对设计的理解流于书本，无法与工程实际良好地接合。故而在该课程的教学改革中，我们拓展了教学内容，使教学不再囿于课本，而在教学形式方面也做了很多的尝试，例如引入网络平台、增加开放式课堂展示环节等，多方面的教改尝试反馈良好，学生们不仅更好地掌握了钢筋混凝土结构方面的知识，同时锻炼了自身的创新思维与创造能力。本文也将介绍在展示环节中一个小组的创意，即利用电脑游戏进行教学。
关键词：教学改革；钢筋混凝土结构设计；电脑教育游戏
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：
The Course Teaching Reform of Design of Reinforced Concrete Structure with Educational Computer Game
ZHAO Yuxi, LING Jiayan, ZHANG Dawei
(College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)
Abstract：We all can image how important the design of reinforced concrete structure is, as one of the compulsory courses for civil engineering learning. The traditional teaching mode made students’ understanding limited on the book, then they cannot adapt well in their future engineering career. Considering this aspect, we try to change the teaching mode. We expended the contents, and adopted a lot of extra-curricular knowledge. We also made varies of attempts in the teaching form, such as applying networking platform, adding open presentation about reinforced concrete structure in class and so on. All of those attempts give a good feedback. Our students not only perfectly grasp the knowledge, but also improving their innovative thinking and creativity. We also want to introduce one of the groups in the presentation, which has a most creative idea that teaching with computer games in this paper.
Key words: teaching reformation; design of reinforced concrete structure; educational computer game
《钢筋混凝土结构设计》课程是土木工程专业的学生在学校学习结构设计知识、初步接触设计工作的第一门课，从过往的教学经验来看，由于该课程内容多、课时少、知识面广，采用传统的单向教学模式就会捉襟见肘。故而在我校的“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）中，针对卓越班的学生采用了新的教学方式，即增强学生的主动性，增加了自由式课堂展示的双向互动教学的环节。该项改革已经在09级、10级及11级土木工程卓越班的教学中予以实践。在10级学生卓越出色的展示的基础上，11级学生又带给我们莫大的惊喜，从这些更加出色的展示中，我们也可以看出学生们在课堂外各方面优秀的素质——出色的团队合作能力、卓越的创新思维和实践能力。本文主要选取了其中最具创新性的一组展示作品加以介绍。
1教学改革的动因
社会需求和教育内容的脱节，是我们必须进行教学改革的原动因。教学改革是社会发展的必然要求，教育必须要适应社会经济、政治、文化发展这一外部规律[1]。而教育思想的转变才是将教学改革落到实处的基本前提，教育思想的转变决定着教师和学生前行的动向。最后，教师和学生的积极性是教学改革能够深入开展下去的保证。
