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常規的工科實踐教學環節由實驗、實習和設計三大部分組成。其中實驗由易到難,有演示性、驗證性、操作性實驗、綜合性、設計性、創新性實驗;實習形式由簡單到復雜,有認識實習、操作實習、見習型實習;設計方式由專項到綜合,有課程設計、畢業設計。按本科與碩士研究生實踐教學需要來設置,專業工程實踐教學分為校內和校外實踐教學環節。校內有與各專業工程課程相對應的實驗、實操(工程制圖、測量、各學習階段的課程設計)、畢業設計、學位論文。以畢業設計為例,其常見類型就有工程項目設計、工程施工(加工)技術和管理、專題研究、工程應用軟件開發等4種。由于畢業設計屬于本科生學習期間較高級的實踐教學,所以這4種類型的畢業設計可以根據培養目標、方式與教學條件的許可,不論在校內、校外進行都可以作為學習者完成畢業設計(論文)實踐學習方式。校外實踐教學環節就實踐而言,可以依托校外協同創新單位的土木工程技術開發研究中心或具有新技術、新工藝、新材料背景的工程項目進行綜合性、設計性、創新性實驗;實習教學環節主要是結合專業工程的場地(所)性、先進性、特殊性和豐富多樣性要求,進行校外各類工程的參觀認識實習、專業課程實習,施工(加工)技術與管理生產實習,畢業實習等。
二、土木工程實踐教學資源協同開發的原則與方法
現在的信息技術手段、網絡服務及移動終端設備已經完全具備對龐大的數據進行整合和處理應用的能力,故借助于云計算技術來收集、整合、處理、挖掘超量、繁復的工程實踐教學資源,不但能有效解決工程專業實踐教學中的眾多困擾,而且能為工程人才個性化培養及創建終身教育奠定堅實基礎。
1.開發原則
各種專業工程實踐教學資源的內容豐富、博大,所以在協同開發和挖掘相關資源時,應堅持“有所為,有所不為”的原則。應分專業類別廣泛收集各種實踐教學資源,并在收集和整合資源過程中,要注意以資源的全體和完整為主,不要片段、抽樣;要注重資源獲取的效率,不要以工程項目內容的絕對精確作取舍;要考量工程項目資源內容相關性,不必在因果邏輯上做深究[3]。要按照培養目標,從學習者實踐知識建構需要來識別資源的意義,在豐富、靈活、多樣、寬泛的基礎上,進行資源采集、處理和加工,讓運用者按需配置其專業工程實踐教學資源,能方便、高效地實現其教學價值。依據專業工程學科創新知識與能力培養所設定的目標,以協同創新的核心單位為主體,科學創設基于學生專業工程實踐學習需要的活動情境。即將有關資源分層次構造出各學習階段專業工程實踐的問題情境,以引導學生循序漸進式地經歷實踐的過程,使學生能自覺調動多種感官,如視覺、聽覺、觸覺以及語言表達等,尋找多種操作、動手、研討途徑,積累起豐富的土木工程實踐感性認識和動手操作經驗,激發學生對工程項目的類型、設計與施工條件、理論與技術方法、施工技術與組織管理、工程量、產品形態、建(制)造和場地環境、時空邊界條件等現象與相互關系產生濃厚的興趣和探究的欲望。
2.主要途徑
由于培養人才的責任主體是大學,校方的圖書與電子資源豐富,多建有信息網絡技術中心,軟硬件設施和技術人才相對充足,且信息技術在所涉土木工程專業教學需求與科研應用量巨大。建立學校與協同核心單位間工程實踐教育資源共享平臺是協同創新發展的一種必然趨勢,因此,校方應成為實踐教學資源共享建設的投資主體與推行者。協同開發與共享專業工程實踐教學資源的主要途徑,可從以下四方面進行:(1)建立一套運行機制。專業工程實踐教學資源建設是一項有序的、動態的、可持續發展的系統工程,必須建立良好的運行機制,以促進建設過程中各個環節的正規有序,實現統合,搞好頂層設計。(2)規范一套建設標準。用科學的標準來促進專業工程實踐教學資源系統的建構[4,5]。應建立面向協同中心所涉各類工程專業的不同實踐教學主題、覆蓋其各個層次、不斷動態更新的工程實踐教學資源建設標準,為實現各級各類資源系統的網絡互連、信息互通、資源共享奠定基礎。(3)搭建一個基于云服務的共享平臺。各類工程實踐教學資源只有不斷被其工程專業教學所應用、學習者所掌握,使其流動、開放和充分共享,才可持續。在各專用工程實踐教學資源庫和實踐教學課件建設的基礎上,通過云服務端資源集成,實現各門專業的各級各類實踐教學活動資源交換和資源共享。(4)培養和建立一支“雙師”實踐教學專業隊伍。專業工程實踐教學資源庫及課件開發、建設的每個環節都需要依靠高素質專業人員完成,因此,必須根據協同機制,整合學校與協同核心單位的人才資源,培養和造就一支懂教學、懂工程技術、懂教育教學管理的資源庫建設專業隊伍。
