时间:2023-03-13 11:07:31
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教学中使用的教材太过陈旧,未能及时更新,让学生掌握到最先进的理论基础,学习最先进的技术。教学教材较多,没有统一的标准规范教材以供使用,各学校要结合自身的情况选择适合的教材。教材内容不系统,知识相对落后,技能讲解不到位,导致学生不能掌握最先进的知识与技术。设备不够先进。虽然国家加大了对中职教育的投资力度,但依旧不能满足新技术发展的需求。土木测量设备陈旧,还是使用传统的三仪,新兴的电子测量仪普及率低。设备的循环使用导致设备造成损坏,未能及时维修,影响了教学效果。教师自身存在问题。师资力量不足,教师队伍缺少新鲜血液,大多数老师是高校毕业,未经过实习操作,实际动手能力较差,影响了教学效果。教师的观念落后,对新知识技术的认识不足,重理论,轻实践,降低了教学效率,导致学生动手能力不足。教师对土木工作实际情况了解少,只能纸上谈兵,降低了教学质量。
2.中职土木工程测量教学改进措施
对于教学中存在的问题,要及时的解决,使用先进的教材,引进先进的仪器设备,对老师进行在职培训,提高老师的实际操作能力,促进教学质量的提高。
2.1使用与教学目标相符的教材
根据学校学科自身的特点选择适合的教材,优化教材的内容,使教学内容更加具体,更加系统。采用偏向实践的教材,进行操作技术的讲解,体现学科的实用性。教材要采用先进的传媒形式,利用多媒体教学,使教学内容更加生动,提高课堂的效率。教学内容要及时进行更新,要跟得上社会体制与信息技术的发展,增强学生对先进技术的了解。
2.2加大设备投资,加强设备的管理
学校要及时购进最先进的测量仪器,让学生掌握先进仪器的使用。添置测量仪器,保证仪器可以供学生使用,让学生掌握仪器使用的技巧。对于测量仪器数量较少的学校,要进行合理地配置,让学生可以高效的使用,锻炼学生的动手能力。定期对设备仪器进行维修,保证仪器的正常使用,提高课堂效率。
2.3提升教师的专业素质
学校要加强对老师的培训,提高教师的专业素质,弥补教师实践能力较低的不足。吸收一些具有实际经验的教师,增强教师队伍的整体素质。可以利用假期的时间,将老师分配到实际工作单位,让老师掌握最先进的操作技术。加强对外交流,安排教师到相关的院校进行学习与培训,向学生传授最先进的理论技术。教师进行教学方法的改变与创新,激发学生的创新能力,进行仪器展示与使用讲解,提高课堂效率。
2.4提高学生的实践能力
中职是一种特殊的学校,接收的学生多是初中毕业,或是初中还未毕业,是为了学习一门技术。学生的基础较差,尤其是数学上的知识,对一些函数的了解较少,在土木工程测量应用讲授时有一定的困难,要结合学生的自身特点,进行知识的讲解。教师要发挥学生的主体地位,充分调动学生的积极性,激发学生对于土木工程学习的兴趣。教学时,要注意留给学生充分的时间,老师讲授完理论知识后,让学生及时地进行练习,趁热打铁,让学生把握操作技术。
3结论
第一,由于分方向时间较晚,学生接触桥梁专业课程时间偏后。土木工程学院下属有多个系所,分别开设桥梁工程,地下工程,建筑工程等多个课群方向。各专业本科生前二年统一上课不分专业,当读至大学二年级下学期,学生根据自己的志愿选择感兴趣的专业方向。因此,桥梁工程系的学生名单在大学二年级下学期才能确定,而桥梁系最重要的课程《桥梁工程》此时开课,时间较晚。对于桥梁系本科教育最重要的几门课都是在大学三年级下学期才能上完,如《桥梁工程》(上)、(下)分别在大三下学期和大四上学期上课,作为桥梁课群方向的专业必修课程,在教学中占有非常重要的地位,开课时间偏晚,对桥梁教学不利。又如《结构力学》这门课其中有些内容对桥梁系学生偏重不一样,很重要的却讲得不够细致有针对性。
第二,桥梁工程课程设置内容缺乏全面性。土木工程教育卓越工程师培养目标是面向未来国家建设需要,适应未来科技进步,德智体全面发展,掌握土木工程学科的相关原理和知识,获得工程师良好训练,基础理论扎实、专业知识宽厚、实践能力强,能胜任木工程项目的设计、施工、管理、研究、教育,以及投资与开发、金融与保险等工作,具有继续学习能力、创新能力、国际视野和领导意识的卓越人才。目前我院现有的教学方式,注重了教学的系统性和完整性,但也存在不足之处。桥梁课群方向专业课程信息量大,而每门课程学时有限。桥梁系学生从土木学院中分出较晚,对桥梁系后续本科生教学等有些不利影响,有些课程对本专业并不十分重要,可理解、了解,而有些课程或者内容对于桥梁系学生将来学习和工作非常重要,应加以强调。桥梁工程课群方向现有教学方案偏向公路桥梁课程设计,疏于其他形式桥梁工程课程内容的教育教学。新的桥梁技术专业课程将全面培养掌握各类相应专业学科的基本理论和基本知识,能在公路、桥梁、铁路、城市道路、地铁和地基处理等领域从事施工、管理和初步设计的高级工程技术人才。如何提高学生的工程操作能力、创新能力,如何使公路与桥梁技术专业课程教学更加适应当今社会对人才的要求,都是桥梁工程课群方向积极探索的问题。
