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关键词:土木工程施工;课程现状;课程体系改革
“土木工程施工”作为土木工程专业的一门专业必修课,其主要任务是使学生了解土木工程施工中的新材料、新技术、新工艺的发展和应用,掌握土木工程施工过程中各主要分部工程的施工技术和组织规律,具有发现并有效处理土木工程施工过程中的一般性技术和组织计划问题的基本能力。本课程具有知识面广、工程实践性强、交叉性强、发展迅速等特点。要求教师们更新观念、与时俱进,不断探索教学方法与教学手段的改革,以满足综合素质教育与创新能力培养的要求。
一、土木工程施工课程现状
随着科学技术的发展,土木工程施工技术不断推陈出新,先进的施工技术、科学的管理方法不断涌现,对工程技术人员的综合素质要求越来越高。在厚基础、宽专业、大土木的背景下,如何在有限的课时内使学生扎实掌握土木工程施工技术的工艺要求、组织管理控制要点,提高实践能力,满足市场发展的需要,是教学过程中应重点考虑的问题。但长期以来,该课程在实际教学环节,仍存在不少问题,严重制约了教学质量,主要表现为以下几个方面。
1.教学内容滞后。
随着我国基础建设规模的扩大,针对土木工程施工方向的研究越来越多,涌现出大量的新技术、新材料、新工艺、新设备。并且随着国家对节能减排、绿色环保的重视程度日益增加,国家和地方的标准、规范、规程等也不断更新、完善。由于各高校教材使用周期的原因,其内容更新较慢,缺乏新意和特色,部分内容是现在施工中已经淘汰或者相对滞后的工艺与标准,很多现阶段比较成熟的设备、技术、工艺没有在教材中体现。例如,现在很多教材在砌筑工程中仍然以介绍黏土砖的砌筑方法为主,在教材设置中对绿色建筑的介绍较少。这造成了完全依靠教材,学生不能学以致用。
2.实践教学环节少。
由于土木工程施工综合性、实践性强,要求培养出来的学生不但要具有一定的专业基础,而且还要具备综合分析和实践能力。但是,目前高校“土木工程施工”教学仍采用课堂式教学为主导,教师对各分项工程进行施工工艺流程讲解时,学生缺乏现场的实践经验,不能对老师讲授的要点知识进行深入掌握。事实上,若不重视实践教学的安排,即使在课堂教学中穿行有限的施工现场观摩学习对学生能力培养起不到太大作用。因为若干次脱离的现场观摩,学生只看到的是某一时段的施工过程,无法对全局的施工控制进行把握,导致理论教学和实践教学仍存在脱节现象。
3.教学模式单一。
传统的教学模式是以板书为主,此种教学模式针对理论性强的课程有较好的效果。但针对土木工程施工课程,仍然采用传统模式教学,授课内容缺乏直观感和立体感。教师“讲”,学生“听”,师生间缺乏互动,学生处于被“灌输”知识状态,学习热情不高,课堂气氛沉闷,教学效果欠佳。
二、教学改革的思路与方法
土木工程施工课程教学主要包括课堂教学、施工组织课程设计以及生产实习三个环节。如何调动学生的积极性,将各个环节有机紧密的联系起来,形成完整的课程体系是教学改革的重点。
1.实地调研为先导。
我校的土木工程施工课程安排在学生大三阶段进行学习。大二阶段,学生已经学习了土木工程材料、土木工程测量等专业课程,有一定的专业基础。教师可以根据土木工程施工的具体实际,编制与施工技术、施工组织与管理相关的数百道题目,作为学生假期调研的方向。在大二春季期末放假前,动员学生利用假期时间参与施工管理的现场调研,每一位学生从题目库中选择一个调研方向,假期期间完成调研工作。
2.课堂教学多开花。
课堂教学作为传授知识的主体形式,教学效果的好坏对学生知识与能力的提升有着至关重要的作用。针对土木工程施工课程自身的特点,授课过程必须重视理论与实践的结合,探索课堂教学的新形式。(1)教材内容整合、更新。结合现在教材建设存在的问题,完全依靠教材学习,无法使学生达到学以致用的目的。这样要求教师在备课时,应重新整合教材资源,多与现行的国家标准、规范相结合,备课中引入典型工程案例,对教材中没有的工艺、方法进行讲解。结合国家的政策方向,引入绿色建筑的基本概念,确保教授内容不过时,切实达到培养学生能力的目的。(2)多媒体教学与工程案例相结合。在教学环节中,采用多媒体教学与传统教学模式相结合的手段。教师在讲解施工工艺、施工工法时,可通过多媒体教学将自己在工地现场搜集到的视频、图片与课程进度相结合,直观的展示给学生,使学生对具体的施工工艺能有直观的认识。在理论性较强的知识讲授时,比如模板设计介绍时,该部分涉及模板的选型、选材、荷载计算、组合设计等相关知识,可以采用传统教学法,使学生对其基本原理进行深入掌握。在教学中,注重多种教学手段相结合,调动学生的积极性。例如在进行土方工程降排水施工时,集水井降水部分,先以动画形式引入,使学生对该种工法基本施工工序有初步认识,接着对该种工法的具体施工要点与控制要点进行讲解;对集水井降水缺点的分析引出产生流沙现象的原因以及防止措施;作为一种预防流沙的降水方法引出井点降水法;结合实际施工现场的操作视频,轻型井点设备工作原理的动画播放,对轻型井点设备组成及各部分技术要点进行讲解;轻型井点的布置要求与井点计算主要采取课堂讲授与实例分析的方法进行。结合现场施工视频对井点施工工艺流程进行介绍。
