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5篇土木工程的专业课,期待它们能激发您的灵感。
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/
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)
【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).
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:
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[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.
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[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.
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。