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关键词:土木工程;竞赛;实践教学;创新
基金项目:黑龙江省教育科学规划课题项目 课题名称 普通高校土木工程专业创新型人才培养模式研究。编号:GBC1211059
作者简介:宋高嵩,男,1964年出生于山东省平度市,工学硕士,教授,从事工程:土木工程教学,研究方向:道路工程规划设计。林莉,哈尔滨理工大学 ,副教授。王晓东,哈尔滨理工大学 ,讲师。
1、土木工程专业实践教学体系的内容及存在的问题
按照土木工程(建筑、道桥)专业人才培养方案,制定了包括必修课、限选课、任选课三个层次的教学计划。该计划的特点是:文理渗透的公共基础,系统宽厚的技术理论,灵活多样的专业方向,多维立体的实践体系。在教学内容上[1] ,精选课程内容,做到厚基础,宽口径,减少必修课门数,增加选修课门数,提高新技术、新工艺、新材料等现代科学技术和现代管理技术的含量。方案设计[2]如下:
公共基础课(人文社会+数理化+外语+计算机文化+体育等)一公共理科平台
专业基础课(力学+地质水文+测量+材料十结设十土木概论等)一大土木基础平台
(两大平台)+(道路+桥梁课程模块)一道路与桥梁工程方向
(两大平台)+(结构工程课程模块)一建筑工程方向
从以上人才培养方案来看,似乎没有什么问题,但具体到每个细节和环节来看,如何提高学生素质,如何培养创新型人才方面,操作性不强,目标不明确,难道就是增加或者减少几门课程就做到创新了吗,人才的培养素质就提高了吗?从事土木工程建设设计、施工和管理的人员必须具备吃苦耐劳的创业精神和精益求精的工程质量意识。以培养学生创新、创造和创业能力为重点,以造就适应现代知识经济时代需要的高素质的应用型人才为目标,构建素质教育目标体系和工作体系。经过四年的学校生活,在浓郁的育人氛围中,养成人才必备的优良素质。目前的三段式人才培养方案是没有什么问题的,但在如何提高学生的工程实践能力,培养创新型人才方面存在许多不足,尤其实践环节,缺乏考核标准,尤其对学生的整体评价不合理。本文从土木工程专业的实践教学环节从发,探索研究创新型人才培养的新思路。土木工程实践教学环节包括实验、实习、课程设计、毕业设计等。
1. 培养创新型本科人才,提高实验教学效果的新思路
1.1计算机课程的上机训练与考核的创新改革
传统的上机训练是学生上完理论课后,组织学生到计算机室练习,由于时代的发展,以及智能手机的广泛运用,学生对计算机基本操作和练习非常不感兴趣,尤其很多学生几乎每人一台笔记本,结果造成上机效果非常不好,打游戏,玩手机现象非常普遍。基于以上情况,结合学生的特点,把学生上机训练的内容,设置成游戏通关的模式,学生每过一关,相当完成一个上机训练项目,由易到难,由浅入深,循序渐进,根据学生的过关情况进行成绩评定。这种既提高学生的学习兴趣,又激发学生的创新能力,两者结合,达到较好的教学效果。
1.2 土力学、建筑材料试验课的创新改革
土力学、建筑材料试验课与工程实践结合紧密,但由于学生课前准备不充分,再加上目前学生普遍动手能力较差,另外,土力学、建材试验课接触的试验原材料如沙土、水泥、石料等较脏,环境差,造成学生参与意识差,试验无从下手,试验数据不准确,效果不理想等状况。这类试验课改革的思路是教师上课前先把试验项目告诉大家,让学生分组上网收集资料编写试验项目所需的原材料、试验仪器和操作步骤,当然,上试验课程前教师可以先领着学生参观试验仪器,并检查试验准备情况。上实验课时,教师主要负责检查,纠正学生试验过程中的错误,让学生独立完成试验项目,并且鼓励学生在实验时提出自己对实验方法、试验仪器的改进、改良,这种方法可以提高学生的独立思考和操作能力,由被动变为主动,由上实验课时不知所措,到上实验课时自己尽快完成,既节省了时间,又提高了学生的动手能力。一举多得。当然,比较理想的的土力学、建筑材料试验课程的上课方式是采用集中训练的方法,土力学一周,建筑材料3~4周,让每个学生在实验室独立系统地完成每一个试验项目,采用抽签比赛的方式进行考核,效果会更佳。另外,鼓励学生积极参加全国试验员资格考试,获得试验员资格证书的成绩评定为优秀。
2. 培养创新型本科人才,提高课程设计教学效果的新思路
土木工程专业的课程设计包括混凝土楼盖设计、预应力混凝土简支梁设计、单层厂房设计、房屋建筑学、梁桥工程设计、结构工程基础设计、桥梁基础设计、钢结构设计、路基路面工程设计、施工组织、道路勘测设计。这些课程设计概括起来,主要包括两项内容:一是设计计算分析,另一种是计算分析和结构外形设计。
对属于纯粹计算分析的课程设计,例如,施工组织中的概预算计算分析,路面设计中的厚度计算、预应力混凝土简支梁设计、桥梁基础设计等、建议鼓励学生使用计算分析软件来代替繁琐的手工计算,把学生从枯燥的计算中解放出来,学生尽可能地掌握软件使用技巧,有可能的话,让学生参与计算程序的修改和调试,提高学生的分析问题,解决问题的能力。鼓励学生参加造价员从业资格等考试,对获得造价员资格证书的学生,施工组织课程设计成绩直接评定优秀。
对于属于结构外形设计为主,计算分析为辅的课程设计,如房屋建筑学、桥梁工程设计、路基挡土墙设计、单层厂房设计、道路勘测线形设计等,建议教师在上理论课时就把课程设计题目提前布置下去,鼓励学生采用纸质模型、绘图渲染等手段表现设计效果,最后课程设计期间,鼓励学生全身心投入设计中,采用竞赛的方式进行成绩评定,例如房屋模型大赛、桥梁模型结构大赛等形式,激发学生的创新激情,调动学生参与的积极性,充分发挥学生的主观能动性,为培养创新人才奠定基础。
3. 培养创新型本科人才,提高实习教学效果的新思路
土木工程专业的实习包括认识实习、测量实习、地质实习和生产实习
对于认识实习,传统的做法是参观城市的著名建筑、著名桥梁和预制厂等内容,写实习报告的形式完成实习内容,为了增加认识实习的知识性、趣味性,在参观的基础上,聘请有关工程师、项目经理实地讲解和讲座的形式,实习成绩考核采用知识竞赛的形式进行评定。
对于测量实习,可采用与工程实践相结合的方式,积极与学校附近的公园、小区联系,为他们测绘地形图,通过实践提高学生的测绘水平,另外,开展测量竞赛考核活动,例如,水准高程测量大赛、导线闭合测量大赛,既提高学生的测量技术水平,激发学生的学习兴趣,培养学生的参与意识、创新意识,又可以公平合理地评定学生成绩。同样,鼓励学生积极参加测量员资格考试,获得资格证书的给予奖励。
对于地质实习采取实地踏查与鉴别分析相结合,采用矿石鉴别大赛等手段,提高学生岩石鉴别能力,发挥学生的创新能力和鉴赏水平。
对于生产实习,多年来一直采取与生产相结合的办法,学生直接参加工程建设第一线,顶岗挂职锻炼,实习结束后写一份实习报告和交一份实习鉴定进行评定成绩,总体看来没什么大问题,但在成绩考核方面,应根据学生工地实际情况,在实习期间拟定论文题目,结合工程实际撰写科研论文,实习结束进行论文答辩,对优秀论文推荐杂志发表,实习产学研一体化同步发展。使学生的创新水平得到真正实质性提高。
4. 培养创新型本科人才,提高毕业设计教学效果的新思路
