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岩土工程课程群作为土木工程专业课程模块的一个重要组成部分,与工程实践有着紧密的联系.在工程教育认证标准和职业资格制度逐渐推广的背景下,土建类行业需要综合能力强、实践能力过硬的应用型高素质人才.本文从教学大纲及内容、教学方法及形式、实验及实践教学、课程考核和教学特色五个方面阐述了我校土木工程专业在岩土工程课程群教学改革方面的具体举措,对于应用型工科院校岩土工程课程群教改具有一定的指导意义.
关键字:
岩土工程课程群;教学大纲;教学方法;实践教学;课程考核;教学特色
1绪论
土木工程专业岩土工程课程群主要包含工程地质学、土力学、基础工程、岩土工程等课程.岩土工程课程群课程特点为理论性与实践性均较强,对于我校应用型的办学定位而言,需要将应用性、工程实践能力及素养灌输到专业课程中去,因此要对该课程群进行教改.国内外部分开设土木工程专业的学校和专家在总结教学经验和勇敢创新的基础上也在探索土木工程专业课程群的教改.周德泉等[1]介绍了长沙理工大学岩土工程课程群建设经验,该校通过引进培养青年人才、优化教学大纲内容、独立编写教材、丰富教学电子资源等途径对岩土工程课程群进行教改并取得较好的效果.王迎超等[2]结合教学经验剖析了岩石力学课程特点,针对在教学过程中发现的问题,提出采用工程案例进行岩石力学课程教改,提升了学习岩石力学的乐趣.程建军等[3]依据学生反馈的教学信息,结合工程实践,对岩土工程课程群之间的课程衔接优化进行了阐述.周德泉等[4]等从精品课程建设、开设双语教学、强化教学团队等方面对地基基础及地质勘察课程群进行教改探索.宿州学院作为安徽省首批示范应用型本科院校,所开设的土木工程专业主要培养具有良好工程实践能力和科学素养的本科生,针对岩土工程课程群在教学中碰到的问题,本文立足于专业课程群模块化的特色,分别从教学大纲及内容、教学形式与方法、实验与实践教学、课程考核、教学特色等方面阐述应用型本科院校土木工程专业岩土工程课程群的教学改革.
2教改内容
2.1教学大纲与教学内容
教学大纲是实施教学进度安排及确定教学内容的指导性文件,在当下课程多、学时少的状况下,如何精简课程教学内容,合理安排教学计划是进行教改首先要解决的问题.其中《工程地质学》是土木工程专业的一门专业基础课,旨在培养学生了解建筑工程地质勘察的目的及方法,学习运用地质勘察报告等资料评价场地的地质条件,为设计和施工提供可靠的地质勘察资料.《工程地质学》[5]教学主要内容有:矿物与岩石、特殊土及工程地质特征、不良地质条件下的工程地质问题、工程地质勘察等.《土力学》[6]是在学习理论力学和材料力学的基础之上,利用力学原理研究土体的物理力学性质以及受荷后土体的强度变化规律,为后续《基础工程》、《路基工程》等专业课程储备理论知识.《土力学》[6]教学内容主要包括:土体的物理性质及工程分类、土中应力计算、土的压缩性与地基沉降计算、地基承载力、土坡稳定分析、地基勘察及勘察报告的运用等.《基础工程》是土木工程专业的一门专业核心课程,其主要阐明建筑物或者构筑物下部地基和基础的有关问题.《基础工程》[7]授课主要内容:地基勘察、浅基础的设计、地基处理、基坑开挖、特殊土地基等内容.《岩土工程》[8]以地基与基础、边坡与地下工程问题为研究对象,主要包含各类岩土体的勘察、设计、施工等内容.《岩土工程勘察技术》[8]主要教学内容:岩土工程勘察方法、土体原位测试、特殊土、不良工程地质场地勘察、新兴建筑岩土工程勘察等.不难发现上述四门课程教学内容很相当部分是重复的,比如:土体的分类在《工程地质学》、《土力学》及《岩土工程》中均有提及;特殊土在《工程地质学》、《基础工程》及《岩土工程》均以单独的小节出现;《土力学》、《岩土工程》课程均讲授土坡稳定性计算机分析内容等.内容的重复不仅会造成学时的浪费,同时也会让学生因知识重复而丧失学习的兴趣.我校土木工程专业在近两年岩土工程课程群教师采用“集体备课、集体研讨”的方法制定相关课程的教学大纲和教学进度表.依据课程安排的先后顺序和后继课程学习的需要,将重复的内容只安排在一门课程内,课上可由授课教师强调此知识点的重要性及其在其他课程中的应用.除此之外,为了凸显我校地方性、应用型的办学特色,对于和本专业联系不太紧密的一些知识点从教学大纲均予以删除,重点讲授和实际工程案例相关的知识点,并邀请当地土建类行业专家进校参与课程教学大纲的修改及完善工作.做到教学大纲和教学内容紧扣专业发展趋势同时兼顾工程能力与创新意识的培养问题.