第三,思考和建议:产生上述问题的原因在于传统的教学模式不适用于应用型人才培养目标下的桥梁工程课程教学。因此,为改善教学质量和效果,有必要对该课程的教学模式进行改革和探讨.如果桥梁课群方向的学生能早点分出,如大二上学期就确定,则可由桥梁系老师来承担核心基础课和专业基础课的教学工作,这样会更有针对性和效果。对培养专业性强的桥梁人才更有利。建议学校教务处和学院能够考虑桥梁系的要求。桥梁专业课程信息量大,而每门课程学时有限,往往教师花费很多精力和时间,也无法完美地表达桥梁建筑的空间和时间广度。
2小结
总体思路是以学生专业概念、将知识结构、专业技能和综合素质作为基础,以工程为背景,专业素质和工程素养形成为出发点,将专业基础课、专业限选课和专业任选课的重复内容和非连贯知识体系分解整合,以功能实现为目标,构建专业教学模块和体系,根据体系结构设计模块功能。整合专业理论课程内容,避免内容重复、不连贯。整合实践教学内容,使实践环节与理论环节紧密结合起来。整合教材内容与实际工程、科研前沿知识,使教材等硬件设施与当前学科发展紧密结合起来[3-5]。
二、实施方法
以四个模块形式组成整体框架。第一模块,整合理论教学内容。通过以专业课教师为主基础课教师为辅的研讨,进一步确定授课内容的连贯性和重复性,避免知识体系杂乱无章,提出保证知识体系系统化的具体措施和具体要求,条件允许的情况下可以采用集体备课形式。例如,专业课中需要基础课的知识体系以书面形式提交给相关单位或者相关教师,并以此作为教材。通过大作业、小设计等手段使每一门课程的知识连贯起来[6]。第二模块,整合实践教学内容。通过组织专业课教师研讨,进一步确定实习内容与专业课等课程知识的联系,如生产实习与土木工程施工课程紧密联系起来。另外,课程设计可以整合到一起,如基础工程课程设计可以与混凝土课程设计、抗震课程设计、钢结构课程设计连在一起,下达一个任务书,要求学生用一个任务书完成4个课程设计。这里涉及到方案比选,如同样设计一个框架是钢结构材料好还是混凝土材料好。造价的课程设计也可以结合进去。施工方面的设计可以与生产实习结合。学生在校园就可以模拟设计院工作状态,完成一个局部小设计。条件允许的情况下,可以进行答辩、方案优选或者模拟招投标程序,使学生提前进入工作状态[7]。第三模块,更新专业教材。教材更新的基本原则包括新规范内容、新施工工艺、国内外科研前沿问题,与此配套的课件,讲义,习题随之而更新。若条件具备,可以出版系列教材,吸收兄弟院校、科研院所、施工单位等人员参加教材编写工作;若无条件可以编写校内讲义。第四模块,建立健全教学设施。根据各模块的要求研究相应试验配套、教学条件配套方案。四个模块层次分明,循序渐进,符合认知规律,满足教学目标。
三、可行性分析
专业团队成员知识层次符合实施该项目要求,基本包括各门专业课主讲教师。团队中有从事实际工程项目设计、施工以及从事科学研究成员,可以保证指导项目的顺利进行。专业团队与兄弟院校及科研院所有紧密的联系,有利于项目的顺利实施。建立的实习基地为项目的实施提供平台。
四、结语
工程图学是实践性很强的课程,传统的工程图学授课注重投影理论三视图的阅读与绘制图样表达等基础知识和基本能力的传授与训练,而忽视了该课程的实训性。由于缺少真实生产环节的生产实践活动,学生对一些涉及工程实际的知识点(如金属工艺知识零部件设计及加工理论知识等)掌握不好,导致学生不能理解所标注尺寸的合理性,不懂得技术要求的填写等。因此,绘制的图纸不规范,存在较多问题。由于传统的重理论轻实践的教学模式,影响了学生工程实践能力的培养,不利于学生全面发展。而CDIO工程教育模式的改革正好可以弥补目前工程图学教育存在的不足。
二、融入CDIO教育理念的工程图学教学体系,体现做中学的实践理念