学生的毕业设计是学生能力的综合培养的重要阶段,应该从选题开始,进行有针对性的引导和培养,根据学生大学近三年多来的学习体会、就业情况、考研情况以及将来的自身发展情况综合考虑。
对于已经考上研究生的学生,着重从科研能力方面培养,在毕业设计阶段跟着导师从事科研工作,撰写切实可行的科研论文,对于能发表EI、SCI检索的论文,毕业设计按优秀成绩评定。
对于已经签订就业单位的学生,应根据就业单位的实际情况和将来的就业要求,实行双导师制,由用人单位和学校各指派一名指导教师,共同研究和探讨毕业设计题目,学生可以在用人单位提前实习就业,在此期间完成毕业设计或者论文,但必须和工程生产实践相结合,解决工程中出现的疑难问题,或者有所创新,例如改良、改进试验检测方法、施工方法、施工设备等,只要有创新点,就可以完成毕业设计,有发明专利的成绩直接评定优秀。
对于未签订就业单位的学生,重点从工程基本训练方面选择毕业设计题目,例如,道路线形设计、玻璃幕墙设计、超市设计等内容,在设计过程中,让学生提出自己的创新思想,另外,鼓励学生从基础做好设计,把基本知识掌握牢固,一步一个脚印的做好每个设计。在设计中让学生体会脚踏实地,不要好高骛远,端正就业态度。最后取得设计、就业双丰收。
5、结论
培养创新型土木工程本科人才,不是简单的喊口号,应该从人才培养方案入手,贯穿教学的每个环节,处处体现培养创新型人才思想和方法、手段。我们从土木工程专业教学实践的各个教学阶段分析研究了培养创新型人才的创新模式和创新思想,在应用中取得了良好效果。开展实践性教学是创新人才培养模式的重要方面,在教学计划制定过程中,加大实践性教学的比重,尽可能地将实践性教学贯穿于高等本科教育的全过程,使教学方式从“以教为主”,逐步向“以学为主”转变。学生只有通过实际演练才能提高学习的自主性和创造性,才有可能形成创新能力和实践能力。在这方面,与企业的合作能够起到有效的促进作用。本科教育要重视培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。当今社会对大学生的基本要求,不仅需要有全面的知识,而且需要有更好的适应性、开拓性,有更加灵活的创新意识和更加健全的创业心理。加强实践教学为学生这些创新素质的培养和提高创造了基本条件。从这个意义上讲, 创新型人才培养模式必须从细节入手,贯穿实践教学的每个环节是实施素质教育、促进学生全面发展的重要载体。
参考文献:
[1] 宋高嵩,曲贵民,林莉.构建土木工程(建筑、道桥)专业课程体系的研究探讨[J].硅谷,2009,(7):157.
关键词:工程能力;培养;教学改革;课程
Reform and practice on course of building structure design facing engineering ability training
Liu Jianping, Jia Zhirong, Shi Jun
Shandong university of technology, Zibo, 255049, China
Abstract: College students' engineering capacity cultivation of higher engineering education is the important part. Articles combining CDIO engineering education concept, to building structure design course students' engineering capabilities in the process of teaching and improving students' creativity as a starting point, from reforming course system, optimization of teaching contents, improving teaching methods, strengthening practice teaching, attention to teacher training for project explores ways and means of building structure design course construction.
Key words: engineering capacity; training; teaching reform; course
重视学生工程能力的培养已成为世界各国高等工程教育的共识和趋势。CDIO是国际上先进的教育教学理念,也是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合,现代工程的社会性、复杂性、实践性、创新性等特点更加突出。土木行业的发展对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求。在这样的环境下,如何以工程能力培养为主线,进行教学改革,调动学生学习的积极性、主动性,重视学生的个性发展,提高学生的创新意识和探索精神,是值得我们深入研究的课题[2]。
房屋结构设计是土木工程专业建筑工程方向的专业课,是混凝土结构基本原理的后续课程,在土木工程本科培养计划中有着举足轻重的地位。该课程内容包括绪论、梁板结构、单层厂房结构、多层框架结构和砌体结构等五部分,内容丰富,理论性、实践性和综合性强,从改革课程体系、优化教学内容、改进教学方法、加强实践教学、重视教师工程能力的培养,尤其是注重学生工程能力的培养等方面探索了房屋结构设计课程建设的途径和方法。
1 面向工程实际,改革课程体系
基于CDIO培养大纲要求,以强化学生工程素质和创新能力培养为主线,按照房屋结构设计课程知识的内在逻辑结构,将房屋结构设计课程的教学分为结构概念设计、结构分析、结构设计和新结构新技术四大模块,对其知识模块进行优化组合。将土木工程传统知识与最新技术进展相结合,将专业知识与现代信息技术相结合,将书本知识与教师的科研成果相结合,将基本概念与工程案例教学相结合。同时,对课程设计、生产实习、毕业设计和课外实践教学等环节,按“分阶段、递进式”模式进行了研究和改革,形成了“多模块、多类型协同发展”的课程体系。
2 优化教学内容,增强工程意识
CDIO教育模式重视培养学生的工程能力,因此知识的连贯性、承接性和互补性变得非常重要,在教学中要紧贴工程实际,优化教学内容,适时、适量地补充新技术、新方法、新规范、新标准等,充分体现教学内容的适应性和时效性。
2.1 整合教学内容,优化知识结构
在教学中以“结构布置―计算简图―截面设计―构造处理―施工图绘制”为主线,避免重复,重讲概念、讲思路、讲动向,剔除或减少与力学、高层房屋结构设计等课程内容重复或相近的成分。如框架结构的内力计算方法(分层法、反弯点法、D值法)、肋梁楼盖结构连续梁按弹性理论的内力计算方法、单层厂房排架结构的内力计算方法,其基本的计算方法在结构力学中已经学习,再将理想状态下的力学方法引入具体的结构中来,需要一个过渡和熟练应用的训练。因此,将此内容安排在房屋结构设计课程中,只讲计算要点,过程不重复,遇到建筑抗震设计、高层房屋结构设计等此类问题,就可略去不讲。