3.专题研讨贯穿理论教学。
学生通过假期的课外调研,对各自调研的主题有了一定的认识,在理论教学过程中,可以按照教学单元组织学生进行专题研讨。我们按照教学基本章节为主线,每章结束后,组织学生进行专题讨论。首先由参与相关内容调研的学生结合调研情况谈谈自己对本章内容的看法,然后组织学生进行讨论,最后教师进行总结,对学生观点进行评价、补充。通过专题调研,能使学生对假期调研内容进行印证,其他同学在讨论过程中能对所学知识进行很好的复习,不但调动了学习的主动性,而且有利于学生创新能力的培养。另外,在条件允许的情况下,可以聘请实践经验丰富的工程设计师、施工现场管理专家到学校进行专题讲座,结合他们丰富的实践经验,针对工程实际建设当中常遇到的问题,提出他们各自的看法。一方面使学生获得了与现场相关的第一手资料;另一方面,指引了学生今后的发展方向。
4.生产实习进行理论知识升华。
前期调研主要侧重于“问”,课堂学习重点在“学”,生产实习更加强调“做”。在学期末,组织学生进行为期4周的生产实习,可以使学生亲自参与到施工管理工作中去。我校注重学生实践环节的培养,学院与南阳市的多家建筑公司建立了合作联盟,成立了校外实训基地。利用资源优势,在生产实习环节,将学生分以10人左右为单位分散到学校周边的各个工地现场中去,要求学生以工地技术人员助手的身份,参与工地现场的组织与管理工作。任课教师、实习教师与建设施工单位技术人员组成生产实习指导教师,生产实习前进行安全教育培训,培养学生安全生产相关知识,提高学生安全生产责任意识。在生产实习过程中,指导教师全程指导,带领学生查阅施工图纸、参与施工现场放线工作及各分项工程质量检查工作,保证学生全程参与,引导学生对项目质量控制、进度控制等问题进行讨论,使学生能主动融入到现场管理的工作中去,极大提高了学生的综合素养。实习结束之后,要求学生根据实习工程特点与自己实习经历撰写生产实习报告,对工程中技术管理的要点和质量控制的要点提出自己的看法,对土木工程施工课程的学习做总结。通过生产实习环节,使学生的理论知识进行整合,从而达到从“学”到“用”的升华。
三、结语
由于土木工程施工技术的飞速发展,土木工程专业人才能力需求提升,对传统的“土木工程施工”课程教学体系进行改革已经迫在眉睫,教学方法多样可行、理论紧密贴合实际已成为课程改革的方向。教师应该在实践经验、知识储备、业务能力等方面不断提升,多管齐下,强化教学效果,通过不断开拓创新,努力培养出专业知识扎实、实践动手能力强、创新能力高的新型复合型人才。
参考文献:
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关键词:仿真技术土木工程实践教学实习
中图分类号: TP337 文献标识码: A 文章编号:
实践能力的培养在土木工程专业教学中具有重要的地位。实践能力培养主要通过各类实验、实习(认识、生产和毕业实习等)、课程设计及毕业设计等实践性教学环节来实现。其中,实习教学是土木工程专业最为活跃的实践教学环节,是实施专业知识教育、获得感性认识、提高实践能力和创新意识的有效途径,在高素质的土木工程人才综合培养中具有不可替代的重要作用。因此,如何有效地开展实习教学,保证实习环节的教学质量,切实提高学生的实践动手能力成为众多高校土木工程专业人才培养面临的一个重要课题。
1土木工程专业实习存在的问题
土木工程专业实习具有其自身特点,一是实习地点多为工程施工现场,环境复杂,具有一定安全隐患;二是工程进度受工程规模和气候影响较大,学生实习期间一般只能观察到某一项静态工程或工程的部分施工环节,不可能是全部施工工程;三是由于教学计划安排上的要求和人员组织上的需要,实习一般具有集中性,即时间集中、人员集中;四是实习地点一般较为分散。
由于以上特点,土木工程实习长期以来存在以下问题[1-3]:
一是实习安排常与实习内容脱节。按照教学计划,专业实习一般均集中安排在学期初、学期末或某一集中时间段,这种时间上的集中安排,无力考虑工程的实际进度状况,施工现场条件往往与教学大纲的要求存在偏差。而且由于施工过程一般较长,在集中安排的实习时间内仅能观摩到几个分项工程的施工过程,无法掌握项目施工的全部过程。
二是实习手段落后、教学模式单一。长期以来,实习教学模式多为教师统一指导下的集体行动,教师讲、学生听,只观摩、无实践的现象较为普遍。
三是实习经费不足、条件受限。近年来,高校招生规模不断扩大,办学经费日趋紧张,在实习地点的选择上受到极大限制。而且由于学生人数增多,真正动手及细致观察的机会大大减少,大大降低了实习效果。
四是施工企业接待实习热情不高。企业一般更多顾及管理上和生产上的问题,不愿接待学生实习,即使勉强接受,也很少安排学生亲自动手操作,也极大地影响了实习效果。