CDIO模式注重系统的能力的培养和工程素质的提高,得到了产业界的充分肯定。2005年燕山大学机械工程学院带头进行CDIO教学改革。里仁学院也紧跟步伐,根据我院的教学特色,重新审视传统的教学过程,反思其重理论轻实践的教学效果,开展了基于CDIO的工程图学教学改革,进行了一系列的探索和实践。
1.重建CDIO特色的课程体系,结合社会需求确定教学内容。图样是设计制造等各环节的重要技术资料,是工程界进行技术交流的语言,是每个工程技术人员必须掌握的基本技能。学生经过长时间的大学教育,毕业后所具备的技术知识专业能力和工程素质,要能直接拿来为企业服务,得到社会的认可。如果教学过程只是纸上谈兵的过程,学生便不能把学到的知识灵活地运用到工程实践中,不了解实践中工程技术上的设计思路零件结构的合理性实际操作的方便性图样表达和尺寸标注的完整性等。设计是为制造服务,制造是设计的后续。一个设计作品如果不能或难以制造出来,则只能是一个毫无意义的作品。因此,我们应该从工程实际出发,减少投影基础理论相贯线标准件等知识,加强工程上最常用的构型能力图样表达能力绘制和阅读工程图样的能力计算机绘图能力等教学内容,注重能力的培养,重建基于CDIO理念的与生产实际相结合的课程体系。
2.从产品设计制造出发,引入特色三级项目,融入CDIO理念。以本教学改革使用的传动器为例,在学期初便把传动器展现给学生,在学习表达方法时,让学生自主讨论设计各个零件的表达方法;在学习零件图的过程中,结合零件的实际应用,再优化各个零件的表达方案,并使标注的尺寸能够满足设计和加工工艺要求,标注出设计制造检验等方面的技术要求;在学习装配图的过程中,根据传动器的工作原理和装配关系,分析研讨装配图的表达方案,并绘制出传动器的装配图。这一过程主要由学习小组自主完成,小组代表陈述,学生集体讨论,教师给以适当的引导并做出点评。最后,完成设计说明书,并制作PPT进行答辩,由各小组组长评定打分。整个过程中,充分调动学生对工程实际的好奇心,引导学生在实践中自主学习,潜移默化地提高了自学能力。在此过程中培养学生的团队合作能力,以及学生的工程意识和对产品负责的观念,培养耐心细致严肃认真的工作作风。学生充分认识到了现在所学知识的重要性,更激发了对本学科学习的热情。
3.突出实践性,注重理论与实践的结合。工程图学是一门与工程实践紧密结合的课程,根据工程实例加工过程工艺结构等,对学生进行基本理论的讲解,培养工程素质,促进理论与实践的结合。例如,在讲解内螺纹孔的规定画法时,结合内螺纹盲孔的加工过程的动画,会激发学生的兴趣,更好地理解这些规定画法。第一步:用钻头钻孔,形成直径为0.85D的光孔,因为钻头的因素,产生1188的锥角,为作图方便,可简化画成1208,如图1图2所示;第二步:攻丝,形成大径为D的内螺纹孔,因为丝锥不能攻到底,所以需要画出0.5D的攻丝余量。结合生产实践,使学生在学习这些规定画法时,不是枯燥乏味地死记硬背,而是能更透彻地理解规定画法,从而能更好地记住和运用这些规定画法。
4.丰富教学手段,优化基于CDIO理念的教学环境。针对不同的教学内容和要求,使用黑板与多媒体相结合的教学手段。在徒手绘制典型例题的解题过程中,把教师的思维过程展示给大家,并根据学生的反馈调整教学方法与讲解进度,促进教师与学生的互动,营造活跃的学习气氛。多媒体课件的应用丰富了教学内容,并结合多媒体动画,把一些装配仿真过程等直观地展现在学生面前。充分应用模型室的实物模型,并应用计算机三维构型软件,建立虚拟模型。虚拟模型作为实物模型的补充,大大丰富了模型资源,克服了传统实物模型室时间和空间上的限制,改善了工程图学教学环境。另外,给学生观看典型零件的加工视频焊接过程视频铸造过程视频等,有助于学生开阔工程视野,优化工程图学的教学环境,保证CDIO教学理念在实际教学中的融合。
三、融入CDIO理念的工程图学教学改革效果
语言问题一直是制约国际化教学的关键因素之一。高质量的英语授课体系将大大降低留学生的学习难度,吸引更多外国学生来校学习。出国培训是提高教师英语教学能力的有效途径之一。通过国际交流,可以全方位、深层次地了解国际化教育理念,培养英文授课、沟通等各方面能力,学习国内外高水平大学人才培养方案,考察国外优质教学资源,以及国外学生培养质量保障体制等。结合个人国外进修经验,提出如下建议和改进措施。
(一)延长出国进修时间
学校出国进修期限为三个月,由于时间较短,进修人员往往很难获得国外名校的邀请函,如不是与国外高校已有良好的合作关系,则需要花很大的精力才能找到接收的高校和合作导师,而有的教师因为没有获得邀请函而放弃进修资格。此外,除倒时差、熟悉环境、提高英文听说能力以及回国前期准备等因素,真正用于学习的时间仅两个月,进修者难以从头至尾地听完一门课程。因此,建议延长进修时间至六个月,以利于提高课程学习及综合培训效果。
