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关键词:土木工程专业;国家注册工程师;模块化实践教学
土木工程是实践性极强的应用型学科,在经济建设快速发展中,面临着对能力的土木工程专业人才需求极为旺盛的局而,如何针对土木工程学科的特点制定合理的培养目标和优化教学模式;如何加强实践教学环节的改革和建设,培养出具有工程能力和创新能力的土木工程师,是目前土木工程专业本科教育需要重点研究的内容[1][3]。
一、模块化教学国内外研究现状
1、国外研究现状
模块化教育模式以“MES”和“CBE”两种流派比较具有代表性。MES(Modules of Employable Skills,模块式技能培训),是20世纪70年代初由国际劳工组织研究开发出来的以现场教学为主,以技能培训为核心的一种教学模式。它是以岗位任务为依据确定模块,以从事某种职业的实际岗位工作的完成程序为主线,可称之为“任务模块”。
2、国内研究现状
关于模块化教学体系的研究,中国科学技术大学化学与材料科学学院在课程改革中,以课程的模块化为核心特点,把知识点做成一个个模块,模块之间相互组合,从而适应不同要求、组成不同课程,解决了传统课程体系中知识点重复率高和新知识更新慢等弊端,受到科大学子广泛欢迎。目前,中国高校的诸多学科,课程体系普遍以若干课程为核心,每门课程本身自成系统,课程内部结构完整,不同课程之间知识重复率较高,这使得课程不仅量大,且新知识和交叉性知识很难融入其中。中科大化学院在改革中借鉴“剑桥模式”,组织各专业、基础课教授研究剑桥课程的内容和特点,结合学院原先的基础课程教学内容、化学学科前沿和数理基础,采用切块、重组的方法,切块列出化学基础知识点,然后将这些知识点重新分类,组成现在崭新的基础化学教学体系。以量子科学为例,过去化学专业的学生一般不要求学习量子知识,但随着学科的不断发展,越来越显现出量子科学对化学学科发展的重要性,课程模块化之后,本科生在基础课阶段就接触量子知识,学生很容易在知识的交叉融合中得到启发。试行“剑桥模式”后,每门课程学时数由原先的60至80学时,减少到20至40学时,知识重复率变低,学生自主性大大增强。
二、目前土木工程专业实践教学环节存在的问题
1、职业能力培养教育严重不足
在“大土木”教学思想的指导下,绝大多数设置土木工程专业学校都是以宽口径制定培养方案,开设的理论课程涵盖各类土木工程专业工程师应掌握的理论知识,所开设的实践项目也基本包括土木工程材料实验、施工组织课程设计、工程概预算课程设计、毕业设计、认识实习、测量实习、生产实习和毕业实习等丰富的实践项目[4][5]。但由于不少学校制定培养方案时未充分考虑科学性和系统性,就课程而课程,而不是根据专业特点来设置各课程间的相互关系以及与实践环节的衔接问题,致使专业学习体系性不足,教学目标不明确,重点不突出。
2、理论教学与实践教学,缺乏系统化、综合化及相互融合。
目前土木工程专业的培养计划,前期设置的课程大多为基础课,教学过程中偏重对知识的传授,主要教学模式是教师讲、学生听,互动式教学偏少,理论应用于实践的训练方式僵化,即使是设置了试验课时,但未能与工程实践相结合最终导致学生一是感觉基础理论知识抽象,理解和掌握困难,二是不知所学理论知识如何应用于工程实践[6][7]。这种专业基础知识教学与实践教学的小融合或不融合,难以培养学生在复杂工程现象中发现问题和处理问题的能力。
3、实践教学基地建设薄弱,实践教学缺乏深入性和实际价值。
长期以来土木工程实践教学环节(尤其是现场实习)虽然占很大比重,包括认识实习(2周)、教学实习((4―5周),生产实习(3―4周)、毕业实习(4周)等,但由于实践基地建设薄弱,企业安排学生实习实践积极性不高。而土木工程量大、工序多且复杂、建设周期较长,如果实习时间短只能看到工程的某个局部或某个工序,很难了解工程的全过程。学生动手参加生产实践机会少,使得学生对工程项目的具体内容及施工组织管理难有深入、全面的了解,毕业后工程实践能力差,难以独立承担工程任务。
而工程实践经验和工程实际应用能力对土木工程从业者非常重要。因此,必须改变实践教学的传统观念和方式,从教学内容、教学方法和教学手段等方而深入研究和开发,构建适应培养各类土木工程师的新型实践教学体系[2]。
三、模块化实践教学体系构建基本思路
根据国家注册各类土木工程师四大核心能力要求,即会设计、能施工、懂管理、善创新,模块化实践教学体系构建的基本思路以土木工程师培养目标为基本指导,以学生为本,教学培养方法改变为手段,校企合作为突破,针对目前实践教学存在的问题,将理论教学与实践教学有机地结合,培养工程实践能力和自主创新精神。模块化实践教学体系紧扣“一个中心(工程技术应用能力的培养)”,按照“三个系统(能力结构、实现途径、保障体系)”、涵盖“四个模块(基础动手能力、专项技术能力、工程应用能力、专业综合能力)”。
1、“一个中心”是理论教学与实践教学的有机结合。
工程技术应用能力的培养是土木工程专业毕业生的一个重要培养目标。
针对该目标在理论教学过程中,体现基本理论的工程概念和应用;在实践教学中,体现基本方法所蕴涵的工程概念和原理,从而实现原理、方法、应用的有机结合,实现理论教学与实践教学的相辅相成。
2、“三个系统”是能力结构、实现途径、保障体系,贯穿学生四年的整个学习环节中,构成实践教学的核心。“三个系统”的思路针对每门课课程设计和课程试验分别设置,弥补专业教育系统性缺乏、知识体系零散的缺点。