五是指导教师缺乏实践经验。高校教师尤其是青年教师,多数是从普通高校毕业直接进入高校任教,他们理论水平虽然较高,但从校门到校门的工作经历使得实践经验普遍缺乏。再加之很多学校师资有限,实习学生多,指导教师少,很难保证对学生的有效指导。
针对上述问题,各高校采取了各种措施以期解决学生实践能力培养的问题,如加大实践教学学时、改变组织形式或在实践内容上做局部调整等等,但问题并未得到根本解决。
2仿真教学的概念
仿真也称为模拟,就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术,是用计算机生成一个虚拟世界,使用户借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。仿真科学与技术是人类继理论、实验之后的一种全新的认识、改造和创造客观世界的重要手段。
仿真教学是一种多通道综合作用的教学方法,是仿真技术在教学实践中的具体应用,是教育信息化建设的具体化。通过将学员置身于仿真环境之中,从而充分调动其感觉通道、运动通道和思维通道的学习机能,大幅提高接受知识的效率。研究资料已经表明,对采用仿真和传统的教学方法对比教学后,学员记忆内容前者约为后者的二倍以上[4]。
仿真教学相比于传统的教学方法,具有节约成本、安全无风险、不受时空限制、形象直观等优点,能够为学生提供生动、逼真的虚拟学习环境,从而加速和巩固学生学习知识的过程。
3土木工程专业仿真教学的层次及定位
仿真技术对于软、硬件的要求较高,限于目前的研究水平和资金支持状况,不同领域对于仿真的程度有不同的要求。根据用户参与仿真的不同形式以及沉浸的程度不同,一般可以把仿真划分为四个层次。
1)桌面式:桌面仿真以计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的窗口,一般通过各种外部设备(如鼠标、追踪球、力矩球等)来驾驭虚拟环境。参与者利用计算机屏幕观察虚拟环境,并操纵其中的物体,但由于周围现实环境的干扰,参与者并不能完全投入虚拟环境中。这种仿真尽管缺乏完全投入的功能,但是相对容易实现,成本相对较低,因而,应用面比较广。
2)沉浸式:高级仿真系统提供完全投入的功能,使用户有置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备,把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来,并提供一个新的、虚拟的感觉空间,并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。
3)增强式:增强式不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知或不方便感知的感受。
4)分布式:分布式虚拟现实系统就是多个用户通过计算机网络连接在一起,同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历。如,虚拟作战演习。
考虑到土木工程专业实习教学的特点以及目前的仿真技术水平,一般的仿真模拟可定位在桌面式层次,即利用数字摄影、摄像技术对实际工程主要工序的施工环节进行记录,建立作为虚拟场景的背景;或者利用三维图形绘制技术对虚拟世界进行建模。然后对基本资料进行“深加工”,利用虚拟仿真技术,模拟施工的全过程。这样,既基本可以满足教学的需要,也相对容易实现。较高级的仿真模拟可以考虑其他层次。
4结语
将计算机仿真技术引入土木工程专业实践教学环节,创建土木工程虚拟仿真与现场实践相结合的实践教学模式,是一种创新性改革,具有重要理论和实践意义。仿真技术应用于实习可以有效提高和完善实践教学,加强学生实践能力的培养。在实践教学中利用多媒体和虚拟现实技术,许多施工操作程序可以在模拟环境中演练,可以再现和虚拟工程的作业过程,把工程现场、实验等搬进课堂,让学生通过室内“实习”去认识工程、获取经验、开阔视野、提高专业素养。将仿真技术应用于实践教学是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情境,供学生观察、操纵、建构其中的对象,使他们获得实际实践过程得到的体验,可以作为现场实习的有益补充。
参考文献:
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关键词:土木工程概论;课程教学;教学方法;考核模式
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)21-0068-02