(二)双语班及中文班的开设
目前,学校海外留学生课程基本为全英语授课。一方面考虑到留学生的语言障碍,难以听懂中文;另一方面考虑到留学生基础相对较弱,不宜与中国学生同堂授课。这种做法在国内外皆少见,譬如在美国的中国留学生,不会因为语言障碍或者基础差异而单独分班授课。今后学校在对留学生入学中文水平提出要求的同时,教学方式也应作出调整。可以在大一进行全英文授课,在大二、大三采用双语教学,而大四进行全中文授课。这样既可以降低非母语教学导致教学质量的下降,也有利于留学生提升汉语沟通能力。
(三)网络课程的建设
学校土木工程专业国际化教学基础较弱,多数教师没有经过培训就开始了留学生教学工作。虽然很多教师,尤其是博士毕业的青年教师,具有一定的英语表达能力,但由于缺乏英文课程背景认识,对留学生教学无所适从,课堂效果难以保证,甚至有些课程难以开课。美国很多著名的大学,如普渡大学(PurdueUniversity),学生可以通过选修网络课程获得学分。这些网络课程往往由名师授课,且在网站上提供了大量丰富的学习资源。笔者建议可以与此类大学开展合作,借助国外高校的师资力量,通过国际交流与合作,迅速提升学校英文教学水平。同时,学校也可以成立课程小组,群策群力,加强自身网络课程的建设,为课程建设提供持续、强有力的支撑。
二、课堂教学
IPFW课程安排比较灵活,课堂教学的时间除了上午、下午外,中午和晚上同样有课程安排,课时1小时15分钟,中间没有休息。这有利于兼职工作的学生选修适当的课程,提高学习效率。此外,教师教学方法,不受场所的局限。国外专业课也比较灵活,教师非常重视案例教学,每堂课基本在复习上次课的重点之后,都会介绍新的知识点,然后以例题为主进行讲解。这样可以使学生较好地理解和掌握所学内容并加以应用。国外高校非常重视实践性教学,每门课程都有实践环节。如测量学的教学与实践如影相随,混凝土基本原理的任课教师有自己的设计室,学生会用相关软件进行实际工程设计与分析。回国后笔者在建筑结构设计课程教学工作中尤其注意以下4方面的问题:(1)了解学生背景,来自哪个国家、知识体系等,在课堂中的一些相关的作业,如查找自己国家的相关规范标准;(2)教学内容要系统、条理清楚,且不宜过多;(3)教学方法要灵活,课堂气氛要活跃,重视交流、讨论等;(4)备课要充分,对于常用的专业词汇要牢记,课件最好自己动手做,采用启发式教学。经过一个学期的努力,取得了较好的课堂效果,期末考试的考题也同中国学生的考题难度相当,绝大多数留学生成绩优良,能够掌握所授主要内容。
三、教学组织及教学评估
美国很多高校教学系统直接为教师及学生服务,如IPFW使用的一种叫BlackBoardSystem系统,每个教师和学生都有自己的账号,教师会将课程的教学大纲、教学课件、作业、教学视频及其它资料在课程开课前传到系统,供学生参考查阅。IPFW的土木工程系日常管理相对高效,只有一个教学秘书,全面负责日常的教学安排、会议组织等。教师无论什么职称、职位都有一间独立的办公室,很人性化。教学秘书的办公桌位于办公区的中心,方便与所有教师交流沟通。另外每到学校节日或者教师生日的时候,教学秘书会发放祝福的卡片或者小礼物,让人感觉到集体的关怀,营造出一种温馨氛围,提升教学效果。教学评估方面,美国工程技术学术委员会负责对土木工程专业办学质量的考核,不同学科、专业首先根据ABET要求及自身发展情况,制定相关的评估标准和细则。每隔4年,该委员会直接派专家或委托专门机构对相关专业进行评价。而对教师的教学质量评价来自两个方面,一是学院及土木工程系基于ABET的要求,从多角度考核教师的教学效果;二是学期末发放教学评价表,由上课的学生对教师作出评价。教师对学生课程的考核也是多方面的,基本上教师每次课后都会留作业,期末考试之前会有3~4次小考,另外会安排学生分组进行实验,学生要进行成果汇报,学生的最终成绩由平时作业(20%),期末考试(20%),报告(45%),出勤情况(5%),小测验(10%)五个方面加权平均得出。
四、教材选编