1.1社会发展的需求
通常情况下，社会不断发展，教育教学也应不断作适应性的改革，这是教育的正常发展。从教学媒介来看，从最早期的黑板粉笔式教学，到后来运用投影仪、电子白板等，多媒体教学模式的发展使得教学内容更加形象生动，有助于将抽象的问题具体化，有利于提高学生的学习效率和学习的热情。
然而不难发现，虽然多媒体技术的快速发展，使得学生和教师之间交流更加顺畅，但是教学的主体地位没有发生根本性变化，仍旧是以教师为主体的教学模式。如何将主体地位顺利转换，增强师生间的教学互动，使得课堂形式不再单一，学生学习的主动性增强，思维更加活跃、开放，才是教学改革应该努力的方向。
1.2教育思想的转变
教育不能将学生视作“无机物”和“产品”，千篇一律，一味地以相同的方式灌输知识，这种方式下出来的学生，将是社会的机器，而非未来的主导者。正因如此，我们才逐渐呼吁教育要张扬、凸显个性，要以“学生”为本，打破学校教育的局限性，切近生活，求助于现代媒体与社会教育等途径，全面打造具有创造性的、综合素质全面发展的人才。
将课堂还给学生，就要求教师起到一个“引导者”的作用，将主动性交到学生手里，不仅是“传道、授业”，更要“解惑”，从生存本领、生活质量、生命意义三个层次认识学生，了解学生的根本需求，把握学生学习的根本目的，达到教育转型跟上社会变革速度的目标。
1.3教师和学生积极性的要求
教学改革是一项软性的工作，对于教师而言并没有直接的眼前利益，相反需要付出艰苦的劳动。而对于学生而言，教学改革也不是短时间就能凸显优势的，相反配合新的教育思想，需要学生转变旧的学习观念，接受新的学习方法。接纳新事物往往没有继续旧习惯来的轻松，教学改革对于师生而言都是一个需要长期坚持的挑战。教师改革的积极性会促使学生去接受新的教学方式并且积极配合，而教学成果的有效确认也将进一步促进教师的积极性。所以，教师、学生参与教学改革的积极性是教学改革深入发展的重要保证。
2教学改革的初步成果
基于上述三个改革动因，我校在《钢筋混凝土结构设计》课程上积极采取教学改革试验，从09级土木工程卓越班开始，在传统的课堂授课的基础上，引入网络平台和课堂展示环节，从而丰富了教学模式，扩展了教学内容，增加了课堂趣味性，同时将学生在各个环节的表现纳入最终的成绩评价，采用多维度、多元化的评价指标来促使学生素质的综合发展。
2.1教师授课与学生实践相结合
《钢筋混凝土结构设计》课程的教学内容主要是梁板结构、单层厂房结构、混凝土的加固等，较为偏向工程经验的学习，而非像前期学习的那样具有严密的科学逻辑作为基础。故而在教学上，若是将教学内容和重心集中在结构设计的理论层次上，教学资源限制在课本、课堂等有限的范围内，那么学生的学习也将停留在课本上，没有实践锻炼与认知，就不能全面理解相关知识的工程意义。
而在卓越班的教学改革中，采用了教师授课与学生实践相结合的方式，即教师通过一两堂课的时间将一部分书本内容讲解完，随即安排一次实践课，布置与之前上课内容对应的设计作业，学生通过对书本以及其他必要的课外资料的学习，独立完成设计小作业。
在课堂上，与以往的教学方式相同，教师采用PPT辅助教学，配合板书，讲述书本上关于结构设计的知识以及重难点。同时为了使学生对知识点的认知更加具体化，还特地安排了时间参观建工学院模型陈列室、西一教学楼地下室和建工实验大厅。在模型陈列室里，学生们学习了框架结构的钢筋布置模型以及其他包括桥梁、钢结构、砌体结构以及锚固件等多种结构形式；由于在刚开始学习梁板结构时，同学们对于主次梁的布置都很迷茫，而书本上也只有简单的几句话介绍，老师就在课前带领同学们到西一教学楼的地下车库中，具体指出柱子的布置规则、主梁位置和次梁的布置，并耐心解答同学们的疑惑；而在厂房结构学习时，书本上的图虽然标注详细，但是平面的图片总是无法在脑中与三维的结构相对应，于是老师和同学们一起前往建工实验大厅，建工实验大厅就是一个单层厂房结构，同学们在大厅里面复习了厂房结构中的牛腿柱、抗风柱、吊车梁、柱间支撑等等的结构，有了实体的认识，同学们在之后的结构设计学习中事半功倍。
理论课和习题课搭配，学生将电脑带到教室，在利用课堂时间完成设计作业，并且现场有助教辅导，有任何问题可以与助教及同学讨论，营造了开放的自主学习探索的氛围，促使学生们在练习过程中积极发现问题，分析问题，讨论问题再解决问题。
丰富的教学内容和多样的教学形式大大提高了学生们学习的主动性和课堂的效率，使得本来内容多、课时少的课程变得丰富有趣。既使学生更好地掌握了课本上的知识点，又拓宽了相关的知识面，也为将来的专业课学习与日后的工作打下坚实的基础。
2.2网络平台的引入