其中能力结构是核心,作为从理论到实践教学的起点和终点,涵盖专业课学习、课程设计和毕业设计,在学生完成基础课的学习后,根据专业能力的不同分组设置。实现途径是通过各类实验课程设置,提高每门专业课和专业基础课课程试验的比重、针对性和有效性,依托于公共基础实验教学中心和学科平台实验中心,开发、改造一批综合性和设计性实验项目,在教学过程中与课程教学紧密配套[8][9]。
保障体系中,四年教学过程中分时段通过集中实践、课外实践系列感知实习提升实践教学效果。
3、“四个模块”是基础动手能力、专项技术能力、工程应用能力、专业综合能力的训练。
基础动手能力训练是第一层次,指针对某一专业技术基础进行的基本技能训练。专项技术能力训练是第二层次,指针对某一专业技术方向开展能力训练。其功能认识到学习目标,清楚地知道为什么学习各项课程、各项课程可解决那些问题,如何利用各项课程知识分析、解决工程实际问题;真正锻炼学生工程实践能力是第三个层次,通过训练独立、开放、外向型和创新意识以及专业技术应用能力,达到培养学生工程素质等土木工程师能力的目的。
实践教学“一个中心、三个系统和四个模块”的构建不是按照条块分割、学时分离而设,是按“综合一分解一再综合”的关系设计的,既符合认识的发展规律,又达到了使学生明确地认识到学习目标,清楚地知道为什么学习各项课程、各项课程可解决那些问题得目的。真正锻炼了学生工程实践能力,通过上述能力的训练,达到培养学生工程素质等土木工程师能力的目的。
四、模块化实践教学体系的运行实施
为了论证新实践教学体系的有效性,以便进一步完善,以“土木工程施工课程”为例来说明。
土木工程专业工程管理类课程(如土木工程施工技术、施工组织、合同管理、工程经济学、工程估价、工程项目管理)是土木工程专业本科生大学三年级和四年级学生必修的专业课, 它以各类建筑物或构筑物的施工技术、施工组织、合同管理、项目管理或工程经济原理为对象,研究建筑工程中各种建筑物 ( 构筑物) 和其主要工种工程施工技术和组织计划管理、项目管理、合同管理及工程经济基本规律的学科, 该类课程主要包括土木工程施工技术、施工组织、合同管理、工程经济学、工程估价、工程项目管理部分。该类课程涉及专业知识面广, 而且量多, 集技术管理、经济管理等知识为一体, 是一类理论性和实践性都非常强的课程。
过去在课堂教学过程中, 教师一般都是 “一本教科书, 一支粉笔”, 以教师为主体, 以书本为中心, 单纯的进行知识传授的教学方法。但是由于工程管理类课程自身涉及面广、综合性、实践性强的特点[10][11]。土木施工课程,一些施工工艺和施工过程、施工机械的性能及操作过程、施工器具的构造和工作状态、施工技术应用的运行过程等内容, 很难单纯用语言来讲述。如脚手架工程、砌筑工程、防水工程以及吊装工程等, 特别是桩基工程, 因为桩基种类繁多, 施工方法各异, 在课堂上讲授其施工方法时, 教师以为讲清楚了, 学生也认为已经掌握了, 但当学生到现场参观时, 才感到实际工程与从书本上了解的大不相同, 尤其是利用一些新技术、新工艺的 施工方法, 仅凭教师的讲解, 学生只是一知半解, 教学效果不佳, 教学质量上不去。
通过对土木工程专业工程管理类课程进行模块化教学体系构建,改变过去靠教师采取 “粉笔+ 黑板”的教学方式方法, 不但可以变繁琐为简单, 而且能够大大提高效率。如果这部分内容能用图片、录像等煤体资料加以演示, 能够让学生有亲手操作、亲身体验的过程,不但省时, 而且省力。特别是对一些路途较远但采用新工艺、新技术、新材料、新的管理理论,且正在实施的具有代表性的工程或管理项目, 我们教师可以到施工现场或项目所在地,跟踪收集第一手资料。
为了确保该实践教学体系的顺利运行,完善相应配套教学改革工作,其中的重点一是建立工程实例专题库;二是采用校企合作模式,与黑龙江省建工集团、黑龙江省建科院等企业建立长期实习基地合作关系;三是实验室土木工程专业的实验部分进行改革,采用开放式实验教学。
“以国家注册工程师为导向的培养计划”是个重大教育改革计划,其目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类高质量工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。
参考文献:
[1] 王博,庞学光。论高等教育的职业服务功能及适应性专业教学组织形式[J]全球教育展望,2010(8):61-65
[2] 崔武文.案例教学在土木工程专业课程教学中的应用 [J].教育探索, 2007(5).
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[4] 王春芬,王恩茂。土木工程专业学生实践能力培养的探索[J]实验技术与管理,2009(2):136-138
[5] 韩涛,孟昭博,汤美安土木工程专业应用型本科人才实践教学的目标定位[J]教育与职业,2010(6):163-164
[6] 土齐仁,郑艳,贺成斌,等土木工程专业实践教学信与教学模式探讨[[J]实验室研究与探索,2007(9):96-98
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[9] 姜秀英.土木工程专业建筑施工课程教学改革与实践 [J].高等理科教育, 2001(4) .