实行国际化教学,必须选择配套的双语或全英语教材。最近几年虽然不少出版社都引进了一些原版英文教材,也有不少国内学者着手编写双语或全英语教材,但真正适应学院国际化办学特色的高质量课程教材却很少。在直接选用国外教材时,应基本符合中国最新的规范要求。很多国外的优秀教材,一般都带有PPT,方便教学使用。但国内外规范并不完全相同,因此要做必要甚至大量的修改才可以使用。由于规范及内容的差性,很多国外的教材不一定适合,有些课程如绿色建筑、建筑结构设计很难在国外找到对应的教材,这时需要组织力量,编写合适的双语或全英语教材。学校应该出台相关规定,提供相应的资金支持,促进留学生教材的编写。此外,由于国外英文教材比较昂贵,学校图书馆应及时扩充购买相关教材及图书,方便留学生和教师借阅。
五、结语
环境岩土工程课程具有课程新、内容广、实践性强和前沿性等特点。环境岩土工程课程教学原搬套用传统学科成熟的教学模式,往往存在以下几个问题。首先,对传统土木工程学科,高校通常采用理论教学与工程实践相结合的教学方式。看似完美的教学模式,但由于教学体制及客观条件的限制,这种教学模式通常被强行切割为理论教学和实践教学两部分、两阶段来分别进行,这就使学生在学的过程中不得不采用单向的学习方式,即先理论学习再实践学习。这种理论与实践的非同步性教学,容易使学生学习思维受到限制。学到的理论知识不能及时用实践去验证,学生发现问题、解决问题的能力也得不到很好的培养和发挥。同样,在实践过程中发现的问题,也不能在课堂上得到同步的探讨和解决,这样不利于激发学生的学习兴趣,学生学习的创新性和主动性也不能很好地发挥,有悖于卓越工程师培养理念。
其次,环境岩土工程学科由于自身发展所具有的局限性,在教学过程中面临很多问题,如该课程知识框架不完善、配套教材缺乏、学科发展的速度与教材内容更新的速度不相匹配等。目前该课程的教师多在自编课件的基础上结合网络资源来授课,以播放幻灯片为主,这种授课方式较以前有很大改进。但是,教学效果并未随之改善,具体表现为教师在课堂上侃侃而谈,学生则昏昏欲睡,没有互动,课程考试往往以学生提交读书报告为主,不能调动学生学习的积极性。
二、环境岩土工程课程的教学改革
(一)结合实际,及时更新专业课程知识
环境岩土工程课程涉及的内容及原理在土力学及基础工程课程中也有所涉及,而土力学、基础工程等课程教材近几十年来没有大变化。例如:土的抗剪强度问题,根据土力学知识,土体结构、含水量以及矿物成分等因素会影响土体的抗剪强度。但是目前很多岩土工程事故却是由于土体环境改变而产生的,如温室效应、城市热导效应等问题的出现,导致受力土体场内的温度增加,土体温度增加将改变土体的强度指标,这种改变对工程结构造成一定的潜在危害。另外,近年来,酸雨在各地频频出现。以上海市为例,上海是个多雨的城市,据资料显示,上海近年来出现酸雨的频率为74.9%,降水PH平均值为4.66。酸雨进入土体会打破土体原先的离子平衡系统,而酸碱离子的失衡也会影响土体的强度。
这些实例在现有的土力学和基础工程课程教材中几乎没有涉及,这就需要环境岩土工程专业教师在授课过程中向学生增补这些知识,培养学生的环保意识与工程意识。因此,在教学中应结合实际,及时更新专业课程知识。
(二)完善实验教学,培养学生的动手能力与创新能力
要实施卓越工程师教育培养计划,进一步完善实验教学是必不可少的一个重要环节,而实验室资源及设备是保证实验教学质量的关键。环境岩土工程课程的实验设备除了需要土力学常规实验设备外,往往还需要涉及环境工程学科的实验资源,但多数高校的环境工程与土木工程是两个独立的学科,分属两个独立的学院,很难将两个学科体系有机地结合在一起。笔者所在的上海理工大学环境与建筑学院打破这一瓶颈,将两个学科融合在一起,依托环保、土木两大行业优势,实行学科交叉和错位竞争,共享环境工程与土木工程的实验资源及设备,这一特色在同类高校中是少有的。环境工程与土木工程两大学科的交叉,为环境岩土工程课程教学提供了充分的质量保证。例如,在实验教学模块中,酸碱液为环境工程实验室常规的实验试剂,在做土的压实实验中,可让一组同学用纯净土,另一组同学可借用环境工程实验室酸碱液,配置不同程度的污染土,然后两组学生将实验结果进行对比,这样不仅培养了学生的动手能力,也让学生深刻体会到环境的改变对土体力学性质的影响。
此外,在实验教学中,笔者结合每年一次的上海市大学生创新创业计划申请项目,在分组搜集大量文献资料,撰写项目申请书和实验方案的设计、实施等过程中,培养学生的动手和创新能力。以今年申请课题为例,上海属中国雷击多发地区,全市年平均雷暴日为53.9天,每年因雷击造成的直接经济损失接近2亿元。笔者在研究中发现,雷击的产生与土体的电阻率关系密切,土体电阻率较大的地层构造使得土层的导电性能下降,不易形成击穿。如果土体的电阻率大于某个平均值,就意味着雷电将空气击穿后不能击穿下伏土体,从而减少形成雷电通道的机率。那么,是否可以从改变土体电阻率入手获得防雷减灾的新途径呢?结合环境岩土工程课程教学,笔者通过指导学生撰写“上海典型土层对雷击能量的转换模式及地基土力学性状变化”申请书,引导学生打破专业学科界限,从环境与岩土的整体角度出发考虑工程问题。目前,该项目已顺利获得上海市教委批准立项,。