土木工程作为一个专业覆盖面广、行业涉及面宽、对国民经济发展具有巨大推动作用的行业,在国民经济中具有非常重要的作用。1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》,将原来的桥梁、道路、岩土等专业合并为土木工程,形成了一个宽口径的“大土木”专业,这一调整的目标是培养具有较宽理论基础、较强适应能力、较广专业视野的土木工程专门人才。在这一大背景下,“土木工程概论”课程应运而生。目前,国内各高校普遍针对土木工程及其相关专业本科生开设了该课程。“土木工程概论”的教学目的是:[1-4]使学生较全面了解土木工程专业所涉及的领域、包含的内容、所获得的成就及未来发展方向;从宏观视角了解土木工程专业的综合性、社会性及其在技术、经济与管理方面的统一性,初步涉及一些基本专业概念;引导学生了解自己对大土木下属众多学科中最感兴趣的方面,建立热爱土木工程专业的感情和对土木工程事业的责任心,为今后积极主动地学好专业课程、培养自主学习的能力打下基础。
相对于“土力学”或“画法几何”等专业基础课程,“土木工程概论”课程开设历史较短,目前还没有形成较为成熟的、被普遍认同和推崇的教学方法。因此,针对该课程展开深入的教学教法研究,对于切实提高课堂效率、改善教学效果无疑都大有裨益。
一、课程教学中存在的问题
现阶段“土木工程概论”课程在高校一般是作为土木工程专业的必修课及其他相关专业的选修课,开设时间一般为大一或大二期间。“土木工程概论”范围涵盖本专业全貌,这就要求学生必须站在学科全局的高度,对学科全貌充分认识与把握,以期做到理论基础扎实、专业知识面广、实践能力强、综合素质高,并有较强的运用和推广能力。[5]“土木工程概论”课程的任务是培养学生认识土木工程的专业范畴,初步建立解决问题的工程方法,掌握各类土木建筑工程的基本概念、基本理论和基本方法,为学习相关的后续课程打好必要的基础,能应用土木工程的理论和方法对一些简单的工程实际问题进行定性分析。[6-8]目前“土木工程概论”课程教学中主要存在以下问题:
1.内容宽泛粗浅,缺乏实践性的内容
作为一门引论性质的课程,它所涵盖的领域极为广泛,其内容涉及到工程材料、建筑工程、道路与铁道工程、桥梁工程、隧道与地下工程、岩土工程、水利工程、给排水工程、海洋工程、机场工程、项目管理、防灾减灾等,内容庞杂粗浅,课本往往只能点到即止。另外,书本概述性文字偏多,但囿于课时,课堂上大部分时间只能用于理论知识的讲解,缺少实践性的内容作为支撑。土木工程是一门实践性很强的学科,所有相关理论的出发点和归宿都是工程实践。[9]若能将讲授与实践有机结合起来,对于学生学习兴趣的培养和学习效果的改善都将产生巨大的帮助。
2.经典教材匮乏
开设土木工程专业的高校很多,相应的《土木工程概论》教材不一而足。事实上,出于各种原因,各高校往往热衷于组织本校师资力量来编纂教材,以满足课程开设需要。笔者认为,这样做虽然可行,但其合理性仍值得商榷。一方面,由于“土木工程概论”是一门内涵丰富、更新迅速、适用广泛的专业基础课,对于上海地区高校适用的《概论》教材,在四川或北京的高校同样适用,各校各自为政式地编著自己“独特的”《概论》教材实非必要,反而造成了人力物力财力的巨大浪费;另一方面,当师资力量不足时,教材之间抄袭严重,内容编排几近相同,与其说是自力更生,还不如说是自欺欺人。
3.对任课教师的要求很高
鉴于课程的重要性,教育部曾要求“要配备对土木工程有着深刻认识且具有丰富实践经验的教师来讲授这门课”。高校的实际情况是,具有丰富实践经验的教师往往还承担着更为繁重的专业课程的教学任务,而“概论”课程常常是由经验不丰富的讲师承担。但青年教师通常对自己的研究方向比较熟悉,而对于其他不相关的方向则知之甚少。由于实践不足,在讲述工程实例时就难以做到旁征博引、生动活泼、深入浅出。
4.课时过少,考核方式简单
就笔者的教学经历来看,“土木工程概论”课程的授课学时介于16~24学时之间,也就是说,每次上课(90分钟)都要讲完一章的内容,如建筑工程、道路与铁道工程等,由于知识点很多,难度较大,教学效果令人担忧。“概论”的考核方式大多采取开卷考试或提交小论文的形式,急功近利的学生常常只盼着“毕其功于一役”,疏于平时的学习积累,掌握知识的牢固性大打折扣。
二、“土木工程概论”的教学改革
1.增加课时量,增添实践性内容
建议在以后的课程设置中适当增加课时量。在现阶段的教学中,由于课时较少,课程教学质量难以保障。对于关键问题的讲解,应当更为全面而周详地讲述,尽量讲细讲透。例如讲述斜拉桥与梁桥的关系时,应结合“构造特点”“传力路径”“受力特征”“建造材料”等要点来综合讲述,这就需要增加课时量作为前提和保证。
“土木工程概论”的教学内容必须“理论联系实际”,从而培养出实用型人才。一方面,任课教师在授课前可通过网络等渠道收集关于土木工程的最新案例,对其新知识、新技术等进行整理、分析和总结,确保传授的知识与现实世界不脱节。另一方面,为了让学生更直观地认识各种土木工程,可适当安排一些现场教学,增加其感性认识,加深其对于土木工程的认识和理解,同时也有利于增加其学习兴趣。
