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关键词:桥梁工程课程;学习;重要性;方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0129-03
一、桥梁工程课程学习的重要性
1.从桥梁专业学生就业专业情况来分析。2008届、2009届、2010届和2011届某大学桥梁专业毕业生从事本专业就业统计情况。
从表1中统计的数据来看,由于目前交通行业的发展正处于高峰时期,在学校里学习桥梁工程专业的学生毕业以后大部分都从事该专业的工作。因此,掌握好桥梁工程课程知识,有利于毕业生更好地开展工作,更好地服务于交通事业。
2.从就业单位对毕业生要求来分析。通过对用人单位对某大学毕业生的使用情况的反馈和对2008届、2009届和2010届毕业生的跟踪调查来看,我校桥梁工程专业学生在就业过程中存在的主要问题是:一是专业基本知识掌握太少,与实际要求还有较大差距;二是实践与应用能力不强;三是工作适应能力较差,不能吃苦,随意擅自离职。其中的第一和第二点,反映了就业单位对毕业生掌握桥梁工程课程程度的要求较高,桥梁工程课程程学习的好坏直接影响到毕业生的工作能力。
二、目前桥梁工程课程学习的现状
1.桥梁工程课程枯燥无味,学生对该课程学习兴致不高。土木类专业课程的学习特点就是培养学生动手、动脑及分析、应变能力,这些专业课程应着手培养学生的逻辑思维能力,抛开形象思维定式的约束,充分发挥学生的想象力,抓住问题的关键,从而帮助学生更好地认识科学发展的客观规律。在课程的学习中,很多学生反映土木类专业课程之一的桥梁工程课程有着公式繁多、难以理解、逻辑性强、抽象性强等问题,觉得该课程枯燥无味,因此对该课程的学习失去了兴趣。
2.没有掌握好桥梁工程课程的学习方法,课程重修率高。因为桥梁工程课程的这些特点,而有些同学又没有掌握较好的学习桥梁工程课程的方法,导致了学生对该课程学习的厌怠,相当的学生在课堂上显得积极性不高。2010年学年,笔者从某大学《桥梁工程》课程的到课率调查情况来看,在《桥梁工程》课程的前阶段(本阶段主要讲述桥梁工程的概论,介绍桥梁的发展和建设成就,桥梁的组成等),学生到课率为90%以上;而在课程的中后阶段(本阶段主要讲述桥梁工程各种体系桥梁的构造和计算),学生到课率为75%~85%,明显低于课程前阶段的到课情况。总结原因主要是:学生对于桥梁专业有关于桥梁发展的内容听得懂也感兴趣,而对于桥梁构造及计算的内容感到枯燥无味。因为该部分内容理论相对较深,需要应用到前面的基础知识,如在学习“荷载横向分布系数”计算内容的时候,需要同学们运用到《结构力学》中求影响线的知识,如果影响线绘不出“荷载横向分布系数”是计算不出来的。有的同学听得一知半解,又不及时对上课内容进行课后消化,不懂的知识越积越多,索性就对《桥梁工程》课程失去了信心,便萌发了“与其坐在课堂上听‘天书’,不如出去干其他事”的想法,使得到课率产生了下滑。这种情况也导致了相当一部分同学对桥梁工程课程学习不足,课程重修率较高。从2009―2011年桥梁工程专业学生的《桥梁工程》考试(考试内容为包含大部分教学重点的中等难度的闭卷考试试题)成绩分析可知,三年里面年均重修率>15%,考试成绩>80分以上的比率
三、实践与探讨
1.加强基础理论学习,夯实专业基础。专业课涵盖内容广泛,需有一定的基础课作为基础,而桥梁工程以《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《结构设计原理》等基础课程为基础,因此学好这些基础课程是学好《桥梁工程》的前提。学习要脚踏实地、一步一个脚印,不能操之过急。一些刚进大学的新生,还没开专业课,就急于去学习《桥梁工程》课程,结果看不懂也是正常的。如在学习梁桥构造的时候,主梁的构造及配筋为什么是这样一个原则或这样的规律,这是与《材料力学》和《结构设计原理》的知识相关的,如果没有这些基础知识做铺垫就不能真正掌握梁桥主梁构造及配筋的原理。
2.着力提升《桥梁工程》课堂教学质量。桥梁工程课程的课堂教学是“启发式”教育,讲授桥梁工程有关的理论知识。因此,老师的讲课方法固然重要,学生还应在课堂上记住老师讲课的思路、重点、难点、方法和主要结论,对要点、难点和因果关系要作课堂笔记。教师的言传身教对培养学生的学习积极性起着相当重要的作用,有经验的老师在课堂上会引入一些自己参与的工程实例,通过PPT的形式把工程照片放映出来,增强学生们的感性认识,然后引发学生们去思考和讨论,加深他们对概念的理解和认识。由于专业的特点,目前相当多的桥梁工程教材对于桥梁知识的描述不是很生动,激发不了同学们的学习兴趣,笔者曾经思考能否将桥梁工程课堂教学与桥梁实习结合起来,穿行讲解,有助于提高讲课的效率和学生们的学习兴趣。但由于学校附近符合实习要求的场地不多(太远了又涉及到时间和交通等问题),而且现在学生人数较多,实习难度加大。因此,采用此方法来进行教学有一定的难度,如何解决这些困难从而找到一条合适的教学途径值得我们进一步探讨。
3.充分利用桥梁实习,加强理论联系实际的能力。工地实习是理论联系实际的宝贵时机,观察施工现场、学习施工组织、了解施工程序、观摩施工过程,向工人和工程技术人员请教可以学到课堂上学不到的知识和技能。高校的教学大纲里要求桥梁工程专业的学生要进行为期一个月(4周)的生产实习和两周的毕业实习,目的也是让同学们通过现场工程技术人员讲解、现场参观并参加生产工艺活动,掌握桥梁工程课程所学知识;增强理论联系实际的观念和培养解决实际问题的能力;了解桥梁的设计和施工,即各种桥梁的设计特点、构造形式、施工方法、施工组织、监理过程等方面的实用知识。有不少的同学通过在实习中对桥梁的感性认识,与课本知识很好地结合起来,大大加深了对专业知识的理解。记得实习中有一位2009届的学生在预制梁厂里仔细观看了主梁的配筋和浇注过程后,真正理解了《桥梁工程》课本上枯燥的文字叙述,说明了理论联系实践后产生的微妙作用。一位做了某桥梁公司技术总工的校友在一次讲座上曾经感慨的说道:“桥梁实习解答了我在桥梁工程专业知识上的很多疑惑,使我真正把课本的知识与实际工程第一次联系起来,加深了我对桥梁专业知识的认识,感觉好极了。”可见,充分利用桥梁实习课程的时间来掌握专业知识是多么的宝贵,能否成为桥梁工程方面的优秀人才,工地实践尤为重要。
4.做好课程设计与毕业设计,训练学生的专业综合能力。桥梁工程专业教学中安排有大量的课程设计,如“悬链线拱桥的设计”、“钢筋混凝土T梁设计”等,还有长达12周的毕业设计,目的都是训练学生综合运用所学知识解决问题的能力。特别是桥梁工程的毕业设计,要求学生们按照指导书的要求,根据实际情况独立地进行桥梁设计,这就要求学生要在设计中能综合运用所学课程,要有一定的分析问题和解决问题的独立工作能力,要掌握计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计算等基本技能,掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法、步骤和正确的设计成果表达方式,熟悉国家制图规范和标准设计图集的运用等。如果一个学生能按照指导书的要求完成桥梁工程毕业设计的任务,这对于提高他的桥梁工程专业知识将大有帮助。笔者在毕业设计中曾经指导过一个学生,该生由于桥梁专业知识掌握不好《桥梁工程》考试没有及格,最头疼的是该生准备要进行毕业设计,然而专业知识的匮乏成为了他巨大的拦路石。其实该生的基础知识并不差,《桥梁工程》课程没有学好是因为没有掌握正确的学习方法,在笔者的指导和鼓励下,该生在毕业设计中一步一个脚印,扎扎实实地学习桥梁工程专业知识并运用到设计中,一边设计一边学习,专业知识的掌握得到了大大的提高,并以高分顺利通过了《桥梁工程》补考,同时也较好地完成了毕业设计。可见,做好毕业设计对于学好桥梁工程知识起到了良好的补充和促进作用。
5.重视实验课程的教学。实验教学的目的是验证、弄懂技术原理,掌握用实验方法解决实际问题的手段。桥梁工程的教学课本上,有一章书的内容是“混凝土简支梁桥的计算”,里面有一个内容是计算“荷载横向分布系数”,这也是简支梁桥计算的一个重点和难点,要顺利地进行计算必须先要理解荷载横向分布的原理,相当一部分学生在学习中对于原理的理解一知半解。针对于这种情况,我们在教学内容中增加了“验证荷载横向分布系数计算方法”的实验,在实验中学生可以通过加载测试的方法测出结构的实际受力情况,然后与理论计算进行比较从而验证计算方法的正确性。通过这个实验,学生对于荷载横向分布的原理更加理解,真正掌握了“荷载横向分布系数”的计算方法。因此,实验课对于桥梁工程课程知识的学习起到了很好的辅助作用。