《钢筋混凝土结构设计》课程中采用的网络平台可以实现课件、视频以及其他数字资源的共享，同时可以发布通知，进行作业的布置、提交、批改，在线提问与答疑等等。
从传统教学模式的弊端中我们得出应当改变学生的自学时间，即在课前有一部分预习的时间，带着疑问上课将会提高课堂效率，故而利用网络平台，教师会在新的一周开始的时候发布公告，告知学生接下来一周的教学安排，以便学生及时预习准备。课程结束后，相应的作业将会在网络平台上挂出，学生可以自主下载完成练习。若在课后或者练习过程中有任何问题，可以在答疑板块向教师提问，教师和学生都可以在该板块讨论及回答问题。学生需要在规定时间内完成布置的作业，并按照要求提交到网络平台，这样教师就可以对学生提交的作业进行批改，及时了解学生的掌握情况以及易错点，在下次课前就可以集中讲解。及时解决之前的问题，才能更好地进行接下去的教学任务。而教师批改完的作业同样是上传到网络，让学生自主下载查看。
网络平台的引入，调整了教学流程，形成了互动式、研讨式、多层次的学生全程参与的教学模式[2]。实践表明，网络平台的使用促使学生提前自习，既锻炼了学生的自主学习能力，又使得课堂气氛更加活跃，师生的互动良好，课后的问题也比较少，作业完成情况良好，学生对于知识有了更全面、深层次的理解。
2.3创新性课程展示环节
从09级土木工程卓越班开始，就在《钢筋混凝土结构设计》课程中加入了课程展示环节。在该环节中，学生拥有最大的自主权，以团队合作的形式，自由选择展示方式及展示的内容，只要与混凝土结构有关的一切都可以。自由开放的形式使得学生们有了最大的空间去发挥想象力与创造性，同时，在准备过程中，小组成员之间的头脑风暴，思维的碰撞与协调，也充分锻炼了学生们思维的发散性与团队组织协作能力。
没有了课本和展示形式的限制，10级卓越班同学在最终的展示中表现十分突出，优胜的两个小组借鉴了当时最热的电视节目形式——“一站到底”和“中国好声音”，将其改编，套入钢混结构的知识，利用现场配合视频剪辑的方式展示出来，其效果着实令人惊艳，也让任课老师看到了同学们与平时上课全然不同的模样，更加优秀而富有青春的朝气。
在10级学长们优秀的榜样下，11级卓越班的同学们更是发散思维，参考当下网络上热门的节目与话题，组织了多种多样的展示。其中有类似“模拟法庭”的现场表演，改编自“报告老板”的小短片，现场闯关答题，回忆童年的RPG小游戏，卡牌竞技与歌舞串烧以及中国武术与混凝土的结合，一些根本想不到的展示方式被同学们拿来尝试，并且演绎得有声有色。（如图1）
同学们利用课外的时间完成展示内容及形式的确定、展示材料的准备，直到最后的课堂展示，向老师们展示了自己对钢筋混凝土不一样的理解。通过该展示环节，也使得同学们对混凝土知识有了进一步理解与掌握，同时也锻炼了处理解决问题的综合能力。这些都是传统的教学方式所不能实现的。接下来本文将简单介绍11级展示中最具创新性的一组展示。
3案例介绍
一提到电脑游戏，大部分老师和家长往往深感头痛，仿佛学生一沾上游戏就是“不务正业”、“玩物丧志”，而我们也常听到某某同学因为沉迷于DOTA、LOL等游戏导致学习成绩急剧下降的消息，那么游戏到底是不是真的犹如洪水猛兽般可怕呢？11级卓越班的课堂展示中，第四小组（凌佳燕、钱晨辉、沈晓东、王莉娜、姚杰）给我们带来的就是一个关于混凝土的小游戏——《砼の传奇》，根据混凝土的知识改编成游戏的情节，以闯关的形式将不同的情节串合在一起，组成一个完整的凄美的故事。
在头脑风暴时期，第四小组基于上届学长优秀的表现，苦苦思考展示形式，大家讨论的结果就是想要做一个答题闯关的小游戏，可以采取像“大富翁”、“超级玛丽”等带有童年回忆的游戏形式，但是考虑到自己对于电脑游戏编程之类的不擅长，在搜索了众多游戏方式后，他们选用了RPG（角色扮演）游戏，可以利用现成的游戏编辑软件自己制作游戏。
第四小组的想要传达的是在娱乐、轻松的氛围下学习知识的理念，利用游戏的形式，寓教于乐，既放松了身心又有所收获。他们将游戏的主人公定为小砼，即混凝土，并且为小砼构想了一段曲折的成长之路伴随一段凄美的爱情故事。整个故事分为四个环节——新手村、钢筋村、海边大城市、王宫：在新手村主要涉及的是混凝土的知识点，包括配制混凝土的原料、配合比以及各种外加剂的功能等等；钢筋村里主要包括了普通钢筋和钢筋混凝土的知识点；在海边大城市，知识点从构件到了结构，主要是梁板结构设计的一些注意点；王宫部分则是扩展内容，用于和其他专业课衔接。（如图2）
收稿日期：2016-
基金项目：浙江大学2013年浙江省高等教育课堂教学改革项目（kg2013014）
浙江大学建筑工程学院2015年重点教学改革项目“土木工程师创新与实践综合能力培养教学方法研究”。