赤峰市城市建设规划及建筑业人才需求现状
2003年4月20日,赤峰市新城区建设隆重奠基,新城区总规划面积148平方公里(最初是27平方公里,这是2012最新数据);2008年赤峰市桥北新城即红山区桥北组团改造、开发展开,桥北组团规划总面积27平方公里;松山区北城组团于2010年8月18日正式奠基,规划总面积11.3平方公里.赤峰市城市化进程加快,城市功能日益完备,市政建设规划、设计、施工急需大批土木工程专业应用型人才.笔者到赤峰市人才交流中心对土木工程专业做市场调研得知:近五年,随着我市城市化进程不断推进,对土木工程专业人才需求呈扩大趋势,土木工程专业的毕业生供不应求,并且有逐年上升趋势,需求土木工程专业毕业生用人单位平均每年为120家,需求人数平均为700余人.赤峰市政建设为土木工程专业带来千载难逢的市场机遇,在机遇面前,如何为赤峰建筑市场输送大批应用型人才?这对赤峰学院土木工程专业提出了挑战.
赤峰学院土木工程专业应用型人才培养模式的研究
赤峰学院自2005年开办建筑工程、工程造价专科专业,2011年新增土木工程本科专业,土木工程专业所属建筑与机械工程学院,现有专任教师16人,其中教授2人,副教授3人,讲师10人;博士1人,硕士9人,在读硕士1人.按照《赤峰学院2012年学分制改革暨应用型人才培养模式改革工作总体方案》,突出“德育为先,能力为重”的教育教学理念,坚持“厚基础、重应用”的办学理念,对土木工程专业应用型人才培养教学体系、课程体系、师资队伍建设、实践教学等方面进行了积极有效的探索.
1定位土木工程专业应用型人才培养目标
我院应为培养社会需要的应用型人才更新教育理念,以市场需求为导向,完善人才培养模式,本着“融入赤峰、服务地方”的办学理念,确定适合赤峰经济发展的人才培养目标.我院土木专业培养目标是:培养适应社会主义现代化建设需要,德智体美全面发展,掌握土木工程学科的基本原理、基本知识和基本技能,经过工程师基本训练,具有扎实的基础理论、宽广的专业知识,较强的工程实践能力与创新精神,能从事土木工程的设计、施工与管理工作,并具有初步的项目规划和研究开发能力的高素质应用型人才.
2构建以培养学生工程实践能力为核心的基于模块学习和案例学习的课程体系
2012年4月7日,全国高等教育土木工程专业指导规范宣讲会在内蒙古科技大学举行,按照《高等学校土木工本科指导性专业规范》要求,土木工程专业课程体系即知识体系分为工具知识体系、人文社科知识体系、自然科学知识体系、专业知识体系四个方面,对于前三个知识体系土木工本专业指导委员会没有细化,土木工程专业专业知识体系由知识领域、核心知识单元和知识点三个层次组成.按照《高等学校土木工本科指导性专业规范》及《赤峰学院2012年学分制改革暨应用型人才培养模式改革工作总体方案》要求,结合赤峰经济及建筑业发展要求,在进行广泛的社会与市场调研基础上,制定我院土木工程专业应用型人才培养目标,完善人才培养的课程体系,充分利用学院各类教学资源,围绕培养学生创新能力、实践动手能力以及促进学生个性发展的目标,探索构建基于模块学习、项目学习、案例学习和问题学习的课程体系.土木工程专业专业知识体系由知识领域、核心知识单元和知识点三个层次组成,知识领域就是基于模块的学习、核心知识单元就是基于项目的学习,知识点就是基于案例和问题的学习.土木工程专业课程体系由八个知识领域,即模块组成:(1)力学原理和方法;(2)专业技术相关基础;(3)工程项目经济与管理;(4)结构基本原理和方法;(5)施工基本原理和方法;(6)计算机应用知识领域;(7)专业方向必修课;(8)专业方向选修课;前六个模块的核心知识单元107个,即107个项目,知识点425个,即425个案例问题,前六个模块是建筑工程、岩土工程、地下工程、道路与桥梁工程等专业方向共同的必备知识,第七个模块是土木工程专业学生在选好专业方向后必修的课程,最后一个模块是学生的选修课程.基于模块学习、项目学习、案例和问题学习的课程体系;即“平台+模块”课程体系.厚基础-以专业基础课为平台,包含在6大知识领域即6大模块中,主要包括21门专业基础课及专业课,注重基础知识学习,涵盖“大土木“专业基础的核心知识.宽口径-以专业方向为口径,土木工程专业主要有建筑工程、岩土工程、道路与桥梁工程、地下工程等七个专业方向.根据赤峰经济发展及赤峰建筑市场需求,在与北方建筑设计院、赤峰市建筑科学研究所等单位行业专家论证及市场调研基础上,我院设定两个专业方向:建筑工程、道路与桥梁工程,宽口径即以专业方向为口径,包含在2大知识模块中,即专业方向必修课模块和选修课模块.土木工程专业教学内容,要打破传统土建学科课程的构架,按照建筑业市场需求来重新组合课程,以实践活动为纽带,强调学生动手能力的培养,在建筑业追求绿色环保理念的今天,我们通过调研得知目前建筑业市场急需掌握有关保温技术、节能技术、电气自动化等知识和技能的人才,对于部分课程进行了调整,及时将相关课程纳入到课程体系,如建筑节能技术、建筑保温技术、抗震设防等.另外,对部分课程进行整合,如建筑制图中画法几何的教学内容单独列出、将建筑制图与计算机制图相结合,土力学与工程地质相结合,基础工程课程单独列出,这样调整既突出了学生基本技能的培养,又保证了相关课程教学的衔接,同时避免了教学的重复.