(三)结合区域实际,锻炼学生解决实际工程的能力
由于环境岩土工程课程的实践性和应用性较强,仅仅依靠课堂教学远远达不到教学目标,还需要通过工程现场的实习,才能帮助学生深刻理解和掌握专业知识。教学中结合本地区工程实际情况,与施工单位或其他相关单位建立长期合作关系或实习地基,为学生提供更多的实践锻炼的机会。以上海为例,随着城市建设的快速发展,地铁沿线特别是地铁枢纽站附近往往已建或在建大量密集的高大建筑群,所带来的超大超深基坑开挖问题越来越多,呈现出“深、大、紧、近”的特点。在这类工程施工中,极易发生各类事故,危害工程和周边环境的安全。因此,应组织学生去这类工程施工现场参观考察。笔者在教学过程中,为了提高学生对实际环境岩土工程问题的认识和培养学生解决问题的能力,曾组织学生监测上海洛克菲勒外滩源深基坑开挖工程对周边环境的影响,这种让学生亲自参与环境岩土工程的教学方法,使学生对环境岩土工程有了更深刻的认识,取得了较好的效果。
三、结语
1.实践教学学时不足目前各高校的土木工程专业课程大多在30至48学时左右,学生在学习过程中仅仅了解土木工程的基本概念,很难形成完整的体系概念,更不用说进一步将理论知识应用于实际工程。2.学生空间想象能力弱土木工程涉及众多的结构施工图以及结构建设的概念,学生熟练阅读施工图需要一个长时间的训练过程,但是学生在大学四年里很难做到快速熟练地阅读工程结构有关的施工图,对工程结构的建设和建造等方面的概念更是只知其然不知所以然。其最根本的问题在于学生很难在有限的学习时间内做到将施工图想象成实际的结构,结构空间三维关系概念非常薄弱,严重妨碍了土木工程基本理论的学习进度。3.理论和工程实际脱节土木工程专业课程是专业性和实践性都非常强的课程,其中工程设计、工程施工、工程检测和试验等诸多方面与工程实际直接相关,但一直以来,土木工程专业课程的授课形式大多只是依据教材讲授,很容易出现“照本宣科”的现象,学生在学习过程中往往似懂非懂,甚至可能发生对一些基本概念理解错误的现象。例如很多结构的加工工艺以及施工方法,在课堂上仅凭讲述是很难做到让学生理解清晰的。4.工程实践不能同步土木工程专业课程的开展,需要配套进行详细的课程设计、试验分析和生产实习等环节,但由于课时的限制,很多课程设计只能简单地进行一些局部的结构设计。例如“钢结构”课程的课程设计只简单地进行门式钢架的设计或简支钢屋架的设计,学生通过这样简单的工程实践,很难做到在毕业时能满足社会市场对土木工程的需求。5.实践资源和资金有限由于专业的特点,土木工程专业课程的实践环节,诸如施工实践、结构检测与试验等,通常需要投入相较于其他专业更多的资金和资源,这与规模日益扩大的本科教学以及教学资源相对有限的社会现状形成突出的矛盾。因此,基于现今土木工程专业课程的教学现状,改革土木工程专业实践教学模式以适应学科的建设和发展,满足社会建设需要十分必要,非常迫切。
二、实践教学改革的思考
笔者结合一直以来的教学经验,尝试在以下方面进行探索和研究:1.实践教学拓展的研究与探索以往的实践教学,通过具体的实验、实习、设计以及工程实践等环节实现,而这些环节的最终目的都在于提高学生的专业知识学习水平和技能应用水平。基于教学时间、资金、场地和设备等限制,笔者将传统的实践教学模式进行拓展,实现虚拟实践教学和实际实践教学相结合的教学模式。通过计算机虚拟仿真技术,将工程实验、生产、施工和设计等环节制作成逼真的3D视频并建立资源库,弥补实际实践教学实践过少的缺陷,最大程度训练学生建立完整的工程结构概念。具体的工作包括工程试验仿真、工程生产仿真和工程施工仿真等。其中,工程试验仿真:将土木工程专业工程中大量的材性试验和构件试验,制作成三维动画,让学生能直观地认识工程材料性质以及构件力学特性。工程生产方法仿真:将土木工程中相关的构件或材料的生产过程、生产工艺等,结合视频录像,制作成系列专题动画,补充学生在企业单位或工地的生产实习的学习,以达到在有限学时内进行丰富的生产实践教学与学习。