2.2教学形式与方法
专业课程传统的教学形式如板书和多媒体结合,授课过程以“教师”为主体,学生为客体,学生只是被动的接受教师所讲的知识.由于工程地质学、土力学、基础工程及岩土工程这几门课程理论性性较强,尤其是工程地质学和岩土工程,虽然多媒体课件采用了图片、音视频等素材,但授课发现学生在学习基本定义、原理、公式计算等内容时参与度不高.为了调动学生学习的积极性,采用多种教学形式讲解知识点.比如:在讲解岩石及土体的分类时,通过带学生到标本实验室参观学习,让学生自己总结所见所感,然后再查询书上的表述,加深学生的理解和记忆能力;《土力学》讲解土中应力和地基沉降计算时,不再采用传统的手算,通过留课外作业,让学生通过使用Matlab计算软件进行编程计算,不仅克服了学生怕记公式、怕计算的问题,也锻炼了学生使用常规数值计算软件的能力;《岩土工程》讲解新兴建筑岩土工程技术时,提前两周给学生分组,让学生以小组为单位,自行利用中国知网、网络等资源制作PPT,以组为单位进行汇报岩土工程新技术、新进展,从而提高了学生的参与度.
2.3实验与实践教学
实验与实践教学是体现“应用型”办学定位最为重要的一个教学环节,我校土木工程专业在制定人才培养方案时,实验及实践教学学分占总学分的40%以上,经计算岩土工程课程群所包含的实验及实践学分占总实践学分的大于20%.主要包含了工程地质学实习、土的三相比例指标实验、土的压缩与固结实验、土的直剪与三轴实验、原位测试、基础工程课程设计等内容.对于以下小型的室内实验,依托我校省级煤矿勘探工程技术中心实验室完成.传统的实验教学大部分采用教师讲解原理和操作方法,学生按部就班的操作,记录实验数据编写实验报告.我校土木工程专业对于这部分实验的开设鼓励增加开放性、创新性实验,尽量减少演示性实验,让学生提前准备,在科学的思维前提下自己思考并设计实验,然后通过实验验证方案的科学性.对于较大型的实验,比如《基础工程》中竖向承压桩单桩承载力的测试、抗拔承载力的测试,在保证学生安全的前提下,联系校企合作单位,让学生进现场,直接观察实验操作;岩石力学实验教学采用室内实验和数值模拟相结合的手段,让学生先进行室内实验记录实验数据,然后采用有限元模拟软件FLAC进行模拟对比,不仅让学生参与了实验操作,也提升了学生的科研素养.
2.4课程考核
传统的课程考核模式基本为闭卷考试,平时成绩占30%,期末考试成绩占70%.部分学生在学习的时候存在侥幸心理,为了应付期末考试而突击学习的现象比较严重.为了改变这种现状,我校土木工程专业一直探索着考试改革.以《土力学》课程为例,考试成绩构成为:平时成绩(20%)+实验操作成绩(20%)+末考(60%).其中实验操作考试为学生在考前通过抽签决定要操作的实验,教师依据学生操作的过程及实验结果的记录为其打分.这种方式可以有效地解决部分学生依赖他人而自身不想参与实验的问题.末考采用机试成绩和笔试成绩各占50%的模式,机试利用专业教师所制作的《土力学》题库,多以选择和判断题型为主,主要考核课程内一些零碎、记忆性的理论知识点,解决了学生为了应付考试死记硬背概念,考后就抛之脑后的问题;而笔试主要考核案例分析,不再单纯考核学生套公式计算,让学生在案例中找问题、找线索,然后再利用所学的知识进行解答,题目更灵活,更能有效考核学生的学习和思维能力.这与我校培养工程实践能力强、综合素质高的人才培养目标是一致的.