2.重视教材及教师队伍建设
教材是教学观念和方法的反映,教材建设是提高教学质量的重要环节,是实现人才培养目标的关键。教材合理与否直接关系到教学效果。教材的内在质量要求教材具有科学性、可读性、知识性、思维性、启发性和教学的适用性。《土木工程概论》教材应当坚持实用性原则,尽量选用内容浅显易懂、条理清晰、图文并茂,且着重以介绍土木工程各学科的基本知识和共同特性为重点的教材。笔者建议应由全国性的各大学会组织人手联合编纂教材(每3~5年更新修订一次),然后在高校推广使用。
从教学规律上说,教师在教学过程中起主导作用,教学效果与教师素质直接相关。本课程由于涉及工程领域较多,这就要求任课教师不但要有丰富的教学经验,而且还要有扎实的专业背景知识和丰富的工程实践经验。因此,建立一支稳定的、高素质的教学队伍是改善教学效果的必要条件。就目前国内高校实际情况而言,主要有以下两种途径:一是在中青年教师中培养一批专业知识广博、科研实践能力强、教学基本功扎实的专业骨干教师承担本课程的教学任务;二是采取不同学科多位骨干教师共同授课的方式,每位教师讲授自己最擅长的学科方向,共同完成整门课程的教学任务。此外,应鼓励开设课程教法研讨会,各相关学科的教师聚集一堂,共同商讨、探索教学内容与教学方法。对于有条件的高校,还可提倡国际合作交流,尽快了解和吸收国内外土木工程领域的最新成果,以不断提高自身的业务素质。
3.教学方法和手段创新
为了培养学生的自主学习能力和创新思维,应逐步推广和不断完善启发式、讨论式、参与式教学方法,处理好教师主导和学生主动的关系,调动学生的学习积极性,激发学生的创造性思维。对于认真思考、积极回答问题的学生可以给予适当的奖励绩点,计入期末总成绩。要重视现代化教学技能,积极探索多媒体等现代信息技术手段,通过图像、声音、文字三者的有机结合,把教学内容立体、有序、生动地展现在学生面前。尤其是对于信息量大、难以描述的教学内容和最新研究成果、重大工程介绍等,更应该采用现代信息技术。例如在每一章讲授部分结束后,笔者会给学生播放一段事先精心准备好的土木工程教学视频,并同步进行必要的讲解,如“超级工程”“Discovery”等都为“土木工程概论”课程教学提供了丰富的素材。
4.考核方式改革
考核是检查教学效果的有效手段,为了提高“土木工程概论”课程的教学质量,对现行的考核方式进行改革势在必行。应积极探索灵活多样的考核方式,消除传统考核方式的弊端。笔者建议丰富考核内容,采取多种手段和方式对学习效果与成绩进行评价,如考勤、课堂问答、课后作业、读书(考察)报告、课程论文、开卷考试等,这样可以弥补单一、枯燥的考核方式的不足,逐步形成有利于促进学生综合素质提高和能力培养的考核评价机制。有条件的高校还可以推行理论考试和实践考试相结合的方式。
5.人文素养与综合素质的养成
人文素养的核心内容是对人类生存意义和价值的关怀,这就是“人文精神”。这其实是一种为人处世的基本的“德性”“价值观”和“人生哲学”,科学精神、艺术精神和道德精神均包含其中。人文社会学科包括美学、艺术、社会学、经济、人文历史、文学、哲学等等。[10]这些学科不直接对专业发展提供作用,但对于造就土木工程师的社会与人格素质具有极大的意义,并由此影响着其价值观与相应的思维、行动。人文素养是培养综合型人才的前提和基础,这对于理工科学生的教育具有独特而重要的作用。在对学生进行专业教育的同时,进行人文社会学科的灌输和熏陶,并把这些纳入人才培养计划和教学计划,从教育内容、教育主体、教育环境和教育方式上把德智体美几方面有机统一起来,促进学生全面发展,实现培养目标。
三、结语
第一,应根据“土木工程概论”课程特点,编制浅显易懂、条理清晰、图文并茂、与时俱进,且着重以介绍土木工程各学科的基本知识和共同特性为重点的教材,同时建设一支高素质的教学队伍。
第二,增加课时量,增加实践性内容,采用启发式、讨论式、参与式的教学方法,处理好教师主导和学生主动的关系,调动学生的学习积极性,激发学生的创造性思维。重视现代化教学技能,积极探索多媒体等现代信息技术手段。
第三,丰富考核内容,采取多种手段和方式对学习效果和成绩进行评价,弥补单一、枯燥的考核方式的不足,逐步形成有利于促进学生综合素质提高和能力培养的考核评价机制。有条件的高校还可以推行理论考试和实践考试相结合的方式。
第四,在对学生进行专业教育的同时,进行人文社会学科的灌输和熏陶,从教育内容、教育主体、教育环境和教育方式上把德、智、体、美几方面有机统一起来,促进学生的全面发展,并为其以后的专业课程学习打下良好的基础,培养出适合时代需要和科技发展要求的土木工程专业人才。
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关键词:改革;实践教学;传统教学;创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)25-0140-02
一、绪论