6.积极参与课外学习与设计竞赛。课堂学习侧重的是专业和基本的理论和方法,在校期间不能满足于教材的学习,要多渠道获取知识和信息、拓宽知识面和专业视野。课外学习是对桥梁工程课程的一个有益补充,一是可以通过到图书馆借阅老师推荐的相关参考书,了解本专业国内外的科技发展水平和最新科技动态;二是可以通过经常登录土木类网站、论坛,了解本专业的行业动态和政策法规。三是学习国家标准、规范、规程,这是土木工程的行业准则和工作依据,这样既能巩固在校的学习效果又可以提高工作后的实战能力。同时,要积极参加与桥梁工程专业相关的一些竞赛,提高自身的动手动脑能力。很多高校的土木工程专业都组织了“桥梁模型设计大赛”这一项活动,这个活动要求学生们通过自己学习到的桥梁专业知识,按照要求的材料(如纸、木材等)制作出一定比例的桥梁模型,谁制作的模型在相同质量下承载力最大就获胜。这个活动激发了学生对于桥梁结构的研究:到底怎么制作的模型承载力最大?怎么制作的模型质量小一点?怎么制作模型更加优美?并通过自己对专业知识的理解,制造出符合要求的各种桥梁模型。同时,在比赛中通过加载试验学生们可以直观地了解到模型的实际受力能力,并与理论计算的比较,加深了他们对桥梁结构的理解。笔者曾经参加过几次长沙理工大学土木与建筑学院举行的“桥梁模型设计大赛”,在比赛中学生们充分发挥了自身的创造性,参加比赛的各种桥梁模型千姿百态,汇集了学生们的巨大心血,从他们在一次一次加载过程中的欢呼声中笔者感受到了学生们对活动的积极性和热爱性。这说明活动的开展无疑是成功的。在活动中,学生们的动手能力和创造能力得以发挥,更加激发了他们对专业的热爱,极大地促进了他们对桥梁工程知识的掌握。
四、结语
桥梁工程学科属于土木工程的分支,在功能上是交通工程的咽喉。随着祖国交通事业的发展,国家需要大量的桥梁工程专业的人才,因此学好桥梁工程课程将会对国家的交通发展起到很大的促进作用。而要学好桥梁工程课程,则应该要有正确的学习方法和途径,文章对于学好桥梁工程课程进行了一些探讨,望能够给予读者一些启示。
参考文献
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工学结合的项目课程模式是高职教育课程模式改革的科学选择。一直以来主导高职教育的课程模式是学科课程模式,其基础体系是学科体系的知识体系。研究者们常按照学科本身发展的需要进行研究,而不是按照生产或生活的需要进行研究,这就导致学科的发展往往与生产、生活的发展有所脱节,其培养的目标也是以学术型专门人才为主,而这已不符合当今高职类院校人才培养的方向。针对此种情况,道路桥梁工程技术专业高等职业技术教育定位就是要针对高等职业院校学生的特点,培养学生的社会适应性,提高学习能力,学会交流沟通和团队协作,提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。根据职业技术领域和职业岗位(群)的任职要求,分析高职学生职业岗位素质要求,调查路桥专业职业岗位群能力要求,参照交通部行业相关的职业资格标准,按交通土建企业的路基工程、路面工程、桥梁工程的三个工作岗位中完成某一具体的施工工作任务时所需遵守的程序工作过程分别采取了问卷法、座谈会法、直接观察法、某工程项目跟踪法进行了调查,形成了职业行动领域的典型工作任务。
2道路桥梁施工项目课程教学设计
课程设计理念主要包括两个方面:①《道路桥梁施工》课程知识选择与工程实践相结合。通过对道路桥梁工程技术专业按基于工程施工过程的工作岗位对知识、综合素质、职业技能的任职要求,参照相关的职业资格标准,对道路桥梁工程技术专业职业岗位的知识内容进行选择,初步形成了《道路桥梁施工》课程的知识内容。②《道路桥梁施工》课程技能培养与工程实践相结合。通过对道路桥梁工程施工过程的职业能力培养的需要,按照“项目化教学”课程的开发步骤,确定施工工作过程施工能力和素质。在施工技能培养时采取与道路桥梁施工过程中的路基施工、路面施工、桥梁施工等要求的相结合培养学生的职业技能,从而体现《道路桥梁施工》的工学结合的教学理念。
3道路桥梁施工项目课程教学思路设计
根据道路桥梁施工技术专业培养目标,要求学生必须掌握道路桥梁施工过程中所必需的施工应用知识和基本技能,因此确定了《道路桥梁施工》课程的培养目标。分析道路桥梁工程施工过程岗位的具体典型工作任务,结合本地区情况,通过企业专家、专业带头人和骨干教师共同分析道路桥梁工程技术专业施工职业岗位能力要求与职业素质、知识结构关系,确定了《道路桥梁施工》课程内容。考虑到《道路桥梁施工》课程是一门实践性较强的课程,因此采取“工学结合”的方式进行学生的职业能力的培养,因此该课程设置为项目(任务)课程,在教学方法选择时采用模拟教学法、项目(任务)驱动法、工程案例法、现场操练法等进行教学,在教学手段选择时采取多媒体教学手段和传统教学方式结合起来进行教学。对课程教学效果评价,主要是按照突出职业能力培养的课程标准和交通行业测量中级工的行业规范的目标来进行综合考核和评价,最终实现并达到《道路桥梁施工》课程培养目标。
4道路桥梁施工课程教学内容设计
4.1教学内容选取针对性
《道路桥梁施》课程内容的选择主要是针对道路桥梁工程施工技术专业的教学目标(能力目标)的要求,按照道路桥梁工程施工过程工作岗位的工作任务来进行选择。
4_2教学内容选取适用性
《道路桥梁施工》课程内容的选择主要是基于道路桥梁工程施工过程为导向,考虑“工学结合”的课程观,按照职业岗位和职业能力培养的要求,整合道路桥梁工程技术专业的理论教学内容和实践教学内容,汲取新知识、新技术、新设备、新标准的内容,构建了以真实的工作任务为目的课程教学内容的模块化课程结构。
5总结
关键词:道路桥梁与渡河工程;课程体系;应用型人才;培养模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0274-03
一、引言
随着我国经济建设的飞速发展,我国基础设施建设的规模和范围达到了前所未有的状况,一方面表现在城镇化建设中高层建筑物的建设,另一方面表现在交通运输工程中的土木建筑工程,如道路(包括普通公路和高速公路)、桥梁、隧道、港口、码头等工程。与之相呼应,我国相关领域专业的高等教育也出现了迅速发展的事态。为了与专业人才培养相适应,道路桥梁与渡河工程是近几年出现的新专业,其核心综合了道路工程、桥梁工程和渡河工程相关的专业技能,其专业基本知识包括了基础工程、道路工程、桥梁工程、隧道工程、地铁工程、地下厂房建筑工程等方面。该专业同时结合了工程安全与管理工程、计算机工程等专业的基础知识,又结合了工程实际操作技能,最终培养出既要满足市场经济对高层次工程技术人才需要,又要顺应社会和时展方向的建造工程师、管理工程师和监理工程师。这样,在人才培养上,专才的培养和通才的培养既相互统一又相互矛盾。因此,如何在传授知识和培养能力方面能均衡二者的关系,制定出合理的道路桥梁与渡河工程专业人才培养方案,不仅具有重要的发展意义,而且具有重要的现实意义[1]。本文将对我国道路桥梁工程专业普通高校课程体系建设进行详细探讨,并分析其合理性。
二、道路桥梁与渡河工程专业人才的培养目标
道路桥梁与渡河工程专业人才培养的最终目标就是要培养既能掌握道路桥梁及地下工程相关的基本理论、方法和专业技能,又能适应我国社会主义现代化经济建设发展需要,而且还要具备良好的自然科学素养和高尚品德的高等专业人才,能从事道路桥梁和地下工程的勘测、设计、施工、咨询、科研、教育、维护和管理等工作,具有一定科研开发能力和创新精神的工程技术人才。在制订人才培养的方案上,要坚持厚基础、宽口径、重素质的原则,在课程设置中,既要设置能够体现高校办学特色的专业课和选修课,又要设置必需的公共基础课和专业基础课,最终培养出适应不同行业需求的高级应用型人才。
三、道路桥梁与渡河工程专业的培养要求
要具有较扎实的自然科学基本理论与方法,掌握道路桥梁与地下工程专业及专业方向领域的基础理论和技术基础以及专业知识,了解其科学前沿及发展动态;要有较强的计算机应用能力和从事工程规划、设计、施工和管理的基本能力,能运用所学的理论、方法和技能解决相关科研和生产中的实际问题;具有道路桥梁与地下工程所必须的测绘制图、运算和基本操作技能;掌握高速公路、一般道路、大中型桥梁工程和地下工程规划、设计、施工和维护管理的初步技能。同时要系统掌握英语的基本应用能力,能较顺利地阅读本专业的英文文献资料、论文、规范及其他技术资料,能够具备一定的听、说、写的能力,并要掌握资料查询和文献检索的基本方法。