3.技術方法
構建一個基于云計算的數字化實踐教學資源處理平臺。實踐教學資源經數據處理,區分成關系化、結構化和非結構化數據,其中關系化數據是指二維關系約束的數據表,結構化數據包括了數字、符號等數據,非結構化數據包括了文本、圖像、聲音、視頻等數據,從而進行有效存儲、組織來自校內外協同創新單位的教學資源。利用處理平臺能夠對幾百甚至是幾千個分布式數據庫,或者分布式存儲集群中的內容進行分析。該處理平臺還能根據具體教學環節、層次需求建立相應服務,解決傳統的學習平臺資源無序、缺乏統一管理調配的問題。教師可以通過云服務平臺在技術項目上實現跨學校、跨地域合作,分享工程實踐與研究成果,為教學、學術研究提供便利;學生可以突破時空限制,使用現代化通訊工具隨時隨地全方位獲取優質的實踐教學資源。數據化工程實踐教學資源的開發流程與實現方式,可以概括為四步:分別是采集、導入和預處理、統計和分析,最后是資源實踐教學價值的發現與挖掘[6]。(1)以協同機制作保障,通過數據遷移、數據轉換、共享等有效手段[4]對數字化實踐教學資源進行收集、采集,把協同創新主體單位既有實踐教學資源重新整合起來,并加載到數據倉庫或數據集市中——存儲在遠程云服務端,成為聯機分析處理、數據挖掘的基礎。這樣才可以徹底消除學?;蛲两ㄐ袠I信息化建設中各相關單位存在的信息孤島以及信息碎片化現象,提高實踐教學資源的可使用率。還可通過MapReduce編程模型對實踐教學資源進行管理,以提高對海量教學資源分析的速度和效率[7]。(2)在完成資源收集之后,如果要對這些海量數據進行有效分析,還需將這些來自前端的數據導入到一個集中的大型分布式數據庫,或者分布式存儲集群,通過并行計算框架[7],優化并行分析算法,如Mahout、R語言等,對這些分散乃至碎片數據進行過濾,在導入基礎上作一些簡單的清洗和預處理工作,以排除混雜、錯亂的工程信息,重復的資源數據,提高資源的質量。(3)從分布式數據庫,或者分布式計算集群的海量實踐教學資源中,提煉出連續的、低信息粒度的實踐教學素材,并擇優質實踐教學素材交于上層實踐教學統計、分析系統,進行普通的專業工程實踐需求分析和分類匯總等。(4)對實踐教學資源分析之后的資源內容進行實踐教學模擬和價值挖掘,是指利用數據挖掘算法,包括分類算法、回歸算法、聚合算法和降維算法等,對存儲在云服務端(分布式數據庫或者分布式計算集群)大量的、不完全的、模糊的數字化工程教學資源挖掘,以挖掘出隱藏在資源背后有價值的信息,為教師作出實踐教學組織安排奠定基礎。應用數據分析、挖掘等技術對存儲在云服務端的各種分散的關系化、結構化和非結構化實踐教學資源進行分析和挖掘,掌握學習者查詢其專業工程實踐資源的行為、知識點內容、知識應用能力等,以預測學習者對實踐知識與資源服務的需求,使教師能根據預測進行決策,更好地引導學習者學習;同時,也可應用數據分析技術對開設的課程進行效果評估,盡早地捕捉學生的學習不適應癥狀,進行學習預警和干預[8],以便及時調整培養方案,為學習者推薦學習軌跡,開展自適應學習,自我導向學習[9,10]。例如:自適應學習既不是簡單的符號或文字,也不是言語或文字陳述的概念或原理,而是教師列展的一些具體的實例或問題。學習者的任務是通過考察實例、分析和解決問題來發現有關的知識,并積累解決問題的技能[11]。教師是用最適合的學習方法,讓學習者主動參與到學習過程中,接受各種各樣的挑戰。整個學習過程因為有學習效果的追蹤,記錄了學習者在每個任務上花費的時間,實時反饋給教師,如果學生遇到不能解決的問題時,教師會立即知道,并對其進行針對性的輔導。應用數據分析技術也可對協同科研創新合作過程及交互型工程技術服務過程進行分析和預測,從而應對過程中的資金、政策、機制、技術、成果、共享等環節潛在的矛盾與風險。
三、專業工程實踐教學資源共享應用
專業工程實踐教學資源和信息化技術是共享方案設計中不可或缺的兩大方面。構筑較快見效的共享建設方案可以“三層法”:基礎設施層、平臺服務層和共享應用服務層[12]。實踐教學資源共享應用是將云計算作為其技術支持,通過對實踐教學資源挖掘與實踐學習分析則會帶來工程實踐教學理念、方式和技術方面的巨大變革和創新。