我国社会主义迅速发展,高等教育改革也取得了显著进步。教学改革作为改革核心,在高等教育事业发展中具有重要作用。课程实践教学改革已是各高校教师进行探讨、研究的重要课题。翻转课堂、微课教学、案例教学、慕课教学都是实践教学改革过程中常用的教学手段。为了适应高等院校应用型本科人才的发展目标,笔者在校级教改项目《房屋建筑学》课程实践教学改革》中提出了实践教学改革方案,并于2013―2015学年对2011―2013级土木工程专业在《房屋建筑学》课程的授课过程中采用了案例教学、翻转课堂、施工现场教学的实践教学形式,并获得了一定的教学成果。本文将从四个方面做出教学改革效果的分析总结。
二、后续课程
《房屋建筑学》是土木工程专业本科阶段的核心基础课程,其课时安排于第三学期或第四学期的基础课程学习阶段,后续课程包含《钢筋混凝土结构》、《建筑施工技术》等专业课程。作为建筑美学与建筑技术相结合的课程,民用建筑设计内容包含建筑设计与建筑构造两部分。课程学习过程中涉及的建筑构造知识点如墙体、楼板、楼梯、基础构造等,为后续课程学习过程中的建筑结构的计算与设计、施工过程与方法、工程定额预算等知识点做好理论基础。现以《钢筋混凝土结构》课程为例,分析《房屋建筑学》课程采用实践教学对后续课程成绩的影响。分析2013级土木工程专业学生,笔者将授课过程中接受传统教学模式的25名学生对象,称为传统组学生,抽取等人数等成绩段的接受实践教学模式的学生对象,称为实践组。学生《钢筋混凝土结构》课程成绩如图1所示。
据图1分析,接受传统教学的学生,其后续课程期末成绩优秀良好率为32%,实践组学生为44%,高出传统组12%。可见《房屋建筑学》采用实践教学方法可对土木工程专业学生在后续专业课程的学习中起到知识体系推动完善的作用。
三、毕业设计
毕业设计是学生对本科阶段知识体系学习最直观的成果反映。土木工程专业毕业设计的内容一般为符合任务书要求的建筑单体的建筑设计与结构设计,成果形式为工程图纸与结构计算书。从图纸的内容分析,建筑施工图内容较多。笔者在之前的研究中提到过,《房屋建筑学》课程是土木工程专业本科生本科学习阶段唯一涉及到与建筑设计的思路与方法相关的课程,因此《房屋建筑学》课程的学习效果对毕业设计建筑设计部分的完成有直接的影响。对于一直以力学课程为主的土木工程专业学生而言,建筑设计的完成是毕业设计的难点,对《房屋建筑学》知识点掌握较差、无从下手的现象比比皆是。分析2012级土木工程专业的学生,笔者自己所指导的毕业设计的学生中,仅有4位是实践组的学生。从平时表现看,有3名学生在建筑设计部分思路清晰,设计速度较快,方案合理,理论错误较少;有1名学生的设计基础知识仍较薄弱。在综合其他指导教师所指导的学生中,实践组剩余的21名学生中有15名学生的建筑设计部分的完成情况能得到良好的等级评定,实践组学生建筑设计成绩良好的比例可占到72%左右。相比较传统组的25名学生,结合各指导教师给出的反馈意见,毕业设计建筑设计成绩良好的学生有13名,比例占到52%,如图2所示。
结合结构设计部分结构计算的需要,有较少学生会在建筑设计中设计创新,采用平面布局新颖的设计方案。在实践组25名学生中,有5名学生的建筑设计方案较为新颖,建筑造型富有创意。在魍匙檠生中,仅有1名学生的建筑设计方案有所创新。可见从毕业设计角度分析,实践教学可提高学生的学习兴趣,增强学生的知识记忆能力,调动学生的设计潜能,挖掘学生的设计性思维。
四、就业工作
在高考生源增多和扩招模式下,高校的入学率不断提升,导致学生毕业后的就业压力与日俱增。分析土木工程专业学生的就业方向,部分学生从事本职相关工作,进入建筑工程相关领域,如就职设计院从事结构设计工作、深入建筑施工现场进行管理及技术指导工作或入职房地产公司进行预算等;部分学生从事土木工程专业公务员体系工作;也有部分学生因就业压力大或兴趣爱好从事其他行业的工作。在2011级土木工程《房屋建筑学》的授课工作中,笔者对2011级土木工程两个教学小班“2011级土木工程3班”和“2011级土木工程4班”两个班级的授课过程分别采用了传统教学与实践教学的形式。前者采用传统教学,班级学生课堂秩序较好,但课后作业积极性不高;后者采用实践教学手段,课堂气氛活跃,学习积极性高。2011级的学生已于2015年顺利毕业,现将两个班级的就业数据加以分析。“2011级土木工程3班”的41名毕业生中,从事专业相关工作的有32名,从事公务员工作的有1名,从事其他职业工作的有8名,无自主创业的学生;“2011级土木工程4班”的39名毕业生中,从事专业相关工作的有27名,无从事公务员工作的学生,从事其他职业工作的有12名,有1名学生进行自主创业。将两个班的就业人数比值列图分析如图3所示。
从图3可见,两个班级的就业情况基本相同。在传统教学模式下,学生从事本职工作的比率略高于实践教学的班级。《房屋建筑学》作为基础学科,相比于《钢筋混凝土结构》等专业核心课程,对学生后续就业工作的影响较小,且传统的教学模式下学生的固定思维较多,有利于鼓励学生从事专业相关工作。实践教学模式使学生的发散性思维得以提升,但如何进一步有效引导开放式思维,鼓励学生进行专业相关的创业工作有待深入研究。