工程施工仿真:将土木工程项目建设施工的过程以三维动画形式呈现给学生,将“工地”搬进教室,使学生通过丰富的视频学习,认识具体的工程管理及工程施工的概念和重点。2.课程设计的研究与探索探索“以分散与集中相结合的方式”填补教学课时的不足,以“课堂与工程相结合”的方式改变传统单一的课堂教学方式,将课程设计与实践教学充分结合,探讨相关问题和措施。3.毕业设计的研究和探索毕业设计要求学生能够系统地对土木工程结构进行分析和设计,要求学生参与从工程方案规划、工程设计到绘制施工图的全过程。通过比较完整的工程结构设计训练,让学生基本具备进行工程设计的能力,有效培养学生分析问题和解决实际工程问题的综合能力。逐渐开展“小组设计模式”,通过小组协作设计,锻炼学生的团队合作协调能力,以适应社会工程建设的需求。4.工程训练的研究和探讨活跃工程训练模式,充分利用校内实习基地和校外产学合作实习基地,建立完善的工程训练教学模式。鼓励学生开展工程结构模型探讨训练,通过诸如土木工程结构设计竞赛等模式,促进学生参与工程训练的学习热情和积极性。5.实验教学的研究和探讨加强实验教学体系建设,增加实验教学的课时比例。根据人才培养要求,减少设置认知验证性实验,增加综合设计型、综合型、创新型的专业实验课,鼓励学生开展自主创新实验,着力培养学生的实践能力和创新精神。鼓励学生参与结构架构模型实验,通过亲手制作结构模型,加深对工程结构的认识,以达到创新实践能力的培养。同时鼓励学生参与诸如结构设计大赛等与土木工程专业相关的竞赛活动,促进第一课堂和第二课堂的有机结合。
三、结语
土木工程材料课程实验教学除了上述实验教学方法存在问题外,还有一个突出的问题,即学生实验学习与实验考评成绩之间并没有必然对应关系。实验成绩主要是对实验报告的考评,依据单一,而且往往实验报告抄袭现象非常严重,以致学生做好做坏一个样,动手操作与旁观一个样,预习与不预习一个样,这实际上是对学生不主动学习、实验不动手操作惰性的纵容。因此,要改变土木工程材料课程实验教学现状,关键在于打破这种不对应关系。学生课堂学习通过试卷考试来考评,但实验成绩不能采用试卷考试成绩来考评,因为试卷考试并不能真实反映学生实验操作情况。那么,要建立实验学习与实验考评成绩之间的对应关系,必须做到学习中有考评,考评过程就是学习过程,两者相互结合、相互影响,共同促使学生由被动学习变为主动学习,引导学生动手操作,积极思考,真正实现上述实验教学的两个目的。
二、实验学习与考评相结合的方法
(一)实验过程控制
为了使实验教学顺利进行,在实验课之前,应做好以下准备:
(1)按照自愿组合原则将每个班学生分成实验小组。
(2)详细讲解考评规则,强调实验学习与实验考评的结合方式,让学生清楚考评规则。
(3)课堂理论教学可利用视频、动漫等教学手段讲解实验,演示实验;实验课将不再讲解实验操作、实验步骤、注意事项等。
(4)要求学生在实验前做好预习报告,对预习报告格式不作限定,但其中必须包括小组如何分工合作等内容。为了让学生有充裕的时间完成实验,传统实验都安排约2个小时,其中30分钟由教师讲授实验目的、实验步骤、实验注意事项等。但实际上,土木工程材料课程实验内容并不是很复杂,实际操作时间短,但因为绝大部分学生没有做好课前预习,对实验不熟悉,实验现场只好边看书边做,或者看别人做完后自己再依葫芦画瓢,学生实验操作既没有压力也没有动力。针对这种情况,在实验安排上将实验时间从2小时缩短至1小时,取消教师讲授时间,将实验完成时间纳入考评成绩,以促使学生做好课前预习以及分工合作安排,做到实验过程中小组成员人人动手操作,而不是由个别学生包办,并将实验过程的分工合作情况纳入考评成绩。1小时实验时间分成三部分:5分钟由教师简单介绍实验用仪器和原材料;40分钟由学生实验操作;15~20分钟安排实验讨论。
(二)实验情况讨论
学生基本上都是第一次接触实验,在实验操作过程中难免会出现失误。传统实验教学中,教师常常担心学生出错,一旦发现学生操作失误,就马上中断学生实验,再指导应该如何操作,甚至代替操作。这种教学方法表面上保证了学生实验的顺利完成,但实际上这种做法不仅使实验过程变得不连续,而且打击了学生实验的积极性,不利于学生独立思考。实验过程中,教师是主导方,教师常常无意识地用自己成熟的实验概念强制代替学生初次的实验思考。其结果是学生完成实验后对自己实验操作是否规范、实验应注意的细节、实验有哪些知识点需要掌握、实验操作程序是否正确都不清楚。因此,教师在实验操作过程中最好不对学生进行任何指导,不打断学生实验,只在旁边观察,了解与掌握每个小组的实验情况;实验完成后再组织学生对整个实验情况进行讨论。