1.教學資源的流動需求與信息技術相結合
工程實踐教學資源應用的關鍵也是其必要條件,就在于“信息技術”與“專業工程實踐教學”的融合。豐富多樣的專業工程實踐教學資源通過信息技術應用到大學教育中,對學習者未來事業會有更加直接的幫助;快捷的反饋信息是衡量實踐教學資源開發、應用過程對實踐教學各個方面和層次產生影響、效果的依據。將開發的數字課程應用到教學上。比如:創建自適應各專業的工程實踐學習課程,利用人工智能為每個學生創建自適應的學習體驗。還可創建各專業工程實踐定制化學習或終身學習課程,將工程實踐教學從同一模式的“批量化生產”變為“科學管理下的定制化學習過程,幫助學生培養更好的學習技能”,“讓學生了解如何利用時間、應對挑戰、成為終身學習的人”[9]。
2.當代網絡交流條件引發實踐教學組織方式變革
隨著具有語義網特征的數據基礎設施和數據資源發展起來,實踐教學組織的變革就越來越顯得不可避免。豐富多樣的工程實踐教學將召喚網絡結構產生無組織的教學組織力量。最先反映這種教學結構特點的,是各種各樣去中心化的WEB2.0應用,如RSS、維基、微信、博客、云儲存與計算等。各種專業的工程實踐教學資源中只有少量是結構化數據,如項目可研報告、立項審批、設計文件、計算書仍至工程圖紙、項目報建(批)、質量與安全監督、施工(生產)許可、施工組織設計(生產計劃)、竣工(產品)驗收等,其余大量的由半結構化數據和非結構化數據組成,如施工(生產)過程中具體的施工(生產)作業方式、方法,技術會議等以郵件、視頻、微博等的形式表現。海量的專業工程實踐教學資源之所以成為實踐教學的變革力量,在于它通過追隨實踐意義而獲得工程智慧。
3.以云計算為基礎的數據應用技術集成,可實現協同創新主體單位間專業工程教育資源共享
課程設計僅有一周,要求完成一份完整的單位工程施工圖預算,既要完成工程量計算又要完成套價取費,因而選取小工程(如門衛房)讓每個學生獨立完成一份施工圖預算,學生既能學到相關知識,又能培養獨立性。以“大工程”代替“小工程”的優點:能夠大大提高學生綜合應用專業知識的水平;提高學生的識圖能力;鍛煉了學生的自己解決問題的能力。
2“.小組協作”代替“單打獨斗”
“單打獨斗”可培養學生工作的獨立性,可以使學生更好地掌握工程預算的基本原理,獨立地完成每一個分部分項工程的算量,可更全面地對工程概預算有一個全面的認識,但是不能培養學生的團隊合作精神?!靶〗M協作”代替“單打獨斗”的優點:模擬學生就業后在新疆地區工作的模式;培養了團隊合作的精神,讓學生明白團隊合作的重要性;使少數民族學生更積極地參加課程設計,學到更多專業知識。
3“.關鍵點”代替“整個面”
“關鍵點”代替“整個面”的優點:能掌握計算工程量的方法,用系統的概念去計算工程量,達到事半功倍的效果;鍛煉獨立工作的能力;熟悉做預算的流程,更好地掌握關鍵點的預算知識。
4“.組長負責制”代替“指導教師管理制”
(一)教師工程教育理念與工程實踐經驗缺乏
目前,我校大部分力學教師是在我國傳統教學模式下培養出來的畢業生,他們在接受高等教育時,經歷的就是“學科型”的培養模式,理論學習多、實踐訓練少,從而導致了他們理論知識較為扎實,而工程實踐能力和創新能力的“先天不足”;從學校畢業后,他們又直接到學校從事教師工作,很少有工程實踐的機會,這又造成他們工程實踐經驗與創新能力后天的“營養不良”。因此,從自身能力與教學模式上,他們習慣于傳統“學科型”教學模式,重視理論知識的傳授而弱化了工程實踐能力與創新能力的培養,導致培養出的學生同樣缺乏工程實踐能力與創新精神,這與“卓越計劃”人才培養目標對教師的要求存在著較大的差距。
(二)教學內容與工程應用脫節
企業需要的是力學概念清晰,能夠應用力學方法解決工程實際問題的人才,而傳統力學課程的教學過分注重理論知識的學習,忽視了力學知識在工程實際中的應用。教學內容以求解、求證為主,缺乏針對工程應用的內容設計,致使學生不善于將所學的理論知識應用于實際工程解決實際問題,從而導致畢業生理論聯系實際,解決工程問題的能力不足,創新能力欠缺,阻礙了專業人才的培養和成長。
(三)教學方法與手段不利于學生創新能力的培養
在授課學時減少,單位學時課堂信息量增加的形勢下,力學課程原有的教學方法和手段主要是黑板+粉筆+多媒體課件的教學模式,在課堂上以教師為主體進行填鴨式教學,學生沒有參與到教學活動中,只是被動、消極與盲從的學習知識,抑制了學生學習的主動性、積極性與創新性。
二、適應于“卓越計劃”的力學課程教學改革與實踐
(一)建立適應卓越工程師培養的教學團隊
力學課程教學團隊從展開卓越工程教育理念討論出發,以課程建設為突破口,堅持在力學課程中不斷開展適應于“卓越計劃”的教學改革與研究;在教育改革實踐探索中,團隊成員教育思想逐漸完成了“學科型”教育向卓越工程師人才培養的轉變,形成了適應卓越人才教育課程建設的理念與模式;通過學歷進修、深入實際工程體驗,加強產學研密切聯系與合作、開展面向工程實際問題的科學研究,參加指導學生實習和畢業設計等方式,疏通了團隊成員參加工程研究與實踐的渠道,拓寬了教師的知識面,提高了專業能力與實踐能力,建立了適應卓越工程師培養的教學團隊。
(二)以培養學生工程意識和應用能力為主線,改革與完善教學內容
1.按照“卓越計劃”培養目標要求,圍繞“卓越計劃”培養方案,在明確每門力學課程的地位、作用和相互聯系的基礎上,構建了力學系列課程教學新體系,對于土木工程專業,減少繁瑣的公式推證,注重應用能力培養,優化整合教學內容,構建模塊化教學體系,主要分為靜定結構的計算、應力應變分析、超靜定結構的計算三大模塊,避免了內容上的重復。如彎曲剪應力公式,在教學中不進行繁瑣的推導直接給出,主要講公式的應用,并配合多媒體教學,使學生對彎曲剪應力有感性認識,且具有對梁進行強度計算的能力。
2.使課程內容的編排體現科學性和適用性。從工程實際需要出發,凝練教學內容,強化概念理解與分析,注重結論的分析和實際應用。如在講到溫度應力時,通過案例分析計算,得到在超靜定結構中,溫度改變將會產生較大的應力。根據分析計算結論,告訴學生在鐵路鋼軌接頭處,以及混凝土路面中,通常需預留空隙;高溫管道隔一段距離要設一個“Ω”型彎,都是考慮溫度的影響,防止由于溫度變化產生應力而導致結構破壞或影響結構物的正常工作。這樣,學生就會加深理論與實際應用的聯系,在重視理論學習的同時,了解理論指導實際的作用。力學課程教學團隊成員編寫了力學概念分析典型案例與例題,繁瑣的理論推證的簡化,定理、公式及例題結論的工程應用,并應用于教學中。
3.開展課外科技創新活動,培養學生的創新能力及團隊合作的能力。力學課程教學團隊的多名教師指導學生參加“全國周培源大學生力學競賽”、“大學生結構設計競賽”、“大學生創新創業訓練計劃”及“材料力學綜合性、設計性實驗的研究與實踐”等科技活動。在這些活動中,學生將所學的力學知識應用于結構設計和科學研究中,加深了對力學原理的理解,提高了學生分析問題解決問題的能力;同時擴展了學生的視野,培養了學生的動手能力、創新能力及團隊合作的能力。
4.增加了《結構力學求解器》應用的教學內容,突出電算能力的培養。對于簡單結構,要求學生能進行手算,這有利于學生對基本概念、基本原理與基本方法的理解和掌握;對于超靜定結構的計算中遇到的復雜的計算問題,在教學中我們注重引導學生應用《結構力學求解器》進行計算,不僅增加了力學教學的趣味性,而且培養學生使用軟件分析工程實際問題的能力。同時使學生建立了使用計算機軟件對復雜的力學問題進行分析,把繁瑣的計算留給計算機的理念。
(三)利用多種教學方法和手段,提高教學質量
1.以實際工程為背景,加強工程案例教學,培養學生的工程意識每章內容學習之前我們都通過導入案例提出問題,引出本章要學習的內容,激發學生學習興趣;在教學過程中盡可能以工程實例為案例進行結構簡化、荷載收集、結構構件計算,培養學生的工程意識;注重定理、公式及習題結論的工程應用,更多地剖析實際問題的解決過程,再舉一反三,由一個問題展開到多個問題,培養學生解決實際問題的能力。如在講彎曲應力這一章時,導入長春市濱河小區陽臺坍塌事故案例:2006年9月8日,長春市濱河小區東區512棟3單元一側陽臺從一樓到七樓全部坍塌,二樓一女子不幸遇難。首先,讓學生畫出陽臺的計算簡圖,然后讓學生討論引發陽臺坍塌的可能因素,在此基礎上給出陽臺坍塌的起因:事發時天降大雨,該樓居民安裝的保溫陽臺的夾層內珍珠巖吸水后重量驟增,使陽臺根部上側混凝土承受過多拉力,加上鋼筋的位置不合理,銹蝕也比較嚴重,不能充分發揮其抗拉作用,由于混凝土的抗拉強度低,當其超過材料的許用應力時,混凝土開裂,使陽臺根部失去抗彎能力,形成鉸鏈,從而導致陽臺坍塌。通過該案例向學生說明,工程設計時不僅要有經濟意識,而且更要具備安全意識。由于學生對案例分析很有興趣,一旦發現今后工作中的問題能夠自己解決,將極大地提高學生的自信心與學習積極性。力學課程教學團隊成員編寫了力學在工程及生活中應用的案例及課程導入案例,并應用于教學中,讓學生在潛移默化中將工程思維滲透到力學課的學習過程中。
2.采用啟發式、對比式、討論式等教學方法,鍛煉學生的工程思維能力在教學過程中我們采用啟發、引導、互動的教學模式,以學生為主體,讓學生參與到教學中,掌握分析問題的思路、學習分析問題的方法,激發學生主動學習的意識。同時引導學生將新學知識與已學知識進行對比,使學生加深對新知識的理解、掌握對原有知識的記憶,有利于活躍學生思維、擴展知識。針對一題多解的問題,鼓勵學生開動腦筋,進行討論,主動地、創造性地探究和獲取知識。
3.傳統教學與多媒體教學及計算機網絡教學相結合,調動學生學習的積極性和主動性對于基本理論知識、例題等邏輯性較強的內容我們采用傳統的板書講解,有利于學生思考;對難以表達的知識點及工程實例我們利用多媒體通過圖片、動畫等形式生動地表現出來,有助于學生對基本概念和基本理論的理解。同時多媒體教學能夠豐富工程素材,增大課堂信息量,彌補課時的不足。為了適應網絡時代對教育發展與課程建設的要求,我們建立了力學課程網絡教學平臺,學生可上網學習,它對學生的課后自學有很大幫助。
三、結語
通過對用人單位對某大學畢業生的使用情況的反饋和對2008屆、2009屆和2010屆畢業生的跟蹤調查來看,我校橋梁工程專業學生在就業過程中存在的主要問題是:一是專業基本知識掌握太少,與實際要求還有較大差距;二是實踐與應用能力不強;三是工作適應能力較差,不能吃苦,隨意擅自離職。其中的第一和第二點,反映了就業單位對畢業生掌握橋梁工程課程程度的要求較高,橋梁工程課程程學習的好壞直接影響到畢業生的工作能力。
二、目前橋梁工程課程學習的現狀
1.橋梁工程課程枯燥無味,學生對該課程學習興致不高。
土木類專業課程的學習特點就是培養學生動手、動腦及分析、應變能力,這些專業課程應著手培養學生的邏輯思維能力,拋開形象思維定式的約束,充分發揮學生的想象力,抓住問題的關鍵,從而幫助學生更好地認識科學發展的客觀規律。在課程的學習中,很多學生反映土木類專業課程之一的橋梁工程課程有著公式繁多、難以理解、邏輯性強、抽象性強等問題,覺得該課程枯燥無味,因此對該課程的學習失去了興趣。
2.沒有掌握好橋梁工程課程的學習方法,課程重修率高。
因為橋梁工程課程的這些特點,而有些同學又沒有掌握較好的學習橋梁工程課程的方法,導致了學生對該課程學習的厭怠,相當的學生在課堂上顯得積極性不高。2010年學年,筆者從某大學《橋梁工程》課程的到課率調查情況來看,在《橋梁工程》課程的前階段(本階段主要講述橋梁工程的概論,介紹橋梁的發展和建設成就,橋梁的組成等),學生到課率為90%以上;而在課程的中后階段(本階段主要講述橋梁工程各種體系橋梁的構造和計算),學生到課率為75%~85%,明顯低于課程前階段的到課情況。總結原因主要是:學生對于橋梁專業有關于橋梁發展的內容聽得懂也感興趣,而對于橋梁構造及計算的內容感到枯燥無味。因為該部分內容理論相對較深,需要應用到前面的基礎知識,如在學習“荷載橫向分布系數”計算內容的時候,需要同學們運用到《結構力學》中求影響線的知識,如果影響線繪不出“荷載橫向分布系數”是計算不出來的。有的同學聽得一知半解,又不及時對上課內容進行課后消化,不懂的知識越積越多,索性就對《橋梁工程》課程失去了信心,便萌發了“與其坐在課堂上聽‘天書’,不如出去干其他事”的想法,使得到課率產生了下滑。這種情況也導致了相當一部分同學對橋梁工程課程學習不足,課程重修率較高。從2009—2011年橋梁工程專業學生的《橋梁工程》考試(考試內容為包含大部分教學重點的中等難度的閉卷考試試題)成績分析可知,三年里面年均重修率>15%,考試成績>80分以上的比率<15%,這些數據也證實了這一點。
三、實踐與探討
1.加強基礎理論學習,夯實專業基礎。
專業課涵蓋內容廣泛,需有一定的基礎課作為基礎,而橋梁工程以《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》、《結構設計原理》等基礎課程為基礎,因此學好這些基礎課程是學好《橋梁工程》的前提。學習要腳踏實地、一步一個腳印,不能操之過急。一些剛進大學的新生,還沒開專業課,就急于去學習《橋梁工程》課程,結果看不懂也是正常的。如在學習梁橋構造的時候,主梁的構造及配筋為什么是這樣一個原則或這樣的規律,這是與《材料力學》和《結構設計原理》的知識相關的,如果沒有這些基礎知識做鋪墊就不能真正掌握梁橋主梁構造及配筋的原理。
2.著力提升《橋梁工程》課堂教學質量。
橋梁工程課程的課堂教學是“啟發式”教育,講授橋梁工程有關的理論知識。因此,老師的講課方法固然重要,學生還應在課堂上記住老師講課的思路、重點、難點、方法和主要結論,對要點、難點和因果關系要作課堂筆記。教師的言傳身教對培養學生的學習積極性起著相當重要的作用,有經驗的老師在課堂上會引入一些自己參與的工程實例,通過PPT的形式把工程照片放映出來,增強學生們的感性認識,然后引發學生們去思考和討論,加深他們對概念的理解和認識。由于專業的特點,目前相當多的橋梁工程教材對于橋梁知識的描述不是很生動,激發不了同學們的學習興趣,筆者曾經思考能否將橋梁工程課堂教學與橋梁實習結合起來,穿行講解,有助于提高講課的效率和學生們的學習興趣。但由于學校附近符合實習要求的場地不多(太遠了又涉及到時間和交通等問題),而且現在學生人數較多,實習難度加大。因此,采用此方法來進行教學有一定的難度,如何解決這些困難從而找到一條合適的教學途徑值得我們進一步探討。
3.充分利用橋梁實習,加強理論聯系實際的能力。
工地實習是理論聯系實際的寶貴時機,觀察施工現場、學習施工組織、了解施工程序、觀摩施工過程,向工人和工程技術人員請教可以學到課堂上學不到的知識和技能。高校的教學大綱里要求橋梁工程專業的學生要進行為期一個月(4周)的生產實習和兩周的畢業實習,目的也是讓同學們通過現場工程技術人員講解、現場參觀并參加生產工藝活動,掌握橋梁工程課程所學知識;增強理論聯系實際的觀念和培養解決實際問題的能力;了解橋梁的設計和施工,即各種橋梁的設計特點、構造形式、施工方法、施工組織、監理過程等方面的實用知識。有不少的同學通過在實習中對橋梁的感性認識,與課本知識很好地結合起來,大大加深了對專業知識的理解。記得實習中有一位2009屆的學生在預制梁廠里仔細觀看了主梁的配筋和澆注過程后,真正理解了《橋梁工程》課本上枯燥的文字敘述,說明了理論聯系實踐后產生的微妙作用。一位做了某橋梁公司技術總工的校友在一次講座上曾經感慨的說道“:橋梁實習解答了我在橋梁工程專業知識上的很多疑惑,使我真正把課本的知識與實際工程第一次聯系起來,加深了我對橋梁專業知識的認識,感覺好極了。”可見,充分利用橋梁實習課程的時間來掌握專業知識是多么的寶貴,能否成為橋梁工程方面的優秀人才,工地實踐尤為重要。
4.做好課程設計與畢業設計,訓練學生的專業綜合能力。
橋梁工程專業教學中安排有大量的課程設計,如“懸鏈線拱橋的設計”、“鋼筋混凝土T梁設計”等,還有長達12周的畢業設計,目的都是訓練學生綜合運用所學知識解決問題的能力。特別是橋梁工程的畢業設計,要求學生們按照指導書的要求,根據實際情況獨立地進行橋梁設計,這就要求學生要在設計中能綜合運用所學課程,要有一定的分析問題和解決問題的獨立工作能力,要掌握計算、繪圖、查閱文獻、使用規范手冊和編寫技術及計算機輔助設計計算等基本技能,掌握大、中型橋梁的設計原則、設計方法、步驟和正確的設計成果表達方式,熟悉國家制圖規范和標準設計圖集的運用等。如果一個學生能按照指導書的要求完成橋梁工程畢業設計的任務,這對于提高他的橋梁工程專業知識將大有幫助。筆者在畢業設計中曾經指導過一個學生,該生由于橋梁專業知識掌握不好《橋梁工程》考試沒有及格,最頭疼的是該生準備要進行畢業設計,然而專業知識的匱乏成為了他巨大的攔路石。其實該生的基礎知識并不差,《橋梁工程》課程沒有學好是因為沒有掌握正確的學習方法,在筆者的指導和鼓勵下,該生在畢業設計中一步一個腳印,扎扎實實地學習橋梁工程專業知識并運用到設計中,一邊設計一邊學習,專業知識的掌握得到了大大的提高,并以高分順利通過了《橋梁工程》補考,同時也較好地完成了畢業設計??梢?,做好畢業設計對于學好橋梁工程知識起到了良好的補充和促進作用。
5.重視實驗課程的教學。
實驗教學的目的是驗證、弄懂技術原理,掌握用實驗方法解決實際問題的手段。橋梁工程的教學課本上,有一章書的內容是“混凝土簡支梁橋的計算”,里面有一個內容是計算“荷載橫向分布系數”,這也是簡支梁橋計算的一個重點和難點,要順利地進行計算必須先要理解荷載橫向分布的原理,相當一部分學生在學習中對于原理的理解一知半解。針對于這種情況,我們在教學內容中增加了“驗證荷載橫向分布系數計算方法”的實驗,在實驗中學生可以通過加載測試的方法測出結構的實際受力情況,然后與理論計算進行比較從而驗證計算方法的正確性。通過這個實驗,學生對于荷載橫向分布的原理更加理解,真正掌握了“荷載橫向分布系數”的計算方法。因此,實驗課對于橋梁工程課程知識的學習起到了很好的輔助作用。
6.積極參與課外學習與設計競賽。
課堂學習側重的是專業和基本的理論和方法,在校期間不能滿足于教材的學習,要多渠道獲取知識和信息、拓寬知識面和專業視野。課外學習是對橋梁工程課程的一個有益補充,一是可以通過到圖書館借閱老師推薦的相關參考書,了解本專業國內外的科技發展水平和最新科技動態;二是可以通過經常登錄土木類網站、論壇,了解本專業的行業動態和政策法規。三是學習國家標準、規范、規程,這是土木工程的行業準則和工作依據,這樣既能鞏固在校的學習效果又可以提高工作后的實戰能力。同時,要積極參加與橋梁工程專業相關的一些競賽,提高自身的動手動腦能力。很多高校的土木工程專業都組織了“橋梁模型設計大賽”這一項活動,這個活動要求學生們通過自己學習到的橋梁專業知識,按照要求的材料(如紙、木材等)制作出一定比例的橋梁模型,誰制作的模型在相同質量下承載力最大就獲勝。這個活動激發了學生對于橋梁結構的研究:到底怎么制作的模型承載力最大?怎么制作的模型質量小一點?怎么制作模型更加優美?并通過自己對專業知識的理解,制造出符合要求的各種橋梁模型。同時,在比賽中通過加載試驗學生們可以直觀地了解到模型的實際受力能力,并與理論計算的比較,加深了他們對橋梁結構的理解。筆者曾經參加過幾次長沙理工大學土木與建筑學院舉行的“橋梁模型設計大賽”,在比賽中學生們充分發揮了自身的創造性,參加比賽的各種橋梁模型千姿百態,匯集了學生們的巨大心血,從他們在一次一次加載過程中的歡呼聲中筆者感受到了學生們對活動的積極性和熱愛性。這說明活動的開展無疑是成功的。在活動中,學生們的動手能力和創造能力得以發揮,更加激發了他們對專業的熱愛,極大地促進了他們對橋梁工程知識的掌握。
四、結語
關鍵詞:土木工程學科;研究生培養;課程體系優化;職業能力培養
研究生課程是研究生培養的起點和重要組成部分[1]。土木工程學科的研究生開設的課程除了英語、數學、政治等基礎課之外,還包括有限元分析、結構動力學、彈塑性力學在內的專業基礎課,以及與專業相關的大量專業選修課,總學時在250~320之間。研究生課程教學的目的,一方面是提高研究生的基礎理論水平,培養研究生的基礎科研能力,另一方面是加強本專業的專業知識,為后續的論文研究和職業實踐做準備[2-3]。但是,隨著土木工程學科的迅猛發展,目前開設的課程體系和課程內容都出現了與當前的研究進展脫節,所學知識不能滿足論文研究和職業發展需要的趨勢[4],亟待改革和優化。為解決這一問題,廣州大學對當前土木工程專業的研究生課程設置進行了廣泛而深入的調研,并提出了優化改革的初步方案。
一、土木工程學科研究生課程體系調研報告
為了解我國各高校土木工程學科研究生課程設置情況,本文采取多種方式進行了調研,主要包括:參加2015年5月在先建筑科技大學舉辦的第八屆全國建筑與土木工程領域工程碩士培養工作研討會,聽取東南大學、同濟大學、清華大學、西安建筑科技大學等兄弟院校的專題報道,了解其課程設置情況;通過主辦廣東省結構力學系列課程教學經驗交流會的機會,與省內十五所院校土木工程學科的教師座談;在廣州大學土木工程學院研究生答辯期間,邀請大量兄弟院校和企業專家參加答辯,征求其對于研究生課程體系優化的意見;充分利用各高校網站上有關土木工程學科點的研究生教育、教學資料信息,并對其進行調研、收集和整理。調研結論和收獲如下:
1.學術型研究生和專業型研究生應當突出特點,分類培養。根據教育部2009年《教育部關于做好全日制碩士專業學位研究生培養工作的若干意見》,設立專業型研究生的目的是“積極主動適應經濟社會發展對高層次應用型專門人才的需要”,與學術型研究生培養高層次科研人才有所不同[5]。因此,學術型研究生和專業型研究生的培養應該突出重點,堅持分類培養。就土木工程學科而言,學術型研究生應當注重數學、力學等系列專業基礎課程的教學,拓寬知識面,加強其基礎科研能力培養;專業型研究生應當強調職業能力培養,注重課程體系設置對工程實踐能力的提升,可以邀請擁有大量實際工程經驗的企業專家開設實踐課程或相關講座。