2.2 教学内容与现行规范相结合,注重知识的融会贯通
作为一个土木工程师,必须掌握国家的有关规范、规程。本课程的教学涉及了混凝土结构设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范等,学生学习本课程的基本原理有助于理解这些规范。因此,教学中既要对结构设计方法进行重点讲解,又要介绍规范条文,引导学生对规范条文在理解的基础上灵活运用,培养学生正确运用规范的能力。
2.3 加强概念设计内容,注重学生概念设计能力培养
结构概念设计不是某种具体方法[3],它贯穿在结构设计的整个过程中,包括结构方案的选定和布置、荷载传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判断和加强以及承载力和结构刚度沿高度的均匀分布等,它是结构工程师的基本功。一个合理的结构设计往往是结构概念设计、结构计算分析、构造措施三部分内容的有机结合,概念设计是结构设计的灵魂。因此,教学中应重视概念设计,引导学生从整体上把握结构布置和细部构造的关系。
2.4 增设新结构、新技术模块,拓宽学生的工程视野
从CDIO的角度上改造房屋结构设计课程的教学内容和体系设置,除了要大力加强课程间的横向联系和交叉综合外,还要考虑根据房屋结构设计课程的工程应用背景,增设新结构、新技术教学模块作为该课程的延续和深入,如增加了现浇混凝土空心楼盖、混凝土叠合箱网梁楼盖、新时代下的办公建筑、商业建筑、多功能综合建筑的概念设计等新技术专题,并给出相应典型实例,既提高了学生的学习兴趣,又拓宽学生的工程视野。
3 改进教学方法,培养工程思维能力
3.1 基于工程实际的案例教学
在教学中将大量的工程图纸、图片和资料引入课堂,在教学中增加工程因素、工程内容,使理论知识具体化、实体化,培养学生工程意识和工程思维方式。同时,介绍国内外典型的建筑结构设计实例,开展课堂讨论,引导学生积极参与,主动学习,通过多方案比较解决问题,提高学生主动学习能力、交流能力和创新能力。
3.2 基于项目的“做中学”教学方法
在课程教学过程中,全面探索基于项目的教学方法,采取以问题为导向,以大作业、课程论文、文献综述报告等为载体的探索式学习模式,培养学生从工程全局出发,综合运用多学科知识和工具解决工程实际问题的能力,培养学生的自学能力、创新能力、动手能力、协作能力和探索未知的能力。
3.3 基于问题的启发式、讨论式和讲评式教学
积极实践启发式、讨论式和讲评式的教学方法,注重发挥学生在教学中的主体地位,调动学生学习积极性、主动性和创造性,按照“提出问题、分析问题、解决问题、结论和讨论”的思路,组织课堂教学[4]。
4 加强实践教学,强化工程能力培养
4.1 将CAD/CAE软件引入实践教学中,提高学生计算机软件应用能力
实践教学环节是培养学生综合素质和工程实践能力的重要阶段,在课程设计、毕业设计阶段,开展专项训练和引导,培养学生综合运用专业基本理论和基本技能,使学生受到结构工程师所必需的综合训练,如查资料、结构方案布置、结构分析、结构施工图绘制等,并将PKPM,天正建筑CAD,ANSYS等CAD/CAE软件引入课程设计、毕业设计、课外科技活动中,提高学生工程素质和计算机软件应用能力。
4.2 搭建结构设计大赛平台,提升学生工程实践能力与创新精神
积极引导学生参加学科前沿讲座和学术交流活动,不断开阔视野,激发学习兴趣,增强活力;鼓励学生积极参加结构设计大赛、大学生创新立项等第二课堂活动,培养学生的工程意识、科学思维、合作精神、实践能力、创新能力。
4.3 通过参与教师的科研项目,提高学生研究问题的能力
学生参与教师科研项目,是我们培养学生应用能力和创新意识的另一有效途径。通过把在课内实践性教学环节中表现出研究兴趣和潜质的学生组织起来,有针对性地指导他们参与教师科研课题的研究,进一步培养他们研究问题的能力,提高他们的创新意识。
5 重视教师工程能力的培养
教师工程素质的高低是工程教育成败的关键因素之一。课程组每个青年教师都制定了相应的培养计划,实行指导教师责任制,青年教师通过组织、指导学生的设计竞赛、课外科研及其他实践性环节,使自身的知识面得以扩大,并提高了工程实践能力;积极鼓励专业教师取得相关的执业资格证书,在理论知识达标的基础上,检验教师工程实践能力是否达标;鼓励教师到国内相关行(企)业参加工程实践、科技开发或兼职,在搞好技术服务的同时使得自身的工程实践能力得到提高。
6 基于注册考试制度的试题改革
土木工程行业已实行注册师执业制度,结合国家一级注册结构工程师专业考试大纲要求[5],本课程考试中,试题题型、覆盖率接近注册工程师考试试题,且大幅度增加连锁计算题、综合概念题的比例。比如混凝土结构的设计,涉及计算简图、内力计算、内力调整、内力组合、正截面承载力计算、斜截面承载力计算、钢筋直径、间距、根数等构造要求的确定等方面,每个题目涉及内容广泛,需要综合知识和技能,注重对学生综合能力的考察。
7 结束语
房屋结构设计课程在土木工程专业本科生工程能力的培养中起着至关重要的作用,通过以上各种途径的教学改革,激发了学生的学习兴趣,使学生在理论知识、综合应用、工程能力等方面得到了很好的训练,提高了教学效果。
参考文献
[1] 郝智秀,季林红,冯涓.基于CDIO的低年级学生工程能力培养探索―机械基础实践教学案例[J].高等工程教育研究,2009,5:36-40.
[2] 吴鸣,熊光晶.以工程能力培养为导向的桥梁工程教学改革[J].广东交通职业技术学院学报,2010,4:83-86.
[3] 谢群,胡伟.将概念设计融入高层建筑结构教学的必要性与方法[J].高等建筑教育,2008,3:70-73.
关键词:卓越工程师;土木工程;毕业设计
“卓越工程师教育培养计划”拟用10年(2010-2020)时间培养百余万高质量各类型工程技术人才,为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供人才支撑和智力保证。“卓越计划”为高等工程教育改革指明了方向,也是我国当前经济社会发展的需求。它定位了工程教育的培养目标-具有创新能力、实践能力和国际竞争力的综合人才,以适应和支撑产业发展。土木工程专业实践性强、工程性质明显,在当前的土木工程专业教育教学中,高校一般都会安排很长一段时间作为实践教学环节的总结阶段,让学生有足够的时间进行毕业设计。这个阶段可以充分培养学生的动手能力,实践创新能力和科学探索精神,也是培养卓越工程师的重要手段。
一现阶段本科毕业设计存在的问题
目前,对毕业设计的认识、毕业设计安排、选题和指导等方面存在诸多问题:其一,部分高校、学生缺乏对毕业设计这一教学环节对培养学生实践能力和创新能力培养的关键性,由于毕业设计和学生找工作或考研复试时间相冲突,所以大都对毕业设计流于应付的态度,指导教师对此也是听之任之,忽略对学生毕业设计过程的监管。其二,毕业设计选题过于单一化,常常是多人一题,并且,设计选题往往还与工程实践脱节。其三,部分指导老师缺乏土木工程设计和组织管理的实践经验,对学生的毕业设计的指导仅凭个人理解,在指导毕业设计过程中,难免片面甚至脱离实际工程设计要求。
二本科毕业设计改革目标及关键问题
土木工程毕业设计的目标是把本科生培养成适应和支撑产业发展、具有创新能力、实践能力和国际竞争力的卓越人才。这里需要解决的首要问题是把毕业设计从原有的制式的、程序化的教学环节,变成作为一种培养手段融入日常教学中,同时提高指导教师的实践水平并制定和执行工程教师的职务聘任、考核等相关制度。
三本科毕业设计改革内容及措施
(一)完善设计类课程体系
全面梳理土木工程专业本科生培养过程中的设计类课程,涉及到的课程有房屋建筑学、混凝土结构原理、房屋混凝土结构、钢结构、建筑结构概念设计、建筑工程施工、建筑结构抗震设计以及土木工程计算机辅助设计等课程,在相应课程结束后安排的课程设计有:多、高层住宅设计、现浇混凝土楼盖设计、单层工业厂房设计、施工组织设计等,进一步细化各个课程设计的任务和目标,并结合当前土木工程学科发展以及工程应用对工程师素质与技能的要求,对各类课程设计实践课程重新制定教学大纲。
(二)毕业设计的总体安排
在毕业设计的总体安排上,改变以往的整体化--全部学生都在第八学期进行毕业设计。从土木工程专业2013级学生开始,根据学生学习程度,对学习优异的学生,在大三开始布置毕业设计任务。这些学习程度优异的学生经过两年基础课的学习,这个时候布置毕业设计任务,有利于他们对学习专业基础课、专业课做到有的放矢,也激发了他们的学习兴趣和主动性。同时,他们对相对学习差的学生起到了示范带头作用。
(三)搭建实践平台,积极探索校企联合培养模式
“卓越计划”其最突出的一个特点,是企业深度参与人才培养的全过程,通过开展产学研合作的方式,不断扩大校外实习基地规模,为学生构建良好的工程实践教学环境。学校在加强现有基地建设的基础之上,根据行业对专业人才的需求,充分利用我校的优势资源,与施工单位,工程设计院等优秀企业建立联合培养模式,采用双导师制度,对于每个用人单位,乃至每个工程项目,都配备经验丰富的导师、辅助教师以及现场技术指导员。建立健全学生企业学习期间的医疗保险等保障措施。同时,加强校内实验室建设,以保证本科基础实验教学,同时建设校内实践教学示范区,以完成学生对实际工程的实践操作和训练,而且对复杂工程,学校已建立虚拟仿真实验教学中心,开发各种虚拟仿真项目,再现生产过程。
(四)毕业设计选题
毕业设计题目根据专业方向设置,按照毕业设计大纲要求并尽量结合实际工程进行选题,实际设计题目可以来源于学生的工程实践,也可以从设计单位实际项目中选题,由指导老师把握题目的难易度以及设计工作量,并由指导老师编写详尽的毕业设计任务书。毕业设计尽量一人一题,不同年份题目做到无重复。同时,本着自愿原则,选择少数学生参与教师科研项目,撰写毕业论文。指导教师确定的选题,经学院审查后,向学生公布。学生根据公布的选题,选择指导教师。最终根据双向选择的方法,确定毕业设计题目和指导教师。
(五)提高指导教师的实践水平
指导学生毕业设计,需要指导老师具有扎实的理论知识的同时,还需要具有较强的实践技能。一方面,结合学校工科教师评聘和考核制度改革,在教师聘任、考核、评价制度方面向具有工程实践经历的教师倾斜,并建立专职教师到企业工作或轮训制度、青年骨干教师出国到跨国公司研修制度,以使学院教师不断更新工程知识、掌握新的实践技能、丰富工程实践经验。另一方面,聘请企业从业人员参与制定土木工程专业培养目标和人才培养方案,聘请有工程背景的优秀人才做本专业兼职教师,以作为“卓越计划”培养人才的师资补充。
(六)实行每位学生毕业设计公开答辩制度
本科毕业设计公开答辩的做法类似研究生学位论文答辩,答辩评委小组由5位系内中级以上职称的老师,以及1位校外专家组成。并采取回避制度,答辩评委的学生不得参加本组答辩。每位学生答辩时间15分钟,其中设计成果汇报10分钟,回答评委问题5分钟。6位评委各自独立评分,小组的平均分作为学生的考核成绩。四结论在当前“一带一路”发展战略及“卓越工程师”培养模式下,现代化建设与经济发展需要大量的土木工程技术与管理人才,优秀的土木工程人才的培养仅靠课堂理论教学还远远不够,它需要各个高校紧紧把握“卓越计划”的主旨和要义,改善本科学生的实践教学,以提高学生综合应用和解决实践问题的能力为目标,以本科毕业设计的改革为抓手,为行业和社会发展培养高素质的、具有创新精神的高级应用型土木工程专业人才。
作者:贺东青 岳建伟 单位:河南大学
参考文献:
[关键词]創新应用型 双师型 工程素质 工程能力
1 问题的提出
創新应用型人才是指既有扎实、宽厚的理论基础,又具备较强的实践应用能力和一定創新能力的高级专门人才。其人才培养的基本特征是:价值取向体现行业性,培养目标体现应用性,课程设置体现复合性,培养过程体现实践性,知识应用体现創新性。
目前,土木工程根据行业特征大致可以分为科学研究型与应用型两类。而作为应用性很强的土木工程专业,其应用型人才需求的比例高达85%~90%。因此,突出“創新应用”是土木工程专业应用型本科教育的核心和关键。我国高等工科教育正在推行的CDIO模式、卓越工程师培养计划也都是强调工程应用和实践教学体系的建立及其重要性。但目前我国高等院校土木工程专业所培养的人才在知识结构、知识能力、素质结构等方面离这个要求还有相当的距离。受以传授知识为主的传统教育思想影响,不少应用型本科院校的教学仍仅注重专业基础理论知识的讲授,而淡化教学过程中的实践应用环节和学生創新能力、团队协作能力的培养,毕业的学生往往学了很多理论知识,但不知道如何将其用于解决实际工程问题。笔者曾担任建筑设计研究院总工程师多年,对这些方面感受深切:无论是研究生还是本科生,经过多年的系统专业理论学习,并通过试验、实习、毕业设计、毕业论文等实践教学环节训练,各门成绩都很优秀的毕业生,进入设计院后,基本都手足无措、无从下手、适应能力较差、不能满足企业核心竞争力的要求。这些问题一方面与高校课程设置有关,先学基础课如高等数学、工程三大力学等,再学各专业课知识点(如钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、工程结构抗震等),最后进行综合毕业设计。但学生不能自觉将多年所学自后而前的联成整体以形成应用技能,而这正是人才需求企业所期望的。另一方面与教师素质有关。很多教师从高校毕业直接进入高校教学,没有相应的工程设计经历,对工程界通用的设计原理、表达方式及计算软件运用等知之甚少,却指导学生的课程设计或毕业设计,这无异于无源之水、海市蜃楼。指导出的学生更难奢望具有较强的工程实践能力。因此,培养創新应用型人才是一个复杂的系统工程,涉及教育观念的更新、人才培养模式的构建、实践教学的改革、教师素质的提升、教师评价体系的建立等。其中,教师素质提升与教师评价体系构建是工程教育改革的龙头,也是創新应用型人才培养的难点之一。而目前对創新应用型人才培养的思考主要集中在对学生素质的要求和培养,对应用型本科院校专业教师的素质要求和提升却甚少提及。本文结合自身多年从事土木工程教学和建筑结构设计的实践经验,针对培养創新应用型土木工程专业教师的素质和能力要求进行探究。
2 应用型本科土木工程教育应达到的能力要求
随着中国高等教育迅速进入大众化阶段,我国高等教育呈现出多样化的办学格局。应用型人才培养是高等学校根据社会实际需要而提出的,现在已经被我国大多数本科院校和社会所接受。由于应用型土水工程人才是面向上程实际、面向基本建设第一线,掌握一定的基础理论知识,并具有一定的科研成果創造转化能力的人才,所以高等工程教育界都在积极地探讨应用型人才培养目标和人才培养模式。例如提出“CDIO”模式、“卓越工程师”培养计划等等。虽然名称不尽相同,培养目标表述上各有千秋,但都具有一些共性的特征:在培养目标上以市场为导向,以通识教育为基础,提高学生的工程素质和综合工程能力;在教学计划上,突出应用与工程实践能力的培养;在教学计划的安排中,加大实践教学的比例,突出学生动手做工程能力、解决实际问题能力、二次創新能力的培养;在培养方案上,应用型人才培养模式可采用“两段式”培养模式,即学科基础培养阶段和专业方向培养阶段;在教学模式上,倡导“理论与实践相结合”、“素质教育与专业教育相结合”、“课内与课外相结合”、“学校内教育与校外企业实习基地教育相结合”等等。不论哪种模式,其目的都是为了培养出面向工程一线的具有较强实践和創新能力的高素质专业人才。
美国的工程教育一直引领着国际工程教育的潮流,美国工程与技术鉴定委员会对美国高等工程教育提出了8项标准:①应用数学、科学、工程知识;②设计并实施实验,能分析解释并能获得数据;③能够按照要求进行系统设计或工艺设计;④能在工作中参与集体合作,并能和他人有效地沟通;⑤能够发现工程问题、解决工程问题;⑥了解工程对于全球和社会的影响;⑦对终身学习必要性的认识及自学的能力;⑧是从事工程必须的基本技术、基本技能和使用现代工具的能力。虽然美国的工程教育理念、欧洲工程教育模式与中国的工程教育思想在一些表述上有差异,但是也有很多共性。基于上述对高等工程教育的要求,结合土木工程专业特点,应用型本科院校土木工程专业本科生的能力要求可以概括为:①对土木工程专业知识的应用能力,解决“会不会做”的问题;②工程设计、建造与施工管理的能力;⑨土木工程专业技术必需的操作技能,如测绘仪器使用、计算机软件的应用、工程预决算、检测仪器使用等等;④工程实验、检测、鉴定的能力;⑤能够及时发现工程问题、分析工程问题、解决工程问题的能力;⑥自我学习、不断更新知识的能力;⑦能够与各方合作协调共事的能力;⑧能够在行业内进行技术交流的能力。上述对学生的诸多要求,都需要从事高等工程教育的一线教师去完成,需要高校教师具备更高的相应素质与工程能力要求。
3 应用型土木工程专业教师的素质要求
大学自产生之日起就以培养人才为己任。我国高等教育法也明确了大学的三大功能,即:人才培养、科学研究、社会服务。人才培养是高等教育的根本任务,而高等学校的教师是人才培养的主力军。高校教师特别是专业教师,教书育人,培养学生的工程素质和工程能力是教师的本分和责任。教师无论是课堂教学,还是实践性教学环节,每天面对的是学生,接触最多的也是学生。专业教师对土木工程专业的理解,教师在授课时的启发引导、逻辑推理、案例分析,都潜移默化地影响着学生。教师在指导课程设计、工程实习、毕业设计辅导等实践性教学环节中,其自身的工程素质和工程能力,直接决定着学生的能力培养。我们认为,在提出土木工程专业应用型人才素质要求的同时,也应关注对土木工程专业教师的工程素质和工程能力的要求。
3.1教育观念的更新
教师教育观念既是創新应用型人才培养的先导,也是教学改革的瓶颈。长期在精英教育环境下学习、成长起来的教师,又身处以学科建设为龙头的高校现实环境中,教育观念往往与創新性应用型人才的培养目标不一致。因此,要办好創新应用型本科专业,首先要改变一些高等教育的传统办学观念,主要有:一是认为应用型本科比学术型或教研型本科低一档次,有点接近职业教育,降低了学科、专业的层次,也削弱了教师培养創新应用型人才的积极性。事实上,应用型与学术型或教研型专业的差异主要体现在适应社会需求的外延上,体现在学生应用能力的培养上,而不存在层次差别。二是过分强调学术化观念,追求基础知识、专业知识的系统性和完整性,导致课堂理论教学学时不断膨胀,而忽视了综合应用知识能力的培养。理论研究与跟踪调查表明,职业成长的潜力更多地取决于学习能力尤其是自我学习反思能力,而不是基础知识的宽厚。建构主义教育理论认为,知识和能力不是传授的,而是建构的,这一点非常值得深思。当代工程知识更新很快,如不能授学生以“渔”,传授的这些知识很快会过时,对学生应用能力的培养毫无帮助。三是将专业教育与学术训练混为一谈,重视传统理论、传统方法、传统工具的学习与应用训练,对新兴方法、新兴工具在土木工程中的应用认识不到位,对工程建设的新进展关注不够,对社会化、专业化分工的趋势认识不深刻。导致学生所学知识、方法落后于当前工程实践,导致学生的应用能力、应用水平与社会需求脱节。例如:工程界的结构图早已采用平法表示,但许多学校的毕业设计仍采用单榀剖面详图表示。脱离于社会工程实际。
教育观念的转变影响到教学过程的方方面面。首先要变革现有的课堂理论教学学时不断膨胀,课程体系头重脚轻的现状。要进一步明确大学教育将工程理论和工程实践结合的重要性,注重持续学习的能力、团队协作与沟通能力、創造性的思维能力是21世纪土木工程师的立业之本。其次变革课程内容的学科取向,改变目前以学科科目相对应的方式来安排课程内容,缺少必要的横向联系,容易产生条块分割,学生不能融会贯通的掌握工程知识;建筑工程的学生走上工作岗位不能对所学工程知识应用自如,与学校课程内容设置有很大关系,学校课程安排是让学生通过学习基本构件及其有关的设计施工要点来学会知识,这些知识只是工程应用中的局部专门知识,最大的问题是学生没有学到在各种总体问题中如何应用他们的专门知识,也就是说,学生学习知识是从局部到整体,而工程师的工作思维是从整体到局部,使得学生将来工作所需要的实际工程设计模式与学习技术知识的模式之间是不连续的,甚至于流程是相反的。再次,要变革课程教学方式方法,课程教学过于注重基础知识、专业知识的灌输以及专业技能的训练,而忽视了工程思维的培养、工程方法的启迪、創新精神的培育,在教育性与训练性之间失去了必要的张力和平衡,导致学生的视野狭隘、工具功能突出,发展潜力明显不足。教学要紧扣应用和創新,比如建筑工程行业中通用的电算程序、平法表示等都要在教学中加强,使学生一走上工作岗位就能得心应手。
3.2专业教师的工程素质与工程能力的提升
創新性应用型本科专业教师既要具有较高的学历、较扎实的学术功底,又要具备较丰富的实践能力、较深厚的工程素养。较为理想的情况是大部分教师都是“双师型”,而现实情况是这样的教师较为缺乏,教师培养也存在路径依赖。造成这种局面的原因,既有认识的偏差、机制的缺失,也有教师个体层面的问题。在以科学研究带动教学成为一种普遍认可模式的情况下,如不能采取系统的对策,这种局面在相当长的时间内将很难改观,創新应用型人才的培养也就成为无源之水。
在认识层面上,目前主要存在三个误区。一是对应用型学科来说,其科学研究要遵循“知识积累+技能训练一实践运用一总结研究”的方法,其实践性活动在先,相当一部分“实践活动”学术含金量不高,难以转化为“研究活动”,但却是应用型学科研究的背景与基石;而高校现行学术评价体系的主流遵循“积累知识一专题研究一实践性验证”的模式,与应用型学科实践研究的路径不兼容,导致大部分高学历青年教师在思想上对工程实践能力锻炼、工程素养提升的重要性认识模糊,在行动上缺乏积极性。二是对“教学成师”、“实践成师”的互补性、不可替代性认识不足。事实上,“教学成师”是教师的自然发展方式,是教师“从原有的教学经验出发,生长新的教学经验”的过程,它是一种与教育实践相伴相生的成师方式;“实践成师”则是人为的教师发展方式,是教师将“公共教育知识内化为个人教育知识”的过程。“教学成师”与“实践成师”二者互为依托、互为补充、缺一不可,构成一个有机的整体。片面强调“教学成师”、忽视“实践成师”也会导致相当一部分高职称、老教师在教学过程中过分片面地强调教学经验的积累,而忽视了教育观念、教育技术的与时俱进,容易出现“师傅带徒弟”的经验主义倾向,这与高等教育进入大众化时代的要求和創新性应用型人才培养的目标格格不入。三是对教师提升工程素养的路径认识过于片面,认为只要选派青年教师去企业进行实践即可解决青年教师实践能力欠缺的问题。实际上,只有在科学研究、工程实践、教育理念与教育实践这四者相互交汇的情况下,才能促使专业教师的理论认识、工程经验与教学感悟互相融合,从而催生教育智慧、产生新的教学经验。
因此,要构筑专业教师的实践学习平台,专业教师的教学水平提高、工程素养的提升也就只能通过穿行、往返于“知”与“行”两个世界的方式来实现,周期性地穿行于教育理论、科学研究、专业知识与工程实践之间,实现同期互动,使专业教师成为贯通“知”与“行”两个世界、催生工程教育智慧的纽带与载体。
为提升专业课程教师的工程素养,在机制上,一要建立健全专业教师到生产单位进行工程实践、学习交流的机制。充分利用高校創办科技服务机构、办学协作单位的平台,引导组建团队,有计划、有目标地给教师提供实践平台,同时要保障教师的现实利益,鼓励、推动教师积极地投入到工程实践中去。二要借鉴国外“实践教授”模式。建立一支数量质量稳定、来自生产一线、实践经验丰富的兼职教师队伍,健全专兼结合、校外专家兼职授课机制。三要提倡、鼓励、促进教师进一步密切与工程界的联系。积极参加注册工程师考试认证、申报工程系列职称,努力承担工程设计、检测、鉴定、咨询等技术服务项目,参与各种工程技术评审会议,全方位地提升专业教师的工程素养。四要积极引进工程一线的资深工程师。在其丰富的工程实践知识基础上加以教学方法的引导,使其成为双师型教师。五要进一步完善、调整、优化专业教师教学、科研、工程实践能力水平的评价体系。改变过分学术化的评价倾向,引导、促进教师不断提升工程素养,同时要充分发挥专业顾问委员会的作用,对承担课程设计、毕业设计的指导教师进行工程素养认证。
3.3对教师創新能力的要求
創新指一切从无到有的創造,包括一切比以前既有的东西具有新形式、新内容的新组合。也就是说,不管是从外在形式上,还是从内部或内容上,只要增添一些原来所没有的元素,就是創新。在现实社会大背景下,培养創新人才是国家可持续发展的关键性因素,而具有創新意识和創新能力的教师,是培养高素质創新人才的最重要的因素。大学教师的創新能力与其在高校要承担的双重角色相对应,即:教学創新和科研創新,这二者是相互促进、相辅相成的。
土木工程专业是一个不断发展的学科,教师要有科学研究的兴趣,要有一定的科研能力和創新能力。通过科研活动,才能把握学科的发展动态,了解学科的前沿;通过科研或社会服务,教师才能运用理论知识分析问题、提出问题、解决问题;通过科研創新活动,才能对相关规范、规程有深入的理解。反之,教师的科研創新能力水平对教学水平和教学效果有很大促进。教师把科学研究和創新的成果渗透在教学活动中,从而影响、带动学生去思考问题、观察工程问题,培养学生的創新意识。
教学創新是在具备较高的教学能力和较扎实的专业能力基础上的創新,教学能力包括教学内容的把握程度、教学方法的运用、教学语言、教学管理、考试考核方法等等。关于课堂教学可以用八个字来简述:激情、明白、方法、效果。具体而言,作为土水工程专业课教师,要对土木工程专业热爱,要把激情带入课堂,感染学生的学习主动性;要对自己所教授的课程有充分的掌握,要建立该课程的逻辑思维方法;要因材施教,运用多种形式的教学法,如启发式、引导式、案例教学、类比教学法、互动教学等等;以楼盖结构课程设计为例,结构形式可以是单向板肋梁楼盖,也可以是双向板肋梁楼盖;可以设计成密肋楼盖,也可以是无梁楼盖。因为建筑物的使用功能要求不同,哪一种类型是最佳方案,可以启发学生去思考、去比较。又如考虑塑性内力重分布设计方法,就利用了混凝土结构中塑性铰的概念,而在后续课程《结构抗震设计》中,钢筋混凝土框架结构抗震设计也利用塑性铰的转动能力,提高结构的延性耗散地震能量,减少地震灾害。适时引导学生发散思维,从而激发学生的創新欲望。教学是学生获取知识的主要渠道,教学的首要目标是有效的传输知识,要关注教学效果,听取学生的意见,不断地反思和創新教学方法,使学生获取扎实的专业知识。
3.4教师对人和自然道德关系的认知要求
土木工程的建造要利用自然资源,以满足人类对各种设施的需要。土木工程人能够使天堑变成通途,能把戈壁变成工厂,能够把荒滩变成美丽的新城,能够建造满足人类生产、生活、学习、娱乐的各种需求的高楼大厦。但是,必须认识到土木工程不论是建造过程还是既有建筑,既是各种资源消耗的大户,同时也是自然环境的破坏者。土术工程专业教师必须充分认识到环境保护的重要性,有节能环保可持续发展的意识,才能培养学生逐步养成“应不应该做”的理念。例如在毕业设计中,要有意识地引导学生关心结构材料的用量及造价问题实现优化设计,节省的结构材料就是减少了对社会资源的占有,就是节能减排。因地制宜地做好结构设计工作,同时注重经济效益,提倡就地取材,形成具有经济效益和社会效益的结构设计模式。
土木工程耗资巨大,工期较长,市场运作复杂,牵涉到的部门较多。教师要有经济管理意识,从前期的投资论证,到中期的规划设计,再到建造过程中,以及交付使用后的运营、维护、经营管理,都涉及到经济问题。教师要有经济管理的知识,要对市场经济运行规律、对合同管理知识有一定的掌握和了解,才能在各个教学环节中引导学生不断地优化设计,学会算经济账,学会回答“值不值得做”的问题。教师要引导学生意识到:浪费就是没有处理好人和自然的关系,是不道德的。
关键词: 工程教育 教学改革 教学模式
引言
通过对齐齐哈尔工程学院土木工程专业学生实习去向,以及今年毕业生就业去向统计得出,学生受聘于设计单位的比较少,而受聘于建筑施工企业的却在逐年增加。这说明地方院校培养的土木工程专业人才大多分布在生产和管理一线。应用型本科院校主要目标是培养工程技术型人才,主要强调学生的动手实践能力和创新能力的培养。土木工程专业是一门技术性较强的工科专业,对学生的动手能力要求比较高。随着社会的快速发展,要求土木工程专业的毕业生尽快适应工作的需要,因此,根据社会的需求,制定适应社会发展的人才培养方案是十分有必要的。作为应用型本科高校,正在加强土木工程专业人才培养的研究与实践。鉴于我国的国情及学生的就业需要,当前土木工程专业人才的培养应向应用型人才培养模式转变。如何加强大学生工程实践能力的培养,让学有余力的学生根据自己的兴趣爱好得到更好的学习锻炼机会,成为当务之急。
一、明确人才培养定位,坚持办学特色
目前,全国有400多所高校开设土木工程专业,由于办学历史、办学规模、师资力量、生源质量等软硬件条件差异,存在不同的专业定位及办学特色。根据近几年设计院、施工企业等用人单位对毕业生的需求,齐齐哈尔工程学院土木工程专业人才培养定位为面向基层、面向工程一线,为地方、行业培养德、智、体、美全面发展;获得工程师基本训练,具备工程勘测、设计、施工、监理等方面的专业知识及实践能力;在土木相关建设、开发、施工等领域从事技术和管理工作的应用型人才。
二、合理设置学期,实现人才循序渐进培养
土木工程专业注重对学生实践能力的培养,每一学年分为四个学期,每年的9月―12月是第一学期,1月―2月是第四学期,3月―6月是第二学期,7月―8月是第三学期。大一至大三学年,每学年分4个学期,大四学年分2个学期,共14个学期。大四学年的第2学期安排毕业实习、毕业论文(设计)和答辩。各学年的第三学期设为8周。在专业教学过程中,根据企业需求制订和随时调整教学计划,建立动态的教学管理。以职业教育理念为先导,树立以社会需求为中心的理念,与企业共同制定人才培养方案,围绕企业生产需求制订教学计划,确定相应的教学内容和培养模式;随时对教学计划进行调整,企业生产旺季时学生顶岗实习,淡季时学生回校学习,工与学交替。
三、构建理论与实践“交替式”人才培养体系,实现专业核心能力
土木工程专业核心能力:
(1)建筑设计能力。具体能力为工程制识图能力、工程材料运用能力、测量能力。
(2)结构设计能力。具体能力为工程力学分析与计算能力、工程结构设计实现能力。
(3)工程施工能力。具体能力为施工方案设计能力、施工现场管理能力、指导施工能力。
实践教学是学生能力与素质培养的重要环节,其目标是培养学生的实践能力、工程意识。近年来,通过教改立项等方式不断推进实验教学的研究与改革,从重新构建实践教学体系、更新实践教学内容、改革实践教学方法、整合搭建实践教学平台等方面不断深化实践教学改革与建设。
在培养计划中构建了与理论教学体系并行、并重的实践教学体系,将实验、实习、课程设计、毕业设计、军训及社会调查、课外认证与竞赛等各种实践教学环节统筹安排,从整体上保证学生从入学到毕业四年实践教学不断线,以实践环节为主要载体,培养学生的实践动手能力、工程意识及科研、创新潜质。
为实现上述核心能力,土木工程专业专业严格按照“大一年级熟练掌握初级岗位技能,大二年级初步达到技术员理论和实践要求,大三年级熟练掌握技术员理论和实践要求,大四年级初步掌握助理工程师理论和实践技能”的基本原则,整合教学内容,适当前置专业核心能力培养课程,打通理论课和实践课,构建理论与实践融会贯通、有机联系的课程体系。在基础理论扎实的前提下,建构贯穿全学程的实践教学体系。即,学生入学先从实践学习为起点,各学年均实施工学交替方式,并且各学年的理论教学和实践教学形成螺旋式上升关系。
土木工程专业构建了理论和实践两大课程体系。其中,理论课程体系四大类课程系列,分别为数学课程系列、力学课程系列、结构课程系列和施工管理课程系列。具体如下:
图1 土木工程专业理论课程体系
实践课程体系“技能训练―结构设计―工程设计”为课程主线。技能训练主要包括制图与识图、测量技能训练、材料试验与检测、工程实践、毕业实习、课程及独立设置的实验实训等;结构设计包括整体式肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房结构设计、钢屋架结构设计、基础工程设计等;工程实践包括、施工组织设计、毕业设计、工程概预算设计、现场实习等。
以专业课程《土木工程测量》为例,该门课程是本专业“三板斧”课程之一,本门课程很多高校开设在大二学年,为了能让学生在大一第三学期能够全部顶岗带津贴实习,实现企业预备役的目标,本专业将此门课程前置到大一第二学期,直接对接第三学期,同时,为了让学生在入学之初就对专业有更好的了解,在职业前瞻教育课程中,开设了《土木工程测量》实践课程4学时,让学生初步掌握水准仪器的使用。总体而言,该门课程的完成主要包含三个阶段,第一阶段:职业前瞻教育中的测量入门课程;第二阶段:大一第二学期理论课程学习+测量技能“第三学期准入制”考核;第三阶段:大一第三学期,在真实的职业环境中,完成相应的测量实训任务,并通过第三学期总结考核。这种实践理论实践理论的教学模式,使学生更好地掌握专业技能,理论实现了理论教学和实践教学螺旋式上升关系。
四、校企合作,培养具有创业创新能力的高素质人才
土木工程专业坚定不移地走“政校企合作、产学研一体、教学做合一”发展之路,校企共同开发理论―实践一体化教材,确定课题、任务急项目指导书。以“适用、实用、够用”为原则,体现工学结合。建立校内生产型实训基地,以生产带动实训,实施“订单式顶岗实习”,使学生在真实企业环境中从事生产性实训,降低教学成本,促进产教结合、工学结合有效落实。特别对工科专业而言,与企业紧密合作共建校内实训基地,接企业“订单”,为企业加工零部件或产品,可使专业实训教学由消耗型变为生产型,学用紧密结合。将企业内部人力资源管理机制融入对学生的评价指标体系中,建立突出学生职业素养的实习全程评价、校企多元考核的开放性评价体系,打破单纯以课堂考试结果评价学生的传统做法,注重技能考核,建立和完善第三学期准入机制,技能考核合格者,方可参加第三学期学习。教学―实践―就业一体化,实现毕业生零距离就业。在企业确定人才需求的前提下,由企业提出用人数量和岗位要求,并参与制订学生实习计划、考核体系和评价标准等,实习期间按协议规定对学生进行全面管理。专业则依据教学计划,结合市场需求和岗位职业能力标准及实习企业具体的用人要求制订顶岗实习计划和管理办法。学生在企业顶岗实习结束后,经校企双方考核合格后,共同签发学生实习证书。鼓励学生在第三学期实习过程中,结合专业课程及实习岗位,申请专利、发表相关论文。
五、加强实验教学建设,培养学生实验能力
实验能力是学生素质教育的重要环节,为满足不同发展规划学生的实践能力培养需求,我们在各环节均设计了不同类型、不同层次的实践项目。以实验教学为例,我们设计了演示性实验、操作性实验和研究性实验三种类型,基础型实验、综合型实验、设计型实验、大学生创新试验项目等多个层次。
为调动学生的积极性,在开发丰富实验项目的基础上,采用了灵活、人性化的管理模式,学生可打破课程界限,在相关的实验室任意选修需要的实验项目,每积攒16学时,获得1学分。每年有超过2/3的学生选修了扩展实验,有效加强了学生工程意识、创新能力及科研潜质的培养。
结语
目前,按此专业培养模式已经试行了4年,从实施效果来看,学生普遍感觉到学习的自主性增强了,对土木工程的总体认识与宏观概念相对清晰。诚然,土木工程专业人才培养模式的改革刚刚开始,最终效果尚需时间与用人单位的检验。在探索过程中,笔者深感仍需不断努力,保障突出大工程观、彰显应用特色的土木工程专业培养模式的顺利实施。
参考文献:
[1]李晓春,等.工程训练教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索,2014.
[2]李培根,等.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究,2012.
说起自己的研究方向,吴兆旗兴致勃勃,侃侃而谈。他主要从事钢结构、钢混凝土组合结构、建筑结构抗震性能评估与加固、结构健康检测与信息处理等方面的研究,还讲授钢结构设计原理、建筑钢结构设计、钢结构课程设计、高等钢结构设计原理、高等组合结构原理等研究生与本科课程。
播种汗水,收获金黄
2008年,吴兆旗从哈尔滨工业大学结构工程专业获得工学博士学位,结束了他的学生生涯。二十几年的求学路,从表面看来吴兆旗一路走得很顺畅,但背后他也付出了很多艰辛的努力。又经过在福州大学土木工程学院的几年努力,如今的他更加成熟了。老天不负有心人,社会认可了他的努力,他也收获了无数的荣誉。目前他主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金和福建省自然科学基金等科研课题6项;作为主要成员参与十二五国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目、教育部博士点科学基金项目、福建省杰出青年科学基金和住房与城乡建设部项目共6项;获得福建省科技进步二等奖1项、国家专利3项授权,发表相关学术论文40余篇,其中SCI、EI、ISTP检索20余篇,编著1部,参编教材1部。
谈到当前研究的重大的科研项目,吴兆旗略显激动,但语气很坚定。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点,与混凝土结构相比它是环保型的和可再次利用的,也是易于产业化的结构。随着近年来我国钢材产量逐年攀升,钢结构产业由长期以来实行的“节约钢材”已转变为“合理用钢,鼓励用钢”的积极的政策,尤其鼓励钢结构在建筑工程中的应用。然而,建筑用钢结构占我国钢结构产量的不足5%,而发达国家建筑用钢材占钢材总量的10%以上,美国日本等国家更达到30%左右。可以看出,我国建筑用钢材用量严重偏低,且绝对量相差非常大,我国钢结构发展具有较大的空间和潜力。多高层钢结构框架中,典型的梁柱连接是梁翼缘与柱对接焊、腹板与柱子利用高强螺栓连接。过去一直认为该节点具有良好的抗震性能,然而,在1994年的北岭(Northridge)地震和1995年的阪神(HyogokenNanbu)地震中,采用这种节点的数百栋钢结构建筑虽然没有倒塌,却有很多在节点部位出现了严重的脆性破坏。典型的破坏方式是梁下翼缘与柱子之间的全熔透焊缝出现裂纹,然后裂纹根据连接细节的不同沿着不同路径发展。
此后,众多的研究者在对传统梁柱节点破坏原因和破坏机理研究的同时,基于抗震要求提出抗震性能更加优良的梁柱节点形式。新提出的这些抗震性能优良的梁柱节点多是“强节点,弱构件”抗震思想的深化。尽管这些改进的梁柱节点在试验室中表现出优越的抗震性能,但是由于其抗震设计思想是基于框架主要构件框架梁提供塑性变形,应用这些节点的实际工程若受到破坏,修复相对困难。针对传统钢结构梁柱连接节点地震中容易发生脆性破坏,改进梁柱连接节点震后不易修复等问题,基于被动控制思想,吴兆旗在传统梁柱T形件连接的基础上提出一种新型节点构造,其特点是把传统T形件连接节点与梁下翼缘相连的T形件作为耗能元件,提供节点转动所需塑性变形;使梁上翼缘作为转动中心不发生较大的位移从而保护其不发生破坏;在T形件翼缘与柱翼缘之间设置垫板,使T形件翼缘能够向正反两个方向发生弯矩屈服从而增大其耗能能力。耗能T形件处于梁翼缘下部,破坏后易于更换;梁下翼缘通过T形件直接与柱子相连,没有增加梁的高度,对梁的整体稳定有利。
该项目针对所提出的新型梁柱连接节点,研究T形件形状优化、节点转动刚度、承载能力、延性、滞回性能、耗能能力、破坏模式等,建立便于工程应用的设计方法和节点滞回模型。此项目实施将能改善钢结构梁柱连接节点在地震中易出现脆性破坏和破坏后修复困难的现状,对钢结构在地震区的推广、应用具有重要的理论意义与实用价值。
执着探索,造福社会
自从博士毕业后,吴兆旗就开始了在福州大学的教学生涯。这三年半来,他一直在努力,努力教学,努力做科研。“做建筑结构抗震性能研究,我不能算是专家,只是为社会贡献一点自己微薄的力量吧”,吴兆旗谦虚地说。他认为,既然国家培养了他,他就要尽自己的最大能力去回报国家,造福社会。他是这样说的,也是这样做的,从他的研究中就可见一斑。
我国现实状况是人多地少、土地紧缺,人均耕地占有面积不足世界平均水平的1/3,致使城市建设用地稀缺。据此,国家“十一五”科技支撑计划支持节能省地型建筑的研发工作,大力发展高层和超高层建筑,提高建筑的容积率,以缓解用地紧缺和建筑面积需求不断增长的矛盾。随着建筑高度的不断增加和使用功能的日趋复杂,单一的结构形式已不能完全满足建设要求。钢-混凝土混合结构兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、成本低等优点,被认为是一种与我国国情相符合的高层建筑结构形式,被大量用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中。钢-混凝土混合结构中,楼面梁与钢筋混凝土筒体及框架柱的连接通常采用刚性连接或者铰接。刚性连接要求钢梁插入混凝土墙内的长度不小于2m,以便将梁的固端反力比较均匀的传递至墙身,同时由于梁需要跨越的距离较大,为满足受力要求需要较高的梁截面,不但占用使用空间的高度,还会使“强柱弱梁”的设计理念实现非常困难。铰接连接要求相对宽松,但梁需要跨越的距离较大时,除了要满足受力要求需要相对较大的梁高外,梁跨中挠度也常常难以满足要求;另外,楼面梁与钢筋混凝土筒体及框架柱之间采用铰接的结构整体性稍差。
基于以上原因,一些学者建议楼面梁与钢筋混凝土筒体及框架柱之间采用半刚性连接的方式。由于半刚性连接具有良好结构性能和显著的经济效益,在过去的四十年中,钢结构连接的性能以及其对结构杆件和框架性能的影响已经成为一个具有非常吸引力的研究领域。特别是过去的30年中,国内外很多学者在这一研究领域开展了大量细致的工作。但研究大都集中在纯钢结构梁柱之间的连接,目前最为常用的楼盖结构是在梁上铺设压型钢板,其上浇注混凝土而成的组合梁楼盖,试验结果表明考虑楼板组合作用后节点的强度和承载力会有明显提高。随着理论和试验研究的不断深入,使得半刚性连接组合节点在工程实践中的应用成为可能。吴兆旗的研究对象主要是目前应用较多、施工方便的平端板连接组合节点,通过对该类组合节点在弯矩和拉力共同作用下的受力机理分析和对具有不同参数的连接节点的受力全过程进行研究,他提出了其在弯矩和拉力共同作用下的设计方法。此项研究工作的开展,不仅可以深入了解半刚性连接组合节点的工作性能,其研究成果可以为半刚性组合连接节点规范的制定提供理论基础和试验数据,也可以为半刚性组合节点在实际工程中的应用提供设计方法,有助于推动半刚性连接的钢-混凝土混合结构的研究和应用。