2.5教学特色
岩土工程课程群是土木工程专业各个方向都要学习的课程模块,我校作为省级示范性应用型本科院校,一直在探寻岩土工程课程群课程的教学特色.伴随着土建类行业已全面实行执业资格制度,我校土木工程专业在教学时,专业课内容紧扣行业最新规范,积极与职业资格考试(如一、二级注册建造师考试、注册岩土工程师考试等)挂钩,把资格考试中碰到的案例推进到正常的教学活动中去,让学生在学校学习知识的同时为毕业后职业资格考试打下良好的基础.以《基础工程》为例,在讲解地基处理的时候,不再拘泥于书本上针对某一个知识点的例题,而是把建造师考试中的经典案例引进来,让学生利用所学知识解决实际问题,从而摆脱学生只知道原理而不会应用的窘境.
3结语
岩土工程课程群各课程之间互有交叉,对于各课程重复出现的内容,在制定课程教学大纲时应合理有序的安排这部分知识点,避免学时的浪费.采用多样且有效地教学方法可以帮助引导学生学习的积极性,并注意培养学生的科研素养.课程考核作为检验学生学习能力的重要环节,要勇于创新,改革考核方法,让学生能够真的参与到学习中去,并且真的能学到有用的专业知识.我校土木工程专业一直积极探索职业资格制度下岩土工程课程群的建设,为了能够培养出工程实践能力更为突出的高素质人才,还需要进一步深化教学改革.
作者:丁点点 单位:宿州学院
参考文献:
〔1〕周德泉,付宏渊,王桂尧,等.突出工程能力与创新意识培养的岩土工程课程群建设实践[J].中国地质教育,2013(4):70-74.
〔2〕王迎超,耿凡,张成林.岩石力学课程的现状与案例教改思路探讨[J].高等建筑教育,2013,22(6):51-55.
〔3〕程建军,杨云峰.土木类专业中岩土工程方向课程群之间的衔接优化[J].中国西部科技,2013,12(4):105-106.
〔4〕周德泉,黄生文,陈永贵,等.地质勘察与地基基础课程群综合教学改革的研究与实践[J].中国地质教育,2009(4):140-144.
〔5〕郭抗美.工程地质学[M].北京:中国建材工业出版社,2006.
〔6〕杨平.土力学[M].北京:机械工业出版社,2005.
关键词:工程地质 工作过程 教学方法 实践能力
随着国家经济的迅猛发展,使得公路、铁路、城市地铁交通事业发展迅速,带动地下工程与隧道工程技术专业、道路桥梁工程技术专业快速发展,该专业学生的需求不断扩大。地下工程、隧道工程和道路桥梁在勘察阶段、施工阶段以及后期运营过程中,遇到的复杂的工程地质条件,以及由此带来的复杂工程地质问题,为高职《工程地质》课程的发展与改革注入新的动力。结合学院特色,在分析本课程先存教学问题的基础上,探讨课程改革的思路与方法。
《工程地质》是地下工程与隧道工程技术专业、道路桥梁工程技术专业的专业基本技能课,为必修专业课。本门课程具有概念多,实践性强等特点。学生们自学也容易看懂大部分的内容,但难以记住,不易真正掌握。
现阶段所采用的教学方法和手段一般是遵循理论—实践的路线,以课堂多媒体、理论讲授为主,缺少对工程实践问题的引入,授课抽象,不易理解。这与高等职业教育培养一线岗位应用型人才的目标也不一致,加上选用的教材,理论性偏强,与专业工程实践的联系不够紧密,造成学生学完该门课程后,仍不知道本课程与所学专业的联系。