3加强“双师型”教师队伍建设
土木工程专业应用型人才的培养目标是培养学生的工程实践能力,这要求教师是“双师型”教师,土木工程专业的实用性和技术性特征决定了其从业教师应该是以“双师型”教师为主体,加强土木工程专业师资队伍建设,注重双师型师资的培养,提高教师的教学实践能力和科研水平:第一,要设立“双师型”教师培训专项资金,资金用于“双师型”教师学习进修、教学实践、社会生产实践.近两年内蒙古交通职业技术学院做了很好的尝试,以建工系为例,学校鼓励并在资金上支持教师参加职业技能培训、职业资格考试等.第二,应制定培训规划,坚持派出与请进并重,加强与地方合作,鼓励教师与业界联系,派出教师挂职锻炼,培养“双师型”教师,以丰富教师实践知识,提升教学能力,更好地指导学生实践,实现培养目标.第三,采取聘用建筑行业专家作为我院兼职教授,如聘任赤峰地区建筑一线、具有丰富工程实践经验的赤峰市中城建北方建筑设计研究院、赤峰市建筑设计院、赤峰市建筑科学研究所的一级注册结构工程师、一级注册建筑师、建造师等7人担任我院客座教授、兼职教师,协同培养应用型人才,充实“双师型”教师队伍.
有趣的是,建筑学这个专业,时下在欧美国家和中国就业市场上的境遇,几乎可以用“冰火两重天”来形容。数据表明,近年来美国建筑专业本科生的失业率甚至高达13.9%,一举超过人文学科诸专业。相比之下,国内想读建筑专业,想干建筑行业的学生要幸福得多。城乡开发和建设热潮方兴未艾,“走到哪儿都像个大工地”,这句话最直观地显示出目前建筑业空前的繁荣。有专家指出,建筑这个行业在未来20年仍将保持相当的增长速度。如果你有志于进入建筑业,不妨跟我们一起来看看,哪些院校哪些建筑类专业值得你关注。
多专业协调作战
建筑这个行当涉及的工种众多,相应的跟它有关的大学专业也多。通常建筑类的本科专业主要有这么几方面:
建筑及规划类建筑学、城市规划、景观建筑设计等:
城市建筑及环境类给排水科学与工程、建筑环境与设备工程等;
建筑管理类工程管理、工程造价,房地产经营管理等:
土木工程类土木工程、测绘工程、勘测技术与工程等。
而以下这三个重要的一级学科――建筑学、城市规划和土木工程,则构成了建筑类专业中的主体。
建筑学与城市规划专业是艺术与技术的巧妙融合。设计师凭借自己对建筑外观、结构、城市环境、城市发展需求的理解能力和表达能力,基于一定的建筑工程技术水平,对建筑物、建筑群、风景园林、城市村镇进行设计和规划。简单地描述,这就是一个“数理化+艺术”的学科。受高度综合性的要求和市场角色影响,建筑学、城市规划两个专业的总招生人数始终没有大幅度增长,因此也尚无人才过剩之陇,是名符其实的“香饽饽”。
学土木工程出身的工程师则是使建筑创意成为现实的幕后英雄。建筑所在的不同的场地条件(地基、风荷载、地震荷载等)。导致一些即使肉眼看来差异不大的建筑,背后却有不同的挑战,要求工程师全面而精确地应对各种复杂的情况。近年来各种大跨结构、超高层的项目的涌现,都进一步强化着市场对优秀的结构工程师的需求。
说到对专业和学校的考虑,我们有几个小揭示:
1.报考建筑学和城市规划相关专业,包括城市设计、建筑设计与技术、景观设计等时,学校基本都会对新生加试徒手画,以考查美术基础与能力。有些学校则可能会建议不合格的学生转读土木工程。
2.对于想学设计的同学来说,开设建筑设计和城市规划专业的学校相对集中和稳定,只要按照不同层次、不同分数要求去匹配自己的定位就可以了。但要注意,建筑系比较热门,可能会比该校许多其他专业的分数要求更高。
3.土木工程这个学科的覆盖面很广,可以指一切和水、土、文化有关的基础建设的计划、建造和维修。狭义来看,土木工程(Civil En-gineering),也就是民用工程,即建筑工程(或称结构工程)、桥梁与隧道工程、岩土工程、公路与城市道路、铁路工程等。选择学校的时候,同学们可以留意不同学校土木工程专业的具体特长。
它们的规划设计专业和土木都强
建筑学、城市规划和土木工程这三个一级学科的发展,在各个学校的情况不尽相同,但毫无疑问,以建筑类专业闻名的牛校,往往三者皆强。其中突出的代表,是“土建老八校”:清华大学、同济大学、东南大学、天津大学、重庆大学、哈尔滨工业大学、西安建筑科技大学和华南理工大学。“老八校”是我国最早开办建筑有关专业的一批学校,也是土建类学科基础建设历史最长、基础最好的一批。在历史积淀、师资、科研力量、校外合作、校企合作和校友资源上都是佼佼者,在行业内具有相当高的认可度。
早在1916年,清华学校(清华大学前身)就开始招收土木工程学科的留美专科生;1903年,天津大学的前身北洋大学堂,就设有土木工程这一“学门”;1913年,同济大学的前身,同济医工学堂增设土木科,构成了同济土木系的开端:东南大学土木工程系则创立于1923年,名师云集。
今天的西安建筑科技大学,此前的名字是西安冶金建筑学院,校友们亲切地称它“西冶”。学校走的是实打实的“技术”路线,非常扎实:1920年,哈工大土木系开设我国最早的工业与民用建筑专业,后曾改名哈尔滨建筑大学,在院校合并中又回到哈尔滨工业大学;曾经的重庆建筑工程学院(重建工),如今并入了重庆大学;华南理工大学的建筑系,则成为祖国南段最有影响力的建筑系。