五、科技新
大学生的科技文化活动极大地丰富了学生的课余生活,现对比传统组与实践组学生后续科技文化节中的表现,并阐述分析。2015年,在学校举办的科技文化作品展中,不计作品形式与成绩,传统组学生参与人数为2人,实践组学生参与人数为5人。实践组学生对科技活动的积极参与程度高于传统组学生,实践组学生的创造性、拓展性思维得以很好的体现。在2015年举行的建筑结构设计大赛中,有3名学生均为实践组的授课对象,并在比赛中取得了优秀奖。可见,实践教学可激发学生的科技创新思维以及对科技研发的兴趣。
六、结语
根据两个学年《房屋建筑学》课程教学工作中,采用分组传统教学与实践教学方法,针对同成绩段学生的分组分析,详细对后续课程、毕业设计、就业工作、科技创新四个方面的论述,得到实践教学的创新性与可实践性以及与传统教学方式比较的欠缺之处,因此应对当前的实践手段提出优化,为高校《房屋建筑学》课程的教学工作提出更好的教学方式。
The Result Analysis of Practical Teaching on "Building Architeture"
WEI Yan,DONG Wei-qiang,ZHAO Xiao-qian
(Qingdao Binhai University,Qingdao,Shandong 266555,China)
关键词:工程结构;土木工程;交互式教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0112-02
一、引言
受专业覆盖面广及行业涉及面宽等特点的影响,土木工程对国民经济的发展至关重要。在当前“大土木”专业背景下,培养具有较宽理论基础、较强适应能力、较广专业视野的土木工程专业人才是土木工程专业的最终目标[1]。作为工程管理专业的必修课程――工程结构,集理论与实践为一体,在工程力学、建筑材料、建筑制图等课程基础上,围绕建筑结构的受力体系阐述各种结构构件的受力性能、计算原理和方法以及结构构造要求等内容[2]。对培养工程管理专业学生的土木工程专业素养起着举足轻重的作用。
二、工程结构课程简介
1.培养目标。为提高工程管理专业学生的土木工程专业素养,工程结构课程要求学生在数学、力学的基础上,初步掌握建筑结构的设计原理和方法,为将来从事工程管理工作提供充分的结构工程知识背景。通过本课程的学习旨在使学生具备简单的结构构件设计能力,使其能够解决工程管理中简单的结构问题;同时应了解工程结构的基本原理和方法,建立正确的结构概念,保证其充分理解结构设计意图,为其从事工程施工、造价、监理等工作提供良好的结构工程知识基础。
2.课程概况。工程结构Ⅰ内容如下:建筑结构选型与设计方法讲述建筑结构的基本特点与结构选型、建筑结构荷载与设计方法等内容;混凝土结构设计原理讲述材料的力学性能、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算、受弯构件斜截面承载力计算、轴心与偏心受压构件承载力计算、轴心与偏心受拉构件承载力计算、受扭构件承载力计算、变形与裂缝宽度计算、预应力混凝土构件;钢筋混凝土梁板结构讲述整体现浇式单向板肋形楼盖、钢筋混凝土现浇双向板肋形楼盖、钢筋混凝土楼梯计算;混合结构房屋设计讲述刚性、弹性、刚弹性方案房屋的相关计算、混合结构房屋基本构件与构造措施、房屋的静力计算方案等内容。
工程结构Ⅱ内容如下:钢结构设计原理讲述钢材的力学性能、钢结构的连接、受弯构件的计算原理、轴心受力构件、拉弯构件、压弯构件、节点设计原理、单层厂房钢结构、大跨钢结构与空间结构;地基与基础工程讲述地基土的工程性质及分类、地基基础设计的基本原理、地基处理等内容;建筑结构新技术讲述新型建筑结构、计算机方法、工程结构的事故处理等。
三、工程结构课程教学存在的问题
1.授课课时少,授课内容多。工程结构包含土木工程各专业课程内容,授课内容众多。在土木工程专业课程设置中,混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、地基与基础、高层建筑结构设计等各专业课程授课课时均不少于32课时,而工程结构课程的授课课时仅128课时。在有限授课课时内讲述众多课程内容,不可避免地降低了学生的学习效果。