基于上述问题,在《工程地质》的教学过程中,笔者始终贯彻以下两个思路:一是对于教学内容,尽量秉承高职教育“理论知识实用为主,够用为度”的原则,多讲述与专业有关的工程地质问题,把工程地质密切地与专业联系起来,以引起学生对该课程的重视,提高其学习的积极性;二是采用多种形式的教学方法,充分利用多媒体教学的优势,来吸引学生,发挥他们的主观能动性,使他们学习从“被动的听”变为“主动的学”,从“抽象的概念”变为“具体的实物”。为此,笔者在教学过程中进行了以下“改革”,达到了预期的效果,也得到学生们的好评。
一、教学内容适当整合,做到理论与专业实践相结合
对于教材的内容编排,根据专业特色的不同,有的放矢的进行适当整合,尤其是理论性太强的部分,适当作取舍。由于学生对今后所从事的专业工作、其与工程地质现象引起的典型工程事故,以及分析各种事故产生原因的关系缺乏了解,所以在上绪论部分内容时,笔者用了较多的时间结合工程实际,向学生们介绍本课程与所学专业的关系,在以后的教学中结合书本上的内容穿插介绍工程实例,如隧道地质环境调查、超前地质预报、隧道施工监控、高等级公路地质勘察、软土地基处理、公路边坡滑坡治理、桥基选址等内容。这些工程实例增长了学生的见识,丰富了教学内容。使学生们真正认识到工程地质与他们所学的专业有着密切的联系,体会到该课程的重要性。
二、改变传统教学方式,调动学习积极性,变“被动听”为“主动学”
(一)打破传统的“教师讲,学生听”的传统模式,强调教学过程以学生“学”为主。以提高综合能力为目的,围绕某个主题安排学生通过查找相关资料、结合实例,进行讨论交流。例如与工程实践结合紧密的章节(如地质构造、地质灾害防治措施等部分内容),在讲授完知识点之后,采用学习小组的形式,让学生们分组探讨不同的主题,然后以PPT讲解的形式,上台进行答辩汇报。对于文字较多的一般掌握层次的章节,也可以采取类似的方式,教师先给出学习提纲,预先安排同学,要求其自学查阅资料备课,然后上台讲解。讲解之后,台下同学对其进行评价,最后老师总结,分析其优缺点,补充其遗漏之处。这种方式,打破课堂上老师“一人言”的局面,活跃了课堂气氛,在一定程度上也调动了学生的学习积极性,也增强了学生的团队合作意识。
(二)是多采用直观教学。将某些抽象的概念通过录像、图片、标本、模型向学生解释清楚。电化教学的形式有着不可比拟的优势,它可以演示复杂的地质过程,重演人类无法重演的地质灾害等。因此,在讲授地质构造、常见地质灾害时,可多结合图片、模型,以及视频等教学形式。
(三)是重视地质实习。地质实习是过程地质教学的最后一个环节,也是“画龙点睛”的重要环节,它对学生加深所学知识的理解极有帮助。一方面是安排4课时的读图实训,加强学生对基本地形图、工程地质图的读图能力。另一方面是选择合适的实习地点,让学生多接触工程实际。例如在安排不良地质现象这部分内容时,注意选择与隧道、路桥建设有关的地质问题。充分利用学院岩石与土壤专修室、工程图纸库,强化实训环节。
最后,应加强教师与学生之间的交流。课下多于学生沟通,以询问、网络交流或是匿名书信等形式收集学生意见,找到教学方法中存在的不足,加以改善。另外,在网络发达的今天,应为学生多提供课程相关的专业网站,为学生自主学习,扩展视野,添砖加瓦。
我国高职院校的交通工程技术类毕业生正将成为未来高职发展的中流砥柱,因此进行工程地质课程建设与改革,通过培养学生职业能力为目标组织教学内容、加强实践教学环节等方式,充分发挥教师在教学中的主导作用,提高学生的自主学习能力,结合社会实际需要,认真组织落实教学工作,培养出更多更好的交通工程建设需要的应用型、技能型人才。
参考文献:
[1]胡庆国.路桥专业工程地质学课程教学改革探索[J].交通高教研究,1997.2.
[2]熊文林.高职《工程地质》课程教学改革的实践与思考[J].职业教育研究,2012.9.
关键词:岩石力学;教学方法;教学实践;教学目标
作者简介:鲍先凯(1974-),男,蒙古族,内蒙古赤峰人,内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,副教授;张春梅(1965-),女,内蒙古包头人,内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,教授。(内蒙古 包头 014010)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0107-01
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》[1]指出,我国高等教育的发展,将定位于以全面提高高等教育质量为重点,更加注重提高人才质量、提升教学研究水平和增强社会服务能力、特别强调了高等教育要“优化结构办出特色”,发挥政策指导和资源配置的作用,引导高校合理定位,克服同质化倾向,[2]形成各自办学理念和风格,在不同层次、不同领域办出特色,争创一流。
岩石力学是研究岩石力学形态的理论和应用的科学,是探讨岩石对周围物理环境中力场反应的学科,是一门应用型基础学科,其理论基础广泛,涉及工程地质学、固体力学、弹塑性力学、计算数学、构造地质学、地球物理学、建筑结构学等多门学科。通过对岩石力学形态的理论和实验研究,解决岩土工程领域的破坏和稳定问题,主要围绕工程地质研究方法、数学和力学分析法以及综合评价法展开,衍生出各种应用手段和试验方法,较好地解决了岩土工程中所遇到的问题。基于本课程的特点和重要性,有必要采取行之有效的措施提高“岩石力学”课程的教学水平,进一步增强内蒙古科技大学(以下简称“我校”)岩土与地下工程方向本科生的核心竞争力,以便能够培出更多基础扎实、知识面广养、素质高、能力强、有创新意识和较强工程实践能力的高级技术人才。
一、“岩石力学”课程教学现状
土木工程是内蒙古科技大学历史较为悠久的专业之一,专业下设建筑工程、道路与桥梁、钢结构、岩土与地下工程四个方向。岩石力学是2006年新增设的一门岩土与地下工程方向必修课,其开设时间短,基础较为薄弱,由于一些主观及客观的原因,课程教学存在着很多问题。
随着经济和社会的发展,岩石力学新理论、新工艺也如雨后春笋般出现,这对于广大教学工作者提出了更高的要求。然而教材内容较为陈旧,现代新理论、新工艺多没有涉及,如课程中关于地应力测量方法[3]章节中压磁应力解除法、HTPT法等则没有描述。部分章节存在着与工程实际脱节的现象,学生重视程度不够,如岩石力学数值分析方法章节。同时岩石力学由于其理论基础广泛,教师课上需要做大量的公式推导及理论的串联工作,但有些教师抛繁就简,关键部分不做详细阐述,忽视了学生能力参差不齐的特点;某些涉及工程应用部分的讲述虽然采用了现代多媒体手段,但是手段单一,多为图文课件,缺少动画素材及现场视频。另外,不同规范之间同样问题的描述不一致使学生感到极为困惑。如对于岩石、岩体(围岩)的分类,《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(附录A)中将岩体基本质量等级分为I~V(好~差)级,而在其他规范中,如《公路工程地质勘查规范》(JTJ 064-98)(附录G)中将隧道围岩分为I~VI(差~好)级,两者之间存在截然不同的差别。规范之间诸如此类问题较多。
二、岩石力学课程教学改革
1.改善教学方法,培养创新思维
岩石力学课程传统的教学方式是教师以讲授为主,学生则被动接受知识,这种教学方式遏制了学生学习和思考问题的积极性,为了改变这种状态,形成教师和学生互动学习的气氛,必须改革原有的教学方法。根据教学内容的难易程度,采用启发式、研究式、讨论式等多种教学方法。对部分偏理论或纯理论章节,教师应对其来源、本质、对工程的意义和重要性以及与其相关理论的关联做深入的解剖,使学生有一个较为清楚的认识。当学生弄清基本概念和原理,再把握大的研究方向,则不难培养出学生思考问题的积极性以及创新意识。利用本校的文献检索平台,可结合课本及工程实际布置课后任务,让学生充分利用其中资源,了解前人的研究成果和在时代大环境下某个研究内容的进展,引导学生大胆说出自己的见解。课上让学生各抒已见,适当引入讨论课的形式,使教师和学生之间、学生和学生之间互动交流。
2.丰富教学手段,紧跟时代步伐
基于岩石力学本身的特点以及传统“黑板+粉笔”书写速度慢、单一、呆板、信息量小的缺点,课程教学适当结合现代多媒体手段,充分利用多媒体课件授课内容多、图文并茂、表现力丰富的优点,提高授课效率,调动学生课堂情绪。当遇到重点公式推导时,采用传统板书的方式,教师一步步推导,使学生易于理解,加深印象,也避免了因学生素质良莠不齐,导致教师错估教学效果,造成恶性循环的局面。教师对于多媒体课件的制作,应尽可能提高课件制作能力,随时准备大量的图片和影像素材,特别是以往代表性的工程案例、近期的工程现场视频以及新工艺、新技术、新设备等的详细情况,从而使学生充分关注本专业领域最新动态,培养其独立思考问题的能力,扩展学生的知识面。另外,培养学生在课下利用内蒙古科技大学教学综合网络平台的习惯,发挥平台上的资源优势,通过师生讨论区、答疑区、通知等,形成网络教与学的互动。
3.学与用的结合,理论与实践的统一
一方面,鼓励和指导学生参与大学生创新基金项目和教师的一些科研项目或其他工程现场,将岩石力学的知识点融入到项目中,使学生提前接触生产实际,掌握一些在课堂上学不到的东西,增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力。例如,我校东门在建的地下人行通道,学生从工作井的开挖到衬砌的完成,基本全程参与,学生对课堂上较为模糊的知识点多有了比较清晰的认识,现场学生和教师的“问”与“答”的互动,也取得了理想的效果。另一方面,充分利用计算机仿真技术,采用数值分析方法,如ANSYS有限元软件和FLAC有限差分软件,将之运用到实际工程中,通过辅助计算,改变学生“学无所用”的错误想法。[4]如在学生毕业设计的完成过程中,数值分析方法在某个问题中的必要性明显,通过指导老师的指导和学生的努力,学生较好地模拟了一些工程问题,再加上学生较为扎实的理论基础和将其运用到工程实际的能力,答辩通过率几近100%。
4.了解行业现状,明确教学目标
21世纪是地下空间的世纪。随着我国城市化的进程,地下工程蓬勃发展趋势不可阻挡,然而本行业还存在诸多问题制约着国家的发展和祖国的建设。例如,我国岩土工程技术规范标准方面,据初步统计,不包括各省市所编制的地方标准,我国岩土工程方向的国家标准和行业标准就有200余部,各行业规范自成体系,形成了名词术语、岩土分类、参数、公式、设计理论高度不一致的局面,而重大工程的建设常常需要数名甚至数十名各专业技术人才,这就造成了各专业人员交流困难,工期拖延情况屡见不鲜。自国家实施西部大开发起,各类复杂性的工程技术问题常有报道,如青藏高原铁路的建设,曾遇到过各类国际性的技术难题,多年冻土的影响一度困扰着大量学者和工程技术人员。作为西部GDP第二的省区,十年西部大开发发生了翻天覆地的变化,而内蒙古科技大学作为自治区高等院校,理应培养出见闻广博、理论扎实、有较强工程实践能力的高级技术人才,使之投身于西部建设,不怕艰难险阻,牢记校训“百炼成钢”,这是我校的教学目标,教师应牢记于心,以提高学生综合素质并为此更加辛勤地努力。
三、结语
岩石力学是岩土与地下结构工程专业一门重要的专业课,本次教改实施一年有余,已取得部分预期效果,在实施的过程中深深体会到教学工作的复杂性和重要性。综合素质对于这个专业的人才培养是最重要的,教改的实施对于学生自身的发展,对社会都是有着重要意义的。
参考文献:
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[M].北京:中国法制出版社,2010.
[2]顾明远,石中英.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)解读[M].北京:北京师范大学出版集团,2010.