“老八校”的建筑学和土木工程一级学科一直稳定地占据着前列,学生毕业后不管是就业还是出国深造,都受益良多。
建筑学许多大门同样敞开
位于第一梯队的“老八所”毕竟容量有限。其实,同样具有相当综合实力的院校还有许多:北京建筑工程学院、湖南大学、浙江大学、南京工业大学建筑与城市规划学院等。比如,北京建筑工程学院背靠首都建设资源,专门性和专业性都很强。再如,合肥工业大学的建筑学专业早在1958年就已创立,在专业领域里有相当不错的口碑。而湖南大学的土木系,尤其是与房屋建设相关的细分专业一直以来都是优势专业。在建筑设计方面,该校近年来进步也很快。
在一些并非以“大型”著称的院校里,你也可以找到出色的建筑学专业。如深圳大学,它很快就要迎来30周年庆了。深圳近年来倾向于发展创意产业,在建筑设计方面,“港深双年展”已经成为国内建筑学界和业界一项影响力巨大的活动。深圳这座活跃的年轻城市,给学习建筑学的同学们提供了非常好的平台。
随着建筑行业的持续快速发展,近些年,一些专门的建筑大学招生情况也一直走势良好,如沈阳建筑大学、山东建筑大学。类似这样专门性很强的院校,里面有不少的专业可供选择。
最后,我们还要为对建筑学专业情有独钟的你介绍两所学校:中国美术学院建筑艺术系,中央美术学院建筑学院。从我国建筑专业教育的历史上说,在美院里开设建筑类专业,时间并不长,它在学科建设上的特点也有别于传统工科院校中的建筑系。所以在早期,不少在美院学设计的学生对自己的前途不太乐观,认为将很难得到建筑业界的认可。但随着建筑类型的丰富、社会上对于建筑设计工作认识的深化和市场的总体发展,这种消极情绪已渐渐散去。2011年中国美术学院建筑艺术系的领军人物王澍受邀担任哈佛大学“丹下健三”讲席,而业内人士也开始发现,美院建筑系的毕业生在空间美学意识的培养和表达上有独到的优势。
土木工程认准通过住建部专业评估的高校
“土木工程”是个耳熟能详的专业。就像前文中提到的,它包括桥梁工程、道路工程、铁道工程、隧道工程、工民建筑等学科。此前,我们已经为同学们介绍了许多在建筑学和土木工程专业上具有相当水准的高校,包括一些综合性大学、理工大学、建筑类的专门院校等。那么,如何进一步在全国众多开设了土木工程专业的学校里缩小范围,找到自己心仪的院校呢?对此,我们建议大家在报考前,查询一下该校是否通过了住建部的专业评估。由于这项专业评估和土木工程师注册制、国际承认的注册土木工程师等直接相关,这就意味着能够通过评估的高校,在土木工程这个专业上的综合水平已经相当有保证了。
关键词:土木工程;创新教育;创新能力;建筑爱好者
社团培养高技能应用型创新能力人才是由“制造人才”变“创造人才”的重要转变环节之一,土木工程专业可应用于房屋建筑、道路桥梁、工业建筑、隧道铁路、高铁等工程专业,土木工程技能包括建筑设计、施工、监理等相关方面;创新人才培养的本质特征是大学生人才培养过程的创新[1],土木工程专业创新教育是通过一系列工程课程的课堂讲授和课外建筑爱好者社团为大学生创造学习、科研与创新的环境。通过探讨应用型本科院校土建专业实践教学模式,增强大学生分析和解决实际工程的问题的创新能力,打开大学生创新思维的大门[2-5]。因此,依托土木工程专业相关实践技能,以爱好为前提,由被动接受到主动学习,以创新教育理念为指导,探索和改革土木工程课内教学与第二课堂的有机结合、优势互补的创新教育模式,形成高技能应用型创新能力人才培养的新模式。
一、土木工程专业的建筑爱好者社团
大学生社团在高等院校中发挥这重要性作用,根据自己的爱好与特长参加社团,培养大学生的综合能力和社交能力。在应用型本科高校创新人才培养机制中,作为土木工程专业的第二课堂的建筑爱好者社团是其课堂教学的延伸,以爱好为最基础的前提,在共同爱好的基础上组建兴趣小组,在兴趣的基础上促进学习,通过不同形式的比赛和实践,把理论知识与生产实践有机结合起来,真正做到解决实际工程问题,激发大学生的创新思维,培养创新能力,适应应用型本科高校培养模式的创新教育。创建建筑爱好者社团是以土木工程爱好为前提,这是创新教育的根本,社团组建包括相关兴趣学习小组,其中包括:建筑设计、现场施工与监理、CAD制图、科技论文写作与专利申请。建筑设计包括土建施工图的绘制与结构设计绘制,培养大学生的逻辑思维能力及创新能力,现场施工与监理主要培养大学生的管理能力、沟通能力、交往能力及信息处理能力,利用课余时间组织小组深入施工现场与实际工程对接,让理论与实践结合起来,加深理论的吸收和消化,增加经验为后期工作打下坚实的基础。
二、建筑爱好者社团的促进作用
依托建筑爱好者社团,可促进大学生主动学习,以爱好为基础,主动追求知识,将传统的讲授方式教学优势与工程实践相结合,可发挥教师引导、教学监控的主导作用,又可充分体现大学生作为学习主体的主动性与积极性。大学教师依托建筑爱好者社团,组建兴趣小组,通过调研、分析和市场人才培养对土木工程创新教育的需要,只有自己懂理论、掌握实践内容才能指导大学生去创新,激发思维创新和实践的创新。
三、土木工程专业创新教育的改革对策
以创新教育教学为指导,依托建筑爱好者社团构建土木工程创新教育体系和学习的环境,并使这些资源与实践环节有机组合,提升土木工程专业创新教育教学,培养高技能创新应用型人才。
(一)创新教育理念