2.章节内容的重复性与独立性。工程结构中各章节内容具有明显的独立性。比如,荷载作用类型方面,混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、地基与基础等章节,主要讲述静力荷载作用下构件的受力性能与设计原理,建筑结构抗震则重点讲述地震作用对建筑结构与构件受力性能和设计方法的影响。此外,工程结构中各章节内容尚存在一定的联系性,从而造成了部分内容的重复。例如,建筑结构选型与设计方法,指出按承重结构的类型分剪力墙结构、筒体结构等,讲述各种结构类型的定义与受力特点,并对其变形与受力进行了详细分析;高层建筑结构设计同样介绍了剪力墙结构、筒体结构等不同结构类型的定义与受力特点。再如建筑结构选型与设计方法部分,分析了混凝土结构、钢结构、砌体结构的优缺点及所用材料的物理力学性能,而混凝土结构设计原理、砌体结构、钢结构设计原理同样介绍了各种结构的优缺点及所用材料的力学性能。
3.考核方式单一,学生积极性低。目前,我校工程结构课程的考核方式主要为闭卷考试,最终课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩构成,平时成绩与期末考试所占比例为20%和80%。平时成绩根据出勤、课堂讨论、课后作业、期中检查等评定。上述考核方式在有限授课课时条件下,具有良好的效果。但实际教学过程中,存在学生积极性不高、考核方式较单一等缺陷。
四、工程结构课程教改方法
1.授课课时适当增加,授课内容适当删减。对于土木工程专业而言,混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、地基与基础工程等课程授课课时均在32课时及以上。在相同授课范围的要求下,必然要对授课内容进行适当删减。在改革的过程中要遵循把握主要内容、突出重点内容、穿插细节内容的基本原则。以钢结构设计原理为例,所谓把握主要内容,是指将钢结构三大连接方式及其计算、钢结构受弯构件、轴心受力构件、拉(压)弯构件等内容讲述清楚,而有关钢结构材料生产、节点设计、钢结构的塑性设计及抗震设计等内容,则简单介绍即可;所谓突出重点内容,是指重点讲述计算公式的具体运用,有关计算公式的推导可适当讲述;所谓穿插细节内容,是指讲述主要计算公式的过程中,对一些构造措施处理进行适当讲解。除此之外,在教学大纲不变的前提下,建议适当增加本门课程的授课课时,以提供充足的授课时间。
2.章节内容适当归类,重复内容合理整合。工程结构课程各章节存在内容重复的现象,针对此类问题,需要对该课程各章节内容进行适当归类。按照材料进行分类,可划分为混凝土结构、钢结构、砌体结构等内容;按照荷载条件,可分为静力计算、抗震设计;按照受力层次,可划分构件设计、结构设计两部分。建筑结构选型与设计方法简要介绍混凝土、砌体、钢材等物理力学性能,框剪结构、剪力墙结构、筒体结构等介绍选型,而混凝土结构设计原理、砌体结构、钢结构设计原理则介绍相应材料的力学评价指标,如冲击韧性、伸长率、破坏形式、冷弯性能等,高层建筑结构设计则讲述剪力墙结构、框架―剪力墙结构、筒体结构等不同类型结构的受力与变形分析。根据上述分类,在实际授课过程中,既要讲授各章节的联系,又要避免章节内容的重复讲述,从而达到节约授课课时的目的。
3.考核方式多样化,交互式教学的运用。为提高工程结构课程的教学质量,应消除传统考核方式的弊端,积极探索灵活多样的考核方式。为此需要丰富考核内容,采取多种手段和方式对学习效果与成绩进行评价,如平时考勤、课堂问答、课堂讨论、课后作业、学习心得、课程建议调查、小组试讲、授课内容总结等方式,以此弥补单一、枯燥考核方式的不足,逐步形成有利于促进学生综合素质提高和能力培养的考核评价机制。
结合多种考核方式,开展交互式教学,体现教师的引导作用,突出学生的主体地位,可有效促使教学水平的提高。根据情境和过程的不同,交互式教学以多种形式出现,相互作用以纵向或横向的方式出现。交互式教学可分为师生交互、人机交互以及一些潜移默化的相互影响、相互启发。传统的交互式教学以反馈和交流为主要特征,目的是构建一个互相信任、尊重和平等的学习氛围,通过对话和倾听实现师生之间和学生之间的双向沟通,进而在合作和交流中加深对学习内容的理解。随着计算机网络技术以及白板在教育中的广泛应用,基于网络及白板环境的交互式教学迅速兴起,它促使了学生主体地位的真正确立,其学习的自主性、能动性、合作性得到充分发挥,有利于提高学生的学习积极性。为此,新形势下交互式教学以问题主导、小组主导、课堂互动、多媒体辅助、网络交流等多种形式出现,以实现以教为主(教师“满堂灌”)向以学为主转变、以课堂为主(过分重课堂)向课内外结合转变、以结果评价为主(过分重分数)向结果过程结合转变。与此同时,交互式教学需要教师灵活运用多种教学方法,注重各种教学方法的优化组合,熟练处理教材的系统性并突出讲授的重点,善于用明白、易懂的语言来表达深度理论、深邃思想、深刻思路,善于应用启发式,吸引学生同步思维,从而不断提高讲授的艺术性,调动学生的积极性与主动性。
五、结论
为提高授课效果,需要适当增加授课课时,此外,需要合理调整授课内容,坚持把握主要内容、突出重点内容、穿插细节内容的基本原则;为避免部分内容的重复讲述,需要对该课程各章节内容进行合理归类;为保证教学质量,提高学生的学习积极性,需要灵活运用多样的考核方式,开展交互式教学。
参考文献: