时间:2023-03-22 17:35:51
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇土木专业论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
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<15%,这些数据也证实了这一点。
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
关键词:研究生;英语科技论文;写作规范;土木工程
科技论文是学者呈现科技成果的主要形式,也是同行进行学术交流的重要手段。近年来,土木工程研究生培养也越来越重视英文科技论文写作能力,这不仅是因为国内高校对硕士和博士研究生都有发表科研论文,甚至SCI检索论文的毕业要求,而且也是一个科研工作者必备的技术能力。然而,目前很多研究生对英文科技论文撰写习惯、写作格式并不熟悉,科技论文写作的课程教学也不规范。本文拟通过分析土木工程专业英语科技论文课堂教学的现状及问题,提出论文各章节的写作要求及建议。
一、传统课程教学现状及问题
(一)授课内容以专业词汇为主导目前,一些研究生对于专业英语的认知仍是学习专业词汇,而部分专业英语课堂的授课内容也是以专业词汇的介绍为主导。然而,专业词汇的学习是本科阶段的学习要求,研究生学习阶段应加强英文科技论文写作格式及规范要求等。
(二)研究局限性及负面结果刻意回避我们在开展科学研究过程中,一般会对复杂工程问题进行简化,而所采用的研究方法通常也会做出一定假设。因此,针对某一科学问题的研究过程及方法有一定的局限性,研究结果中不可避免的会出现一些负面结果。事实上,我们对研究局限性及负面结果的讨论越充分,论文的可靠性越高。而教师在传统课程教学中往往忽略了对研究方法局限性的讨论及负面结果的呈现。
(三)结果讨论与展望不够重视在科技论文中,我们对研究结果进行深入讨论和展望,可以使论文的内容和结构更完整,是科技论文不可或缺的一部分。而英文科技论文撰写及授课更加重视对研究结果的客观描述,缺乏对研究结果的合理解释分析。例如,由于研究对象的复杂性和研究方法的局限性,研究结果可能存在多种解释,我们可以致力于分析讨论多种可能,并深入展开。结果讨论和展望的内容越饱满,表明作者对研究问题的理解和认识更深刻。[1]
二、英文科技论文写作课程设计
我们可以根据传统课程教学的现状和问题,对土木工程专业英语科技论文写作的题目、摘要、引言、研究方法、研究结果、分析与讨论、结论等各个部分逐一进行探讨,提出英文科技论文的写作习惯及规范。
常规的工科实践教学环节由实验、实习和设计三大部分组成。其中实验由易到难,有演示性、验证性、操作性实验、综合性、设计性、创新性实验;实习形式由简单到复杂,有认识实习、操作实习、见习型实习;设计方式由专项到综合,有课程设计、毕业设计。按本科与硕士研究生实践教学需要来设置,专业工程实践教学分为校内和校外实践教学环节。校内有与各专业工程课程相对应的实验、实操(工程制图、测量、各学习阶段的课程设计)、毕业设计、学位论文。以毕业设计为例,其常见类型就有工程项目设计、工程施工(加工)技术和管理、专题研究、工程应用软件开发等4种。由于毕业设计属于本科生学习期间较高级的实践教学,所以这4种类型的毕业设计可以根据培养目标、方式与教学条件的许可,不论在校内、校外进行都可以作为学习者完成毕业设计(论文)实践学习方式。校外实践教学环节就实践而言,可以依托校外协同创新单位的土木工程技术开发研究中心或具有新技术、新工艺、新材料背景的工程项目进行综合性、设计性、创新性实验;实习教学环节主要是结合专业工程的场地(所)性、先进性、特殊性和丰富多样性要求,进行校外各类工程的参观认识实习、专业课程实习,施工(加工)技术与管理生产实习,毕业实习等。
二、土木工程实践教学资源协同开发的原则与方法
现在的信息技术手段、网络服务及移动终端设备已经完全具备对庞大的数据进行整合和处理应用的能力,故借助于云计算技术来收集、整合、处理、挖掘超量、繁复的工程实践教学资源,不但能有效解决工程专业实践教学中的众多困扰,而且能为工程人才个性化培养及创建终身教育奠定坚实基础。
1.开发原则
各种专业工程实践教学资源的内容丰富、博大,所以在协同开发和挖掘相关资源时,应坚持“有所为,有所不为”的原则。应分专业类别广泛收集各种实践教学资源,并在收集和整合资源过程中,要注意以资源的全体和完整为主,不要片段、抽样;要注重资源获取的效率,不要以工程项目内容的绝对精确作取舍;要考量工程项目资源内容相关性,不必在因果逻辑上做深究[3]。要按照培养目标,从学习者实践知识建构需要来识别资源的意义,在丰富、灵活、多样、宽泛的基础上,进行资源采集、处理和加工,让运用者按需配置其专业工程实践教学资源,能方便、高效地实现其教学价值。依据专业工程学科创新知识与能力培养所设定的目标,以协同创新的核心单位为主体,科学创设基于学生专业工程实践学习需要的活动情境。即将有关资源分层次构造出各学习阶段专业工程实践的问题情境,以引导学生循序渐进式地经历实践的过程,使学生能自觉调动多种感官,如视觉、听觉、触觉以及语言表达等,寻找多种操作、动手、研讨途径,积累起丰富的土木工程实践感性认识和动手操作经验,激发学生对工程项目的类型、设计与施工条件、理论与技术方法、施工技术与组织管理、工程量、产品形态、建(制)造和场地环境、时空边界条件等现象与相互关系产生浓厚的兴趣和探究的欲望。
2.主要途径
由于培养人才的责任主体是大学,校方的图书与电子资源丰富,多建有信息网络技术中心,软硬件设施和技术人才相对充足,且信息技术在所涉土木工程专业教学需求与科研应用量巨大。建立学校与协同核心单位间工程实践教育资源共享平台是协同创新发展的一种必然趋势,因此,校方应成为实践教学资源共享建设的投资主体与推行者。协同开发与共享专业工程实践教学资源的主要途径,可从以下四方面进行:(1)建立一套运行机制。专业工程实践教学资源建设是一项有序的、动态的、可持续发展的系统工程,必须建立良好的运行机制,以促进建设过程中各个环节的正规有序,实现统合,搞好顶层设计。(2)规范一套建设标准。用科学的标准来促进专业工程实践教学资源系统的建构[4,5]。应建立面向协同中心所涉各类工程专业的不同实践教学主题、覆盖其各个层次、不断动态更新的工程实践教学资源建设标准,为实现各级各类资源系统的网络互连、信息互通、资源共享奠定基础。(3)搭建一个基于云服务的共享平台。各类工程实践教学资源只有不断被其工程专业教学所应用、学习者所掌握,使其流动、开放和充分共享,才可持续。在各专用工程实践教学资源库和实践教学课件建设的基础上,通过云服务端资源集成,实现各门专业的各级各类实践教学活动资源交换和资源共享。(4)培养和建立一支“双师”实践教学专业队伍。专业工程实践教学资源库及课件开发、建设的每个环节都需要依靠高素质专业人员完成,因此,必须根据协同机制,整合学校与协同核心单位的人才资源,培养和造就一支懂教学、懂工程技术、懂教育教学管理的资源库建设专业队伍。
3.技术方法
构建一个基于云计算的数字化实践教学资源处理平台。实践教学资源经数据处理,区分成关系化、结构化和非结构化数据,其中关系化数据是指二维关系约束的数据表,结构化数据包括了数字、符号等数据,非结构化数据包括了文本、图像、声音、视频等数据,从而进行有效存储、组织来自校内外协同创新单位的教学资源。利用处理平台能够对几百甚至是几千个分布式数据库,或者分布式存储集群中的内容进行分析。该处理平台还能根据具体教学环节、层次需求建立相应服务,解决传统的学习平台资源无序、缺乏统一管理调配的问题。教师可以通过云服务平台在技术项目上实现跨学校、跨地域合作,分享工程实践与研究成果,为教学、学术研究提供便利;学生可以突破时空限制,使用现代化通讯工具随时随地全方位获取优质的实践教学资源。数据化工程实践教学资源的开发流程与实现方式,可以概括为四步:分别是采集、导入和预处理、统计和分析,最后是资源实践教学价值的发现与挖掘[6]。(1)以协同机制作保障,通过数据迁移、数据转换、共享等有效手段[4]对数字化实践教学资源进行收集、采集,把协同创新主体单位既有实践教学资源重新整合起来,并加载到数据仓库或数据集市中——存储在远程云服务端,成为联机分析处理、数据挖掘的基础。这样才可以彻底消除学校或土建行业信息化建设中各相关单位存在的信息孤岛以及信息碎片化现象,提高实践教学资源的可使用率。还可通过MapReduce编程模型对实践教学资源进行管理,以提高对海量教学资源分析的速度和效率[7]。(2)在完成资源收集之后,如果要对这些海量数据进行有效分析,还需将这些来自前端的数据导入到一个集中的大型分布式数据库,或者分布式存储集群,通过并行计算框架[7],优化并行分析算法,如Mahout、R语言等,对这些分散乃至碎片数据进行过滤,在导入基础上作一些简单的清洗和预处理工作,以排除混杂、错乱的工程信息,重复的资源数据,提高资源的质量。(3)从分布式数据库,或者分布式计算集群的海量实践教学资源中,提炼出连续的、低信息粒度的实践教学素材,并择优质实践教学素材交于上层实践教学统计、分析系统,进行普通的专业工程实践需求分析和分类汇总等。(4)对实践教学资源分析之后的资源内容进行实践教学模拟和价值挖掘,是指利用数据挖掘算法,包括分类算法、回归算法、聚合算法和降维算法等,对存储在云服务端(分布式数据库或者分布式计算集群)大量的、不完全的、模糊的数字化工程教学资源挖掘,以挖掘出隐藏在资源背后有价值的信息,为教师作出实践教学组织安排奠定基础。应用数据分析、挖掘等技术对存储在云服务端的各种分散的关系化、结构化和非结构化实践教学资源进行分析和挖掘,掌握学习者查询其专业工程实践资源的行为、知识点内容、知识应用能力等,以预测学习者对实践知识与资源服务的需求,使教师能根据预测进行决策,更好地引导学习者学习;同时,也可应用数据分析技术对开设的课程进行效果评估,尽早地捕捉学生的学习不适应症状,进行学习预警和干预[8],以便及时调整培养方案,为学习者推荐学习轨迹,开展自适应学习,自我导向学习[9,10]。例如:自适应学习既不是简单的符号或文字,也不是言语或文字陈述的概念或原理,而是教师列展的一些具体的实例或问题。学习者的任务是通过考察实例、分析和解决问题来发现有关的知识,并积累解决问题的技能[11]。教师是用最适合的学习方法,让学习者主动参与到学习过程中,接受各种各样的挑战。整个学习过程因为有学习效果的追踪,记录了学习者在每个任务上花费的时间,实时反馈给教师,如果学生遇到不能解决的问题时,教师会立即知道,并对其进行针对性的辅导。应用数据分析技术也可对协同科研创新合作过程及交互型工程技术服务过程进行分析和预测,从而应对过程中的资金、政策、机制、技术、成果、共享等环节潜在的矛盾与风险。
三、专业工程实践教学资源共享应用
专业工程实践教学资源和信息化技术是共享方案设计中不可或缺的两大方面。构筑较快见效的共享建设方案可以“三层法”:基础设施层、平台服务层和共享应用服务层[12]。实践教学资源共享应用是将云计算作为其技术支持,通过对实践教学资源挖掘与实践学习分析则会带来工程实践教学理念、方式和技术方面的巨大变革和创新。
1.教学资源的流动需求与信息技术相结合
工程实践教学资源应用的关键也是其必要条件,就在于“信息技术”与“专业工程实践教学”的融合。丰富多样的专业工程实践教学资源通过信息技术应用到大学教育中,对学习者未来事业会有更加直接的帮助;快捷的反馈信息是衡量实践教学资源开发、应用过程对实践教学各个方面和层次产生影响、效果的依据。将开发的数字课程应用到教学上。比如:创建自适应各专业的工程实践学习课程,利用人工智能为每个学生创建自适应的学习体验。还可创建各专业工程实践定制化学习或终身学习课程,将工程实践教学从同一模式的“批量化生产”变为“科学管理下的定制化学习过程,帮助学生培养更好的学习技能”,“让学生了解如何利用时间、应对挑战、成为终身学习的人”[9]。
2.当代网络交流条件引发实践教学组织方式变革
随着具有语义网特征的数据基础设施和数据资源发展起来,实践教学组织的变革就越来越显得不可避免。丰富多样的工程实践教学将召唤网络结构产生无组织的教学组织力量。最先反映这种教学结构特点的,是各种各样去中心化的WEB2.0应用,如RSS、维基、微信、博客、云储存与计算等。各种专业的工程实践教学资源中只有少量是结构化数据,如项目可研报告、立项审批、设计文件、计算书仍至工程图纸、项目报建(批)、质量与安全监督、施工(生产)许可、施工组织设计(生产计划)、竣工(产品)验收等,其余大量的由半结构化数据和非结构化数据组成,如施工(生产)过程中具体的施工(生产)作业方式、方法,技术会议等以邮件、视频、微博等的形式表现。海量的专业工程实践教学资源之所以成为实践教学的变革力量,在于它通过追随实践意义而获得工程智慧。
3.以云计算为基础的数据应用技术集成,可实现协同创新主体单位间专业工程教育资源共享
1.传统的实验教学内容陈旧,实验仪器落后
传统的土木工程实验教学属于理论教学的一部分,并按其分类,每个实验项目相互独立,缺乏目标性、整体性、层次性、系统性、创新性及综合性,导致实验教学内容更新滞后。实验的基础理论知识决定了实验仪器种类和型号,由于实验内容更新滞后,导致实验仪器也未能得到及时更新。
2.重视理论教学,轻视实验教学
受多种因素的制约,目前国内很多高校重视土木工程的理论教学,轻视实验教学环节。有的将实验课程的成绩计入到理论教学的成绩当中,有的甚至不统计实验课程的成绩。多数学生认为实验课程不重要,只是走一个程序而已,只要“照猫画虎”完成操作步骤即可,并没有真正将实验与工程实际相结合,所学知识也难以致用。
3.传统教学方式单一,使学生丧失实验操作的主动性
土木工程在实际教学过程中,通常是先进行理论教学,然后再安排具体的实验操作,学生在课堂上学到的知识不能及时体现在实验课程的教学中。教师在实验教学开展之前,就设计好试验加载方案,编写出非常详细、具体的实验指导书,调试好试验仪器,规定好实验步骤、测试方法,并设计出实验数据记录表格等。而学生只需要按教师规定好的步骤进行加载并读取数据,就可以得出早已预知的结论。这种实验教学方法使学生丧失了主观能动性。
4.传统考核方式单一,不能体现学生对实验知识的掌握程度
大多数实验课程的成绩仅凭一份实验报告来决定。同组成员所得到的实验结果是相同的,所以,实验报告也是大致相同,组内成员的成绩也都差不多。实验报告不能客观考察每一个学生对实验内容掌握的程度。
二、“模拟地震环境下结构模型加载
实验”项目介绍实验项目开设的初衷是为了加强素质教育,培养学生的实际动手能力和创新能力,要求学生在学习理论力学、结构力学、材料力学、结构抗震课程之后,自行设计一个结构受力体系,并进行加载,以提高学生学习的积极性,发挥学生的创造力和想象力,加深对结构抗震课程的理解,加强对动手能力的培养,达到学以致用的目的。在整个课程的实施过程中,还要求学生们集思广益,发扬集体智慧和团结协作精神。2008年汶川地震后,社会对抗震知识的需求大为增强,对相关人才的需求更甚。因此,土木工程系依据教学大纲自创了模拟地震环境下结构模型加载实验项目。2009年,依托该实验项目,学校成功举办了“山东省第三届结构设计竞赛”,学校的参赛队获得一等奖1项,二等奖2项。2010年,该项目被确定为学校实验教学改革的一般项目。2012年10月,该实验教改项目顺利通过验收。2011年,依托该实验项目选拔的参赛队伍在“山东省第四届结构设计竞赛”中获得二等奖和三等奖各1项,验证了模拟地震环境下结构模型加载实验台应对不同结构模型的适应性。
三、实验项目总体设计方案
1.实验仪器设备、材料
实验采用土木工程系自主研发的“结构抗震模型加载实验台”。该试验台主要由控制系统、动力系统、实验台面以及防护架等组成。
2.实验教学方法
采用了研究式、讨论式和互动式的教学方式。研究式教学:学生通过查阅教材、期刊文献,收集与实验内容相关的文献,进行结构模型设计。有利于启发学生的科学思维和自主创新意识。讨论式教学:采取以学生为中心,研讨结构模型设计方案,锻炼学生自主设计、自主搭建和自主完成实验的能力,深受学生欢迎。互动式教学:课程开始首先由任课教师给学生们讲解,发放实验任务书、材料和工具。在讲解中,着重讲清实验的目的、意义、任务和要求,制作过程中要注意的问题和加载方法。之后,各小组讨论方案,进行结构模型的设计和制作。在这个阶段,每天都安排教师答疑。由于实验活动是分组、分散进行的,而且每组又基本上是以寝室为单位,学生们的制作活动基本是在寝室内进行,因此,教师有时到寝室走访,帮助学生解决制作中的问题。
3.实验组织形式
以小组为单位,每小组4人~5人。每个小组的成员要求动手能力强、组织能力强、创新能力强的学生各1名,这样可以达到能力互补、相互学习的目的。
4.实验成绩评定
建立了一套科学、规范的实验考核方法,兼顾实验过程和实验结果,合理运用了多种考核评价方式。结构最大承载力与所耗材料重量之比(比强)以大为佳,占50%;实验结果与理论计算结果的相似程度,占10%;结构造型美观,占20%;实验报告完成情况,占20%。
5.实验激励机制
实验项目采用“金字塔”模式的激励机制。首先面向全校学生开放本实验项目,同时为校级结构设计竞赛选拔人才。每年约有50个小组参加校级结构设计竞赛。校级竞赛中选出2个~3个小组参加省级结构设计竞赛。省级结构设计竞赛获得一等奖的小组参加国家级结构设计竞赛。该激励机制已经显现出良好的实践教学效果:中国石油大学(华东)通过该实验项目选拔培养的学生在历届山东省大学生结构设计竞赛中获得一等奖1项、二等奖3项、三等奖3项,并有一支参赛队伍于2010年代表中国石油大学(华东)参加第四届全国大学生结构设计竞赛。
四、锻炼实践能力,培养创新意识,启发探究性思维
实践能力的锻炼包括两个方面:一是亲自动手制作模型,这是大学生进入大学后首次制作的模型,需要相互配合,集体完成一件作品。二是理论知识与实践相结合,是一个知识活化的过程。在实验过程中,教师鼓励学生创新,重视创新意识的培养。制作开始时,学生们知道结构形式大致有三角形、梯形、拱形等几种,但对于杆件如何搭建成结构并没有概念。通过方案讨论才形成了结构的形象,再把结构制作出来,这个过程本身就是一种创新行为。其次,鼓励学生进行结构形式的创新,不要受之前几种结构形式的禁锢。第三方面是计算工作的创新,这是较高层面上的创新活动。虽然计算理论和方法是学过的,但是在计算模型的建立,以及已知条件的选取,近似和简化方面,仍然需要创新思维。《实验项目指导书》提供了探究性内容的引导和要求。
五、调动学生积极性,增强实验效果
1.1房屋建筑学课程设计教学改革措施。
对于房屋建筑学课程设计部分,结合我系土木工程专业“三位一体”的“666”实践教学模式,课题组通过两届学生教学,尝试将课程设计分布在建筑设计教学内容之后的教学过程中,将理论教学和实践相结合,形成一个有机整体,并尝试多人合作指导课程设计的模式。课题组老师根据教学需要及自己专业特长,拟定不同结构体系、不同使用功能、分量适当的课题,由学生自愿选择指导老师进行设计,一则可以满足学生爱好、激发其设计潜能,二则可以减轻科任教师工作量,效果良好。此外,在设计过程中应该强化规范意识,引导学生正确设计,充分挖掘学生的业余时间,严格考核,及时总结,以求提高教学质量。
1.2钢结构课程设计教学改革措施
1.2.1以项目实例为依托,开展设计教学。
在课程设计讲解过程中,以已修建实际工程为主,对实际工程进行设计。将书本理论知识与身边实际工程相结合,使学生把课堂所学知识加深理解和巩固。近两年榆林麻黄梁汽车产业园区,兴建了一批汽车销售4S店工程,主体为门式刚架。就以实际工程为依托,进行课程设计。带领学生到工地进行参观已修建好的门式刚架,了解结构形式,翻阅完整设计图纸等资料,把理论知识与实际工程一一对照、比较,增加了实际工程认知度,增强了施工图的绘制能力。在校教师再对钢结构施工图中的要点一一讲解,学生能从中获得更多的知识。
1.2.2优化教学内容。
在不增加学时的前提下,能让学生更多地掌握课程设计内容。把课程设计相关内容融入到实践教学中集中讲解,不占用理论教学时间。理论教学学时压缩后,我校安排以理论部分较强的钢结构原理为主。对于课程设计部分的讲解学时几乎所剩无几,那么对于钢屋架课程设计中的支撑布置、荷载导算、内力计算、构件计算、节点设计等几部分以平时作业的形式让学生多加练习,通过作业发现问题指正问题。在课程设计过程中遇到问题及时强调,这样能够保证设计各环节的质量。学生普遍反映良好。另外,要求学生查阅最新规范、图集;课程设计以实际工程为依托,那么就要以最新设计规范为依据。
1.2.3教学模式和设计内容多样化。
在钢结构课程设计中培养学生的创新意识和合作能力,开展多种多样的教学模式。一种引入“参与•合作”教学模式。把一个设计项目拆分为几个子项,2-4人组成设计小组,以设计小组为单位,参与到实际工程中去,对某一项目进行设计,每人设计一个子项。“参与•合作”教学模式的要点是通过教师的指导设计作用,形成学生主动、积极、创新的设计理念,团队合作的设计学习情景,教师与学生、学生与学生之间相互作用,相互促进。
1.3工程概预算课程设计教学改革措施
1.3.1将课程设计与理论教学相互穿插。
传统教学方法在教学过程中,课程设计与理论讲解在实施上是分开的,导致理论知识的讲解空洞、乏味,学生难以理解,教学效果一般。考虑到教学与课程设计是相辅相成的,理论知识是课程设计的基础,课程设计是理论知识的实践与应用,笔者提倡理论,笔者尝试将课程设计与理论讲解相互穿插组织教学,取得了较好的效果。
1.3.2选择恰当的题目,确定合理的课程设计份量。
笔者对开设工程概预算课程设计的院校进行调研,发现大多数院校该环节考核采用同一题目(同一套施工图)进行考核,形式单一,而且在多届学生中使用,对课程设计的质量产生了负面影响。笔者认为在进行设计选题时应本着“工期新、结构新颖,任务分量适当”的原则,同时尽可能选用正在建的工程,方便学生在设计过程中能将设计蓝图与实物联系起来,增强学生的感性认识和设计的积极性,提高设计质量。
1.3.3加强老师跟踪式指导,发挥学生的认知能动性,推行学生成果互审制。
为确保设计质量,增加学生的主动认知能动性,在进行课时设计组织运行时,将工程量计算安排在教室集中指导,每天不定期的检查学生的初稿,及时发现学生的问题,帮助学生解决问题,并且对一些共性、难点的问题集中讲解。定额套价、材料调差和取费统一安排在模拟算量实验室,使用网络版的广联达计价软件来进行操作,既方便教师的跟踪检查、指导,又可以使学生对基本工程量汇总计算等进行互审,既可调动学生学习的积极性、主动性,又可确保教学质量。
1.4施工组织课程设计教学改革措施
施工组织课程设计是《土木工程施工技术与管理》课程的综合性、实践性教学环节。本课程设计通过一个常见的、典型的多层建筑工程施工组织设计的编制,使学生熟悉单位工程施工组织设计编制的内容及程序,提高解决实际问题的能力,实现所学施工技术与管理知识的系统化、条理化,为在项目施工、管理领域执业奠定坚实基础。根据我校应用型人才培养定位,笔者认为该课程设计应做好以下几方面的内容。①将设计课题与理论教学相互穿插,杜绝“两段式”教学。传统教学方法将课程设计与课程理论分开组织,忽略了两者的内在联系,建议在组织教学的时候将二者相互穿插,重点讲好项目施工工艺的组织流程、项目进度控制方法及工艺间的逻辑关系等内容,为后续的工程项目的专项组织设计奠定坚实的基础。②尝试校企合作联合开展课程设计环节。针对我系培养应用型人才的办学定位,结合学校校企合作育人的构想,以现有产教合作项目为依托,以具体的工程项目为背景,尝试校企双向合作育人,激发学生的积极性,使学生较早融入工作岗位,使课堂理论知识与实践应用能力拓展的“零距离”对接,实现“学校知识学习厚基础、企业环境养素质、顶岗实践强能力”。③构建“多任务教学、多人合作指导设计”的实践教学模式。考虑到该课程实践性较强,与施工工艺联系紧密,建议构建集“多层民用建筑(住宅、办公楼等)施工组织设计、单层工业厂房施工组织设计”等为主线的多任务设计课程,并配备不同的专业教师进行设计指导,确保设计质量。④与生产实习相结合,革新课程设计的考核方法。按照原有人才培养方案,施工组织课程设计安排在生产实习教学前,经过近几年的实践,效果不是太好。建议在组织课程设计时,在生产实习前布置任务,生产实习后提交作品,使学生可以在实习过程中将一些新的施工工艺、工法等融入设计,有利于设计中工程质量、文明施工、施工组织专项设计及季节性施工措施等内容的深化。在成绩考核方面,可以结合生产实习环节通过ppt汇报等环节进行,亦可与实习企业联合进行考核,效果较好。
1.5钢筋混凝土结构课程设计教学改革措施
钢筋混凝土结构课程设计主要包括钢筋混凝土梁盖设计、单层工业厂房设计两个环节,是对混凝土结构及基本原理教学的重要补充。对于钢筋混凝土梁盖设计部分,主要以理论计算为主,应注重学生理论知识的内化、积累;对于单层工业厂房设计部分,则主要注重学生综合应用能力的培养,改革措施如下。单层工业厂房设计的主要作用是将课程中所学的单个知识点,如单个受力构件设计计算方法、荷载计算方法、内力计算方法、内力组合原则等实际应用于厂房建筑整体的结构设计中,让学生通过设计理解所掌握的计算方法在工程中如何运用,怎样实现教材内大量的构造措施等。雷洋等对单层工业厂房课程设计的设计内容及重难点进行剖析,并提出改进教学质量的方法,具体如下:①合理安排教学内容,突出重点教学。该课程设计涉及到的知识点比较多,教师要在教学中以讲明各个知识点之间的逻辑关系为重点,以学生能够综合运用各个知识点为目的。本人在教学中尝试采用“倒叙法,即根据设计结果反推设计过程,抓住每个过程中的主要矛盾,各个击破,教学效果较好。②合理安排教与学关系,培养学生实践能力。从教学过程的性质来看,教师的主导作用是从教师对教学过程的领导、组织和控制这一角度出发的。而学生在教学过程中首先必须积极参与,然后才能成为积极的推动者,成为学习的主体,这就是“教”与“学”同时在场时对学生的角色定位。③合理优化教学过程,提高设计效率。我校在进行课程设计时间安排上是按照二周,学时排在学生没课的时间和周末,这样从第一次课到最后一次课最久能拖一个月之久,需加强过程控制,方可确保设计质量。此外,笔者认为,对于单层工业厂房设计这块,为确保设计质量,应加强与房屋建筑学等课程的互动、沟通,在指导教师配置方面,亦可以配置房建老师及企业领域的工程技术人员进行指导。
2结论
(一)教师工程教育理念与工程实践经验缺乏
目前,我校大部分力学教师是在我国传统教学模式下培养出来的毕业生,他们在接受高等教育时,经历的就是“学科型”的培养模式,理论学习多、实践训练少,从而导致了他们理论知识较为扎实,而工程实践能力和创新能力的“先天不足”;从学校毕业后,他们又直接到学校从事教师工作,很少有工程实践的机会,这又造成他们工程实践经验与创新能力后天的“营养不良”。因此,从自身能力与教学模式上,他们习惯于传统“学科型”教学模式,重视理论知识的传授而弱化了工程实践能力与创新能力的培养,导致培养出的学生同样缺乏工程实践能力与创新精神,这与“卓越计划”人才培养目标对教师的要求存在着较大的差距。
(二)教学内容与工程应用脱节
企业需要的是力学概念清晰,能够应用力学方法解决工程实际问题的人才,而传统力学课程的教学过分注重理论知识的学习,忽视了力学知识在工程实际中的应用。教学内容以求解、求证为主,缺乏针对工程应用的内容设计,致使学生不善于将所学的理论知识应用于实际工程解决实际问题,从而导致毕业生理论联系实际,解决工程问题的能力不足,创新能力欠缺,阻碍了专业人才的培养和成长。
(三)教学方法与手段不利于学生创新能力的培养
在授课学时减少,单位学时课堂信息量增加的形势下,力学课程原有的教学方法和手段主要是黑板+粉笔+多媒体课件的教学模式,在课堂上以教师为主体进行填鸭式教学,学生没有参与到教学活动中,只是被动、消极与盲从的学习知识,抑制了学生学习的主动性、积极性与创新性。
二、适应于“卓越计划”的力学课程教学改革与实践
(一)建立适应卓越工程师培养的教学团队
力学课程教学团队从展开卓越工程教育理念讨论出发,以课程建设为突破口,坚持在力学课程中不断开展适应于“卓越计划”的教学改革与研究;在教育改革实践探索中,团队成员教育思想逐渐完成了“学科型”教育向卓越工程师人才培养的转变,形成了适应卓越人才教育课程建设的理念与模式;通过学历进修、深入实际工程体验,加强产学研密切联系与合作、开展面向工程实际问题的科学研究,参加指导学生实习和毕业设计等方式,疏通了团队成员参加工程研究与实践的渠道,拓宽了教师的知识面,提高了专业能力与实践能力,建立了适应卓越工程师培养的教学团队。
(二)以培养学生工程意识和应用能力为主线,改革与完善教学内容
1.按照“卓越计划”培养目标要求,围绕“卓越计划”培养方案,在明确每门力学课程的地位、作用和相互联系的基础上,构建了力学系列课程教学新体系,对于土木工程专业,减少繁琐的公式推证,注重应用能力培养,优化整合教学内容,构建模块化教学体系,主要分为静定结构的计算、应力应变分析、超静定结构的计算三大模块,避免了内容上的重复。如弯曲剪应力公式,在教学中不进行繁琐的推导直接给出,主要讲公式的应用,并配合多媒体教学,使学生对弯曲剪应力有感性认识,且具有对梁进行强度计算的能力。
2.使课程内容的编排体现科学性和适用性。从工程实际需要出发,凝练教学内容,强化概念理解与分析,注重结论的分析和实际应用。如在讲到温度应力时,通过案例分析计算,得到在超静定结构中,温度改变将会产生较大的应力。根据分析计算结论,告诉学生在铁路钢轨接头处,以及混凝土路面中,通常需预留空隙;高温管道隔一段距离要设一个“Ω”型弯,都是考虑温度的影响,防止由于温度变化产生应力而导致结构破坏或影响结构物的正常工作。这样,学生就会加深理论与实际应用的联系,在重视理论学习的同时,了解理论指导实际的作用。力学课程教学团队成员编写了力学概念分析典型案例与例题,繁琐的理论推证的简化,定理、公式及例题结论的工程应用,并应用于教学中。
3.开展课外科技创新活动,培养学生的创新能力及团队合作的能力。力学课程教学团队的多名教师指导学生参加“全国周培源大学生力学竞赛”、“大学生结构设计竞赛”、“大学生创新创业训练计划”及“材料力学综合性、设计性实验的研究与实践”等科技活动。在这些活动中,学生将所学的力学知识应用于结构设计和科学研究中,加深了对力学原理的理解,提高了学生分析问题解决问题的能力;同时扩展了学生的视野,培养了学生的动手能力、创新能力及团队合作的能力。
4.增加了《结构力学求解器》应用的教学内容,突出电算能力的培养。对于简单结构,要求学生能进行手算,这有利于学生对基本概念、基本原理与基本方法的理解和掌握;对于超静定结构的计算中遇到的复杂的计算问题,在教学中我们注重引导学生应用《结构力学求解器》进行计算,不仅增加了力学教学的趣味性,而且培养学生使用软件分析工程实际问题的能力。同时使学生建立了使用计算机软件对复杂的力学问题进行分析,把繁琐的计算留给计算机的理念。
(三)利用多种教学方法和手段,提高教学质量
1.以实际工程为背景,加强工程案例教学,培养学生的工程意识每章内容学习之前我们都通过导入案例提出问题,引出本章要学习的内容,激发学生学习兴趣;在教学过程中尽可能以工程实例为案例进行结构简化、荷载收集、结构构件计算,培养学生的工程意识;注重定理、公式及习题结论的工程应用,更多地剖析实际问题的解决过程,再举一反三,由一个问题展开到多个问题,培养学生解决实际问题的能力。如在讲弯曲应力这一章时,导入长春市滨河小区阳台坍塌事故案例:2006年9月8日,长春市滨河小区东区512栋3单元一侧阳台从一楼到七楼全部坍塌,二楼一女子不幸遇难。首先,让学生画出阳台的计算简图,然后让学生讨论引发阳台坍塌的可能因素,在此基础上给出阳台坍塌的起因:事发时天降大雨,该楼居民安装的保温阳台的夹层内珍珠岩吸水后重量骤增,使阳台根部上侧混凝土承受过多拉力,加上钢筋的位置不合理,锈蚀也比较严重,不能充分发挥其抗拉作用,由于混凝土的抗拉强度低,当其超过材料的许用应力时,混凝土开裂,使阳台根部失去抗弯能力,形成铰链,从而导致阳台坍塌。通过该案例向学生说明,工程设计时不仅要有经济意识,而且更要具备安全意识。由于学生对案例分析很有兴趣,一旦发现今后工作中的问题能够自己解决,将极大地提高学生的自信心与学习积极性。力学课程教学团队成员编写了力学在工程及生活中应用的案例及课程导入案例,并应用于教学中,让学生在潜移默化中将工程思维渗透到力学课的学习过程中。
2.采用启发式、对比式、讨论式等教学方法,锻炼学生的工程思维能力在教学过程中我们采用启发、引导、互动的教学模式,以学生为主体,让学生参与到教学中,掌握分析问题的思路、学习分析问题的方法,激发学生主动学习的意识。同时引导学生将新学知识与已学知识进行对比,使学生加深对新知识的理解、掌握对原有知识的记忆,有利于活跃学生思维、扩展知识。针对一题多解的问题,鼓励学生开动脑筋,进行讨论,主动地、创造性地探究和获取知识。
3.传统教学与多媒体教学及计算机网络教学相结合,调动学生学习的积极性和主动性对于基本理论知识、例题等逻辑性较强的内容我们采用传统的板书讲解,有利于学生思考;对难以表达的知识点及工程实例我们利用多媒体通过图片、动画等形式生动地表现出来,有助于学生对基本概念和基本理论的理解。同时多媒体教学能够丰富工程素材,增大课堂信息量,弥补课时的不足。为了适应网络时代对教育发展与课程建设的要求,我们建立了力学课程网络教学平台,学生可上网学习,它对学生的课后自学有很大帮助。
三、结语
[关键词]土木工程 创新型 人才培养模式
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)24-0062-02
近年来,国家及社会均对土木工程专业课程的设置、人才培养方式等方面提出了更高的要求,以适应技术不断革新的现状。目前,由国务院批准,并由教育部、财政部全面启动并实施的高等学校本科教学质量与教学改革工程,主要是对这一现状进行的积极革新。教育部副部长吴启迪对“质量与教学改革工程”的具体解释是:“质量工程”是以提高高校的本科教学质量为目标,提高优质资源共享为手段,按照“分类指导、鼓励特色、重在改革”的原则,在专业、课程教材、实践教学与人才培养模式等 6 个方面进行改革与建设,支持和鼓励高校在人才培养模式方面的深入改革和大胆创新,引导高校的本科教学方向,带动教学的全方位改革和创新。所以,对于高校创新型人才的培养是配合我国高校教学改革以及适应土木专业发展的趋势而进行的高校人才培养模式。
一、国内外工程类人才培养的不同模式
(一)国外人才培养的模式
国外工程教育领域,具有代表性的两种模式主要有美国模式和欧洲大陆模式。美国模式主要是由社会和学校两部分组成,高校学生在校期间先进行工科基础教育,学生毕业后则由社会提供具体化、职业化的专门教育,并且有各专业的工程师考试和职业资格认证的要求,在完成所有项目以后才能成为工程师;欧洲大陆教育主要以法国和德国为代表,其培养过程主要在学校完成,大学生在学校要先完成与工程师相关的基本教育和基础训练,获得职业资格认证,则在毕业时可以取得工程师学位。国外工程类的人才培养模式,均对学生的基础教育和实践有着同等重要的要求。
(二)中国工程教育人才培养模式
中国工程教育则较为倾向于知识,其教育的主要目的和出发点在于传承和创新人类的知识和文化,这种观念也被称为学科本位论。因此,也造成了中国土木工程教育的主要模式为:高校学生在校期间接受的是土木工程专业基础知识的培养和学习,毕业进入专门企业以后,通过在企业具体工作的过程中来完成工程师的职业教育,自此才可以成为一名合格的土木工程师。
综上所述,中国的工程教育人才培养模式以及与之相关的课程设置都是沿革了国外的相关模式,但因为中国教育界和高校对于大学生培养的认知是在于知识的引导与学习,因此也造成了大学生土木工程师职业化培养的滞后,不能与其毕业后的职业生涯进行有力的结合,土木工程企业在招聘人才时皆希望大学毕业生已具备与工程师相关的基本能力,土木工程企业无需再进行其基本能力的培养,特别是对于工程实践能力和创新能力有着较高的要求。所以,土木工程企业的用人观念也要求我们高校在土木工程人才培养方面进行变革。
二、土木工程专业人才培养现状分析
如上所述,中国工程教育人才较为偏向于知识的传承和创造,因此,我国土木工程教育的现状存在有多种矛盾体:第一,国家、社会、企业均需要工程师人才,而高等学校却不培养工程师。第二,学校教学主体缺乏工程实践经历,而学生却需要接受工程实践能力的培养。
在第九届(2008 )全国高校土木工程学院院长工作研讨会中,总结了国内土木工程专业人才培养过程中出现的两个明显的特点:
第一,类型不同的学校有不同的定位。根据高等学校土木工程专业指导委员会专家最新的调研统计,我国目前共有362所高等院校开办了土木工程专业的本科教育,其中研究型大学(985、211学校)共有65所,主要是培养创新型人才,教学型学校297所,主要培养技术应用型人才。 第二,不同类型土木工程专业人才的社会需求在单位规模(大型、中型、小型)、单位性质(设计、施工、管理)、岗位层次( 总工程师、主任工程师、专业工程师) 等方面有所不同。
目前,较多高等学校对于实践性教学和创新型能力培养不够重视以及没有充分合理的认识,部分高校只是简单地复制研究型大学的办学模式,使得高校毕业生一方面在从事科学研究时对于基础知识的掌握不够,另一方面从事施工技术时又缺乏相关的工程职业素养,从而导致了社会对于高等学校工程教育教学质量认同程度的不断降低。
三、土木工程专业创新型人才培养模式构建的意义
(一)从宏观角度讲,高等教育人才培养模式的变革,是建设创新型国家,实现科学发展的基础
党的十七大、十报告中均提出要建设创新型国家的精辟论述。建设创新型国家,培养创新型人才是关键和基础。高等教育人才培养模式的变革,是针对建设创新型国家和科学发展观所实施的具体做法。
(二)从中观角度讲,培养具有良好创新型的高素质创新型人才,是土木工程行业的发展的现实要求
随着社会经济的发展,土木工程材料的更新,土木工程建设市场的开放,使得这一行业的垄断逐渐破冰,与土木工程施工和监理相关的企业也逐渐改变了过去的单一经营模式,并试图向横向全面发展。但是,现今的山区高速公路、大型桥梁隧道工程、超高层建筑工程、特大型水利水电工程和港口航道工程等各项技术的难度不断提高,项目的管理与国际接轨,使社会对专业人才的要求越来越高。与此同时,高校中对土木工程师的培养模式日益陷于“学术化”和“通才化”,毕业生对于实践能力和创新能力的缺失已然与社会对土木工程师的实际要求脱节,土木工程行业所需要的技术、管理、创新等全方位高素质人才,在高校中未能如愿以偿地培养出来,因此,要求开办有土木工程专业的各类高等院校,必须转换人才培养的思路,改革创新人才培养的模式,探索培养土木工程专业创新型人才的途径和方法。
(三)从微观角度讲,探索和实践创新型人才培养模式,是保证高等学校毕业生就业的根本
目前,我国高等学校毕业生都存在着找工作难的问题,这一方面与高校人数逐年增多有关,但也与高校工科教育严重的产学脱节有关,高校教育只重学术性和与当代最新技术的脱节,使得学生对于实践有着眼高手低之惑。要解决“就业难”这种现状,最有效的办法就是树立培养创新型人才的观念,并逐步改革创新型人才培养的模式,不断强化本科生工程技能方面的培养,加强工程类毕业生的实践操作能力。
四、土木工程专业创新型人才培养模式构建的几点建议
综上几点,我们通过对国内外工程教育的比较以及对土木工程专业创新型人才培养意义的认知,可以发现工程教育必须紧紧跟随当今社会的高速发展,同时必须以社会、企业的需求为导向,以工程实践操作能力为要求,更好地培养社会所需求的工程师人才。在土木工程专业创新型人才培养模式构建上,笔者主要有以下几点建议:
首先,在具体的教学中,第一,要加强实践教学的环节,逐步深化地为学生创造创新实践平台,改善实践环境,推动学生自主创新活动;第二,在设置培养方案的环节上,要不断地完善工程教育中的工程设计和实践类课程体系,使得这两方面的课程能够贯穿高校学生整个大学教育过程,争取使得学生的创新设计能力有较大的突破;第三,不断深入和摸索高校的产学研结合模式。高校应当努力争取校企共建、技术研发中心等实践基地的建设,在行业专家的指导之下,培养学生动手能力和解决问题的能力。
其次,在教育观念上,第一,做到大众化教育和技术教育的平衡发展,培养学生基础知识和实践能力并重。第二,建立校内外双导师制,以校内老师培养学生的基础知识,校外企业技术老师则进行实践能力的培养。这样,学生才能在综合素质方面得到提高,将具有更好的社会适应能力,学生将更为主动地学习和具有更高的工程设计创新能力。第三,要有国际化教育的思路,高等学校可以通过网络教学和双语教学,使学生能够接触到所学专业领域中最高精尖的技术和知识,也使学生能够有高度的国际视野和娴熟的技术沟通能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 姜秀英,俞亚南,陈仁朋.土木工程创新设计实验班的架构与实施[J].高等建筑教育,2009,17(6):109-112.
[2] 朱炯.土木工程专业创新人才的能力培养途径探讨[J].徐州工程学院学报,2006,21(5):93-96.
[3] 教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见(教高[2007]1号)[Z].
[关键词]土木工程 教学内容 教学模式
[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)14-0079-03
我国土木工程建设有着飞快的进步,房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起,增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深,而且开挖对周围环境的影响越发敏感;全国30多座城市已建或在建地铁,大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米,海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时,近些年我国工程建设中事故频发,如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此,我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高,水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。
1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》,将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业,成为一个宽口径的大专业土木工程,具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点,涵盖领域极为广泛,对学科全貌充分认识与把握,以期培养出的学生“理论基础扎实,专业知识面广,实践能力强,综合素质高,并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习,对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。
一、水文与地质专业对土木工程的重要性
资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化,对人类的生产和生活造成极大的影响,如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震,特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中,不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识,而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看,高级应用型技术人才普遍不足。
水文与工程地质的毕业生,既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识,又有较强的实践技能,可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作,也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。
二、土木工程概论课程的特点
(一)涵盖内容全面
本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容,其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容,还涉及规划、施工及监理方面的内容,因此学好这门课程,对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言,理解本专业的培养目标意义重大。
(二)发展变化快
土木工程虽然是一门古老的学科,但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。
(三)应用性广
随着城市化的发展,我国对能源需求越来越大,高层及超高层建筑越来越多,建筑基础形式多以桩基础等深基础为主,这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识,同时又为毕业生就业提供了更多的机会。
三、土木工程概论课程存在的不足
(一)教材内容的滞后
土木工程建设种类、规模发展日新月异,由于时效性,教材不可能及时反映土木工程的变化,已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。
(二)课堂教学方式不丰富
土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言,能够大大提高教学效率,在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程,学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术,这就导致教学效果不理想,学生对知识的掌握不牢靠。
(三)教学素材收集难
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面,其覆盖面相当广泛,要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。
四、土木工程概论课程教学改革
(一)精选教学内容
土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例,如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等,以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维,从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时,在教学中将学生带到实际工程现场,进行现场教学,让学生提前接触生产实际,掌握一些现场施工的知识,为他们走向工作岗位奠定坚实基础。
(二)采用形式多样的教学方法
为激发学生学习兴趣、提高课堂效率,各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来,以此提高学生对工程的直观认识,加深学生的理论知识,以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩,为避免课程内容变得枯燥无味,教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论,这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片,如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放,让学生掌握各种土木工程的施工方法。
(三)穿插专题讲座
为了让学生了解土木工程的最新发展状况,针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座,如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展,近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中,邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座,如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面,而且能引导学生从事土木工程的就业方向。
(四)知名人物及实验平台介绍
为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况,教师在讲解到各种土木工程时,可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时,可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室;讲到地下工程时,可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪;讲到铁路工程时,可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室;讲建筑工程时,可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等;讲到土木工程灾害时,可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。
(五)新近知名土木工程建筑介绍
国内外的知名建筑发展日新月异,现有的教材很难跟上其发展变化。因此,在讲授土木工程概论时,应介绍国内外最新的土木工程建设进展,以增加本课程的时效性,从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时,可穿插装修材料的最新发展状况;讲高层建筑时,可介绍国内正在建设的摩天大厦,如上海中心大厦;讲桥梁工程时,可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况;讲高铁建设工程时,可结合京福高铁来讲;讲水利工程时,可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站,如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况,可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离,以此激发学生学习本门课程的兴趣。
(六)授课教师的优选与培养
土木工程概论涉及现有的各种工程,要求授课教师不仅要具有宽广的知识面,而且要有丰富的实践经验,为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来,由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足,尤其是有一批青年教师缺乏实践经验,致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此,不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带,鼓励年轻教师参与相关研究课题中,而且为了掌握土木工程的最新进展,年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议,在寒暑假期间,尽量去工地实习、锻炼,掌握现场施工的细节,不断更新土木工程概论的教学内容。
五、结论
土木工程概论课程教学改革可起到几点作用:1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率,激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性,加深理解水文工程地质对各类工程的影响,以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中,保护水文与工程地质环境的自觉性,能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件,并能针对具体问题提出处理措施。
[ 注 释 ]
[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育,2001(1):25-26.
[2] 王清标,初明祥,胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践,2012(4):75-77.
[3] 王琰,周戒.对现代土木工程专业教育的几点探讨[J].高等建筑教育,2003(3):12-14.