四、道路桥梁与渡河工程专业新课程体系的构建
课程体系设置是教学培养方案的核心内容,是实现人才培养目标的重要保证。道路桥梁与渡河工程专业新课程体系的设置中要坚持的原则为:使学生能够德智体全面发展,能协调发展提高学生的素质、能力和知识;同时注重专业性和基础性,整体优化课程设置,科学处理好本专业各个教学环节的关系,为适应社会和时代的发展培养优秀的工程人才。
1.课程体系设置的指导思想。培养方案应适应我国大众化技术人才教育教学的相关发展要求,以科学的教育教学理念为指导,能够真实反映专业人才教学的基本规律,体现教育的发展新动向、专业人才培养模式和培养质量标准,培养既具有实际操作能力又具有创新精神的高级工程技术人才。坚持吸取先进的教育理念,及时总结本专业在课程体系、教学内容、教学手段等方面取得的教学改革成果并将成果应用于新的培养方案中,力争在“回归工程”教育、整合与优化、课程更新、注重学生的个性发展等方面取得突破,大力提高人才培养的质量[2]。
2.专业方向设置。道路桥梁与渡河工程专业下设有道路工程、桥梁工程和地下工程与安全三个专业方向,学生可根据自己的爱好、专长和人才需求信息,在第三学年自主选择一个专业方向。每个专业方向分别针对各自的特色与需求,设置若干专业方向特色模块课程。其中道路工程专业方向,学生毕业后,可从事道路工程的勘测、规划、设计、施工、咨询、管理等方面的技术工作,还可以从事桥梁和隧道工程相关的技术工作;桥梁工程专业方向,学生毕业后,可从事桥梁工程的勘测、规划、设计、施工、咨询、管理等方面的技术工作,还可以从事道路工程相关的技术工作;地下工程与安全专业方向,学生毕业后,可从事地下工程的勘测、规划、设计、施工、咨询、管理等方面的技术工作,还可以从事工程安全与灾害防治及道路桥梁工程相关的技术工作。
3.课程分类及各类课程学时与学分比例。道路桥梁与渡河工程专业基本学制四年,实行弹性学制,最长不超过六年,学生按要求修满规定的学分,可以申请提前毕业。本专业总学分178,其中课内计划学分171,修完相关课内教学计划并通过考核即可获得相应学分;课外实践7学分,其学分的认定按相关任课教师及创新实践学分的有关考核办法执行。三个专业方向的所有课程分为三类,即平台课、模块课和课程群。
(1)平台课。平台课又包括公共基础平台课和学科基础平台课,是三个专业方向都必须要修的课程。公共基础平台课共60.5个学分,占总学分比例的35.4%;学科基础平台课共43.5个学分,占总学分比例的25.4%。
(2)模块课。模块课又包括专业基础模块课、专业方向共享模块课和专业方向特色模块课,其中专业方向特色模块课是针对每个专业方向所设置的特色课程。专业基础模块课共16个学分,占总学分比例的9.4%,专业方向共享模块课共11个学分,占总学分比例的6.4%,专业方向特色模块课共28个学分,占总学分比例的16.4%。
(3)课程群。课程群又可称为专业方向拓展课程群,其中设置的课程均为与三个专业方向密切相关的专业课程,相当于传统课程体系中的专业选修课。每个专业方向的学生可根据自己的兴趣爱好和就业需要在课程群里选取至少12个学分的课程,所修学分占总学分的7%。专业方向拓展课程群的课程涵盖了与三个专业相关的专业课程,涉及工程设计、施工、监理和管理等各方面。
4.实践教学环节。本专业从第一学年的军训开始,实践教学环节一直贯穿于四年的培养过程,除军训外,其余的实践教学环节主要包括物理实验、主干课程的课程设计、专业认识实习、专业地质实习、专业测量实习、专业生产实习以及专业综合实习和毕业设计(论文)以及创新实践等环节。其中课内实践环节为35.5学分,课外实践7学分,课外实践不计入总学分,但需考核合格方准毕业。
五、道路桥梁与渡河工程专业课程体系的特点
1.在道路桥梁与渡河工程的课程体系建设中采用平“平台课”+“模块课”的做法,一方面可大大减少课堂老师讲解的时间,使本专业课程内容的设计发展方向更趋于综合化,另一方面可使学生的基础知识得到进一步的加强和拓宽[3]。在本专业的教学计划中设置不同层次和方面的选修课,不仅可以培养学生的实践能力和创新能力,为学生个性的发展提供有利条件,而且在学生毕业后,既能使学生对其他专业方向的特点有所了解,又能使之较快地适应本专业方向的工作和学习。进一步改革后的培养计划更加重视学生工程素质和工程实训能力的培养,使学生能认识到作为一名道路桥梁与渡河工程方面的工程师在将来的工作中可能会遇到的一些问题,并掌握相应的处理方法,为学生继续深造打下坚实的基础。
2.在课程体系总体框架不变的前提下,将总学时减少,对课程体系进行进一步的整体优化组合,及时改革更新课程,进一步放宽课程设置的口径,为学生创造更多自由发挥和独立思考的空间。在专业平台课与专业选修课的设置中,提高人文、社科、经管类素质课以及自然科学基础和专业基础课训练的比重,加强学生人文和社会科学素质教育和专业基础理论素质方面的教育,为学习后续的专业课程和进一步发展奠定坚实的基础。
3.在确保知识体系完整性的前提下,适当减少了基础课程教学所占的比例。尽管基础理论方面的学习有益于学生对工程结构进行受力分析和设计方法的理解,但在学生涉及到实际工程之前过多地进行纯理论的学习,缺乏针对性,这种教育方式属于灌输式教育,所以很多学生毕业时总觉得在学校课堂上学到的基本理论知识在实际工作中用到的不多,这实际上就是他们对基础理论理解层次欠缺的问题[4]。因此,应将应用型本科道路桥梁与渡河工程专业教学重点放到应用教学上来。
4.新课程体系加强了实践教学环节和创新能力的培养。高校培养的道路桥梁与渡河工程应用型人才不应是单一人才,而应是道路工程、桥梁工程、地下工程等领域的复合型应用人才。同时,应用型课程应紧密结合实践型课程,应用型课程为学生提供了工具,而工具的熟练必须通过大量实践,必要的工程实践经历可以说既是应用型教育的手段又是应用型教育的目的。然而,实践课程并不是越多越好,因为在课堂中过多的训练内容,很难使学生具备全面解决所有实际工程问题的能力,问题的关键不在于设计题目布置的大小和多少,而是要使学生的工程素质得到训练,重点培养学生的自信心、创新能力和动手能力[4]。
5.新课程体系在设置时将道路桥梁与渡河工程进一步细分为道路工程、桥梁工程和地下工程三个方向,这就使得按照该课程体系培养出的应用型毕业生更具有适应性。一方面满足了“通才”的要求,即三个专业方向的学生均具备相关的专业技能,另一方面也满足了“专才”的要求,即在“通才”的基础上,每个专业方向对其相应专业技能进行重点加强。
六、结语
随着交通基础设施建设的快速发展,社会对交通技术人才的需求呈现多样化,这就使得道路桥梁与渡河工程专业应用型人才的培养质量也需不断提高,相应地,对该专业课程体系的设置也要与时俱进,要根据国家建设对人才的要求,不断将新内容、新知识和新方法纳入其中并加以优化组合,不断探究培养学生知识、能力、素质协调发展的新方法和新途径。
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【关键词】课程;道路桥梁工程技术
基于工作过程的课程开发是面向21世纪的德国“双元制”职业教育改革的核心内容之一。这种基于工作过程的课程是打破传统学科型课程体系,代之以与企业实践密切联系的、理论学习与技能训练高度统一的、按照工作过程顺序的“综合性”和“案例性”教学项目。实现这种替代可通过两种途径:一种是将原有若干科目教学内容按照职业活动的特点和要求进行整合的“整合式”课程开发;另一种则是完全打破学科体系,按照企业实际的工作任务、工作过程和工作情境组织课程,形成围绕工作过程的新型教学项目的“综合性”课程开发。
道路桥梁工程技术专业课的培养目标是与未来就业岗位群相对应,突出行业企业需要,提高学生自主学习新知识的能力, 适应行业科技进步对人才的需要。社会对人才的需求在变,而我们人才的培养方式也需随社会而改变,这样才能更好的服务于社会,使我们所培养的学生能立足与社会之中。因此,适应人才需求的基于工作过程的课程体系改革,我们在教学工作中需不断的摸索,不断的总结,积极探索工学结合的人才培养模式。下面结合《路基路面工程》和《公路工程经济》这两门课程谈谈本人的几点看法:
《路基路面工程》是一门实践与理论并重、工程性较强的课程,在以往的教学中我们注重在讲授课堂的系统知识以外,配合实地参观、实物鉴别、施工实习等辅助教学环节,然而每学期的课堂时间有限,实习工地有限,学生人数也偏多,而本课程又涉及的内容较多,因此教学的效果并不是很好,高职高专人才培养模式的基本特征,是以培养高等技术应用性专门人才为根本任务,以适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线。所以,在授课时,注重学生的知识、能力、素质结构,构建课程和教学内容体系。我们学院本专业主要面向施工一线,培养具有一定理论基础、精于土木工程施工技术、善于施工组织和管理的技术应用性人才。在教学过程中,充分考虑就业市场与企业的职业能力需求,动态地调整本课程的教学计划,比如说知识侧重点的变动等等。我在授课时,发现学生自学能力较好,而对知识的综合应用却很欠缺,虽然高职高专教育的重点是侧重学生实践应用能力,但综合应用能力太差,实践应用能力无从谈起;我们现在的道路桥梁工程技术专业教学方式基本都侧重于施工方面,设计不懂,图纸的意思不明白,实践应用能力又从何谈起。因此,在授课时,我们可安排一些课时培养学生的综合应用能力以及了解路基路面的相关设计知识。如在授课时水泥混凝土路面这一章节,除了施工理论讲解之外,有条件可带学生去施工现场参观学习,但这种机会比较小,毕竟水泥混凝土路面施工时间相对比较短,联系实习场地难度较大,因此我们可采用视频的方式进行授课,这就要求老师平时多搜集资料,授课时才可以获得很好的教学效果,水泥混凝土路面的设计部分我们可安排两节课的时间让学生做一个简单的课程设计,或者让学生利用课外时间去完成,这样我们的教学计划可以完成,学生的动手能力、综合知识应用能力、查阅资料能力能得到一个提高,而且他们也简单的了解了水泥混凝土路面的一般设计方法。此外因这个设计比较简单,也可结合CAD课程,鼓励、提倡学生用CAD软件解决相应的图块。我所授课的班级中曾有几个同学用CAD完成了所有的图纸,非常漂亮,虽然有微小的错误,但可看出,他们认真的对待这个小设计之后,动手能力和CAD技术确实是提高了。
基于工作过程的课程开发的其中一条实现途径是完全打破学科体系,按照企业实际的工作任务、工作过程和工作情境组织课程。教学中应合理优化理论与实践教学平台,实现课程体系与工作需求紧密结合。我们专业曾经有一个班级在学期末即将去工地现场参加几个月路基施工的实习活动,这种变动,我们路基路面工程教学受到影响,不可能按原有的教学计划完成授课任务,但学生在工地的工作也得进行,因此我们及时调整了授课计划,侧重路基施工教学内容,确保学生进入现场能够立刻担当重任。事实证明了这种做法是合理的,受到工地有关人员的夸赞。
一、土木工程专业学生应具备的实践能力
1.基本实践能力
(1)表达能力。是指学生完成毕业设计(论文)能力、课程演讲能力、完成课程论 文能力、文化活动能力、社会交往能力和社会调查能力。
(2)计算机应用能力。是指计算机应用技巧能力、应用土木工程设计软件能力、应 用工 程项目管理软件能力、应用土木工程施工管理软件能力、应用土木工程施工监理软件能力和 网络技术应用能力。
(3)外语能力。是指外语交流能力、土木工程专业外语应用能力、工程管理专业外 语应用能力和外文文献阅读能力。
2.工程实践能力
(1)知识积累能力。是指完成专业课程设计能力、课程实习中掌握知识能力、岗位 实训能力 、认识实习中掌握知识能力、生产实习中掌握知识能力、毕业实习中掌握知识能力、实习过 程中探索性学习能力、工程实际知识的接受能力、工程实践经验的积累能力和实习中掌握“ 三新”的能力。
(2)主动实践能力。指对土木工程实践问题的质疑能力、对土木工程实践问题的观 察能力、解决土木工程实践问题的能力、土木工程实践协同工作能力、工程实践小组领导能 力、深入 工程设计的实践能力、深入工程施工的实践能力、探索性工程实践能力、专业基础理论的应 用能力和专业课知识应用能力等。
二、土木工程专业学生实践能力的培养途径
1.理论课程对学生实践能力的培养
工程测量与检测技能应包括工程测量、结构检测、道路检测和桥梁检测等方面的技能。 这些是工程建设过程中,保证工程质量的重要手段和工程技术人员应具备的常规技能。应届 毕业学生走上工作岗位后,用人单位对毕业生进行考核的首要技能就是工程检测操作技能。 由于毕业 生毕竟缺乏工程经验,不能马上从事管理岗位的工作,因此工程检测操作技能就成为毕业生 的基 本技能。理论课的教学应该使学生在校期间具备熟练掌握常规的工程检测操作的理论知 识。同时,在教学中,需要从多个方面加强实践内容的教学,为提高学生工程测量实际能力 ,奠定坚实的基础。
工程技术应用技能应包括工程管理、工程施工技术中的新工艺、新技术并能发现工 程常 见技术问题和解决常见技术问题的能力。当毕业生在岗位上工作一段时间后,在熟练掌握工 程检测操作技能的基础上,用人单位会将工作优秀者安排在适当的管理岗位上,从事工程技 术的管理工作。这也是用人单位对毕业生的第二阶段的考核。必要的施工计划、合理组织可 行的施工方案,实施过程中有关技术问题的发现和解决,这些是保证工程进度和降低施 工成本的决定因素。
2.实验课程对学生实践能力的培养
在土木工程施工中,质量控制离不开建筑材料质量的验证试验、混合料的配比试验、施工 过程中分项工程及分部工程的质量抽检试验和交工竣工时的验收试验。学生毕业成为工程 技术人员后,这些相关的试验在工程建设过程中是经常性的、非常重要的工作。学生在校期 间所学的建 筑材料试验、建筑结构质量监测、道路工程施工质量监测和桥梁工程施工质量检测等课程都 是实践性非常强的。在实验教学过程中,实验项目应覆盖工程全过程的的实验内容,精度要 求要符合工程实际的要求,以此缩短从试验室到施工现场之间的距离。
根据土木专业的特点,我们把四年的实验教学作为一个整体来统一考虑,坚持实验教学四年 不断线并将土木工程 的封闭实验室变为开放实验室,为学生提供便利的实验条件。大 学一、二年级开展结合工程测量、工程材料、力学等基础课的实验教学,帮助学生掌握各种 实验 设备和仪器的操作,了解实验环境和实验室管理,掌握基础性验证实验的基本步骤和数据处 理的方法。大学三年级结合道路、桥梁、混凝土结构、钢结构等专业基础课的学习,安排设 计 综合性实验、建筑工程检测试验、道路检测与桥梁检测试验,由教师提出课题,学生组成小 组设计实验方案,选择实验设备,拟定实验步骤,完成实验课题的报告和技术总 结。大学四年级学生进入了专业课学习,结合桥梁工程、砌体结构等专业课的学习,由学生 选择工程实用性实验课题,经指导教师推荐,经相关程序审批,由学生独立完成实验报告和 技术总结。优秀的实验成果,学校要给予资助。
3.工程实习对学生实践能力的培养
实践教学是土木工程专业教学的重要组成部分,特别是认识实习、生产实习和毕 业实习。
认识实习的目的是增加新生对土木工程专业的感性认识,使其对本专业有一个初步的了 解。首先开设土木工程概论课程,将土木工程概论按专业学科划分成总论、力学、建筑、岩 土、道路、桥梁、结构、施工、防灾等几个单元,每个单元分别由对此领域的应用、现状及 发展都了解比较透彻的、在该学科有较深造诣的专家或教授进行讲课。在期末的认识实习中 ,让同学们根据实习的感受,结合上课的内容写出图文并茂的实习报告,从而做到理论指导 实践,提高学生对土木工程专业的感性认识,为学生今后进一步学习专业知识打下了良好的 基础。
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在生产实习、毕业实习中,组织学生参加指导教师的科研、工程技术服务项目。在进行 特殊工程项目的设计和施工中,指导老师聘请工程技术专家结合实际工程中出现的疑难问 题,对学生进行精心指导,培养学生解决实际问题的能力。同时,要让学生接触到一些新的 技术问题,并指导学生对新技术问题进行一定的研究,增长学生的知识面。在实习的过程中 ,为学生创造深入施工现场的条件,让学生真正接触实践,亲自动手,完成实际项目上的工 程测量、工程试验、结构检测、道路检测和桥梁检测等方面任务。
三、土木工程专业学生实践能力的培养方法
1.项目教学法
土木工程专业的毕业生要具有较强的实践能力,仅靠学生到施工单位实习是远远不够的 ,这就要求教师自始至终地结合专业特点,运用多种实践性的教学方法来培养和提高学生的 实践能力。
项目教学法是师生通过共同实施一个完整的生产科研项目而进行教学活动的教学方法。 我校与施工生产单位建立了教学实习基地,项目来自于教学基地。选择的项目要具有一定的 应用价值,能将某一个教学课题的理论知识和实际技能结合起来,与工程施工企业实际生产 过程有直接的关系;学生有独立制订计划并实施的机会,有明确而具体的成果展示,学生能 自己克服、处理在项目工作中出现的困难和问题;项目工作具有一定难度,要求学生运用新 学习的知识和技能,解决过去从未遇到过的实际问题;学习结束时,教师与施工企业专家共 同评价学生的项目工作成果。
通过项目教学,可以使学生真正做到将理论与实践相结合。教学与工程实践相结合,既 提高了理论学习的主动性与积极性,又使得学生通过实际的工作,锻炼专业技能,提高环境 适应能力和工作能力。
项目教学过程的多样性使学生不仅具有实践能力而且具有发展能力,可以随社会的发展 和职业的不同而不断提高和发展自己,可以在毕业后以一个熟练技术人员的身份立即进 入社会和工程施工生产领域。这不仅有助于学生的就业选择,而且可以改变学生的从业观念 ,有助于毕业生得到社会的认可。
2.实录案例模拟教学法
开设实录案例教学课程,可以对毕业班的学生进行实际工程教育。在教学中应用多媒体教室 进行实例教学,利用形象生动的画面,可以培养学生的学习兴趣,提高学生对一些实际问题 的感 性认识。尤其是对于工程测量、工程试验、结构检测、道路检测和桥梁检测等方面在实习的 过程中没有接触到的,或者是目前学校实验条件不具备的试验检测项目,都可以通过多媒体 进行演示。对于工程设计、工程施工新工艺和新技术,发现工程常见技术问 题和解决常见技术问题等方面,学校给予立项,组织部分教师深入工程实际,进行工程全过 程的实录,采集成影像教材给学生播放,并由教师配合讲座,从而使学生掌握施工全过程的 施工工艺。
目前,土木工程专业的工程管理课程的教学,由于教师普遍缺乏施工企业管理实践 工作经验,因此造成理论知识与施工企业实践技能脱节,造成学生也缺乏工程管理实践学 习。学生的实践能力和综合素质的培养需要真实的社会实践环境。土木工程专业学生不能到 真实的工程管理岗位实习,必然降低毕业生的管理实践能力。我们采用模拟教学法构建师生 之间的互动平台,正确引导学生主动、积极地参与工程管理实验教学,使学生在模拟的工程 管 理岗位上扮演职业角色,聘请有经验的施工管理企业经理加以指导,这就从根本上弥补了客 观条 件的不足。为学生提供近似真实的施工企业经营环境,可以全面提升学生职业素质,提高学 生就业能力。
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关键词:结构设计原理;“三结合”教学法;教学方法;教学手段
《结构设计原理》是土木工程专业交通土建方向若干力学课程后的第一门专业基础课。本课程内容丰富,理论严谨,其中既有深入细致的理论分析,又与现行设计规范、具体工程实践密切相关;既与前期课程如力学等紧密联系,又为后续专业课程如桥梁工程等奠定基础;既要应用到力学课程所建立的应力与应变、强度与刚度等诸多概念和利用几何关系、物理关系、平衡关系建立方程等解决问题的方法,又要明确各种工程材料由于自身特点如混凝土的非匀质性、非弹性等而形成其力学功能的特殊性[1],是一门信息量大、综合性强、理论性与实践性并重、教学难度较大的课程。因此,如何培养学生理论联系实际,逐步学会运用相关规范,具备扎实的理论和结构设计能力,为今后工作打下良好基础,是本课程的任务[2]。笔者在目前的教学情况下针对该课程特点,归纳总结了教授结构设计原理的“三结合”教学法来提升教学效果。
一、目前的教学情况
由于本课程与之前所学课程相比存在诸多特点,尽管学生学习初期积极性颇高,能够理解该课程作为专业基础课将发挥承前启后作用的重要性,但在学习过程中,对该课程的学习方法却难于把握,学生习惯用传统力学的分析方法来学习、分析性能复杂的钢筋混凝土结构,把以往习惯的唯一答案与钢筋混凝土结构的多个近似答案对比,学生一时难于接受,这些不同程度地增加了学生学习结构设计原理课程的难度,有些同学甚至采取死记硬背的方法,对知识理解不深,缺少灵活运用知识的能力,作业和课程设计存在抄袭的现象。教材内容多而杂,课堂教学只注重理论知识,与实践脱节,缺乏直观的、生动形象的,并与实际相结合的教学方法[3]。
二、“三结合”教学法
(一)精讲与自学相结合
培养学生,应重在培养学生的学习能力和创新能力。由于本课程前述特点,如果将课时前后各章按内容多少平均分配,每章都按照统一的模式进行泛泛讲解,期待学生自己耗费大量的课前课后时间来理清学习思路和掌握学习方法,只能起到事倍功半的效果。一则学生可能由于迟迟难于适应本课程特点而心灰意冷,甚至因此而丧失学习兴趣干脆弃之而逃;二则由于上一情况导致的课堂积极性缺乏和学生日益跟不上进度,老师也会难于把握重点而显得手足无措。因此,在课时的安排上,前面的内容应该多安排课时进行精讲,比如受弯构件的正截面和斜截面承载力计算就应该是整本书的重中之重[1]。这样,经过较多课时的学习,学生已渐渐融入了课程内容角色,适应了本课程的学习特点,已经明白了本课程所要解决的问题,并也初步懂得了如何去解决问题,当学生面对不同的构件如受压构件时,他应该基本知道该从何处下手了。这时老师应该做的工作就是引导学生有步骤的自学,抓住学生跃跃欲试的心理,激发学生的探索热情,让问题的解决有如水到渠成的效果。当然,尽管课时分配不多,但发挥好课堂效果正是学生对自学内容理解通透的保证[1]。针对内容重点和难点,老师可以灵活设计一些相关问题进行课堂提问和讨论,当然这也是学生自学过程中都很关心的问题,因此这一过程很自然的会引起师生之间的共鸣;最后通过教师的点拨和总结,最终达到疏通思路、答疑解惑的目的,加深学生的理解默化。
(二)多媒体与板书相结合
完全依赖传统教学不能解决教学内容多和学时数少的矛盾,也较难调动学生的学习兴趣,但也不提倡完全采用多媒体课件教学,由于学生基础薄弱,光依靠多媒体教学,会造成学生对该课程理解不深、掌握不牢,而且师生之间的互动也较差,影响教学效果。为此,对于纲领性的内容及教学中绘制比较费时的图形,可先制作出多媒体课件,而对于必须掌握的公式推导部分则仍采用传统教学手段,采取多媒体和板书相结合的教学方式。如斜截面强度部分的例题,不容易理解并且手工绘图工作量大,采用多媒体教学,可以切实提高教学质量和课堂授课效率;而构造部分,通过放一些动画演示,使复杂枯燥的理论内容,变得活泼生动,栩栩如生;为丰富教学内容,可运用大量高清晰工程图片介绍一些经典工程案例,将新工艺、新设备、新规范及施工中的一些注意事项传授给学生,调动学生学习的积极性,加大课堂教学的信息量。
(三)理论和实践相结合
理论和实际毕竟有一定差距,学生课堂上能理解的知识并不一定能在实际中很快加以运用,实践环节是对所学专业知识的运用与巩固,所以在课程建设中要十分注重实践环节的教学。首先,要求教师在讲课过程中紧密结合现行规范,分析工程结构设计实例,比较现行规范和旧规范的区别,通过对一些常在工程中遇到的条款和规定的讲解,按其思路让学生自学其它条款,利用课余时间,教师进行定期答疑。这样,对教材的内容给予了拓宽和加深,使学生认识到:作为实际工程结构设计,既要满足理论分析计算,还要符合现行规范规定的要求。其次,要重视课程设计。对学生而言,课程设计是对课程的复习,通过课程设计,可以提高学生处理实际问题的能力;对教师而言,课程设计是毕业设计的先导,指导好课程设计,可以提高毕业设计质量[4]。所以,课程设计是教学过程中不容忽视的重要环节。在课程建设中要求教师合理设计课程设计任务书,做到一人一题,要求学生独立完成,杜绝抄袭现象。鼓励学生在实践中不断学习,通过课程设计使学生能自学课堂上教师还没有讲授的相关知识,解决实践环节出现的问题,培养他们解决实际问题的能力[2]。
论文摘要:以培养创新能力人才为目标,从课堂教学入手,对研究型大学路基路面工程课程教学方法展开研究,提出了以讨论法代替传统简单教学、经典基础理论与最新研究成果结合、实验课程穿插课堂教学、深化课程设计等改进措施,提高学生创新能力及解决复杂问题的能力。
