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土木工程的专业课精选(十四篇)

发布时间:2023-09-25 11:23:40

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇土木工程的专业课,期待它们能激发您的灵感。

土木工程的专业课

篇1

关键词:课程设置,国际比较,土木工程专业,美国高水平研究型大学。

一 绪论

改革开放以来,随着经济的不断发展,各种工程如雨后春笋,需要大量工程技术人才,因此很多大学设有土木工程专业,缓解了需求。本文通过网络调查和典型调研,收集了湖南城市学院土木工程专业建筑工程方向和美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,以下简称UIUC)土木与环境工程学院课程设置情况作为研究的样本,来比较两者的异同,为土木工程专业课程设置和培养一名优秀的专业人才提供科学合理的参考意见。

二 比较研究。

湖南城市学院土木工程专业课程建筑工程方向和UIUC土木与环境工程专业1-4年级每学期的课程设置情况和学分数见表一。

湖南城市学院的这份课程表,也就是国内大多数的土木工程专业的课程表,具有一定的代表性;而UIUC土木专业水平很高,在美国排名是数一数二的。通过对比可以发现,我们国家土木专业课程设置在内容上与外国相差无几,在细微处有些差别:

1.开设了心智教育(Liberal Education)选修课。UIUC认为设置心智教育选修课的目的是:培养学生对人类文明和社会的理解,建立探究和批判思维能力,建立参加社会活动和终身学习的基础。这些课程包括经济、社会、行为、人类、艺术、西方主流文化、西方少数民族文化等等。我们国内大学没有开设这样的课程,或者设置有少数这样的课程,但是目的没有明确。

2.开设有种类繁多的选修课程,包括军事,宗教,外语,运动学等。这类型的选修课不同于心智教育选修课,其目的是发展学生的个人兴趣。湖南城市学院也开设了种类繁多的选修课,对于拓展学生眼界有帮助,但没有上升到这样一个高度,很多学生上选修课仅仅是获取学分的一种方式。

2.UIUC在高等数学方面开课比较多。国外一般高中就学习微积分,但大学仍然开有3个学期的微积分,一门矩阵论和一门微分方程,并且把微分方程作为一门独立课程。高等数学在土木工程专业中相当重要,比如说微分方程对于理解结构动力学中结构动力特性的理解,钢结构的稳定理论理解等等,很多学生到高年级的时候就已经把高等数学给忘了,导致无法很好学习专业知识。

3.UIUC开设有多门力学课程,如动力学,土力学,流体力学等。大部分前面都加有一个introduction,意思这是一个包含很广很深的学科,本课程只是入门。我们这里少有强调入门这个概念。我们要让学生知道他们接触的是很少的一部分,仍很多问题有待深究,要鼓励学生多思考,而不是给学生灌输一种这门课所有问题都已经解决的思想,或者说是一种被动服从的思想。

4.UIUC专业课程开设广泛,他们的专业就是大土木。大土木包括交通、建筑工程及环境工程。学生可在这几个专业中自己依据兴趣爱好选择,而我们这边很多专业是一开始就定下来的,自己无法选择。尽管其他课程也学了,但只是简单的介绍性课程。实际上我们开始了解土木工程很多是从大二的土木工程概论课开始,很多学生由于开始不了解本专业而导致丧失学习兴趣,学习被动。专业开课不够灵活。

5.从开课的学分和门数来看,湖南城市学院土木院要多50%,学生自学的时间可能会少些。

6.湖南城市学院土木院有较多的课程设计,这是实践性课程,可以使学生的理论知识得到巩固,培养学生理论联系实践,分析解决问题和创新的能力,相比单个的作业有助于学生知识系统化,这是我们的优势。

7.湖南城市学院土木院设置较多的施工方面的课程。这是因为学生出去之后大多从事施工相关的工程,着重培养学生此方面能力能让学生工作后迅速上手。而UIUC设有写作课,这课程意在提高学生专业论文写作水平,这门课的开课时间大学一年级第一学期或是第二学期,因为学生大学一开始就要阅读大量的专业论文和写论文,部分学生以后需要接受研究生教育。国内大部分学生仅接受书本知识。

三 结论与建议

通过以上的对比分析我们可以得到以下结论:

1.国外名牌大学开设有独特的心智教育选修课程,这有助于加强学生的社会责任感和培养学生的领导力的。我们也应开设这样的选修课。

2.国内大学比国外大学多很多的实践课程,有助于加强知识的系统性和提升学生理论联系实践的能力,国外大学着重提高学生读写论文的能力。

3.国外大学开课的重点在基础性课程方面。

4.国内大学和国外大学基础课程设置一样,但是专业课程设置没有国外大学灵活。我们也应根据学生的兴趣增加选课的灵活性。

参考文献:

【1】http://catalog.illinois.edu/undergraduate/engineer/departments/civil/

篇2

关键词:土木工程;教学策略;专业课程

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)01-0075-04

土木工程是一门综合性、实践性和应用性很强的学科,涉及诸多的学科领域。早期,土木工程是通过工程实践,在总结经验,吸取教训的基础上发展起来的。土木工程的发展,实践先于理论,至今仍有不少工程问题在很大程度上仍然依靠实践经验,主要有两个原因:一是有些客观存在过于复杂,难以如实地进行室内实验、现场测试和理论分析。例如,地下工程的受力和变形状态及其随时间的变化规律,至今还需要参考工程经验进行分析。二是只有面对新的工程实践检验,才能揭示新的问题。例如,高层建筑的兴起导致抗风问题更加突出,才能发展出高层土木工程抗风新理论和技术;汶川大地震中教学楼倒塌造成大量的人员伤亡,这类建筑的抗震重要性凸显,才使教学楼等人群密集建筑的抗震级别提高。

土木工程专业课程虽然包含结构力学、混凝土结构、钢结构、工程地质、土木工程施工、工程测量、地基基础、隧道工程等许多课程,这些课程虽然知识内容各有不同,但都具备综合性、实践性和应用性强,重视技能等共性,在教学策略上,需要关注这些共性,在实践教学中利用这些共性,提高教学质量和效果。

一、教学策略的内涵

教学是教师和学生之间教与学所形成的培养活动,是一项有目的、有计划、有组织的活动。在教学中,教师引导学生积极学习知识和技能,促进学生多方面素质的提高,使其成才。

教学策略是在教学过程中实施的方案。教学策略为实现某一教学目标而制定,包括合理组织教学过程,选择具体的教学手段,制定教师与学生所遵守的教学行为程序。教学策略是教学思想、方法模式、技术手段三方面动因的集成,是教学思维对其三方面动因而进行思维策略加工形成的方法或模式。

国内外学者对教学策略有很多定义,教学策略的含义所指不同,各个研究者的认识也不一样。

教学策略的目的性及其整体结构在文献[1]中得到强调。教师在教学过程中,为达到一定教学目标而采取的一系列相对系统的行为被定义为教学策略[1]。文献[2]从教学策略的使用角度阐述教学策略,指出教学策略是关于有效解决教学问题方法、技术的操作原则与程序的知识总和。包括三方面的内容,一是解决教学问题的方法和技术,二是这些方法技术的使用,三是在利用过程中的要求和有目的、有计划的步骤[2]。文献[3]从教学的静态和动态两方面考虑,注重教学策略在教学过程中的实施技术,指出教学策略具有动态的教学活动维度和静态的内容构成维度,关键是指出了在动态的教学活动维度层面上,教师为提高教学质量有意识地选择、计划教学方式、方法以及灵活处理的过程[3]。

尽管诸多学者对教学策略的内涵有不同的认识和理解,但人们将教学策略通常理解为:教学策略是指在不同的教学条件下,为达到不同的教学结果所采用的手段和谋略,具体体现在教与学的交互活动中。

笔者认为,教学策略是指在不同的专业背景下,不同的教学对象和教学条件下,为保证教学质量而在教学过程中采用的不同方式、手段,以及对教学内容的安排、教学形式的确定、教学方法的采用等,是在教学过程中的指导思想。

二、土木工程专业课教学策略类型及其运用

关于教学策略的类型,以往研究者归纳了很多,比如自主式教学策略、替代式教学策略、合作式教学策略、竞争式教学策略、学徒式教学策略、评价策略,等等。这些策略在土木工程课程教学中能不能适用,分别能用在哪些方面,值得研究。根据土木工程专业课程特点,可以归纳如下适用教学策略类型。

(一)自主式教学策略

让学生自己寻找教学目标,安排学习,并从教学中建构具有个人风格的学习方法,让学生在学习过程中处于主动处理教学信息的地位。

这种策略可以把信息与学生的认知结构联系起来,使学生主动学习,深入探讨,从而提高学习能力,效果较好。但存在的不足也是明显的,如目标设计不妥,可能导致认知超载或情绪低落,学习效果差。这种策略成功的前提是,学生已具有所学课程的相关知识。对学生的基础要求较高,适于学习成绩较好并自我学习能力较强的学生。在理论性较强的土木工程专业课教学环节中,可采用自主式教学策略,给出较多时间让学生查阅资料,教师重点解决自学过程中遇到的难点,提高学生自学能力。这种策略在知识性较强的课程中能较好地适用,比如地下空间开发、土木工程概论、工程地质等课程。

(二)替代式教学策略

在传统教学中常使用这种策略。该策略主要给学生提出教学目标,备课过程中组织和提炼教学内容,安排教学顺序,指导学生学习。

这种策略比自主式教学策略效率高,能使学生在短期内学习更多内容,但这种策略学生智力投入少,学习深度不如自主式策略好。由于教学安排过于密集,学生在学习中主动思考的时间少,因而难以调动学生的学习兴趣,制约了学生的自我学习能力。在教学对象上这种教学策略适用于学习被动、自学能力一般的学生。这种策略在理论性较强的课程中能较好适用,如理论力学、材料力学、结构力学、概率论与数理统计等课程。

(三)合作式教学策略

课堂教学中的合作行为,是指学生之间为了达到某一共同目标而彼此配合、相互协助的一种联合行动,该策略的基本形式是小组学习。

小组学习体系的几个优越性:

(1)学生能够发挥自己的最高水平;

(2)能促进学生之间互相帮助、共同提高;

(3)能加强学生间的感情沟通,改善关系,建立起良好的友谊。

该策略强调学习小组每个成员都能积极地参与学习活动,学习任务和内容由共同学习的伙伴分担,学习中遇到的问题比较容易解决。

但也存在一些缺点,如组内成员的意见不一致、分歧争论,造成内耗,浪费时间和精力;小组进行讨论时,一些不愿承担责任的组员推卸责任,或是在活动中不积极配合,影响学习积极性,降低效率,伤害感情。在土木工程专业课毕业设计(论文)、课程设计的教学环节,大学物理实验、工程力学实验中,可采用小组学习策略,给学生充分讨论交流的空间,共同解决学习过程中遇到的困难,提高团队合作精神。通过这种教学策略,后勤工程学院积极支持土木工程专业的本科生参加各种类型的国家级科技文化竞赛活动,土木工程专业学生先后获得全国大学生数学建模竞赛一等奖、全国大学生建筑设计竞赛优秀奖、全国周培源大学生力学竞赛二等奖等。通过开展这些活动,促进教与学之间的良性循环,既有利于学生提高团队意识,也提升了学校的办学水平。

(四)学徒制策略

学徒制培养了无以数计的能工巧匠,创造了灿烂的人类文明,对技术的发展、传递以及社会的进步作出了不可磨灭的贡献。但由于这种教学策略偏重实际操作技术,忽视基础理论知识,不利于大批量人才培养,因而“认知学徒制”应运而生。学习应该具有一定目标,学生可以在其中主动提出、分析、解决问题,并在必要时获得支撑。认知学徒制的教学方式可以让学生在真实的情境中通过对教师活动的观察、模仿主动学习,适用于土木工程中实践性强的课程。这种策略与实践教学息息相关,关于实践教学的研究,在文献[4]中有所研究。后勤工程学院开展了“学分制导师”制度,通过对教师个人的考评,确认导师资格,学生通过校园网了解导师基本情况,教师在全体学生面前自我介绍,学生自主选择教师作为本科四年的导师。导师与学生保持联系,教师在思想上对学生进行指导,在一些实践活动中,教师带学生参加学习,学生也能以教师为榜样,学习其闪光点,教师在传授学生知识的同时对引导学生价值观和人生观也起到了积极作用。在实践性较强的土木工程专业课教学环节中,可采用这种教学策略,其他课程实践性较强的环节可结合模型或实际工程,在工地上集中讲解。这种策略在实践性强的课程中尤其重要,如测量实习、施工实习、认识实习等课程。

(五)评价策略

人们总是存在一种被他人认可的期望。教师对学生的肯定和积极评价是学生前进的动力,使他们葆有学习热情。评价策略是一种适用性最为广泛的教学策略。

当一个人不仅认识世界,而且在认识自我的时候,就能形成兴趣。没有自我肯定的体验,就不可能有对知识的真正兴趣(苏霍姆林斯基)。

很多大学生的热情不高,甚至毫无热情,厌烦读书。原因是多方面的,他们感觉不到苦中有乐,未体验到先苦后甜的感觉。另一个重要原因是,教师在教学中不能及时肯定学生的学习成绩和兴趣爱好,对学生的学习活动不注意,不懂得正确的评价。教师恰到好处的评价,能使学生受到启发和鼓舞,精神上得到满足,从而调动了他们学习的积极性和进取心。这无论是从心理学的情感认识过程和情感需要分析,还是从教育学的教育目的和审美教育检验,及时评价最直接地对学生起到催化教育的作用。

三、土木工程专业课教学策略的侧重点

在教学过程中没有哪一个教学策略是可以通用的。每一个教学策略的采用都要考虑实际问题、教学内容以及教学目标。教师只有在教学实践中不断探索,使自己成为教学实践的研究者,才能找出适合于所任学科、所教学生及自己个性风格的教学策略[5]。针对土木工程专业课程的特点,教学策略应该强调以下特点。

(1)土木工程教学中往往以培养土木工程师为目的。在教学过程中需要考虑实际课程的设置目的,土木工程涵义广泛,有的培养施工为主的工程师,有的培养设计为主的工程师,有的培养工程管理人员,有的培养土木工程研究人员。在选择教学策略时应充分考虑上述不同,在教学过程中分别对待,并制定相关的教学策略。

(2)在教学的过程中,应统观教学全过程,综合考虑在教学过程中涉及的各个方面,教学策略的制定应体现较为完整的结构功能。土木工程基础课程(包括结构力学、理论力学、材料力学等)的教学策略应考虑后续专业基础课的内容,而专业基础课(包括混凝土结构设计原理、钢结构设计原理等)的教学策略又应注意后续专业课的需要,重点在教学内容、教学重点上取舍和安排。后续专业课程可能利用到哪些知识,学生在学习过程中可能遇到什么困难,都应该想到,并在教学策略中得以体现。专业课的教学策略应注重学员的能力培养,培养学生如何利用所学知识解决在实际工程中遇到的问题,以及让学生了解在遇到实际问题时采用哪些方法和手段、如何思考实际问题等。工程案例学习可以很好地体现这一方面。

(3)制定好的教学策略应该在操作层面上具有灵活性。土木工程类的课程一般都与实际工作比较接近。在实际工程中遇到的情况往往是千变万化的,不能只注重一个层面或一个方面的讲解

,应注重理论联系实际,并将理论知识应用于实际工程。注重教学过程的理论讲解,达到讲一个案例掌握一类工程的目的。如何体现教学策略的灵活性是土木工程类学科教学策略的关键。

(4)由于学生层次不同,在教学过程中可能会发现原本认为比较容易理解的内容,学生掌握起来很难。这个时候就需要强调教学策略的调控性。在教学过程中原本制定好的教学策略应考虑在实施过程中可能出现的偏差。教和学是一个互动的过程,教师在采用已经制定好的教学策略时,并不一定完全适合所有学生。土木工程类的课程充分体现了这一点。经验性的公式在专业课中较多,有些可能找不到理论依据,不易理解。在采用合适的教学策略时,应注重策略调控性,原本制定好的替代式教学可能没有自主式更有效,而有些可能采用学徒式又更合适。

(5)土木工程专业课程教学策略处于教学策略制定的课程级、指导科目级、单元级和要案级。制定好土木工程专业课程教学策略对后续的低层次教学策略尤为重要。土木工程的培养目标决定了该课程教学策略的制定:培养以设计为主的工程师应注重设计过程中的相关建筑规范教学内容,培养以施工技术和管理为主的工程师则应注重先进施工技术和先进管理理念。在教学策略层面上应充分体现。同时在教学手段和方法上不同的教学目的也要求采用不同的教学策略,比如,培养以设计为主的工程师可以采用理论推演和具体化的教学手段,而培养以施工为主的工程师则多以实践经验的概括和总结方式进行教学。

四、教学策略评价

教学策略的研究目的主要是提高教学效率和提高教学质量,保证以较少的教学时间取得良好的教学效果。在实际教学过程中,如何制订或选择教学策略,需要考虑教学过程的效率,力争节省教学时间,提高教学效率。成功的教学策略低耗高效,保证学生学得轻松,教师教得自如。

教学策略评价主要包含三方面内容:效果、效率和效益。效果主要指对教学活动结果与预期教学目标的吻合程度的评价,主要通过考察学生的学习效果衡量,可在考试成绩中得到体现,这一点土木工程类课程与其他课程具有相同的特点;而教学效率则主要为教学产出(效果)和教学投入之比,或有效教学时间与实际教学时间之比;教学效益主要指教学活动的收益和教学活动价值的实现。上述三点和教师是否采取否有效的教学策略有直接关系。

土木工程的教学策略评价,可以从上述三方面体现,但由于土木工程专业的特殊性和专业性,在对采用的教学策略进行评价时,考试成绩和其他方法不能完全体现和准确评价。比如,注重设计知识的掌握可能需要以实际工程的设计水平和设计图纸的完整性和内容的科学性来体现,而注重施工知识的可能需要给一个实际工程案例,考核学生运用所学知识的能力,两者的差别较大。在实际的教学策略评价中应考虑到土木工程课程的特殊性和专业方向性。

五、结语

土木工程专业课程的教学效果如何,能否提高专业整体教学质量,与教师在面对不同专业课程时采取的不同教学策略有着直接的关系。教学策略研究,对促进该专业课程的教学改革有重要意义。土木工程专业课程教学策略采用学徒式较适合,而在课程设计和应用方面则合作式较合适。土木工程专业课的教学策略评价需要注意教学目的。林林总总的策略如何选择和发挥,较好地运用在所从事的专业教学课程里,面对具体的课程,如何与时俱进地创新,形成与课程相适应的新教学策略,是高校教师在教学中永恒不变的课题。

参考文献:

[1] 邵瑞珍.教育心理学[M]. 上海:上海教育出版社,1997.

[2] 黄高庆,申继亮,辛涛.关于教学策略的思考[J].教育研究,1998(11):50-54.

[3] 李晓文,王莹.教学策略[M]. 北京:高等教育出版社,2000.

[4] 宛新林,丁克伟.土木工程专业实践性教学改革与实践[J]. 高等建筑教育,2010,19(3):105-107.

[5] 苏义林.教学策略研究[J].甘肃联合大学学报:社会科学版,2010,26(1):121-124.

Teaching strategies for professional courses of civil engineering

WANG Ping1,2, HUANG Hai-bin1,2, ZHANG Li1, ZEN Xiang-rong1, CHEN Jin1, LEI Yun-bo1

(1. Department of Architecture & Civil Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401331, P. R. China;

2. Department of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 401300, P. R. China)

篇3

【关键词】翻转课堂;土木工程;教学;改革

0 引言

土木工程专业是一个宽口径的一级学科,包括建筑工程、交通工程、岩土工程和地下工程等二级专业方向[1]。土木工程专业以培养“复合型”工程技术人才为目标,以交通方向为例,本专业旨在培养适应现代化建设需要,有扎实的基础理论和专业知识,又较强的实践能力,从事道路桥梁工程的设计、施工组织管理等方面的工程技术人才[2]。大部分高等院校的教学计划中有以下主干课程,三大力学、建筑材料、项目管理、道路勘测设计、施工技术等专业基础课和专业课[3]。

翻转课堂是和微课、Mooc紧密联系在一起的新型教学模式,它的核心思想是提高学生的学习能力和主动学习性,让学生成为教学活动中的主角。现阶段的教学活动主要是老师讲学生听,老师在课堂上讲授知识点,学生在课后完成相应的习题。而应用了翻转课堂教学模式后,整个学习过程中的主角转变为学生[4]。学生在课前可在免费的在线平台观看微课程,Mooc就是目前较为流行的一种大规模开放性在线课程。学生可利用手机或电脑在课前学习知识点,一遍听不懂可听两遍,两遍听不懂可听三遍,这样就避免了课堂上教师教一遍而听不懂知识点的困惑。课堂中教师只需解决学生的问题[5]。

基于土木工程专业的办学特点和翻转课堂的思想,下面从土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程三大方面进行教学改革的探讨。

1 专业基础课教学改革

1.1 目前的教学方式中出现的问题

土木工程专业的专业基础课有理论力学、材料力学、结构力学、测量工程和建筑材料等,除了测量工程有两周的室外实际操作课程以外其余的课程均为课程讲授课程。其中的理论力学、材料力学和结构力学是本专业核心基础课,同时这三门课程也是多数同学学习中较为困难的课程。在一些土木工程专业院校,每学期补考率和重修率最高的课程都是这三门课程。以结构力学为例,目前的上课方式大多为板书加PPT,由于有大量的计算演示过程,即便是PPT授课,教师也需要用黑板加粉笔进行教学。教师按照教学大纲和进程计划在45分钟的课堂中将每一道例题和每一个知识点讲解给大家。如结构力学超静定结构的力法方程,这部分只是较抽象,知识点不易理解,课堂上教师讲解一遍力法方程的原理,学生在没有提前学习的情况下可能听得懵懵懂懂。因时间有限,教师在有限的45分钟内需继续讲解下一个知识点。往往,教师被一黑板一黑板的粉笔灰刺激的声音沙哑、咳嗽不停,但讲台下的部分学生听得云里雾里。长期以往,教师患上了咽炎等职业病,而学生由于听不懂丧失了学习的兴趣,把力学课程当成了大学生涯的拦路虎,很多留级甚至退学的学生中均有一两门力学课程未达到合格标准。

1.2 翻转课堂带来的教学改革

随着教育界科学技术革命的到来,翻转课堂可以改变上述教学中出现的问题。

在微时代的潮流中,教育领域产生了“微课程”。教师针对某一个知识点在15分钟,甚至更短的时间内讲清楚。如上述的力法方程原理,学生在课前收听或观看教学音频或视频,听一遍可能似懂非懂,听两遍可以接受并理解,听三遍可能会加深印象,听四遍或许能学以致用。如此,在课前学生已掌握了知识点,并能完成相关作业。而在课堂上,老师的职责是回答并进一步提高学生的应用能力,在翻转课堂的理念下,利用微课程和Mooc将原来的教学模式彻底改革,以促进学生的主动学习性并使所有的学生都能理解某一难懂的知识点,同时将任课教师从大量的讲解中解放出来。这种教学模式带来的最大好处是,土木工程专业的学生不再对力学课程感到惧怕,有了坚实的力学基础后可以更好地学习后续的专业课。

2 基于翻转课堂的专业课教学改革

土木工程专业的专业课教学任务是通过学习使学生能够掌握设计和施工技术与管理的基本技能,并具备一定的专业素养。以交通土建方向为例,专业课包括桥梁、隧道工程和施工技术等多门课程。以施工技术为例,传统的教学方式为课堂讲授,利用黑板、PPT或视频资料,在32学时内需要掌握路基、路面、桥梁和隧道工程的施工方法,并学会施工组织设计。

本课程与实践紧密联系,如果在课堂中单纯地介绍理论方法和设计理念,很难引起学生的学习兴趣,但若能在课堂上播放相关技术的视频资料再去讲授,教学效果将会提高许多。但短短的32个小时,让课堂的时间变得很珍贵,授课期间不可能观看大量的视频资料。目前,教师往往利用课间休息时间给学生播放视频。如此,学生们对于现场操作较陌生,因理解不到某一技术部分学生对本专业失去信心。但是,基于翻转课堂的教学模式下,学生可在课前观看教师提供或在线免费的视频资料。在课堂上,教师只需将施工方法进行总结和归纳,也可针对某一工程方法模拟一座桥梁或隧道的施工组织设计。翻转课堂的教学模式让专业课不再枯燥,同时让学生在课后有迫切需要提高专业知识的紧迫感,最关键的是我们的本科生能够在最短的时间内适应工作岗位。

3 实践类课程教学改革

3.1 实践类课程中出现的问题

土木工程专业的实践类教学课程包括课程设计、生产实习和毕业设计,这类课程的教学目的是让学生有一定的动手和设计能力。学生参与到实际工程中,运用学到的理论知识完成设计和施工中较为简单的工作。仍然以交通土建方向为例,目前国内大部分高等院校的专业课中会增加一周的课程设计、一个月的生产实习和一个学期的毕业设计。课程设计主要在课程讲授结束后教师指导学生操作,以某一个计算点为中心而完成相应的设计过程。如路面工程,一周的课程设计需要完成路面的结构组合设计、路面厚度计算两大步骤。这类课程设计需要大量的反复计算,最终以数据来验证成果。但随着各类应用软件的普及,如东南大学路面设计软件可以让一周的课程设计在一天内完成。如此,原教学计划中课程设计的时间已显得绰绰有余。生产实习的时间为大四第一学期的第一个月,施工和设计单位往往因时间短暂不便管理实习生而拒绝接受学生,很多学生只能应付着完成实习任务。这样,生产实习的教学目的并没有达到教学计划。毕业设计有三个多月,时间在大学期间的最后一个学期,设计任务包括道路勘测设计和桥梁设计,工作的重点是在教师提供的路线图或地质条件下计算相关参数。如此,在某种意义上学生只是完成了一套既定公式的计算。

3.2 基于翻转课堂的实践类课程教学改革

生产实习和毕业设计的时间可以安排在大四第一学期,生产实习和毕业设计可以同时进行。学生利用四个的时间(8月、9月、10月和11月)参与到施工和设计中,外业实习完成后利用一个月时间进行相关的毕业论文(设计)。大四的第二学期主要进行专业课教学,在毕业前一个月让学生根据所学的专业知识和实习中掌握的现场经验最后系统地完成毕业论文(设计)。课程设计可改完专业课的大作业,而不必再安排单独的一周时间。

4 结论

笔者根据自身在教学中遇到的问题和感受,基于翻转课堂的理念对于土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程有了以上一些教学改革的思路。这些思路能否实施,还需在今后的改革中逐一验证。

【参考文献】

[1]丁以兵,黄伟,贾冬云.应用型土木工程专业本科毕业设计改革研究[J].安徽工业大学学报:社会科学版,2011(6).

[2]薛刚,郭晓燕.土木专业毕业设计模式的探索与实践[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2012(2).

[3]杜国锋,赵彦.土木工程施工系列课程立体教学模式的探索[J].高等建筑教育,2006(2).

篇4

关键词:土木工程;混凝土结构;教学方法;教学过程;教学质量

作者简介:杨敬林(1978-),男,湖南武冈人,湖南农业大学工学院,讲师;方亮(1981-),女,湖南岳阳人,湖南农业大学工学院,讲师。(湖南 长沙 410128)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)20-0082-01

“混凝土结构”课程是土木工程专业的一门理论性及实践性都较强的专业基础课程。本课程的主要任务和基本要求是:学生通过本课程的学习,掌握混凝土结构设计的基本原理及结构设计基本方法,能正确应用混凝土结构设计规范进行混凝土结构基本构件的设计,并具有初步分析和解决一般混凝土结构实际工程技术问题的能力。[1]本文以湖南农业大学土木工程专业“混凝土结构”课程的教学为研究对象,结合该课程教学中存在的问题,就如何改进教学方法,提高教学效果和教学质量进行探讨。

一、“混凝土结构”课程现状及存在问题

“混凝土结构”课程包括混凝土结构基本原理和混凝土结构设计两个部分,分上下两册两学期开设,上册主要内容有绪论、混凝土结构的材料及结构设计方法、混凝土结构各种基本构件(包括受拉构件、受弯构件、受压构件、受扭构件、预应力混凝土等)的设计原理和方法,最后就是混凝土构件的刚度(包括裂缝、挠度等)计算;[2]下册主要内容有混凝土梁板结构、工业厂房结构和多层与高层建筑结构。课程教学大纲上下两册要求学生通过“混凝土结构”课程的学习,掌握基本理论、基本概念,在熟悉和了解混凝土结构设计规范的基础上掌握混凝土结构基本构件的设计原理和计算方法,能从事土木建筑混凝土结构的设计、施工、制造和简单的预应力混凝土结构设计等。从课程教学效果和学生反馈的信息来看,该课程在教学过程中主要存在以下一些问题:[3-6]

课程内容多而复杂。“混凝土结构”课程的内容从基本原理到各种混凝土结构物的设计计算,涵盖面广,涉及到的内容比较多,学时数也较少,需要较扎实的数学力学基础知识,也要求学生有较强的空间想象能力和绘图能力。

课程内容计算公式多且复杂。混凝土结构设计主要是各种房屋建筑结构物的设计计算需要配筋,包括钢筋的级别、直径、数量、长度等等,这些内容带有很大的不唯一性,使得计算增大了难度,学生初次接触这种不确定性的设计更加懵懂,接受尚需要一个过程,通过不断的练习和讲解才会明白和理解。

课程教学方法陈旧。混凝土结构设计讲授内容大多枯燥,缺乏具体的实际教学模型和例子,课堂上学生觉得乏味就不用心听,不用心听课就更加理解困难,日积月累,学习便恶性循环。

课程学习方法不合理。“混凝土结构”课程的学习是要循序渐近,需要不断积累的,学生普遍认为该课程理论简单,公式容易,在认识上存在学习误区,没有找到适合自己个人学习“混凝土结构”课程的方法。

二、“混凝土结构”课程教学体会

针对“混凝土结构”课程学时少、基础薄、难度大、任务重的特点,笔者结合在湖南农业大学讲授该门课程教学实践过程中的一些经验,就如何改善和提高该门课程的教学水平和取得良好教学效果谈些体会。

1.合理安排教学计划和教学环节

湖南农业大学土木工程专业教学计划中“混凝土结构”课程教学分为上、下两册,上册为混凝土结构基本原理,安排在第四学期开设,下册为混凝土结构设计,安排在第五学期开设,各为40学时。刚好安排在“建筑材料”课程结束后开设比较合理,上册课程学时建议调整为50学时,下册为40学时保持不变,这样课程的安排和开设学期均比较合理。课程安排的教学计划与课程教学环节(课程实验、课程设计等)均有机结合了起来,既不与前续课程起冲突,也不影响后续课程的连贯性学习,很大程度上保证了课程教学计划的科学性、适用性。

2.学习方法与时间安排合理调节

方法不是万能的,但是没有方法也是万万不能的。如果方法得当,学习也就事半功倍,方法笨拙,学习反倒累而无效。因此,在大学专业课程的学习过程中,既要掌握方法,也要合理安排和调整学习时间,二者能够有机合理安排,学习一定效果极佳。课前预习:自学过程中的疑问,通过在课堂上听老师的讲解、分析,尽可能消化;咬文嚼字:看书时要一个字一个词、一句话细嚼慢咽,逐渐加以理解和消化;理解记忆:学习记忆某些理论、公式方法,注意它们之间的联系,理解地记忆;课后复习:课后对于课堂上某些难懂或重点的知识点应加强复习,以加深对这些知识点的理解。在学习过程中一定要注意合理安排学习时间,学习效率不是学习时间简单的叠加,学习需要学习效率,只要学习效率高,学习时间可以减少,学习效率高,学习质量自然也就上来了。因此学习方法和学习时间结合得当,事半功倍,成绩也斐然。专业教师在“混凝土结构”课程教学过程中就要对学生讲解学习方法和学习时间之间的相互关系,要求每一位学生在学习过程中逐步找到适合自己学习的最好方法,以提高自身的学习效率和质量。

3.理论计算与规范要求相互结合

“混凝土结构”课程中讲述了大量的理论计算公式,推导过程复杂而难理解,规范规定的构造要求多且细,学生开学领到教材一看,公式多,配筋图多,规范构造要求多,感觉难学发愁,加深了学习“混凝土结构”课程的畏惧心理。其实,“混凝土结构”课程的计算公式都比较简单,容易理解记忆,只要能将结构的相关参数代入公式就能计算,再结合混凝土结构设计的构造要求,以结构的基本参数(如截面尺寸、计算简图、材料特性)的计算为前提,代入混凝土结构的计算公式中设计计算。因此,笔者在教学过程中,对教材中大量的计算公式的推导循序渐进,一步一步深入,在每个公式推导过程中将结构设计规范规定的构造要求贯穿其中,帮助学生们理解记忆,对于课程里面较复杂的公式,在每周的答疑时间安排课后答疑、习题讲解,进行解释与推导,有针对性和有目的性地讲解课程的重难点内容。

4.教学形式多样化和教学手段现代化

教学是一个庞大的复杂系统工程,教学形式应该简单、直观,多样化、科学化,切不能生搬硬套,要有针对性讲授“混凝土结构”课程的重点内容,选择性地因材施教,启发式教学,活学活用。采用多种形式的教学方法:传统教学与现代化教学相结合,课内教学与课外答疑相结合,理论教学与习题作业相结合,视频与试验相结合,等等,不断增强“混凝土结构”课程教学的针对性、适用性和趣味性,以增强学生主动学习和理论联系实际的学习思维。例如,在讲完混凝土结构受弯构件的基本原理之后,任课教师可增加一节课内讨论课,结合教学楼中受弯构件的实例,分两三组讨论,并给予每组学生合理性的分析解释。在教学手段上,笔者应用现代化教学手段,采用多媒体电教化教学,融文字、图片、动画于一体,把教材抽象的理论知识与活生生的具体的工程实际例子结合起来,讲解并扩充混凝土结构设计最新发展动态和最新理论成果,在课内一起探讨和学习,弥补教材内容的不足,开阔学生学习视角,以促进学生学习的兴趣,提高学习的积极性。

三、结语

专业课程教学改革是一项长期而艰巨工作,当代大学生学习知识缺乏主动性,独立思考问题的能力欠缺,大学专业教师应以课程教学改革为契机,不断更新教学理念,探索新的教学模式,探索出一个适合专业教师教授专业知识和当代大学生学习专业知识最佳结合点。综合湖南农业大学这几年的“混凝土结构”教学情况,笔者的教学方法和教学改革取得了一些进展,教学效果显著,得到了学校和学生的一致认可。

参考文献:

[1]覃丽坤,赵天雁,王振,等.混凝土结构设计原理教学法研究[J].高等建筑教育,2009,18(4):80-82.

[2]沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京:高等教育出版社,2007.

[3]张卫东.混凝土结构课程教学改革[J].高等建筑教育,2005,14(4):60-62.

[4]姚力,葛明兰,尹冶.“混凝土结构设计原理”课程建设探讨[J].中国电力教育,2009,(6):133-134.

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AutoCAD系统庞大,命令繁多,通过课程学习要使学生在有限的学时里掌握AutoCAD绘制建筑施工图、结构施工图的方法,同时要注意培养学生分析解决问题的能力和应用创造能力。AutoCAD课程教学内容一般包括AutoCAD基本操作、二维图形绘制命令、修改命令、文字和尺寸标注、环境设置等内容。要求教师根据教学中存在的一些问题,对教学内容进行改革。

(一)以解决问题为出发点设计教学内容

根据土木工程的专业特点,在设计AutoCAD课程教学内容时,不仅要求学生掌握AutoCAD的基本知识,更重要的是能够将其应用在土木工程专业上。通常AutoCAD在组织教学内容时都是按部就班地从绘图命令、修改命令这些基础学起,最后再将这些命令应用到相关专业中去,这不仅需要占用大量课时,而且学生学习起来也觉得繁杂无趣。因此,在设计教学内容时,充分考虑到土木工程专业的特点,以解决问题为出发点讲授AutoCAD命令,这样就大大减少了学时,同时也使学生真正掌握了AutoCAD在土木工程中的应用。在组织教学内容时,以图框、楼梯口、窗立面图、配筋图、楼梯间详图、建筑平面图、建筑立面图等问题为单位,要求学生通过AutoCAD解决问题,可以使学生更快地将AutoCAD应用到专业领域中。通过解决问题的方式,使学生很快学会运用AutoCAD绘制专业图纸,同时也提高了学生阅读工程图纸的能力。

(二)结合制图标准设计教学内容

土木工程专业第一学期就开设了建筑制图课程,但专业课、课程设计还没有开设,学生绘图时对制图标准不够熟悉,常常会出现绘制出的图纸线条粗细不分、字体样式、字号大小随意、尺寸标注不规范等问题。因此,在AutoCAD教学内容中有必要加入制图标准的知识,比如图纸的图框、图签、比例、线宽、常用字体等。在教学中反复强调绘图的规范性,结合房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)和建筑制图标准(GB/T50104-2001)中的有关规定,增强学生AutoCAD与工程制图知识及规范紧密结合的意识。表1、表2以尺寸标注、文字样式为例,要求学生按照制图标准设置尺寸标注样式和文字样式。

(三)简单介绍CAD三维命令

目前,计算机三维建筑表现充斥着建筑行业,无论从规划、施工、管理都有着计算机三维建筑表现的身影。因此,在CAD课程中仅仅介绍二维命令已经不能满足需要,在有限课时的前提下应简单介绍一些三维命令,使学生对计算机三维建筑表现有初步了解。今后也可以通过选修课或者学生自学的方式,让有兴趣学习计算机三维建筑表现的学生打下基础。计算机建筑表现主要包括建筑效果图、建筑动画、虚拟现实VR和建筑信息模型BIM。不管是哪种类型,建筑建模都是必须的,学生在CAD二维绘图的基础上,可以通过CHPROP命令使得二维图形产生高度变为三维模型。除了可以使用AutoCAD建模外,3dsMax、SketchUp等软件都能够建模,通过向学生介绍各个软件的功能和相互之间的联系,激发学生的学习兴趣,鼓励学生课下努力自学。笔者通过对2010年、2011年毕业的本科学生就业情况的调查发现,会使用三维软件是找到理想工作的敲门砖,有不少会使用三维软件的土木工程专业学生在工作之初就是做建筑、桥梁三维表现,后来再转到施工图设计、结构设计中去。

二、土木工程专业AutoCAD课程教学的模式与方法设计

由于AutoCAD是一门实践性很强的课程,但又不同于计算机培训,因此理论和实践要统一,要紧密结合。在课程安排上,建议小班机房上课,每班人数控制在50人以内,结合教学软件,教师演示与学生上机穿行,可以使学生在看过教师的演示后马上实践,更快更好地掌握命令。高校扩招后,硬件设施明显跟不上学生增长速度,表现在AutoCAD课程方面,机房紧张、电脑不够用、实验教师少的问题比较突出。AutoCAD课程学时一般较少,在32个学时左右,8周左右课程就可以结束。因此,安排课程时可以将一学期再细分为上下两个小学期,有的班级在上学期上课,有的班级在下学期上课,这样就解决了机房紧张和教师人数不够的问题。另外,笔者在AutoCAD教学中发现,学生在学习AutoCAD时遇到的一个障碍就是计算机应用的问题,虽然现在计算机普及率很高,但仍有部分学生很少甚至没有接触过计算机,教师不得不在讲授AutoCAD时还要向学生介绍计算机应用基础知识。但是对于计算机使用比较熟练的学生来说又没有意义。因此,在课程安排上,AutoCAD课程可以根据学生的计算机程度分级教学,而不是按班教学。在实施分级教学时,既根据学生的计算机基础成绩分成A、B两个等级,也让学生根据自己的计算机应用水平选择等级,计算机应用熟练的学生一个等级,计算机应用较差的学生一个等级。这样在教学内容安排时就可以有所不同,尽可能使大多数学生感到课程内容易学不乏味。

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一、翻转课堂简介

所谓的翻转课堂指的是将可内外的学习时间重新进行调整,改变以往在课堂上教师向学生传授知识、学生被动的接受知识的教学方式,而变成了学生作为课堂的主人,在课堂内进行项目的研究和学习的教学方式,充分尊重了学生的学习习惯,提高了学生自主学习的能力。对于教师本来需要在课堂上对学生传授的知识,通过翻转课堂的实施,需要学生在课外对其进行了解和分析,这样能够有效的节省课堂的时间,提高学生的学习效率,同时也有效的减轻了教师的教学压力,对于教学效果的提高非常有利。

二、土木工程专业教学中存在的问题

就目前的状况来看,土木工程专业教学中存在的问题有很多,文章主要从理论课程和实践课程两方面分别对其中存在的问题进行了分析。

(一)土木工程专业理论课教学存在的问题

土木工程专业的理论课主要可以分为理论力学、结构力学和材料力学和测量工程等,其中前三者属于土木工程专业理论课的主要方面,同时也是较难学习的三门课程,实践证明,学生在这三方面理论课程的表现是最差的,究其原因,便在于这三门理论课程在教学方面的难度。

以结构力学课程为例,在对结构力学进行教学过程中,教师通常会采用板书和多媒体教学两种方式的结合,但由于结构力学中需要计算的数据有很多,因此就算利用多媒体进行教学,必要的时候也是需要教师在黑板上演示计算过程的,这就给教学带来了很大困难。例如在讲解结构力学中的超静定结构的力法方程时,多媒体教学已经远远无法表达整个方程的演算过程,这时教师便需要通过板书来对这部分知识进行讲解,但板书仍然具有局限性,学生在学习这部分知识时,同时会出现很难听懂的状况,同时理解这部分知识便变得更加困难,由此可见,必须要采用翻转课堂的方式对这种状况进行改善。

(二)土木工程专业实践课教学存在的问题

土木工程专业实践课主要可以分为生产实习、课程设计和毕业设计三方面,在土木工程开设实践课的主要目的是为了使学生能够将理论知识应用到实践当中,从而提高学生的实践能力,使其在以后步入社会时能够更快的适应,但目前我国土木工程专业实践课的教学是存在一定问题的。

以毕业设计部分为例,毕业设计主要需要学生在大四的最后一学期进行,毕业设计时间为三个月,对于土木工程专业的学生来讲,毕业设计的内容主要包括对道路情况的勘测以及对桥梁的设计等,然而学生在实际的毕业设计过程中,根本无法真正的参与到实践活动中去,这就使得毕业设计失去了价值,而变成了演算公式堆积出来的没有实际意义的东西。

三、基于翻转课堂在土木工程专业教学改革阶段的实践尝试

(一)翻转课堂在土木工程专业理论课改革中的实践尝试

将翻转课堂应用在土木工程专业理论课改革中,能够有效的解决目前其中存在的问题。“微课”作为一种与翻转课堂有着密切联系的一种教学方式,提倡的是使教师对于某种讲解起来非常浪费时间的问题,利用15或20分钟,甚至更少的时间讲解清楚。“微课”之所以能够起到这种效果是因为它强调的是学生要在课外观看授课视频,要反复的看,直到理解了其中所讲解的知识为止,只样便大大的节省了课堂上的时间,避免了时间的浪费。在课堂的其余时间,教师所要做的便是对学生仍然存在的问题进行答疑解惑。

例如在学习结构力学的超静定结构的力法方程时,教师便可以让学生在课外观看教学视频,并对视频中的内容进行分析,直至能够理解视频中所讲的超静定结构的力法方程解决步骤和解决思路,这样在课堂上,学生便能够通过教师在黑板上的演示,对超静定结构的力法方程得到更深的了解。

(二)翻转课堂在土木工程专业时间课改革中的实践尝试

在过去教学模式下的土木工程实践课开展的情况并不是十分乐观,尤其是毕业设计方面,往往会由于学生缺乏真正的实践,而出现毕业设计没有实际意义的状况,将翻转课堂应用在其中会很好的改善这种状况。

例如在进行毕业设计时,由于生产实习与毕业设计存在一定的联系,因此可以将生产实习与毕业设计安排到同一个时间一同进行,这样不仅能够节省两者完成的时间,同时还能够使毕业生在生产实习中产生毕业设计的思路,加强毕业设计的实际意义,这对毕业生实践能力的提高和专业知识的运用都十分非常有帮助的。在最后一学期,要对学生开展相关的专业课,以使毕业生能够在实践能力得到提高以后,理论知识也得到巩固,从而使其能够更好的完成毕业设计。

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关键词:高职院校;工程化学;课程教学;改革与实践;研究

作者介:卢森林(1960-),男,江西高安人,江西科技师范大学副教授,硕士生导师,研究方向为工程化学教学;杜思洁(1983-),女,江西南昌人,江西科技师范大学硕士研究生。

基金项目:2014年江西省高等学校教学改革研究省级立项课题“《工程化学》课程教学改革与实践研究”(编号:JXJG-14-40-2),主持人:卢森林。

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1001-7518(2016)29-0070-04

《工程化学》是高职院校土木工程专业学生一门重要专业必修基础课程。学习工程化学的目的就是要帮助土木工程专业大学生建立物质变化和能量变化的观点,提高大学生化学方面的基本素质和专业创新能力。力求从化学原理上弄清楚化学研究对象是原子和分子等结合态单元,各种建筑材料均由原子结合态单元组成的事实。一方面要求土木工程专业大学生接受化学基本知识和基本原理,认识到化学在土木工程专业中的重要性和必要性。另一方面也要求他们能从化学的角度更多地认识材料、能源、信息、环境、生命等科学技术在土木工程具体实践中的作用。要顺利达到上述教学目标,可通过实例教学手段来增强大学生的宏观认识,通过工程化学课堂教学实践来不断探索和深入研究,才能找到适合高职院校和三本院校土木工程专业工程化学最佳的课堂教学教学模式和教学方法。

一、工程化学课程教学现状分析

《工程化学》课程是高等学校非化学、化工类各专业培养现代工程技术和管理人才的必修专业基础课程。《工程化学》从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发密切联系现代工程技术中遇到的化学问题,如材料的选择和寿命、环境的污染和保护、能源的开发和利用、信息的传递和生命科学发展等问题。深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的化学基础理论和基本知识,使学生在今后的实际工作中能有意识地运用化学的观点去思考、认识和解决问题。

《工程化学》课堂教学必须以化学原理为经,通过对物质的化学组成、化学结构和化学反应三条主线进行系列分析、探讨和摸索其内在规律来展开教学活动,突出化学知识在实际建筑工程中的重要作用;以化学在土木建筑工程实际应用为纬,从材料、能源、环境、信息和生命五个领域入手,突出化学原理、化学知识在土木工程建设中的重要作用;加强化学与土木工程学的相互渗透、相互联系和相互柔合。

《工程化学》课堂教学在选择教材体系和教材内容上的取舍,要突破化学学科的框架和体系,要根据土木工程建筑专业学生未来工作实际需要和提高课堂教学质量的要求来组织和取舍教学内容;课任教师在备课时要注重基础、突出重点和有利于大学生创新能力的培养。

采取有利于课程教学需要的教学方法和教学手段,给教师留下更大的空间,特别是在联系实际把教学搞活方面提供了方便。

高职院校土木工程专业《工程化学》教材选择是选用普通高等教育“十五”国家级规划教材并根据高职院院校学生的实际,不断更新教学内容,要不断置换、积累和融入最新和最先进化学方面的研究成果。突破传统教材的局限,进一步解决了《工程化学》教学理论与实际相脱离的现象,将《工程化学》理论知识与土木工程建设实际需要有机地结合起来,融为一体,采用渗透、交叉的方式处理好两者关系。

目前,国内外已经开发出了不少《工程化学》课堂教学多媒体课件,其中不少为《工程化学》精品课堂教学多媒体课件。但是,针对高职院校土木工程专业《工程化学》课堂教学多媒体课件则非常少见,急切需要教学研究和管理部门加大《工程化学》课程课教学课件开发力度,开发出适合高职院校土木工程专业《工程化学》课程多媒体教学课件来满足高职院校土木工程专业《工程化学》课程课堂教学需求。要随着科学技术的发展和建筑材料等行业技术的发展的最新成果,不断更新和优化《工程化学》课程资源体系,同时要加强新常态下《工程化学》课程课堂教学更为科学有效的教学模式。只有通过高职院校《工程化学》课程教学改革研究,才能建立该课程科学地、完整的和有效的课堂教学模式才能科学地制定土木工程专业《工程化学》课程课堂教学实施方案,最终实现土木工程专业《工程化学》课程资源体系的科学配置,提升土木工程专业《工程化学》课程的教学质量,优化土木工程专业大学生化学知识结构和涵养。

二、工程化学课程教学存在的问题

(一)师资力量薄弱

《工程化学》课程虽然是土木工程专业一门重要专业基础课,值得注意的是,课任教师的来源,往往不是本院(系)教师,更多地来自化学化工学院和校外,学院(系)如果有自己的《工程化学》专任教也是极为少数,这校的师资配置,存在以下几个明显的缺陷,首先从化学化工学院(系)来的教师由于受化学化工学院实际工作潜移默化的影响,在实际教学过程中难免会偏重理论和偏重化学知识的教学,往往和土木工程专业的实际需求会存在一定的差距;其次,校外聘请的教师更多是通过关系介绍而来,教学水平和教学能力一时也难以评定;三是学院(系)自己的专任教师由于是个别现象,集体备课共同研习教学经验的机会必然稀少,难以做到,互相提醒,互相帮助,最终影响课程教学质量的提升;第四,缺少传帮带,总是靠自己摸着石头过河来独自探索该课程的教学模式和教学手段。因此,师资力量配置的好坏将直接影响《工程化学》课堂教学效果。

(二)教材内容局限

通过对国内大多数高职院校土木工程专业《工程化学》课程教材选择情况的统计结果表明,大多数高校采用由浙江大学陈林根主编的“十二、五”规划《工程化学基础》教材。由于陈林根主编的《工程化学基础》教材本身不是针对高校单一的土木工程专业编写的,而是面对整个非化学、化工工程系列专业为对象而编写,故教材内容虽然也涵盖了土木工程类专业所需要的内容,不仅知识面涉及广,而且从理论到应用自成体系。但是,正因为如此才难以凸显土木工程专业所需要的相对全面的建筑材料的结构及相关知识内容,据分析可知该教材相对土木工程专业存在不少关联度不大的内容。其次,教材教法缺乏实验演示实例教学模式。内容需要更新和优化,教学方法需要不断创新,教学模式要根据学校不同层次和学生不同基础进行可行性改革。

(三)教学脱离实际

不少高职院校教师受社会不良思潮的影响,受学校工作重心导向的影响,如有些学校特别重视科研工作,制定了很有诱惑力的倾斜政策,主要是对科研成果的奖励幅度较大,导致不少教师花大量的时间放在自己并不善长的科学研究上。而必须用在履行岗位职责认真钻研教材,潜心备课的时间和精力投入很有限,严重影响了优质课或精品课程的建设工作,导致不少人在思想认识出现滑坡,错误地认为课堂教学对一名课任教师来说已经不是第一要务,而只是一种义务,故此不少教师很少把课堂教学当作一名教师的第一责任。不少教师在处理课堂教学内容时,很少做深入地调查研究工作,对本专业学生具体需要什么并不清楚,故不能结合学生的实际因材施教,课堂教学与专业实际需要相差甚远,这是新常态下高校教学工作中出现的新问题必须引起教学管理部门的高度重视问题。

(四)教学模式刻板

据对高职院校当前教学现状的调查了解和分析评估,不难发现大多数教师的教学模式不仅呆板而且缺少生气,不少年青教师只能照着课件上课,对教学课件的依赖程度相当严重,几乎到了没有课件就没有办法上课的状况。有些教师板书也缺少必要的演示和推论,教师的示范作用受到较大的限制。这种教学模式,很难提升课程的教学质量,课堂教学效果不好。

(五)教学手段单一

虽然现代科学技术的发展,为高职院校课堂教学提供了现代化的教学手段,如多媒体教学,大大改善了传统教学模式存在的缺陷,为丰富了教师课堂教学手段,实现了超时空和空间的知识传送。但是,通过调查研究发现,不少年轻教师利用多媒体教学手段的层次偏低,实际应用停留在较低的层次,不能真正发挥多媒体技术在课堂教学中的优势,同时又失去了传统教学优势,教学手段显得十分单一,对课堂教学质量造成不利影响。

(六)实验教学缺乏

《工程化学》是一门实验性很强的专业基础学科,因此,必须配置相应的实验教学用场地和设备。高校土木工程专业开设《工程化学》课程,有条件的高职院校可开设与教材内容关系密切的实验课程教学,通过科学实验来证实化学原理,通过实验教学让学生有个直观和感性的认识。但是,不能不看到,高职院校土木工程专业《工程化学》课程很少设置实验教学课程,基本上是采用课堂理论教学模式,使得《工程化学》课程教学不能取得真正的教学效果,学生也没有亲身的感受,影响该课程的教学质量。

三、工程化学课程教学改革措施

(一)优化师资力量

《工程化学》和其他学科一样,在教学上要取得良好的效果,师资力量是首要问题,因此,高职院校土木工程专业《工程化学》课程师资是否科学配置也是教学改革能否取得成功的非常重要的一内容,严把师资师进口关,在引进师资时,必须注意从毕业学校、所学专业、学业成绩和思想品行都应列入考核范围内。一方面要尽可能招收优秀的985学校的硕士研究生或博士研究生。另一方面可考虑从外聘教师中择优选择,从这个方面考虑就要注意事项高校本专业专任教师名师中选择优秀的《工程化学》课任教师,外聘专业课任教师一定要做到宁缺勿滥,杜绝引入教学能力差、责任心不强、水平一般,没有发展潜力和空间的师资。第三是学校要创造良好的进修条件,将在职在岗的《工程化学》课任教师送到条件好的、《工程化学》专业教学、科研水平高特别是建立了精品课教学基地的高校培训,从高位切入,大幅度提升专任教师的教学技能和教学水平,从根本上优化《工程化学》师资力量。

(二)精练课程内容

目前,可供选择的《工程化学》教材不乏精品,但是在用于高职院校三本院校土木工程专业时,就存在明显的取舍问题,因为每一部教材,在编写时都是根据编者学校学生的专业性质组织实施的,内容分布较全、较广,不仅有化学基本原理,也涉及到化学基本粒子的性质和结构知识,同时也和物质的具体应用关系密切,特别是材料的性质和应用较为全面和具体。因此,教师在备课时,增减完全取决于教师对学生需求的把握。为了实现对教材的科学地处置,教师必须熟悉教材、熟悉学生所学专业的实际需求,花时间精讲课程内容。

(三)深系实际

《工程化学》课程教学需要有一个良好的教学环境,教师需要有师德修为和职业道德素养,因此必须加强教师队伍的建设工作,不仅要抓好业务工作,更要抓好思想政治工作,宣传和普及《高等教育法》,依法办学,要教育教师遵纪守法,爱岗敬业,全身心投入学校的教学事业之中。高职院校应该时刻把握正确的教育方向,把人才培养工作列为学校工作第一要务抓好落实。任何时候都不能冲击正常的教学工作,为教师创造一个良好的教学环境。学校要审时度势,抓住教师的心理动态,采取积极各种有效措施鼓励教师爱岗敬业,认真履行好教师的岗位职责,建立符合高校实际的激励机制,促使每一位教师都成为本专业的行家里手,把每一门课程尽可能建设成为精品课程,把每一堂课都成为示范课,这样《工程化学》课堂教学也将获得成功,大幅度提升教学质量。

(四)优化教学模式

《工程化学》课程教师要根据土木工程专业学生的特点,认真钻研课程内容,分析上课对象的特点和基础条件,采取合理的工作模式,以传统教学模式为基础,积极学习和掌握多媒体等现代化教学手段,根据课堂实际需要大力改革和优化现有的课程教学模式。

(五)采用多媒体教学手段

《工程化学》传统的教学模式存在明显的缺陷就是理论分析不易展开,推理过程过于复杂,不利用大学生学习吸收和消化,教师的黑板演示时间过长,工作量大,效果反而不好,学生也学得很累,教师也很累。而现代多媒体教学可通过光、电、声、像和动漫等技术手段,将复杂难以理解的数字公式做到直观化、形象化和具体化,大大提高了课堂教学效果。但其中也存在明显不足,师生之间的联系淡薄了,教学互动环节往往也被忽略了,不少利用多媒体手段教学的教师错误地认为只要做好多媒体课件,课堂教学就不成问题的错误认识,离开了多媒体就不知如何上课了。对不少青年教师来说,不是个例,可见这一问题必须引起教学管理部门的重视。

(六)密切学生的实际开展实验教学

实验教学是工程化学教学的一个重要组成部分,在教学过程中必须结合课程内容设计好易于开展的化学实验活动,通过亲身经历化学实验整个过程,加深同学们对原理及过程的认识和理解。

工程化学课任教师综合素质如何,灵活掌控课堂教学的能力如何是决定课堂教学成败的关键因素,只有课任教师熟悉高职院校土木工程专业整体知识结构体系和工作实践的经历,才能对工程化学上课内容的深度和广度把握恰当,将土木工程专学业所必须认识和了的相关化学原理和各种各样建筑材料的有一个客观的了解,客观地说土木工程专业大学生只要掌握普遍性的化学知识和建筑材料的特性及其在工程建设中的应用,就完成了课程的教学任务,完善了土木工程专业大学生的知识结构,为其顺利开展专业工作奠定坚实的化学基础。