面向校外、面向企业、面向社会,加强“学生为中心,教师为主导”及创新能力的教育教学理念,教师应该以学习、认知、人本主义教育教学理论为指导,实现理论与实践的融合,实现课堂与实践竞赛教育过程的优化。依托建筑爱好者社团促学、促教,大学教师要注重为大学生课堂和课外学习创造环境、扩大知识面,将工程现场的实践知识与土木工程结合起来,使学生了解和掌握土建专业设计、施工及监理的写作、工艺过程,提升分析问题和解决工程问题的思考能力及实践技能,促进理论知识转化实践能力的速度,以便大学生更能掌握土木工程的内容,激发大学生参与教学和互动的热情,培养大学生的专业技能兴趣,强化培养大学生的工程实践能力和创新能力。
(二)课程体系和内容改革
现代大学应用型人才培养的载体主要是课程体系和教学的内容,在高等院校中,大学生社团是大学生第二课堂的主要组成部分,大部分院校有几十个不同的社团,构成了现代大学生的创新能力的基础。改革土木工程专业教育教学内容,在建筑设计方面以手绘能力与CAD软件相互结合,重点培养大学生的空间形象思维能力与构形能力,加强徒手绘图、组合体构形设计能力,培养大学生综合实践能力,鼓励大学生把理论与实践结合,综合提高CAD软件绘图能力、空间想象能力、创新能力和手绘能力,指导学生完成实训课题,渗透创新理念,培养有技能的应用型人才。
(三)教学模式和助学模式改革
为大学生营造理论知识学习与创新能力环境,依托“建筑爱好者社团”提升土木工程创新教育的教学模式,大学教师要激发学生的获取的欲望和学习土木工程的主动性,促进学生重视土木工程的学习,提升大学生学习能力和创新技能,打造具有创新意识和进取的应用型人才。(1)教学模式改革。提高大学教学的质量与学生学习的效率是当代大学教育的基本要求,而大学课堂是人才培养的主要场所,大学教师要改变传统的模式应用新型的教学方法来改进课堂的教学模式,增加教师与学生的互动,营造良好的学习环境。大学教师作为主导作用,应该激发大学生积极思考和参与教育教学相关活动,加强教育教学方法的研究,采用“双教”教学、“项目”教学、“实物”教学、“讨论式”教学、“思考”教学、“动画”教学、“翻转”教学、“案列”教学、“双语”教学、“大赛”教学、“兴趣”教学等教学方法,通过“教师讲授—学生动手练习—学生提问讲解—教师讲评”的互动教学过程,共同构建大学课堂创新与实践的学习环境,使大学生及时通过实践进而掌握土木工程知识,提高教育教学效果和大学生的技能,培养大学生的问题意识、积极鼓励大学生探索问题、解决问题和创新能力思维。结合兴趣小组教学,鼓励和促进大学生课外自主学习,参加课件创新能力的研究,一方面学习能力较强的大学生能起到带动作用,激发全体大学生的学习兴趣,另一方面教师可以及时掌握大学生的学习情况,有针对地对大学生进行指导和大学课程改进教育教学。(2)大学助学模式改革。在大学校园,第二课堂助学环境对课堂教育教学起着相互辅助的积极作用,培养创新应用型人才的关键在于教师要营造一种文化。因此,大学要重视理论与实践相结合、结合专业深化开放式教育教学,大学教育教学要采用多种渠道和多种形式的教育。培养学生理论与实践的应用能力,就必须重视技能的训练,以点带面、高年级带低年级的传帮带模式,使得大学生重视学习土木工程的知识及技能,大学教师指导学生社团及兴趣小组,开展知识讲座及兴趣小组的培训等课外学习形式与知识创新活动,进一步激发大学生的创新思维或团队精神,鼓励大学生参加参与教师的科研工作,不断提高大学生的知识科研创新能力及课题研究的协作能力。
四、土木工程专业创新教育改革效果
依托建筑爱好者社团及“赛、研”改革土木工程专业教育教学,符合应用型本科院校的转型发展,又满足高等教育教学培养应用型技能创新人才的需求,通过建筑爱好者社团活动及兴趣小组教育教学的调查。95%大学生认为采取兴趣小组及社团的形式提升了大学生对土木工程的学习兴趣,激发了同学们对知识的渴求,促进自主钻研知识储备相关专业知识和创新技能,高年级的大学生具备的专业知识多,现场知识、语言表达能力、实践能力或团队创新能力比低年级的大学生增加50%多。依托建筑爱好者社团及“赛、研”改革土木工程专业教育教学有效提高了大学生的学习兴趣,提高了学习的积极性,提升了大学生的创新能力。
五、结语
在应用型本科高校创新教育中,依托“建筑爱好者社团”促学、促教提升了土木工程专业创新教育,以兴趣法促进大学生的学习的主动性,具有可持续发展的促进作用,利用社团将课堂教学与课外实践相互结合,使得土木工程与施工现场、设计院等实际项目联系更加紧密,是应用型本科教育培养高技能创新能力人才的有效途径。通过不同这种形式的培养,大学生创新的思维和创新的意识有了很大提高,由被动的接受知识到主动的求取知识,学习的积极性得到提升,在学习知识的同时,拓宽了理论的知识,升华了理论知识,大学生的绘图能力与写作能力得到了全面提高,提高了大学生的科研能力与创新能力,为学生后期继续深造打下良好的基础。
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关键词:土木工程特点;人才结构;培养模式
在现代经济的作用下,土木工程市场逐渐扩展,这从根本上刺激了现代土木工程专业教育教学模式的转变。我国土木工程专业人才培养模式基于传统教育模式的影响,培养目标定位于应试技能、知识的实现,专业设置上缺乏专业交叉,教学模式采用“说教”、教师单向授课方式等,这种人才培养模式严重阻碍了市场环境下人才模式的形成,虽然近年来素质教育的推行、教育体制改革的实施在一定意义上促进了教学课程的更置,但是,就教学模式实践效果来看,土木工程专业人才的培养模式仍具有一定缺陷,因此,必须进一步改善人才培养模式。
一、现代土木工程特点
在现代市场经济的刺激下,土木工程越来越表现出个性化和综合性的特征。一方面,土木工程是一项系统性、规模化的工程,其包括勘探设计、施工、验收等环节,各环节中涉及到材料、设备、管理、技术等多方面的知识,需要运用地质勘探、工程测量、土力学、工程学、经济学、管理学、计算机等多种知识与技能实现,这就要求土木工程人员具备综合性、专业性的知识以及技能。另一方面,每一项土木工程都存在自身的内在结构、环境特征、技术要求等,这就要求具有规范化的标准进行支持,但是,就现阶段土木工程理论研究来看,其并不具备相应的技术、设备、监理、设计、施工等行业标准,这就需要土木工程设计人员、施工人员、管理人员等具备相应的技术经验,并根据各项土木工程的个性特征,进行规划、设计、施工等。现代土木工程的特点具体可以从以下几个方面体现:
1.建筑材料方面。随着现代土木工程的不断发展,越来越多的新材料逐渐应用到工程建设领域,如铝合金、镁合金等已经获得了广泛的应用。但是由于这些材料的成本稍高,所以在应用的过程中受到不同程度的限制,如何促进其更有效的应用仍然需要我们不断的探索。同时,在钢材和混凝土的强度方面也取得了一定的进展,并且在实际工程建设中得到了良好的验证。
2.工程地质和地基方面。在土木工程建设过程中,地质和地基是影响工程使用功能发挥的主要因素,同时也决定了工程基础设计是否科学合理等,尤其是对于地下工程来说更是十分重要。因此在土木工程的地质和地基勘察技术方面也在不断地进步,当前主要以现场钻探取样、室内分析为主,虽然在勘察的准确性方面有一定的保证,但是仍然不够完善,这也是需要我们在日后的工作中需要不断研究和探索的主要项目。
3.工程规划方面。在以往的土木工程规划工作中,大多是同时提出多个施工规划方案,通过分析和对比从中选择最佳方案。然而,现代土木工程建设的规模不断增加,仍然使用传统的评价方案在效率方面受到限制,所以必须要依靠现代科学技术,运用系统工程的理论和方法促进工程规划效率的提升。对于特大型的土木工程,如水坝等,对于自然环境和生态平衡会产生一定的影响,所以更加需要通过科学的理论和方法对其进行有效的规划,做到趋利避害,才能保证土木工程的持续发展。
4.工程设计方面。在土木工程的设计方面,越来越多的注重其经济性和安全性,同时也更加关注工程的美观性,所以在确定工程的荷载值和材料的强度值方面已经开始引入概率统计方法,对于自然界的各种因素从时间和空间上进行全面的分析,同时加强对材料弹性模量、强度的分析,促进土木工程结构的不断优化。同时,计算机技术也为各种计算和优化提供了必要的方法和技术,这也促进了土木工程设计效率的提升。
5.工程施工方面。
随着土木工程规模的不断扩大,工程施工所应用的设备、机械等也逐渐向着大型化、自动化的方向发展,而且自动化程度正在不断的增强,能够满足各种不同环境下的作业需求。在施工组织设计与管理方面,也有着较为科学的理论体系做基础,能够提高作业效率的同时,缩短工期、降低造价,促进土木工程经济效益和社会效益的增加。
二、土木人才的知识、能力与素质结构
在土木工程特点的作用下,土木工程人才必须具备相应的知识、技能与素质,为土木工程建设提供最强的支持力。
其一,知识结构:专业性知识与综合性知识的集合。土木工程的特点决定了土木工程人才不仅具备专业性的知识理论,如数学、力学、勘探知识等,而且要具备相关的社会人文知识,如经济、文化、法律、宗教等。其二,能力结构。理论联系实际的能力:由于土木工程没有标准性参照,在施工过程中,只能依据经验对个性工程进行设计与建设,因此,要求土木工程人员将理论知识转移到实践之中,根据不同的工程利用不同的原理。计算机能力:在信息技术的刺激下,面对复杂的土木工程,土木工程人员必须具备强硬的计算机能力,运用计算机设计、优化与选择方案,模拟结构试验,进行数据传输等。社会组织能力:土木工程的规模性特征,不仅要求实现工程内部人力资源的优化,而且要协调施工集团与社会之间的关系,尤其在一些关键性的利益问题上,需要土木工程人员发挥纽带链接的作用,因此,要保证土木工程正常施工,必须具备一定的社会组织能力。其三,素质结构。人文素质:土木工程影响到社会、环境、资源等各个因素,这就要求土木工程人员树立可持续发展的观念,提升社会责任感,端正自身行为,以此保证土木工程综合效益的实现。职业素质:土木工程施工环境差、工作负荷大,这就对工作人员的职业素质以及个人素质提出了更高要求,因此,工作人员必须以良好的职业道德和个人精神,来支撑土木工程质量的实现。
三、土木工程专业人才的培养模式的完善途径
土木工程的特点对现代土木工程人才的培养提出新挑战,专业型、复合型的社会人才为改善人才培养模式提供了标准参照,因此,在教育教学中,要以调整课程结构、转变教学模式、关注操作实践等手段,来实现人才的培养。
1、优化课程体系
系统性、专业性的课程体系是展开教学的基础。在传统教学中,土木工程专业课程设置具有狭隘性,其仅仅涉及到建筑工程、岩石工程、交通工程、桥梁建筑等,虽然具有较强的专业性,但是,其综合性不强,因此,在课程设置中,要进行综合性知识的设置,并以专业走向为标准,加强专业课程的选择。其一,落实基础教学。基础知识是学生展开深度学习的基础,在课程设置中,尤其在低年级教育中,要以全面化的知识丰富学生的认识,不仅要开设专业课程,而且要将经济学、法律、管理学等相关性的课程融入其中,促使学生适应土木工程综合性的特征。其二,提升专业教学。在土木工程个性化特征的影响下,学生的专业能力、理论联系实际的能力被提升,这就要求关注专业教学与实践教学,以专而精的专业课程提升学生的专业知识和技能,使学生了解土木工程师可能遇见的问题,并尽可能提出相应的解决方案。
2、精选教学内容
土木工程教学内容较多,这提升了学习难度,在教学中,要做到重点教学,避免眉毛胡子一把抓。其一,选择重点内容。在内容选择中,要将实用强的内容作为首选,如勘探技术、施工设计、建筑工程等,舍弃那些与生活实际相距较远的内容,这不但减少了教学容量,而且增强知识的实用性。其二,创新教学内容。市场环境下,土木工程特点发生了显著变化,注入了一定的新元素,而且这些元素在今后将继续影响土木工程发展,因此,在教学中,要将这些内容补充到教学之中,如计算机技能、市场发展趋向、勘探新技术等,以便于学生应对将来的土木工程市场。
3、转变教学模式
传统的教学模式基于教师力量的发挥,而并没有关注到学生的主体性,这就影响了学生学习积极性的提升,再者,单一的知识型、技能型教学,使得能力和素质教育被放置于教育教学的边缘,这就造成学生片面化的发展,进而不能适应土木工程综合性的要求,因此,在教学中,必须转变教学模式,关注学生的主体地位,坚持素质教育。其一,多模并用,强化实践。在基础知识学习中,强化学生的自学能力,以问题教学方式,激发学生思考,并针对学生提出的问题进行解答;在技能教学中,关注学生的实践能力,以综合性大作业、专业性设计等,增强学生对知识理论的理解力;以案例教学、试验教学、场景教学等方式,提升学生的理论知识应用能力;以专题讨论、专家讲座、研究小组等形式,提升学生的合作力、言语表达力、展示力;以竞争活动、课外实践、培训实习等方式,促使学生获得直接经验。其二,以生为本。学生个体差异性突出,在教学中,要根据学生的能力特征、兴趣爱好、思维走向等进行多元化教学,既要关注学生的最近发展区,提升学生的基础掌握能力,又要把握学生的个性特征,通过层次化教学、一对一教学、辅导教学、小组教学、个性评价等方式,促使不同层次的学生获得能力性和素质性的发展,进而实现全体学生的发展和学生发展的全面性。
4、注重专业教学的实践性教学
实践应用教学在当前土木工程专业人才的培养中具有重要的作用,是促进土木工程展业人才适用于当前建设实际的基本前提。突破传统的教学模式,结合现代科学技术及教学规律,建立具有一定实践性的课程设计,根据培养目标机能力为中心,构建相辅相成的教学体系,凸显教学过程中的创新、基础和综合相结合的现代教学特点。首先,一定要精心设计理论及专业课程建设,在生产实习中,可以将学生分为不同的工程建设组,由专门的教师带入实际的进行教学,在实际的土木工程建设过程中,调度学生,讲解施工过程的具体问题。通过学生自身的总结和领悟,才能够更好的促进其专业基础知识的强化,并形成科学的专业思维。其次,对当前土木工程建设的人才需要进行科学的调研,根据实际来进行专业人才的培养,一方面提高了学生的社会适应力,另一方面提高了现代土木工程建设领域的专业人才建设。
四、现代土木工程发展趋势
1.工程中使用的原材料逐渐向高性能材料发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展,美国、日本、俄罗斯等国开始将屈服点为700N/mm2以上的钢材列入了规范。高性能的混凝土及其它复合材料也在向轻质、高强、良好的韧性和工作性方向发展。
2.环境工程
在工程建设中,土木工程与环境工程融为一体,环境问题尤其是气候变异的影响越来越受到重视。海水上升、水污染、沙漠化等问题均与人类的生存发展息息相关,同时也和土木工程有着必然的联系。因此,工程建设过程中的噪音、振动等都是土木工程师必须要考虑的主要问题。
3.发展高新技术,应用结构健康监测,实现可持续发展
近年来,随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展,推动了土木工程的革命性变化。结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器,科学有效地提供结构养护管理的决策依据,这就延长了结构的使用寿命,也基本解决了建筑过快老化损坏,实现建筑使用的可持续发展。
总结:
适应于现代土木工程个性化和综合性的特点,现代土木工程人才培养模式必须转变传统的教育教学模式,关注学生学习主体性的发挥,以培养专业型、复合型、技能型学生为目标,通过调整课程结构、优化教学内容、实践人本教学、加强实践训练等方式,来实现现代土木工程专业人才的培养。
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