路基路面工程是土木工程专业道路方向的一门专业主干课程。该课程涵盖知识点较多,主要集中在路基工程及路面工程两个部分,涉及交通工程学、材料科学、岩土工程学、工程地质及水文地质、结构工程等相关学科。课程一般设置约60学时。在开设该门课程之前,通常需要先完成道路建筑材料、交通工程学、公路勘测、土质土力学等课程的学习。传统课程设置目标要求学生在掌握一定专业知识的基础上,具备自主完成规定设计项目,综合运用所学知识解决实际问题的能力。教学型大学以招收本科层次的学生为主体,履行人才培养职能,塑造高水平技能型人才,注重学生掌握专业知识的广度。研究型大学侧重培养学生的创新能力,注重创新环境的建设,在教学环节过程中注重学生掌握专业知识的深度,并具备以现有知识为基础开展相似问题的分析和解决能力。以路基路面工程教学为例,教学型大学应力求学生对教学内容全面掌握,实现知识点掌握的广度要求。研究性大学以研究型人才培养为己任,注重课程热点问题掌握的深度。当前,区别对待研究型大学与教学型大学课程教学十分必要。传统填鸭式教学方式对于研究型大学教学目标的实现有一定影响,难以达到预期的教学深度和效果。此外,路基路面工程课程教学内容多,涉及范围广,传统被动的学习方式,很难实现对知识点的全面、深入掌握。鉴于此,开展课堂讨论式教学、经典基础理论与现阶段研究成果相结合、穿插实验课程、深化课程设计等教学改革意义深远。
一、讨论式教学
讨论式教学法是探究式教学的一种重要形式和方法。它强调在教师的精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先设计、组织、启发学生就特定问题充分发表自己的见解,以培养学生的独立思考能力和创新精神[1]。该方法是以学生为中心,通过讨论学习提高学生的自学能力、推理能力、运用所学知识解决实际问题的能力。讨论式教学方法在素质教育和创新教育中扮演中非常重要的角色,它为发展学生的主体性,培养学生的创新思维提供了良好条件。
实施讨论式教学方法的前提是教师必须预先明确课堂讨论内容,讨论题目应紧扣教学内容要求,把握好题目的难度和深度,并提前3~5天下发题目给学生。教师应提前完成基础知识的讲授,在此基础上发挥学生自主学习的空间,通过查阅资料、小组内部讨论、互助学习完成相关内容,并在学习的过程中将自己难以解决的问题标注,留待课堂教学讨论时供大家探讨、解惑。教师应把握题目的讨论方向,注意课堂讨论的节奏,按照教学计划的设置,针对每个讨论题目预留足够的总结时间,解答学生在自主学习及课堂讨论过程中遇到的难点。讨论式教学对于提高学生学习兴趣,发挥创新意识,提高学生创新研究能力具有举足轻重的作用,有助于提高学生自主学习的能力,锻炼学生发现问题、解决问题的能力。
二、基础理论与研究成果结合
了解知识点当前的研究成果是激发学生学习积极性、拓展学习空间、培养研究意识的重要途径,常规本科阶段的学生往往处于被动学习状态,在片面强调考试成绩的大环境下,常常采取对书本知识硬性记忆,而忽视了知识点的应用及该知识点的拓展空间[2]。此现象在教学型大学中尤为常见。研究型大学以建设创新环境、培养创新能力为首要目标,在该类院校的课堂教学环节中,针对某个知识点,教师应向学生阐述该知识点最新的研究近况及当前研究现状中存在的问题。如在沥青路面设计部分,在讲解道路结构层位设计时,应阐述当前路面力学计算的研究现状以及以弹性层状体系为基础路面力学计算方法的局限及改进方向。
路基路面工程是一门发展较为迅速的学科,新的理论、新的施工机具、新的施工方法及管理方法每天都有变化,在基础理论知识的讲解过程中无视新成果的存在,势必会影响教学效果,无益于提高学生的学习效果。引入最新研究成果辅助教学的方法要求教师花费更多的时间去了解自己研究方向以外的科研成果,对任课教师提出了更高要求。本科教学内容较为宽泛,教师的工作是最大限度地提升学生创新意识,在有限学时的课堂教学中力求使学生获得最大的知识储备。
三、实验课程穿插课堂教学
实验教学是土木工程专业的一个极为重要的环节,它可以有效弥补课堂理论教学的不足,增强实践性。路基路面工程的先修实验课程基本来自道路建筑材料实验及土质土力学实验。如沥青三大指标测试、混合料油石比确定、土的塑液限等基础实验[3]。此处所指的实验课程并非前述此类基本实验,是指在教学过程中针对抽象难懂的知识点在教师指导下,学生自行设计模型、自行加载验证,丰富课堂理论教学的一种方式。如在进行沥青路面结构层底拉应力计算的教学中,可鼓励学生采用相似材料进行小型实验,采用贴应变片等技术方式完成加载、测试,验证课堂教学成果,加深学生对所学知识的理解,同时也应鼓励学生在实验室内针对理解存在偏差的问题进行深入研究。当前,本科阶段学生对实验室的利用较低,除了进行必须的实验课程外,学生很少在实验室进行相关研究学习。为培养学生自主创新的研究能力,研究型大学的实验室应全面开放,鼓励学生走进实验室,进行创新性实验。吉林大学近 年来开展大学生创新实验计划就是以研究小组的方式在实验室内完成相应级别的科研项目,取得了丰硕的成绩。
四、深化课程设计
课程设计在土木工程相关专业中的地位极为重要。以道桥工程专业为例,设置课程设计的课程有公路勘测设计、结构设计原理、路基路面工程、桥梁工程等[4]。课程设计是对课程的全面总结,它以完成某一小课题的形式实现对整门课程的一个有效串接,将各个章节看似孤立的知识点有机地结合到一个大问题中来,使学生对课程的知识点充分掌握[5]。
笔者调研发现,当前路基路面工程课程设计存在以下问题:一是,大多数课程设计围绕理论计算部分,而且主要针对沥青路面结构层设计及水泥路面结构层设计两大部分展开,立题范围相对较小;二是课程设计的难度偏小,学生可以按照书中例题所示步骤机械地完成,没有发挥学生创新空间,收获较小,达不到课程设计的根本目标。分析路基路面工程课程设计中存在的问题,笔者建议采取深化路基路面工程课程设计的方式增强课程的教学成果,满足研究型大学创新环境建设目标的需求。一是,拓展路基路面工程课程设计的选题范围,实现课程设计的多样化,教师将课程设计题目分类,如设置实验类课程设计及计算类课程设计,学生可结合自己的研究兴趣自主选择。二是,加深课程设计的难度,鼓励学生查阅资料解决复杂问题。可将传统课程设计中进行道路结构层厚度计算的题目改为道路结构拉应力或者剪应力分布规律的分析。在分析问题、解决问题的过程中,教师应全程指导,随时解答学生疑惑,以实现高水平课程设计的预期目标。
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关键词:钢结构;课程建设;教学改革
中图分类号:TU391;G6420文献标志码:A文章编号:10052909(2012)05005403钢结构原理与设计是土木工程专业的必修专业基础课程,也是一门理论性和实践性很强的应用学科课程[1],其人才培养目标是使学生掌握钢结构的基础知识和基本原理,能够正确应用规范从事钢结构设计,具备分析和解决钢结构实际工程问题的能力[2]。但多年的教学实践发现,由于钢结构原理与设计课程理论公式多、节点构造复杂、工程实践性强,不少学生反映教学内容难以掌握,不能灵活应用。笔者所在团队以后勤工程学院第六轮课程重点建设为契机,对钢结构原理与设计课程进行整体规划、科学设计,改革教学内容,创新教学方法,改善教学条件,加强实践性环节,以提高钢结构原理与设计课程的教学水平。
一、改革教学内容
课程教学内容的改革是课程建设的核心内容[3],由于原教学内容侧重于钢结构连接和三类基本钢结构构件设计,采用了7个教学章节(绪论、材料、连接、受弯构件、轴心受力构件、偏心受力构件、钢屋架)+1个课程设计(钢屋架设计)的模式,有关钢结构体系概念的教学内容涉及较少,不少学生虽然掌握了具体的设计计算方法,但很难在实践中加以灵活应用。因此,针对钢结构原理与设计课程教学的特点和难点,对教学内容进行整体改革优化,拟制了1(钢结构原理)+1(钢结构体系)+1(实践性环节)的“三个1”模式,以构建新的教学内容体系。
第一个“1”,即以钢结构原理为课程教学核心,具体涵盖钢结构材料、钢结构连接和三类基本构件设计。创新钢结构连接和三类基本构件的教学手段,利用计算机辅助三维图形技术,建设钢结构节点,构件三维数字模型库,解决因钢结构节点构造复杂抽象而成为制约课程教学质量提高的瓶颈。编写专门的学习辅导,适时适量地补充钢结构领域涉及的新原理、新技术和新方法,充分体现教学内容的适应性和时效性,提高课程核心内容的教学质量。
第二个“1”,即钢结构体系概念。教学过程中除按课程标准要求完成教学核心内容外,改变原来单一钢结构构件设计的做法,课堂授课讲解注重联系结构整体,将钢结构体系概念贯穿于整个课程教学,例如模型教学、案例教学和实践性教学等。同时,注重与多高层结构与结构抗震、军用大跨度结构后续课程、桥梁工程、军事工程检测与加固,以及工程抢修抢建等的衔接,编写相关自编教材。