参考文献:

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[关键词]多目标;土木工程;本科生;科研创新能力;人才培养

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)07-0001-04

一、引言

高校土木工程专业本科生是我国土建领域专业技术人才的重要后备力量。据统计,目前全国共有362所高校开设了土木工程本科专业,在校学生人数约60万人[1],其中教学型院校297所,研究型院校(主要指985和211院校)65所。[2]近年来,国家基础建设规模日益扩大,大型工程项目逐渐增多,各类新的工程技术问题也不断涌现,这给广大土建领域专业技术人员提供了充分发挥自身潜力的舞台,同时也对高校土木工程专业本科生的教学和人才培养模式提出了新的要求。

当前,社会高速发展,科技日新月异,工程问题复杂多变,在新的环境条件下,一个合格的土木工程师应具备以下能力:能正确判断和解决土木工程中的各种实际问题;具备较强的交流沟通能力、合作精神及一定的领导能力;能胜任跨学科、跨专业的合作;具有终身学习和保持科学创新思维的能力与习惯;能适应社会发展的需求,胜任复杂多变的职业岗位。[3]

然而,目前国内教育体系对于工程类本科生基础理论知识的培养较为重视,对于其科研创新能力和实际动手能力的培养则相对不足,导致很多初出茅庐的本科毕业生科研素养不高,甚至很多工作多年的工程师的科研创新水平也较低,在面对复杂的工程问题时往往束手无策。据统计,我国高校工科专业在读本科生和研究生的比例约为10∶1,但我国高校科研创新的主体力量却集中在占人数比例相对较低的研究生和高校教师中。[4]这样巨大的反差说明当前我国高校工科专业本科生总体上科研创新能力相对较差,但同时也说明,我国高校的科研创新存在着巨大的潜力。因此,高校如能采取有效的教育培养模式,积极调动本科生的科研创新意识,充分挖掘本科生的科研创新能力,将能为我国科研事业的发展和工程技术的进步注入强大的推动力。

基于上述背景,本文以省部共建211高校郑州大学为例,通过对土木工程及相近专业的本科生进行调查,了解其科研创新能力现状,分析其存在的问题和原因,并试图探索一套有效的教育培养模式,以提高土木工程以及相近工科专业本科生的科研创新能力,为我国土木工程以及相关工程领域的科学研究和技术创新注入新的力量。

二、土木工程及相近工科专业本科生科研创新能力现状调查与分析

(一)现状调查

以郑州大学土木工程及相近工科专业的四年级本科生为对象展开随机调查。之所以选择这一群体,主要考虑到大四本科生已经历过近三年半的专业知识学习和短期的专业实践实习,他们对个人能力、个人的培养需求、所学专业的发展方向和社会需求以及所学专业的教育培养模式等方面已经有了较为系统和深入的认识,针对这一群体的调查更能反映问题,也更有利于提高调查结果的可靠性。

此次随机调查一共发放调查问卷300份,回收262份,回收率87%。调查采用半结构式问卷调查和深度访谈相结合的方式。主要内容包括:工科专业本科生个人的教育培养定位、个人的志趣方向、个人科研创新能力的自我评估、对现行教育培养模式的认同感以及对培养模式改革方向的建议等。

调查结果显示:有65.5%的被调查者赞同大学期间除了学习专业知识外,还应重点培养其科研创新能力;有84.9%的被调查者对在大学期间参与各类科研创新活动非常感兴趣,但只有20.7%的被调查者对于本专业方向的科研创新活动非常感兴趣;有73.6%和21.8%的被调查者自我评估科研创新能力水平为一般和不强。调查还发现,90%以上的被调查者强烈不认同目前的教育培养模式和考核机制,认为必须结合时代的需求进行变革;近80%的被调查者希望通过读研来进一步提高自己的科研创新能力。

通过对调查结果的简单总结可知,目前土木工程及相近工科专业本科生参与科研创新活动的积极性较高,但该群体总体的科研创新能力还待提高。该群体对科研创新的积极性很大程度上是基于个人的兴趣爱好,但他们专业方向跨度大,随意性强。因此,对于本科生群体的科研创新意识必须加强引导和管理,使本科生发散性思维较强的优势得以充分发挥,同时也要保证本科生参与的科研创新活动具有较强的专业针对性和实际可操作性。

(二)原因分析

造成本科生科研创新能力水平较低的原因主要有:

1.缺乏有效的引导

很多本科生的科研创新活动是根据个人爱好在“地下”状态自发进行的,随意性较强,往往只重视科研创新过程本身带来的刺激性、探险性和趣味性。[5]由于缺乏有经验的教师和科研团队的指导,本科生对于类似的科研创新活动的研究现状了解不足,对于创新活动的社会实际需求了解亦不充分,因而其科研创新活动大多停留在验证性的水平上,科技含量低,成果缺乏应用价值。

2.缺乏管理制度保障

目前,很多高校已经开始重视对本科生科研创新能力的培养,但相应的管理措施和规章制度尚未有效跟进,使得本科生的科研创新活动长期处于无序进行的混乱状态。[5]由于得不到制度的保障,很多本科生科研创新活动的成功率较低,且少有的成果一出来就束之高阁,很少能转化应用,这也造成了资源浪费和成果的流失。

3.缺乏资金和物质条件支持

资金支持对于科研创新活动的推动作用十分显著,各类科研基金项目资助的创新成果占主导地位便是明证。由于本科生基数大,高校对多数本科生的科研创新活动资金支持力度不大,能提供的硬件条件亦有限,导致本科生的科研创新活动难以为继,很多富有创意的项目因得不到资金支持无法顺利开展或半途而废。

三、土木工程专业本科生科研创新能力培养模式探索

(一)采用多培养目标的教学管理模式

上述调查表明,有近80%的本科生希望通过读研来提升自己的科研创新能力。因此,有必要根据国家发展战略和学生的需求,结合高校自身的特点,适时调整土木工程专业本科生的教学和培养方式,探索更有效的科研创新人才培养机制。

以郑州大学土木工程学院为例,土木工程专业年均培养本科生240名,其中有100多名学生毕业当年考取研究生(含推荐免试生36名),约占总数的40%(推免生占总数的15%)。当年未考取研究生的学生近一半仍有继续考研的打算。

可以看出,在研究型高校,土木工程专业本科生毕业后继续读研的比例较高。因此,可以考虑采用多培养目标的教学管理模式:对于有志于读研的学生,实行本硕一体化的培养方案,统筹安排课程学习、科研训练、考核管理和毕业答辩等环节,重在培养其科研创新思维和理论创新能力;对于本科毕业后直接参加工作的学生,则以产、学、研相结合的方式,构建校企合作的培养方案,重在培养其实践操作技巧和技术创新能力。

本硕一体化的培养模式,是本科生教育与研究生教育的一种有机结合,也是现行推荐免试硕士研究生制度的有益补充与延伸。这种培养模式对于研究型高校来说尤其适用,不但可以缓解招生数量与培养质量之间的矛盾,而且有助于吸收本校优秀本科生进入研究生阶段学习,进而优化本科教育与研究生教育协调发展,实现了以人为本。在当前我国经济发展处于新常态、高校毕业生就业压力增大的形势下,本硕一体化培养模式对于促进优秀本科生努力学习、提高其科研创新能力和社会竞争力都具有积极的影响。

校企合作的培养模式,即高校与企业充分挖掘并发挥各自潜在的优势所形成的一种联合培养模式。由于高校和企业各自的职能定位、文化背景、社会资源及规模等方面存在较大差异,所以该模式具有扬长避短、优势互补、学研一体的特点。这种培养模式尤其适合实践性更强的土木工程专业的本科生培养,能使本科生在学习期间既能进入工程的前沿,遇到更加实际、具体的问题,又能在解决实际问题的过程中开拓知识视野、提高科研素养、积累工作经验,同时也有助于学生在毕业后快速转变角色,适应岗位工作,进而获得企业的青睐。

目前,郑州大学土木工程学院本科生教育实行3~6年的弹性学分制度,允许学生在修满毕业要求的学分的前提下,根据自身的情况调整学习进度,这就增加了人才培养的灵活性,使本科生能充分发挥其主观能动性,既可以选择本硕一体化培养模式,也可以选择校企合作培养模式,从而实现了个性化发展。弹性学分制度的优越性可见一斑。

(二)形成以科研创新能力培养为目标的课程教学和考核体系

目前,我国多数高校土木工程专业本科生的课程设置主要由基础课和专业课两大模块组成。以郑州大学土木工程专业为例,基础课主要包括思想政治、高等数学、大学英语、大学物理、普通化学、电工学、计算机与程序设计等公共基础课,以及土木工程概论、画法几何与工程制图、荷载与结构设计方法、房屋建筑学、土木工程材料、工程测量、理论力学、材料力学等专业基础课;专业课主要包括结构力学、弹性力学、流体力学、土力学、基础工程、工程地质、混凝土结构原理与设计、砌体结构、钢结构原理与设计、工程经济学、土木工程施工与组织管理、建设项目管理、工程概预算、工程结构抗震设计、土木工程CAD、高层建筑结构等。基础课主要在大一、大二开设,专业课在大三、大四开设。

考虑到基础课涵盖的学科领域相对宽泛,学生的学习目标亦较为分散,该阶段的本科生科研创新训练可考虑以多角度启发学生的科研创新思维为主。在师资力量的分配上,建议由中老年教师多承担低年级本科生专业基础课的教学工作。这是因为中老年教师具有长期从事本专业教学和科研工作的经验积累,已经养成了严谨的工作作风和科研态度,同时他们对学科和专业有更深层次的理解和感悟,更容易讲解透彻,也更有助于本科生夯实科研基础,同时还能从思想上对本科生起到潜移默化的作用,有助于本科生端正学习态度,培养科研创新思维。

由于高年级本科生的专业课和选修课涉及的学科领域相对集中,而且学生有了基础课知识的储备,对专业课知识的学习会有一定的主动思考意识,因此可考虑在日常教学中加强科研信息的传达,增加专业课教学内容中的学术含量,留出足够的教与学互动讨论的空间,进而达到多层次培养学生科研创新能力的目的。在师资力量的分配上,建议由中青年教师多承担高年级本科生的专业课和选修课的教学工作。这是因为中青年教师虽然教学经验不足,但思维活跃,能接触到土木工程学科最前沿的研究课题,他们往往能站在学科的制高点上看待和讲解问题,这将有助于开拓本科生的科研视野,培养其科研创新意识。

在课堂教学模式方面,建议教师要加强引导和示范作用。在课堂上应多提出与当前生产和工程相关的一些实际问题,并与所讲授的专业课程知识相结合,鼓励学生们参与交流探讨,从多角度分析问题,从而增强学生们的主动求知意识和专业学习兴趣。在课堂时间使用上,还应把学生思考问题的时间考虑进去,使其达到一定的比例。根据笔者的教学经验,这个比例在30%左右是比较合适的,这样既能满足课堂教学容量的要求,又能激发学生的学习兴趣,促进其科研思考能力的提高。

在课程考核方面,建议采取“5+3+2”的综合考核模式,即专业理论知识占总成绩的50%,专业实践能力占总成绩的30%,剩下的20%考查学生综合运用知识和科研创新的能力。除此之外,还可以采用多目标、多标准的考核方式,即只要学生在任意一方面表现突出,而其他方面表现平平,也应视为考核合格。这样灵活的考核方式为土木工程专业本科生留出了较大的科研创新能力培养空间。

(三)实行本科生导师制

在科研界,导师是学生科研创新活动的助跑者和引路人。长期以来,我国高校导师制主要是针对研究生而设立的,大部分高校土木工程专业本科生实行的则是辅导员管理制,这与多数高校师资力量相对紧张有关。[6]随着本科生规模的扩大,辅导员管理制在管理水平和管理效率上均已呈现明显下滑的趋势。

为加强对本科生的引导和管理,提高本科生的科研创新能力,实行本科生导师制是一种有效的管理模式。为了解土木工程专业本科生对导师制的看法,笔者也做了随机调查,在所有的受访者中,有74.7%的学生期望在大学期间得到导师的指导,有83.9%的学生对于导师的期望在于导师能直接指导其进行科研创新工作,而不是导师的名气(期望导师名气的仅占5.7%)。这说明本科生对于导师的期望趋于实际,而不是虚无。

可见,对于土木工程专业的本科生来说,实行导师制既是有必要的,也是有可能的,但是仅依靠在校的专业教师,师资力量明显紧张,同时实践资源相对匮乏。因此,为了解决导师不足的问题,结合土木工程专业的特点,高校可以考虑向科研院所和企业伸出橄榄枝,大力招揽在设计、施工、监理、检测等工作在科研和土木工程一线的人员作为导师,从而增加导师的基数,以合约的形式联合培养学生。

(四)构建依托科研项目的有本科生参与的科研梯队

本科生自发的科研创新活动的一个显著弱点是,随意性大且成功率低。因此,以已有的科研项目为依托,吸收本科生参加课题工作,将其纳入科研组织和团队中,形成学术带头人―教授―副教授、讲师―研究生―本科生一体化的学术梯队,是实现研究生、本科生协同培养,提高其科研创新能力的一个捷径。

本科生综合素质和科研能力的提高不仅要依靠教材知识的积累,还要靠科研项目训练和试验经验。试验是土木工程专业科研活动的一个重要手段,很多科研课题和工程项目及其涉及的专业理论都需要通过试验来解决和验证。与研究生相比,本科生理论功底和实践能力都相对薄弱。因此,在科研梯队中,本科生可以从最基本的试验环节入手,以科研助手的形式协助研究生进行具体的试验研究和其他工作。

本科生通过上述方式参与导师团队已有科研项目的研究,可以尽早接受专业教师的指导,熟悉专业知识,获得第一手的科研实践经验,同时还可以在与导师和其他研究人员交流的过程中,获取从事科研工作的一些基本理念、思路和方法,掌握科研的基本程序,避免自发进行科研活动时的随意性和盲目性。另一方面,本科生的参与也可以解决团队部分教师,特别是新入职的博士教师指导研究生人数不足的问题。

构建依托科研项目的有本科生参与的科研梯队创新人才培养模式,解决了本科生科研创新缺乏资金和物质条件支持的问题,同时也使本科生的发散性思维和创意思想得到合理引导和使用。在科研梯队中,本科生不需申请经费就可以接触到前沿的研究课题,在具体研究过程中还可以与多层次的研究人员进行互动交流,使自己的思想火花得以绽放。有本科生参与的科研创新梯队人才培养模式为本科生提供了科研创新训练的平台和实施空间,同时也为新入职的博士教师提供了智力资源。这种培养模式也是导师、研究生、本科生协同发展、合作共赢的科研创新人才培养模式。

四、本科生科研创新能力培养模式的实践

自2011年9月至今,经过4年多的探索与实践,笔者所在的教学与科研团队就土木工程专业本科生科研创新能力培养方法进行了小范围的实践和尝试。笔者所在的团队共有校内指导教师4位,全部具有博士学位,其中1位为教授兼学术带头人,3位具有副教授职称;校外指导教师3位,分别在设计院、房地产公司和建筑科学研究院任职,全部具有高级工程师职称;在读博士研究生2名,在读硕士研究生12名。

实践过程如下:

(一)甄别需求、组建团队

在学院党总支、教学办、团委和辅导员的帮助下,从大一和大二本科生中精心选拔6名有志于毕业后继续读研深造的学生和4名倾向于毕业后直接参加工作的学生,根据他们对自身发展目标的不同定位,分别制订不同的科研创新能力培养模式。之所以选择低年级本科生进行尝试,主要考虑到他们可塑性强,受传统教学管理模式影响较小,便于根据其个人发展需求来调整知识获取方式。

在选定的学生和导师之间进行匹配,遵循自愿组合的原则。导师向学生介绍自己的在研课题或工程项目,并提出自己对学生的具体要求;学生可以向导师介绍自己的兴趣特长以及未来的科研或工作设想,供导师选择和参考。通过这种双向选择的方式,分别组建有本科生参与的科研项目研究团队或工程技术研究团队。

(二)因材施教、分工指导

研究团队组建之后,各责任导师负责对团队学生进行全方位的教导,包括专业理论知识辅导、文献资料搜集与查阅、工程结构软件使用、结构试验技术培训、结构施工工艺及检测技术培训等从事科学研究或工程技术创新工作所需要的基础知识。

为了确保参加科研创新能力训练的学生保持正常的本科学习进度,全面协调发展,各团队的指导教师和研究生们还对团队的本科生进行了有针对性的课程辅导。

经过大一、大二阶段有针对性的培养,笔者团队的本科生在进入大三、大四之后,基本上掌握了科研活动的基本流程,在团队科研项目研究和工程问题解决过程中,如项目前期调研、文献检索与查新、申请书撰写(研究内容与技术路线、试验方案等)、成果总结与发表,以及工程问题的现场技术指导等方面都有本科生的参与和贡献。在2013-2015年度大学生创新创业训练计划项目申报中,笔者团队的本科生申报的项目全部获批立项,其中2项为国家级项目。此外,团队培养的6名有志于读研的学生,全部获得读研资格,其中2名被保送到同济大学;4名毕业后拟直接参加工作的学生深受实习单位好评,其中2名已和实习单位签订了工作协议。

五、结语

高校土木工程专业本科生是我国土建领域专业技术人才的重要后备力量。在当前社会不断高速发展,科技日新月异,土建工程问题复杂多变的情况下,我们培养的土木工程专业本科生不仅要拥有多学科的知识储备,还要具备较强的科研创新能力。

本文以郑州大学土木工程及相近工科专业的本科生为例,通过调查了解了本科生的科研创新能力现状,分析了其原因,并有针对性地提出了解决途径:采用多培养目标的教学管理模式、形成以科研创新能力培养为目标的课程教学体系、实行本科生导师制、构建依托科研项目的有本科生参与的科研梯队。

对上述培养模式的小范围实践表明:多目标的教学管理模式在提升本科生科研创新能力的同时也实现了学生的个性化发展;以科研创新能力培养为目标的课程教学和考核体系为本科生科研思维的训练和科研意识的提高创造了较大的培养空间;导师制和有本科生参与的科研创新梯队人才培养模式使本科生的发散性思维和创意思想得到了合理引导和使用,是导师、研究生、本科生协同发展、合作共赢的科研创新人才培养模式。

本文为研究型高校土木工程以及相近工科专业本科生的科研能力培养和创新人才体系的建立提供了参考。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 祝明桥,谢献忠,皇晓东等.深化土木工程本科专业教学改革加强创新型人才培养[J].当代教育理论与实践,2015(10):56-59.

[2] 汪峰,张国栋,杨俊,刘鸿琳.基于社会需求的土木工程专业复合型创新人才培养模式研究[J].当代教育理论与实践,2013(4):63-66.

[3] 赵桂峰,张猛,李瑶亮,陈淮.浅谈新时期高校土木工程专业本科生的培养模式[J].高等建筑教育,2013(3):11-14.

[4] 赵彤洲,蔡敦波,鲁统伟.工科类本科生科研能力培养探索及实践[J].河南科技,2012(13):42-43.

篇9

关键词:结构力学;创新能力;课程改革

0引言

教育部“卓越工程师教育培养计划”要求高校培养造就一大批创新能力强、的高质量各类型工程技术人才。其实质就是要求高校根据社会需求培养出“基本功扎实,上手快,能力强”的高素质创新人才。这就要求高校在人才培养方面从专业基础课到专业课中自始自终贯穿对人才创新能力和工程能力的重点培养。而结构力学作为土木专业最重要的专业基础课,在整个土木工程专业课程体系中具有不容置疑的重要地位。结构力学课程教学的目标,要从传统的“会解题”,转变为会“解决问题”,要从传统的力学知识的掌握,提升为创新能力和工程能力的培养。因此,有必要对土木工程专业结构力学课程从教学内容、教学手段、实践环节设置等方面进行研究和改革,真正提高学生力学素养和创新能力。

1对结构力学教学内容和教学手段的改革研究

(1)教学内容及讲授例题与工程实践紧密贴合。传统结构力学教学通过学习力学理论、讲解例题来达到知识的掌握,对例题的选择与工程实践结合不够紧密,学生学会了解题,却很难提高解决工程实践问题的能力。因此,有必要结合土木工程各类典型结构合理选择各章例题,力求最大程度贴近工程实际,将工程实际问题作为教学例题进行分析讲解和讨论,如运用力学原理分析工程事故、对工程结构进行优化设计等等。由注重单一解题能力的培养向提高力学素养转变,同时,与工程实践的结合也将大大提高学生的学习兴趣,对后续专业课的学习也奠定了更有利的基础。

(2)由单一的课堂讲授向多元化教学模式的转化研究。以前的结构力学授课多采用课堂讲授为主,整个课堂由老师唱“独角戏”,学生被动接受,学习效果不好。而真正要提高学生解决问题的能力,就不能只由老师来唱“独角戏”,也要由学生来“唱一唱”。知识听懂了,还转化不成能力,只有在此基础上经过思考、总结和提高,才能一步步转化为能力。因此,需引入多元化教学模式,注重学生兴趣的激发和创新能力的培养,尤其应加强课堂讨论环节,引导学生思考、总结,通过讨论,加深对知识的理解和把握,从而提升能力。比如,在结构的内力计算相关章节,可以引导学生讨论如何减小杆件的弯矩,如何调整连续梁的内力,如何减小超静定结构的温度应力等等。既激发了学生对力学学习的兴趣,又提高了学生运用知识解决问题的能力。除此,还可以采取学生讲课、学生做分析报告等形式。

(3)结合工程实际合理确定各章节课后作业。作业是课堂授课的必要补充,只有切实认真地完成课后作业,才能真正将力学理论应用于解决问题。为了提高学生解决问题的能力,课后作业的选择非常重要。课后作业应贴近工程实践,更重要的是,要由单一注重定量计算向提高学生运用力学知识对比、分析问题、解决问题能力培养方面进行改革。传统的力学作业注重解题能力,题解出来了,问题就结束了,只解决了“会解题”的问题,而要提高学生的创新能力,不仅要注重加深学生对知识的理解和掌握,更要学生灵活掌握知识,学会活学活用。比如学生学习了位移的计算,课后作业可根据工程实践进行结构的位移计算,并要求分析哪些因素可影响位移值,若位移值不满足要求,可采取哪些办法等等。引导学生养成思考问题的习惯,比会解题更重要,只有经过思考经过总结,知识才能更快地转化为能力,这也是提高创新能力的基石。

2师资力量的合理配置

为有效培养学生的创新意识和实践能力,可尝试选择土木工程的专业课老师担任结构力学课程的授课工作。缺乏工程实践经验的力学老师,很难将力学知识与工程实践问题结合起来,而土木工程的专业课老师一般均具有较高的力学素养,不仅能够胜任结构力学课程的教学,同时又具有较高专业素养及工程实践经验,很容易将专业知识融入于力学教学中,对培养学生利用力学知识解决专业问题有很大的帮助,对后续专业课的学习也起到很好的铺垫作用。

3强化学生综合素质和创新能力培养的实践环节改革

习题做的再多也是纸上谈兵,因此,一定要鼓励学生多接触工程实践,在实践中提高分析问题和解决问题的能力。近年来,国家、省市及院系组织了很多力学竞赛及结构设计大赛,旨在提高学生的实践能力和创新能力。因此,应积极鼓励和组织学生参与这些竞赛。实践证明,对于在校学生来说,参与工程实践的机会很少,而结构设计大赛、力学竞赛等能大大提高学生的动手能力和解决问题的能力,是培养人才创新能力的重要环节。在结构力学的教学中增加这类实践环节,不仅能大大激发学生学习力学的兴趣,更能在动手过程中提高实践能力和创新能力。

4由传统的手算到手算与算结合的改革研究

手算对学生培养清晰的力学思维有很大帮助,然而对于较复杂的力学问题,手算将耗费大量的时间和精力,还容易出现错误。随着计算机技术的飞速发展,工程实践中多采用电算,为很好地与工程实践接轨,在大学教育中应注意手算与电算相结合。手算有助于对解题方法和步骤的理解,在力学的学习中不可或缺。然而大量而繁琐的计算大可采用电算,且可运用电算来进行结构的对比分析等,双管齐下,才能取得更好的效果。

5结语

要提高学生的综合素质和创新能力,要求我们真正把能力培养贯穿于整个结构力学的教学和实践中,及时考察改革效果并不断进行改进,只有这样才能真正培养出符合市场需求的具有创新能力和实践能力的土木工程人才。

参考文献:

[1] 徐小丽陈静等.《结构力学》课程教学状况分析及改革研究.[J].中国科教信息,2012年06期

[2] 王伟等. 基于多元教学模式的结构力学课程改革与实践.[J]. 中国轻工教育,2012年03期.

[3] 方祥位等. 结构力学课程教学改革探索与实践.[J].高等建筑教育,2003年04期.

篇10

摘要:土木工程专业应用型人才的培养,应由课程体系来体现。土木工程专业的课程体系要根据行业所需人才的基本素质和职业能力进行构建。本文通过对土木工程专业的课程体系进行整合,形成了以职业能力为核心的课程体系。

关键词:土木工程;应用型人才;课程体系

一、前言

土木工程是当前我国热门的行业之一,同时由于该专业与工程管理、环境工程等学科有着重要联系,土木工程方面的专业人才遍布国民经济建设的各条战线。

2017年2月24日,国务院办公厅印发《关于促进建筑业持续健康发展的意见》,这是时隔32年后,国务院再次为建筑业发文。该文件是建筑业改革发展的顶层设计。据中国建筑业与国家统计局统计,中国已有30多个省与城市做出了建筑业成长规划并出台了必要的产业政策,国家发改委正在编著中国建筑业成长大纲,并提出了建筑业成长的产业政策初步意见;另一方面WTO过渡期结束,国内、国际市场一体化,我国建筑业将面临着更加激烈的竞争,机遇与挑战并存。

土木工程专业在中国高等教育中设置面较广,但是办学层次和培养模式有较大的差异。从目前市场对人才的需求来看,目前存在的一个较为严重的问题:学生所学知识与实际工作的需要存在着“脱节”现象[1]。因此高等学校应该要根据市场需求,合理定位人才培养模式,对人才培养计划要有合理的课程体系。课程体系是高校实施人才培养的载体,是高等学校培养什么样的人和怎样培养人的依据,高校的育人理念都是需要课程体系来体现[2],改革高校课程体系的结构和课程内容,促进应用型人才的培养,是近年来高等教育急需解决的问题。

土木工程专业是一个大类,分成房屋工程、铁路工程、道路工程、机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、特种工程结构、交通工程、港口工程、水利工程、土力工程等。这些工程中一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段,需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识以及电子计算机和力学测试等技术。

二、课程体系改革的内容

笔者结合本校的情况,根据土木工程专业的人才培养模式,结合一线企业需求的工程技术人员所需要的基本素质和职业能力,对土木工程专业的课程体系进行了重新整合,形成了以职业能力为核心的课程体系。

1.构建以能力培养为核心的课程体系如图

2.课程体系改革注重学生实践和创新能力的提升

(1)专项技术能力

根据人才培养方案及人才培养模式,在土木工程专业的课程设置上使土木工程专业学生在整个培养过程中经历:从生手到熟手,从熟手到能手,从能手到高手。通过不同课程的学习,其专业能力均能达到预期效果。通过计算机的学习,能掌握相应专业的计算机程序设计基础、办公软件的运用。施工与管理模块的学生能独立完成房屋建筑学、钢筋混凝土楼盖、施工组织、工程计量与计价、施工技术等科目的课程设计;结构模块的学生能独立完成房屋建筑学、钢筋混凝土楼盖课、单层工业厂房、钢结构、建筑制图、施工技术、天正CAD等科目的课程设计;岩土工程模块的学生能独立完成浅基础、深基础、挡土墙(或深基坑)、施工技术等科目的课程设计。

(2)应用能力

应用能力主要是培养学生实际动手能力,在建设过程中依据建设环境不同,分为校外实践实训基地(工程应用能力)和校内实践实训基地(基础应用能力)。

在三个模块中均设置了实践类的课程,各方向有不同的侧重点,通过这类课程的学习可以使学生的专业能力在理论的基础上更加扎实。

①校内实践

对于施工与管理模块的学生,要求掌握如何进行力学实验、材料实验、土工实验;对于结构工程模块和岩土工程模块的学生,要求掌握如何进行力学实验、材料实验、土工实验、结构试验、结构检测实验。

②校外实践

校外实践训基地依托相关产学研合作单位进行,主要负责学生测量实习课程模块、工程地质实习课程模块、认识实习课程模块、课程实习课程模块、生产实习课程模块、毕业实习课程模块等的教学组织和实践。

(3)专业综合能力

专业综合能力在学生步入真正的工程实践中,能将所学理论与实习知识应用到工程中去,并能妥善解决好实际工程中遇到的各种问题。

(4)创新创业能力

坚持创新引领创业、创业带动就业,健全创新创业课程教育体系是学校创新创业能力培养的主要措施。学校设置了素质拓展类的人文知识讲座、经济及政治界人士报告,培养土木工程专业学生基于岗位的工匠精神和创新精神,注重于学生公关能力、管理能力、科研能力、工程能力和表达能力的培养。

通过课程体系改革,土木工程专业的培养目标更明确,更能体现工程人才的需求。通过课程体系改革,能够促进课程质量的提高,教学内容和教学组织形式更加丰富,学生实践能力和创新能力的提升效果更加显著。

参考文献:

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关键词:土木工程专业;结构概念;创新设计;课程教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)06-0199-02

一直以来,我国土木工程专业本科培养的学生具有一定的理论水平,但应用实际工程的能力较差,独立和创新的工程意识较低。原因是以往的教学中,教师单纯地讲授理论知识,学生实践能力训练不足,缺乏理论与实际工程相结合的锻炼,教学与实践无法有效衔接。目前,土木行业越来越多的地方用到了概念设计,这种理念在很多实际的建筑方案中得以应用,对土木工程影响巨大[1]。因此,概念设计在土木建筑工程专业教学环节中应当加以体现、反映。针对这样的现状,土木工程专业进行《结构概念与创新设计》课程教学研究就十分有意义。这对改革工程教育的教学模式有利,又能检验学生对所学理论知识的掌握,并且锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力,激发其建立工程意识和培养创新能力[2]。

一、《结构概念与创新设计》课程教学内涵和意义

土木工程结构概念设计是工程当中结构设计的灵魂,是利用设计概念并以自身为主线贯穿全部设计过程的一种设计方法。概念设计是完整和全面的设计过程,它将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计[3]。社会经济的飞速发展,人们的生活水平日益提高,对建筑结构设计也有了一个更高的要求。如何打破土木工程结构设计过于墨守成规,能将结构工程师的创新能力充分发挥出来,对于现代社会是迫切需要的。因为他们才是结构设计革命的推动者和执行者[4]。

《结构概念与创新设计》课程是在原《结构创新设计》课、《结构概念与体系》课及《事故分析与结构原理》等土木工程专业课程基础之上,发展整合及改造后新设立的课程。该课主要是以学生创新性设计制作实验为主线,训练学生工程意识、动手能力、创新能力、实践能力等。它体现了工程教育的特色,以结构设计制作实验项目为载体,探索在干中学、理论与实践紧密结合的教学模式。把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在第一位。《结构概念与创新设计》课提出建筑结构概念设计的概念和原则,并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。概念与体系部分介绍结构概念设计的背景、思路、基本做法、设计过程中经常用到的结构概念。

该研究的理论意义和实际意义在于探索通过该课程的教学设计,教学内容和教学方法的改革研究,适应新的教育理念和人才培养模式。培养学生的创新和实践能力,掌握善于主动学习的方法,形成良好的学习和工作习惯。

二、我校的教学改革研究的基础和环境

1.专业建设基础好。河北工程大学土木工程学院以开设创新性结构设计大赛10年。完成了校教研项目《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项。学院已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程。

2.师资力量强。上述这些课程由多位建筑工程系的老师担任,职称结构合理,形成了相对稳定的老中青队伍结构。因此,对于结构概念与创新设计教学改革研究的可持续性提供了保证。

3.实验室基地条件良好。本专业下设的结构实验室是河北省结构实验教学示范中心,为学生建立模型实验提供了科学的、可靠的硬件条件。

三、《结构概念与创新设计》课程教学方案设计

1.教学目标。初步形成《结构概念与创新设计》课的教学理念和教学思想,完成《结构概念与创新设计》课的教学大纲制定,确定教学内容,初步形成教学方法和教学模式,为指导其他工程设计课程教学改革探索经验。

2.教学内容。《结构概念与创新设计》课程教学内容包括教学设计、教学内容和教学方法研究。

教学内容:创新性设计制作实验项目的设计,项目要包含若干个结构和力学的概念的运用,如拉、压、弯、剪、扭、稳定、倾覆等,使用材料应宜于制作,实验的方法要直观。项目的要求应是概括性的,应用较少的约束,以使学生开阔思路。给出的条件应尽量少,要学生自己寻找所需的条件。布置结构设计制作实验项目,首先让学生以小组形式讨论分析项目,提出问题。学生分析问题并寻找解决问题的方法,通过自学、讨论、查阅相关资料等方法解决问题。学生应经过结构方案设计、一定的计算分析、绘制施工图、施工制作结构模型、进行结构实验、实验分析、总结等过程。

教学方法:本课程的教学手段主要以讲课、学生设计、模型制作和模型实验相结合的方式,从不同的角度和理念启发学生将所掌握的基本结构概念有机地结合起来,培养学生的创造力。在模型实验之前教师上课以引导为主,主要由学生自学、讨论和分析计算设计制作出结构模型。教师引导学生将自己的设计与所学内容联系起来,甚至产生出学生还未学到的问题,让学生自己思考分析。

教师的教学主要以指导为主,如结构概念设计的原则、路线、方法,基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念等,并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。

基本教学过程:布置题目――学生以小组讨论学习――提出问题――教师指导学生分析问题解决问题(教师重点要起到启发、督促、指导、控制进度的作用)――学生形成方案――教师根据方案指导学生改进方案――学生制作模型――学生实验――教师点评总结(重点是设计思路和设计方法及学生学习方法的总结)――学生总结(学习过程总结)

3.存在的问题。(1)如何将“培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生自学和终身学习的能力等”教学理念落实到教学实践中,是本教学课程首要解决的关键问题。(2)研究创新性设计制作实验题目。研究题目的内涵、题目的难易程度、题目的适用性、题目的趣味性、题目对学生学习的引导性等。(3)研究课程的教学内容和教学方法,形成即稳定又灵活的教学内容和方法。稳定是要教学理念要坚持不懈,总结提高,教学模式要稳定形成套路和程序,便于教师掌握和控制教学进度。灵活是具体的教学内容,比如涉及的结构概念很多不可能在课堂上全讲,需教师具有灵活性和启发性的教学方法指导学生学习。(4)初步形成课程所需的教学文件。如教学大纲、教学设计、教学教案、教学讲义、题目库、教学录像等内容。

四、《结构概念与创新设计》课程的实施

我校土木工程专业开设《创新性结构设计》等一系列课程以来,我们在不断探究和改进教学方法,对于启发式教学、案例教学、项目教学法均有了一定程度的研究,并取得了阶段性成果。我们已经完成了《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项校级的研究,并开设了相应的课程。相关教师在工程教育方面有长期的思考和教学实践探索,并且已成功组织土木工程结构大赛10年。已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程,相关教师教学水平高,有丰富的教学经验。具体实施如下:

1.修订《结构概念与创新设计》课程教学大纲,包括课程目标、内容安排及学时安排。

2.选择土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第二学期开始该课程教学。

3.自土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第一学期期末,研究确定题目及相应的教学安排。

4.将大学三年级专业学生按班级分给不同的教师,教师则分头实施教学,定期讨论交流改进教学。在教学实践中,将教师授课、学生设计、模型制作和模型实验相结合,启发学生将理论知识与工程实际相结合,培养学生工程概念设计与创新能力、自学能力。

5.在大学三年级专业学生的第二学期期末,教师对课程实践进行总结,提出改进措施和方法。

五、总结和探讨

本文方案结合新的科研成果开设出新的课程以及课程标准化建设。探索建立新课程的教学理念、教学内容和教学方法。本方案突出土木工程专业特色,加强了实践教学环节的创新研究与实践。将工程项目、创新能力培养融入课程体系建设中,进行课程计划和实践内容的一体化设计,培养学生的工程创新意识。本方案突出启发式教学和指导式教学,培养学生的学习兴趣、善问求知和动手实践能力。

参考文献:

[1]张海峰,乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息,2012,(12):36-39.

[2]刘彦艳.浅谈建筑结构概念设计[J].科技风,2009,(13):52-55.

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关键词:土木工程;地下建筑工程;岩体力学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)35-0049-02

《岩体力学》是岩土工程、地质工程专业的专业基础课程之一,也是土木工程、水利工程等学科的主要专业课之一。岩体力学是近展起来的一门新兴学科和边缘学科,是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。岩体力学是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。岩体力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。因此,在岩体力学教学中必须加强教学内容改革和加强课程实践环节,体现岩体力学作为基础学科内容的完整性和土木工程专业基础的实践性,引导和推动学生积极地投身到该课程的学习中去。我校土木工程专业从成立时,一直将《岩体力学》课程作为主要专业基础课程,并已形成了良好的教学传统,教材及实验条件都十分充足;且该课程一直作为我岩土工程、地质工程硕士、博士入学考试的科目之一,经过多年的教学实践获得了较好的课程教学经验。但在我校也存在多个专业不同方向都沿用一套教材、一套大纲、一套讲义的教学现状问题,并未结合专业方向特色进行有针对性的改革;故此结合近几年对我校土木工程专业地下建筑专业方向本科生授课经验及感受,介绍面向地建专业方向的岩体力学课程安排和教学方法改革的相关措施及效果。

一、课程内容及教学安排

1.教材选择。目前国内岩体力学教材比较多,侧重点也有所不同,通过对国内其他兄弟院校授课教材调研发现,基本上都是采用本校权威教授所编的教材或者是国家规划教材。结合我校地质学专业特色及课程教学团队经验,采用我校刘佑荣教授所编的,由中国地质大学出版社出版的《岩体力学》教材;2009年又再次对教材进行了重新编审,由北京化工出版社出版了修订版的《岩体力学》教材,对部分章节进行了合并,并增加了目前国内外研究方面的成果,例如结构面网络模拟等内容。近2年授课则是以这本修编教材为主,但在部分章节的授课中也兼顾了蔡美峰主编的《岩石力学与工程》教材,供学生课后学习,以满足本专业学生对岩体力学知识的需求。

2.课程内容优化。结合教材的内容编排,主要从以下几方面的内容来进行重点讲解,包括岩体的地质特征,岩体的物理、地下洞室围岩应力重分布,边坡岩体稳定性分析等内容。在具体内容编排中也适当地增加了部分内容,如在岩体的地质特征章节,补充安排了工程岩体分类等内容;在岩体强度与变形性质方面,增加了地下工程岩体分级标准及体系的相关介绍;在内容编排上突出地下建筑方向的专业特点及需求。

3.教学学时安排。本课程的课时安排在第三学年的第五学期,总学时为40个学时,2.5个学分,其中课堂教学34个学时,实验课6个学时。本门课程是在系统学习完理论力学、材料力学等力学基础课后进行开设的。

二、课程教学方法改革

1.围绕专业工程实例展开授课。《岩体力学》课本身就是实践性特别强的一门课,在进行每一章节的授课时,可以多以工程实例来展开,尤其是国内外比较知名的工程实例,多多采用照片、录像等生动形象的方式,来增加学生的感性认识,使学生投入其中,增强学生学习的兴趣及热情。例如,在讲第五章地应力的时候,可以结合水利水电工程中,如锦屏电站的高地应力问题来说明地应力研究的重要性;在讲边坡工程,可以选用大量边坡地质灾害的图片。由问题入手,来追根溯源找到解决问题的源头。

2.结合专业方向特色来授课。岩体力学作为土木工程、地质工程、采矿工程等诸多工程的主干专业课,面对的专业层次不尽相同,在授课的时候尽量能结合专业背景展开。针对地下建筑工程方向的学生,要从学生的专业方向特色及专业需求来阐述。作为土木工程地下建筑方向的本科生,《岩体力学》这门学科的发展都与地下工程的发展是密不可分的。从本质来讲,纵观岩体力学发展的几个重要阶段,从19世纪末~20世纪初的初始阶段诞生的静水压力理论、侧压系数,到20世纪初~20世纪30年代的经验理论阶段出现的普氏理论、太沙基理论,然后在20世纪30年代~20世纪60年代产生的围岩和支护共同作用理论及地质结构理论,这些重大理论及思想的诞生过程就是对地下工程认识实践不断深入的过程,并促进了岩体力学学科向前发展。在授课时,可以将这一发展脉络讲述给学生,并贯穿到后续的课程教学中,不仅大大地培养了学生对自己专业的自豪感,也加深了对自己专业的认识。

3.结合教师科研工作来授课。讲授这门课的老师,不仅有科研经历丰富的教授博导,也有刚走出校园的博士年轻教师,他们在长期的工作和求学中,完成和参与了大量的科研项目,也取得了一定科研沉淀。在授课时,可以将这些科研成果进行整理,在每章结束时,抽出专门的时间,做个与授课内容相关的小型专题讲座,丰富学生的专业眼界的同时,也可将岩体力学最新的研究方法、手段和技术介绍给学生。例如,在讲地应力一章,就曾经将参与过的地应力测试及地应力反演分析的课题成果向学生进行介绍;讲地下洞室稳定性时,就将参与的软岩隧道科研项目成果进行介绍;上课时的反响很热烈,大大激发了学生科研的热情,建立了专业教师和学生之间一座良好的沟通桥梁。尤其是对那些希望继续攻读研究生的学生,也为他们开启了一扇科研的窗户;此外,也让学生了解授课老师及其团队的专业方向及特长,为后续研究生报考提供了便利条件。

4.结合学生实践课来展开。我校《岩体力学》课程是安排在大三上学期,上这门课的学生仅仅经历的与此相关的实践环节就是大二结束时的地质学专业教学实习。虽然是地质实习,但也是与这门课的研究对象——各类岩体在打交道,例如各种岩石、结构面。在上课时,不妨将课程中提到的各种岩块、结构面等内容与实习中能看到的种类联系起来,使学生的认识更为深刻。例如,在谈岩块、结构面和岩体的地质特征时,便可列举实习线路中各类成因、不同类型、不同特征的结构面及岩石;在讲结构面的强度及变形性质时,可以将实习中遇到的各种断层、软弱结构面等现象作为实例来分析其性质上的差异。这些实例学生在实习中都亲自参与过,已经有了部分感性上的认识,重新回到课堂上学习其相关的知识,认识和教学效果也会更好。

《岩体力学》课程内容丰富,更要求我们在教学时进行一定的教学改革,要结合所教学生专业方向的特点以及未来需求,多采用先进的教学手段和方法,注重加强理论基础联系工程实际的教学模式,提高学生认识问题深度和广度,培养学生良好的工程专业素养和专业精神,为学生后续的发展奠定良好的基础。

参考文献:

[1]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].武汉:中国地质大学出版社,1999.

[2]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].北京:化学工业出版社,2009.

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在当今高等职业教育提倡以项目为导向,以工作任务为驱动教学模式的背景下,大多数职教研究者和专业教师以该模式为背景提出了课程建设、课程改革等方面的教学观点。本文结合土木工程专业特点,从课程整合的思路中,深入探讨了诸如力学、结构设计原理等基础课程整合的设想、方法、基本流程。

二、专业基础课程整合的背景

高职土木工程专业的基础课程可以分为两种类型,一类属于实作性比较强的基础课,如制图、建筑材料;另一类则属于理论性较强的课程,如力学、结构设计原理等。理论课程与实践类课程比较,有理论性强,公式理解和运用有一定难度,与实践结合点少,结合难等特点。基于这些特点,在高职课程改革中,对专业理论课的改革则显得力不从心,主要体现出以下几个问题。

1.沿袭重理论轻技能的教学观念。从传统的教学观念看,人才培养通常以夯实基础、掌握专业技能为目标,这体现在某些高职人才培养方案中理论课时占总课时份额达到60%以上。在有限的学习时间里,理论课程占去大部分时间,到了后期技能课程学习却因为学时不够,而掌握不足。如此一来,重理论轻技能的教学观念下,学生头脑中建构起来的学习目的是以理论学习为出发点,而不是以职业需要为出发点。

2.教学方法单一,教学效果欠佳。目前从基础课程实施看,绝大部分课程仍然以讲授法、练习法、讨论法等教学方法为主。这些教学方法存在明显的缺点:之于教师,学时安排过长、教学内容繁冗;之于学生,内容难于理解、学习兴趣低。缺乏兴趣培养和脱离实践的教学,既不能为后续专业课程提供良好的基础,更不能使学生毕业之后尽快地适应未来的工作岗位。

3.知识点散而多,缺乏科学整合。譬如力学与结构设计原理,按照某高职人才培养方案要求,工程力学需掌握140多个知识点,结构力学100多个知识点;而结构设计原理多则200多个知识点。两门课程存在逻辑延续关系,分开传授,那么所花费的课时则较多。而且由于时间错位的原因,导致学生在学设计时已将力学忘记七八分。所以,教师在授课时不得不花时间去回忆之前学的知识。虽然在教学中也存在将部分相关课程进行整合的情况,但只局限于某节课或者某个教学单元范围内进行,且整合内容仅由若干知识点的机械叠加,缺乏知识点的逻辑衔接,缺乏科学整合,内容仍然繁冗,重点不突出,特色不突出。

三、课程整合教学的设想

什么是课程整合?美国1990年《帕金森法》给出的定义是:设计一种课程,使得相关的概念、理论、内容、过程集中在一起,并以学习者为中心组织学习。笔者认为课程整合就是设置若干知识模块,按照逻辑关系,整合两门及两门以上课程的相关知识点,然后在小范围内形成模块体系的教学方式。

1.整合目标。整合不等于摒弃夯实理论的观念,也不等于完全保留式的改装,它必须充分地贴合工学结合的教学模式,既要保留部分理论知识,又要结合实践操作运用,主要从以下方面进行深入全面的整合:(1)教学标准整合:对两门课程标准进行整合,建立一个新标准,满足后续课程的能力要求。(2) 教学内容整合:不仅要注意力学与结构设计原理知识的合理衔接,更要注重教学内容的逻辑性和学生的认知规律。(3)考核评价方式的改进:根据新课程标准,新课程内容,设置适应整合课程的考核方式,对学生学习效果综合评价。

2.整合方法。结合力学与结构设计原理的课程特点和高等职业教育人才培养目标的定位,采用任务驱动整合法进行整合。以某一类型结构设计任务为驱动,探索两门课程之间的逻辑关系和衔接点,按照课程设计完成的需要,将这些知识按照自身的独立性划分模块,通过完成课程设计任务的过程来学习,做到教、学、做合一。达到任务典型、内容精简、课程结构性好的整合效果。

四、课程整合的基本流程

现以力学与结构设计原理两门课程的整合为例,阐述课程整合实施的主要内容和步骤。

1.确定课程定位,建立新标准。教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号文件)中提出了建 立突 出职 业能 力培养 的 课程标准的建议,新课程标准建立必然与技能培养紧密联系,与职业标准融合在一起,以确保学生达到岗位技能的要求。课程新标准应体现内容标准、考核标准、教学指导三个方面的内涵。从课程定位、学习目标、课程设计、教学设计、考核设计、学习资源等几个方面来建立,具体步骤如下:首先,由专业教师组成调研小组,调研行业企业对本专业的技能要求,人才要求。然后,由院系领导、行业专家、专业教师(包含学科带头人、骨干教师和有经验的教师)等组成研讨小组,分析调研成果,研讨制定基础课程的定位、目标及教学内容。接着,由专业教师根据专业人才培养目标,结合职业岗位的任职要求,参照相关的职业资格标准,在已确定基础课程定位、目标及教学内容的基础上完善课程设计、教学设计、考核设计等内容。最后,汇总资料,初步定制课程标准。由各方专家组成的小组通过审核论证之后,新课程标准才能用于教学实践中。在课程标准实施中,会根据反馈建议及行业发展情况进行修订。

2.整合教学内容,设计学习任务。如何整合教学内容呢?通过寻找课程之间的衔接点,理清各点之间的逻辑联系,以课程任务的形式将完成该任务需要的知识内容囊括起来,完成整合。当然以多个知识点来确定一个课程任务不太现实,那么反过来先确定课程任务,再确定知识点的范围,这种做法要简单得多,而这实际是整合的逆向思维,但最终却达到了整合的目的。譬如力学是结构设计原理的先行课程,很多知识点都可以为各种构件结构设计服务。既然如此,便以结构设计原理的设计任务为载体,然后将任务分解成若干子任务,再将子任务划分成若干模块,然后再进一步将知识模块层层分解、梳理,直到最小单元的知识点上。这些知识点有着力学与结构设计原理课程的交叉,它们之间互相联系,为完成课程任务提供理论依据。

具体以结构设计原理中钢筋混凝土受弯构件配筋设计这一项课程任务为例,阐述课程内容整合的过程:首先确定课程任务,然后根据任务需要划分知识,最后形成结构层次图,最顶层即是任务钢筋混凝土受弯构件配筋设计,向下分解成准备工作、构造设计、抗弯设计、抗剪设计、变形验算等子任务;子任务细分成若干知识模块,如抗弯设计下分解成受力过程、破坏形式、承载力计算等知识模块;知识模块再层层分解,直到最小单元知识点。这样便形成一个以任务为中心的知识框架。在知识结构组成中,既有力学内容,也包含结构设计原理内容,所有内容都是服务于如何完成配筋设计这项任务,那么教师在讲授的时候就会有的放矢,学生就会真正地学以致用。

3.改进教学评价方式。传统的教学评价方式以知识考核为主,它最大的缺点,一是教师很难避免出题范围跑偏的情况;二是学生可能会因为应试,而忽略动手能力的锻炼,只看书不操作;三是不能多角度综合地评价教学效果、学习效果。

通过课程整合后,对学生完成课程设计任务情况,可以采取多角度综合评价法:(1)从力学、设计原理等知识考核角度去评价;(2)从设计成果角度评价;(3)从通过现场习作,从学生的操作能力,团队合作能力去评价等。

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关键词:土木工程专业;建筑工程方向;毕业设计;微课应用;实效

0引言

毕业设计是本科学生在校期间的最后学习和综合训练阶段,是学习深化、拓宽、综合应用所学知识的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。土木工程专业毕业设计的目的是实现本科培养目标、培养学生综合应用所学专业知识解决实际工程问题的能力,在毕业设计期间训练学生严谨、细致、认真积极的工作态度,培养学生工程意识和主观能动性,为将来学生在工作岗位上出色地完成任务打下基础[2]。结合本人多年的毕业设计指导经验,学生独立性差,习惯机械地照搬例题和应用设计软件,以偏概全、以点带面,知其然而不知其所以然,知识体系紊乱,设计成果漏洞百出。因此,如何提高本科院校土木工程专业毕业学生的设计水平,提高学生的设计实效,是本科院校土木工程专业教育工作者必须探讨的问题。

1土木工程专业毕业设计特征

1.1毕业设计课题的共性与个性

从近几届的毕业设计来看,毕业设计课题具有如下共性:大多数毕业设计课题均来源于工程实践或模拟工程实践,如教学楼、办公楼、宾馆、公寓、大型商场、高层住宅、图书馆等,其结构型式为多层或高层混凝土框架结构,要求学生在规定的时间内完成建筑方案设计、结构计算和施工图绘制等基本任务。但根据各高校的具体情况,毕业设计课题具有其个性:选题方式、课题的深度、指导模式、质量控制等各有特点。如我校毕业设计个性鲜明:老师按照1∶1.2的比例提供课题,并上传至教务处网站,课题按难度分A、B、C三个等级,学生在四年一期期末进行网上选题,并分阶段自主选择指导老师;指导老师利用毕业设计管理系统自主选择学生,师生双向选择;同时制定质量控制手册统一成果评定标准,按环节评分确保全过程质量控制。

1.2毕业设计指导模式

传统的毕业设计指导模式是以班级为单位分派3~4位指导老师,指导老师协商排好值班表,确保工作期间的每个时间段均有老师值班,值班老师负责全班同学的答疑和指导,由于每位老师指导的面广、时间有限,对单个学生的设计成果缺乏系统的了解,最终所取得的毕业设计成果内容不完整,深度不足,远远达不到本科教育的培养目标。基于此,我校打破传统的以班级为单位的指导模式,全院范围内分阶段师生双向选择,结构方向的老师指导建筑结构阶段,施工方向的老师指导施工组织和清单工程量计算阶段,优化了老师的资源配置。每位老师限额指导15~20位学生,全过程一对一的指导,指导老师可现场答疑,也可远程指导,全方位监控学生的设计过程。

1.3毕业设计指导效果

多年的实践证明,我校土木工程专业毕业设计改革效果明显,学生的设计成果质量有较大幅度的提高。在毕业设计改革的实施过程中,老师们发现了一个深层次的问题:学生之间的团队意识较差,资源共享的理念缺乏,对问题的考察、论证能力较差。部分学生照搬书本或设计范例,过度的依赖结构设计软件和相应程序,依赖老师,既不对具体问题加以探究,又不对设计结果加以分析、校核,习惯于就某些数据或公式的来源提问。指导老师疲于回答这些表面的问题,有时甚至于一个问题重复回答10来次,耗费了老师们大量的精力而无法深入疏通学生的知识体系和优化结构模型。为了能扫清这些普遍性的问题,留出更多的时间针对每个学生的课题特点进行特性指导,我们引入了毕业设计微课堂。

2土木工程专业建筑工程方向毕业设计微课堂的架构与实效

2.1毕业设计微课堂的架构

为了让学生对大学四年所学的知识有一个系统的了解且能融会贯通,更全面地培养学生的工程实践能力,我校土木工程专业建筑工程方向毕业设计向来是“假题真做”,其内容包括建筑方案设计、全套建筑施工图设计、一榀框架的结构手算、结构电算、全套结构施工图设计、施工组织设计、清单工程量计算七大部分。多年的指导经验告知,设计中出现的普遍问题是学生的结构概念缺乏,建筑方案的结构体系紊乱,建筑施工图空洞、结构施工图不完整。其最大的问题在于手算一榀框架的内力和配筋,学生盲目地照抄范例,机械地照搬计算过程,不探究内容的对与错,对整个知识体系无系统的了解,结构计算书杂论无章,答辩时一问三不知,设计效果差。如何培养学生的主观能动性,疏通知识体系,使其尽快的融于工程实践,毕业设计指导课题组的老师们针对学生集中出现的问题和解题困惑,精心制作了20个毕业设计微课堂,引导学生一步步地学习,掌握结构布置及结构计算的要点。在微课堂的架构设计中,每个微课堂对应一个知识点,授课教师详细地阐述了其要点、各计算环节关键问题的处理,制作了学习任务单、进阶练习题,微课视频及微课课件,并上传至湖南微课网,学生点击“注册”,待身份审核通过后,即可在线学习、提问、进阶练习,每天安排一位老师在线解决学生的问题。

2.2毕业设计微课堂的应用实效

微课制作完成后,安排了5位老师对学生集中授课,详细讲解了微课的学习要点,指导学生按微课排列顺序进行学习。要求每个学生上网独立完成20个毕业设计微课堂的学习并评价,且做完全部的测验,分析错误的原因并在线提问,有错即改,直至满分。整个结构设计阶段按100分计算,微课学习占20分。通过这些行之有效的措施,督助学生学完了20个毕业设计微课堂,整个设计期间学生的微课点击数达到23000多次,完成了521在线答疑。通过学习,学生对结构设计有了一个全面、系统的了解,结构计算中的一些基本问题通过自学微课解决了,老师们能腾出更多的时间对学生进行个性指导,优化其设计成果。大部分学生的手算计算书条理清晰、内容完整,计算结果合理;答辩时思路清晰、问题回答较正确;设计成果深度完全满足本科毕业设计阶段人才培养方案的要求,设计效果较往届有较大程度地提高,微课的应用取得了实效,值得推广。

3结束语

文中通过研究毕业设计的特征,探讨了毕业设计的共性与个性,从毕业设计选题、毕业设计的内容安排、毕业设计的指导模式、师生的资源配置、毕业设计的指导效果等方面进行了比较,指出传统的设计指导模式不利于优化教师资源。为了能让教师有更多的时间对学生进行个性指导,优化其设计成果,引入了毕业设计微课堂,微课堂系统地阐述了结构设计理念,针对学生设计中容易出错或遗漏的问题、各计算环节关键问题的处理等进行了详细地讲述,有效地解决了学生设计中的共性问题。微课的应用,既提高了指导老师的指导效率,同时也加强了学生的结构概念,取得就较理想的毕业设计效果。

参考文献

[1]孙德发,赵全振,江平.土木工程专业毕业设计教学改革研究与实践[J].高等建筑教育,2009.

[2]郭晓燕.土木工程专业毕业设计的改革与实践[J].东南大学学报增刊,2012(11):260.

[3]张亦静.基于团队协作的土木工程专业毕业设计模式探讨[J].湖南工业大学学报,2008(3):107.

[4]孙文彬.土木工程专业毕业设计教学改革与实践[J].长沙大学学报,2006(9):101.

[5]祝彦知.土木工程课程设计与毕业设计模式探索[J].高等建筑教育,2009(4):109.