在讨论过程中教师可引导学生进行归纳和总结,尤其对操作失误的要进行重点分析。讨论分析具体步骤如下:先请一位学生将整个实验操作过程、实验注意事项等陈述一遍。在此基础上,其他学生结合自己的实验情况进行补充和讨论。在讨论过程中,教师根据观察到的实验情况以及学生讨论的情况,对每个小组实验操作过程中出现的问题进行分析,引导学生思考、总结与归纳,得出正确的结论。以下具体举例说明。实例一:在水泥胶砂实验讨论中,有学生说他们发现胶砂搅拌后不均匀,影响了试件成型效果。针对这个问题,首先引导学生进行分析,得出引起搅拌不均匀的主要原因是搅拌叶片与搅拌锅底距离过大,由此强调说明实验设备对实验精确性的影响,每次实验前应对实验设备运行情况进行检验;然后提出如何才能使胶砂搅拌均匀的问题,引导学生对实验过程中搅拌叶片停止90秒时应该做什么这一实验细节的讨论。在讨论过程中,除了强调规范中“用刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中”的内容外,还可以引出如果用刮具将锅底胶砂搅拌起来,将有利于提高胶砂均匀效果这一实验技巧。通过讨论,加深了学生对实验仪器、操作细节重要性的认识。实例二:粗骨料表观密度测量实验中包括饱和面干、开口孔隙等知识点。在实验过程中,发现很多学生并没有用湿抹布将粗骨料表面积水抹干就直接称量。针对这一问题,在讨论时,首先对多孔材料空隙结构和表观密度计算公式作简单复习,引导学生思考操作中出现的细节错误,突出实验操作细节的重要性;同时对饱和面干、材料空隙结构、表观密度等相关知识点进行全面复习。讨论结束后,再由教师将正确实验操作程序从头至尾复述一遍,突出实验注意事项,总结实验目的,给学生正确的实验知识。
(三)实验报告内容
每个小组提交一份实验报告,实验报告不拘泥于形式,鼓励学生在形式上自由发挥,但在内容上要包括实验操作过程的描述、小组每位成员对自己所负责工作的介绍以及实验操作的体会、实验结果分析等。对实验结果的分析鼓励采用多种形式,如结合操作中出现的问题进行分析,还可以对各小组的实验结果进行横向对比分析等。
(四)实验考评方法
考评内容主要包括五个部分,即实验时间、实验卫生、实验操作、实验讨论和实验报告。具体考评细则和评分标准如下:
(1)对实验完成时间的考验占考评成绩的5%,考评对象为各小组,小组成绩即为小组每位成员的成绩。其中每个班级10个小组前两名得分为100分,中间六名为90分,最后两名为80分。对实验完成时间的考评只作为一个鼓励措施,考评成绩不能太低。
(2)对实验卫生情况的考评占考评成绩的5%,考评对象为各小组。根据每个小组实验操作结束后对仪器设备等的整理情况进行评分,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。实验卫生是良好实验习惯的表现,考评成绩上可拉开差距。
(3)实验操作成绩占考评成绩的10%,考评对象为小组。主要考评每个小组成员合作情况和操作熟练的程度,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。
(4)实验讨论考核成绩占考评成绩的30%,考评对象为每位学生。所有实验完成后,讨论时学生未发言的0分,有一次发言的80分,两次发言的90分,三次及三次以上的100分。发言讨论能反映学生对实验的态度,实验讨论成绩占考评成绩比例应大一些,有利于提高学生动手实验的积极性。
(5)实验报告成绩占考评成绩的50%,考评对象为小组。考评内容为实验报告内容,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。在考评细则中,只有实验讨论的考核是针对小组每个成员的,旨在鼓励学生积极思考,踊跃发言;其他四项都是对小组统一评分,鼓励团队合作;对实验报告,如果要求小组成员每人一份,很多内容会重复,流于形式,因此,可调整为要求小组成员通过讨论,由小组统一提交一份具有实际内容的实验报告。
三、实验教学方法实施要点
相对传统实验教学方法,本文提出的方法缩短了实验时间,加重了对实验操作过程的考核,在具体实施过程中,要求:
(1)教师和助教集中精力,随时了解与掌握学生的操作情况,按照考评细则及时对每个小组的完成时间、卫生情况、实验操作熟练程度和讨论发言做好定量考评;
(2)保证实验仪器运行稳定;
(3)讨论中要调动学生积极性,引导学生参与讨论。
四、结语