第三个“1”,即课程教学的实践性环节。钢结构原理与设计是一门实践性很强的课程,改革课程设计考核形式,由单一的根据设计成果评价转变为结合设计的答辩。同时,还将原来单一的课程设计实践性教学环节进一步延伸到第二课堂、工程抢修抢建技术和综合演练科目训练等第四学年实践教学活动中,使学生既掌握基本理论知识,又拓宽专业知识面,全面提高学生的工程应用能力。
二、创新教学方法
教学方法与手段的改革是课程建设的重点。一直以来,钢结构原理与设计课程因教学内容抽象复杂而让历届学生感到枯燥、困难,尤其体现在钢结构节点部分的教学内容上。在现有的钢结构教材中,多采用节点二维CAD图纸、二维图片等进行教学,相当一部分学生依靠自身的空间想象能力,通过读取平面图形难以全面地、准确地理解和掌握节点构造的完整信息。
(一)创新了课堂辅助教学手段
首次将计算机辅助三维数字模型运用到钢结构原理与设计课程教学中,利用PKPM软件的STS功能模块建立了三维数字模型库,基本涵盖了常用钢结构节点类型。从教学应用情况看,这一手段使用灵活方便,有助于解决教学过程中仅仅依靠平面设计图来讲解种类繁多、形式复杂的钢结构节点构造的弊端,帮助学生全面理解和掌握节点的构造形式、传力路径和设计计算方法,使教学内容由抽象复杂变得形象具体,教学效果良好,受到学生的广泛欢迎和喜爱,促进了传统教学模式和教师教育理念的改变,提高了教学质量。
(二)建立了钢结构体系模型库
为丰富教学手段,开展特色教学,将钢结构体系概念贯穿教学全过程,配套建设了系统的钢结构体系模型库,包括全钢制作演示实物不同节点钢框架、全钢制作演示拆装式房屋建筑模型、钢板式伸缩缝、单跨单层厂房模型、钢框架建筑结构模型、大跨悬索结构模型以及其它辅助教学模型等。模型教学不但帮助学生形象全面地理解各类钢结构构件的连接以及复杂钢结构体系(如屋架等)之间的联系,而且提高了学生对钢结构体系概念的整体认识,解决了钢结构原理与设计课程的教学难点,突破了节点构造教学的瓶颈。
(三)开展了工程案例教学
针对钢结构原理与设计实践性强的课程特点,将工程项目和科研项目提炼成“教学案例”,重点建设了“江北建新南路钢构人行天桥检测”“秀山钢结构厂房垮塌调查”和“重庆电信通讯铁塔复核”等特点鲜明的案例库,将钢结构构件和结构体系教学与工程应用紧密结合。这些工程实例既强化理论知识与工程实际的联系,又提高学生对钢结构的认知能力,还拓宽了他们的设计计算思路,为培养学生运用专业知识解决实际工程问题的能力起到了深化推动作用。
三、完善教学条件
(一)构建立体化教材体系
教材是理论研究成果的融合和升华,是科学知识的载体,是教师教学和学生学习的基本依据。因此,建立高水平的教材体系是钢结构原理与设计课程建设的重要任务,在充分吸收科研、教改和部队训练综合成果的基础上,根据教学需要,精心选用、编写和制作了各类教材,初步形成了包括基本教材、配套教材、英文版参考教材、电子版教案、电子版设计规范与手册在内的立体化教材体系。
选择新世纪土木工程系列教材——《钢结构设计原理》(张耀春主编,高等教育出版社)作为教学蓝本,较好地体现了教学目标和课程标准在人才培养方案中的地位和作用,配套编写《钢结构原理与设计学习辅导》和《军用大跨结构》作为课堂教学的补充教材。指定《钢结构设计规范》和《钢结构设计手册》作为课程设计的补充材料,选用英文版参考教材《Steel Buildings Analysis And Design》和《Multistory Buildings in Steel》以扩展学生的知识面和视野。多个电子版教案、设计规范和手册能方便学生浏览和学习相关专业知识。
(二)改善了教学硬件设施
良好的教学条件是课程教学顺利实施的必要条件,利用学院搬迁大学城建设之机,新建和完善了建筑结构CAD专修室、战备工程模型及抢修抢建加固技术专修室以及课程资料室。
建筑结构CAD专修室主要为钢结构原理与设计课程开设专业CAD、课程设计以及毕业设计等实践教学提供保障,同时为架设教学资源、教学案例、工程资源库,搭建虚拟教室、网络课程,开展工程抢修抢建模拟训练等创造条件。
为进一步适应部队土木工程人才培养的需要,依托学院实验室建设,新建了战备工程模型及抢修抢建加固技术专修室,开展应急工程保障实习科目训练以及综合演练,增强教学实用效果,有利于突出钢结构原理与设计课程的军事特色。
课程资料室新增规范26本、图集10册、设计手册13本、辅导教材45本,为深入搞好课程教学工作、拓展学生相关知识提供了有力的支撑和保障。
(三)开设了网上虚拟教室
除了在硬件方面的建设,学校还十分重视网络教学软环境建设。依托学院网络教学应用系统,开设了虚拟教室,建立了素材类型齐全的钢结构教学信息资源库。目前资源库包含多媒体素材、多媒体课件与网络教材三大类,含文本素材500多份、图片1 000多幅、音频文件20余个、视频录像5个、动画文件19个、试卷30套。制作了适合不同层次学生的多媒体课件2套、网络教材1套,自制资源总量达1.5G,形成了以培养学生专业实践能力为重点的钢结构原理与设计网络课程体系。
四、加强实践性环节
钢结构原理与设计课程在实践性教学上设计了4个相互衔接的环节。
一是,钢结构课程设计和毕业设计。学生通过钢屋架设计,综合全面地运用所学钢结构基本知识,按设计任务书要求完成普通钢屋架设计和绘制施工详图,并撰写设计计算书。采用设计答辩的方式,调动和激发学生参与课程设计的积极性,提高学生运用专业知识解决工程设计问题的创新能力。
二是,第二课堂活动环节。利用暑假认识实习组织学生到工程部队学习,利用毕业实习组织学生到各地工地参观,每年指导学生参加学院“求实杯”课外学术科技作品竞赛,举办了丰富多彩的学术专题和工程案例讲座,通过观看施工视频录像等活动培养学生发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。
三是,工程案例教学环节。在教学案例建设中注重知识点的结合,采用启发式和参与式教学模式,培养学生的创新思维和运用知识的能力。
四是,后续课程教学以及综合演练科目训练环节。开展模拟化教学和训练科目教学,提高学生综合运用专业知识解决工程实际问题的能力。上述实践活动贯穿于专业教学的第三、四学年,全面推进了素质教育,培养了学生的创新精神和实践能力。
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Course construction of principle and design of steel structure
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(Department of Civil Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, P. R. China)
关键词:应用创新型人才;“混凝土结构基本原理”;教学改革;课程建设
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(a)-0000-00
Abstract: The course of concrete structure principle is an important professional course in the civil engineering major. After analyzing the course characteristics and current teaching situation, this paper surrounds the target of training applied innovative talents, conducts in-depth research and discussion for the existing problems from the aspects of optimize teaching contents, improving teaching methods, examination assessment methods and enhancing practice teaching. It can provide a reference for improving this course’s teaching quality and the actual effect.
Key words: Applied and innovative talent; Concrete structure principle; Teaching reform; Course construction
一、教学改革的背景与意义
当前高等教育的结构呈现出多元化和多样性,发展应用型本科教育,培养多样化人才已成为了共同的选择和普遍趋势。为此,我国专门提出了“卓越工程师教育培养计划”。太原理工大学作为一所理工科优势明显的“211工程”重点建设大学,是教育部61所首批入选的“卓越工程师教育培养计划”、国家“大学生创新性实验计划”的实施高校,在培养创新型人才方面承担着重要的责任。针对土木工程专业的本科生教育,在新形势下如何培养素质高、能力强、满足企业所要求的高等技术应用型人才,是土木工程专业课程教学改革所面临的主要任务。
《混凝土结构基本原理》课程是土木工程专业一门重要的必修专业基础课,内容覆盖了土木工程专业下属的建筑工程、岩土工程、结构工程、道路桥梁工程、工程管理等专业方向,在整个人才培养中发挥着承接专业知识启迪实践应用的功能,其教学质量直接影响教育质量。其教学质量对于培养土木工程应用型高技术人才,特别是培养学生的创新能力和工程能力具有非常重要的作用[1,2,3]。但从太原理工大学及全国其他高校的教学现状来看,学生普遍存在着理论脱离实际的倾向,实践动手能力较差,缺乏运用所学知识分析、解决问题的能力。为了破解这一难题,急需根据《混凝土结构基本原理》知识体系的认知规律,结合我校土木工程专业的特点,对其教学改革进行探索与研究。
二、课程的特点与教学现状
《混凝土结构基本原理》课程是土木工程专业的主导课程,以结构力学、理论力学、材料力学、土木工程材料等课程内容为基础,具有理论性、综合性、实验性和实践性强的特点,其基本理论涵盖了材料性能、结构设计方法、构件承载能力计算及裂缝、变形与耐久性的验算,还涉及到了预应力混凝土构件的基本知识。教学内容跨度广、难度大,存在着“七多”,即概念多、公式多、系数多、符号多、构造规定多、教学环节多,且其文字内容叙述多[4,5]。因此学生在学习时往往觉得很难,做题时难以入手。传统的教学方式主要是以教师为主体地位,采用课堂授课的方式,强调理论知识的传授。面临着以下几方面的问题:
(1)教学观念缺陷。由于采用以教师为中心,学生一味地被灌输知识。这种以继承为中心的教育,强调知识的记忆、模仿和重复练习,缺乏先进的教育理念,极大的压抑和束缚了学生的创新意识。
(2)教学资源匮乏。该课程的内容非常丰富,且涉及到很多的规范和工程实践,难度比较大。在师资力量方面,目前大多数教师是博硕士毕业后直接进入高校任教,缺乏一定的工程实践经验和锻炼机会,动手实践能力相对较弱,加之教学方式单一,直接影响到了该课程的授课效果。
(3)教学考核落后。由于考试方式主要采用闭卷形式,考核内容大多围绕课本知识,套用各种公式。而学生多以“应试”为学习目的,只是在短时间内集中强化式记忆,死记硬背来应付考试。显然,这种类型的考核方式达不到培养学生创新能力和工程意识的教学目的。
因此,在明确该课程的特点和规律后,为了适应新时期对土木工程卓越人才的培养目标要求,旨在提高学生综合素质为目的,迫切需要改革和完善该课程教学体系,根据知识的结构体系和认知规律,既注重基本概念和基本理论的讲授,又努力提高学生综合运用知识与理论的能力,提高学生创新意识和实践动手能力。
三、教学改革的方法与手段
从教学内容、教学方法、考核方式这几个基本方面着手,对该课程的教学模式进行教学研究和改革探讨,以期建立科学合理的教学模式,贯穿“授之以渔”的思想,提高其教学质量和教学水平。具体描述如下:
(一)教学内容改革
(1)理论部分:在教学过程中强化知识体系的完整、系统和科学性,教学内容以混凝土结构中的基本构件(轴心受力构件、受弯构件、受扭构件、偏心受力构件和预应力混凝土构件)的截面设计为主线,每部分都划分成“原理、设计、验证”三部分,让学生系统掌握它的受力破坏机理、计算基本假定、计算模型、计算公式以及构造设计要求。通过这样的讲解模式使学生思路清晰,搭建起易于掌握的可塑性知识框架,构建了应用知识进行技术创新能力。
(2)试验部分:改变传统教学中陈旧的演示试验模式,即教师对已浇筑好的构件进行加载,通过破坏现象来分析其原因。采用让学生直接动手参与,记录现象并进行思考,培养他们研究性学习的能力。如梁的抗弯试验,对于方案的设计、构件的浇注、以及从加载到破坏的过程,学生来参与,最后验证试验结果和现象是否与预期相同。以激发和培养学生的动手能力和科学创造性思维方法,进一步认识和加深对课本知识的理解、综合分析与解决问题的能力。
(二)教学方法改革
传统的教学方法是老师给学生摆明现象、提出问题,然后老师来回答疑问。结合多年的教学实践后,发现学生更愿意接受互动参与式的教学方式。因此,教师应从学生对知识的认知程度上入手,全面调动其参与性,联系相关的知识点,力争达到实现融会贯通。具体如下:
(1)将工程案例穿插到教学过程中,如课程设计、毕业设计和工程现场录像,都是很好的素材。把解决工程问题作为学习的动力,激发起学生的学习兴趣和创新意识,明白所学理论知识与实践的相互关系,在什么场合使用以及如何使用。此外,在教学时教师应先提出学习的目标和任务,分析和总结知识内容的特点,设置疑问、对重点和难点问题进行讨论,提高学生理论联系实际和用知识解决实际问题的能力。避免学生在学习时漫无目的,耗费大量时间却效果不佳。
(2)该部分教学内容多且与现行规范、规程等联系比较强,应在分析该阶段学生的学习特点和各种教学方法的特点等后,确定有哪些适于多媒体教学和传统的板书。引入大量的图片、动画、工程现场录像等到课堂中来,如清楚直观地展示梁、柱、楼盖等构件的钢筋形式、位置、数量、搭接方式,甚至还可以采用视频跟踪,让学生了解并熟悉一栋建筑的整个施工过程。这样学生会在学习时产生亲切感和亲临感,有利于掌握基本概念,提高整体教学效果。此外,随着工程建设的需求和发展其内容和知识还在不断地更新。教师要及时将学科的发展动态和自己的科研成果来不断填充教学内容,使所授课的知识紧跟学科发展前沿,开阔学生的视野。
(3)考核方式改革。采用多元化的考核方式来评价学生的学习效果,减少其仅靠考试前快速突击就可取得好成绩的弊端,以更加真实合理的方式地来评价学生的学业水平。如综合考量到平时作业、布置任务的完成情况、课程设计和笔试环节,真正激励学生平时的认真学习热情和积极性。
四、结论
通过作者自身的教学钻研与经验探讨体会,深刻认识到《混凝土结构基本原理》是一门理论与实际密切相联的学科,各知识点环环相扣,且涉及专业学科面的范围非常广。教师应从本课程的认知规律和学生的求知特点来寻找突破口,以先进的教育理念和培养土木工程应用型人才为方针,采取多样化的教学方法和手段来紧贴实践,缩小从理论到实践的距离,找到学生易于接受的最佳方式,将基本技能、工程实践能力和创新意识真正的融入到教学工作中去,达到既提升学生知识水平的同时,又拓展了其综合能力。
参考文献
[1] 东南大学等. 混凝土结构上册, 混凝土结构设计原理[M]. 中国建筑工业出版社, 2008.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部组织. 混凝土结构设计规范[M]. 中国建筑工业出版社, 2014.
[3] 刘素梅, 徐礼华. 混凝土结构基本原理课程双语教学实践与总结[J]. 高等建筑教育, 2015, 24(3):112-116.