2.研究生課程設置應當與當前科學研究和工程實踐的新方法、新技術充分結合,增強課程設置的針對性和實用性。理論性較強的課程,如有限元方法、結構動力學等,應當強調編程和數值模擬能力的培養,充分結合通用的工程應用軟件(如Matlab,Abaqus等)進行教授;實踐性較強的課程,應強調其在工程實踐中的應用,結合工程實例進行分析和討論,鼓勵學生在實習和實踐中學習;個別內容可以根據需要,在施工現場實習教學。
3.研究生課程應當因應學科的發展和研究生的培養情況分類設置,動態調整。近年來,我國土木工程行業迅猛發展,相關理論和技術日新月異。土木工程學科點研究生課程的設置應當與學科的發展相適應,動態調整專業課程的設置,既保證基礎課和專業基礎課程的教學,又使研究生的課程能夠最大程度地滿足論文研究和工程實踐能力培養的需要[6]。
二、研究生課程體系優化方案
根據以上調研結果和結論,廣州大學土木工程學科點對學術型和專業型研究生的課程體系進行了調整和優化。優化調整的基本思想包括:以提高研究生培養質量為最終目標,課程體系優化為培養研究生基礎科研能力和工程實踐能力服務;與科技發展和工程實踐的需要充分結合,對研究生課程體系分類建設,動態調整。為保證和促進研究生課程體系的調整和優化,廣州大學確定了加強研究生課程體系建設的多項措施,主要包括加強研究生授課管理,獎懲結合,鼓勵相關教師開展研究生課程教學研究等,其目的就是積極促進理論課程教學與工程實踐能力培養的充分結合,對研究生課程體系進行有針對性的調整,提高研究生的培養質量。其具體措施包括:
1.土木工程學科點研究生課程系統設計和整體優化。對于學位課程和專業基礎課程,要保證授課學時,優化教學內容,培養土木工程學科研究生扎實的理論基礎,為后續的學位論文研究做好準備。對專業課和專業選修課,要針對不同學科的要求進行系統設計,開展分學科的專業課群建設[7]。目前廣州大學土木工程學科點在建的碩士研究生專業課群包括結構工程課群、防災減災工程課群、工程管理課群、工程力學課群等。
2.學術型研究生課程體系應強化基礎理論課程與學科研究前沿的聯系。學術型研究生的基礎理論課程要面向當前學科的研究前沿,與實踐應用相接軌。土木工程學科的基礎理論已經發展到了用大型計算軟件代替傳統的手工計算的階段,這些軟件都已經成為土木工程行業進行結構分析和設計必備的工具。因此,基礎理論課程的教學就兼顧理論知識的教授和相關計算模型和分析軟件的學習,既要讓研究生對基礎理論有深入的理解和認識,又要引導其熟悉和使用先進的計算軟件求解結構分析和設計中的實際問題。
3.專業型研究生課程體系應因職業能力培養的要求增加實踐類課程的比例。專業型研究生的培養目標是高層次的一線技術人員,土木工程界的設計、施工單位都希望學校輸出的研究生畢業后能夠經過盡量短的適應期就正式開展工作[8]。因此,專業型研究生的課程體系應當根據論文研究和職業規劃的要求,適度增加實踐類課程的數量和比例,充分利用實習和實踐的機會,提高其職業能力和專業素養。除了積極派遣研究生去工程設計和施工單位實習之外,廣州大學土木工程學院還積極邀請企事業單位專家來學校開設講座,甚至直接參與研究生課程的教學。特別是一些實用性強的課程,如鋼結構、混凝土結構等,采取由校內主課教師確定教學內容和基本框架,由校外專家授課的方式進行教學,收到了學生的歡迎,取得了較為明顯的教學效果。
三、研究生課程體系管理
為保證上述研究生課程體系優化方案的執行,廣州大學土木工程學院采取了一系列的支持措施,具體包括:
1.完善了研究生課程教學評價和監督體系。邀請校內外專家組成研究生課程教學督導組,對研究生理論課程和實踐課程進行定量不定期現場聽課、監督,給出對課程建設、教學內容和教學方法的評價和建議。特別是校外企事業單位的專家給出的建議,對于研究生課程與工程實踐能力的銜接具有重要意義。在此基礎上,完善了研究生課程學生評價體系,根據研究生及其導師對課程的反饋對研究生課程體系和課程內容有效管理,動態調整。
2.支持和鼓勵相關教師進行教學創新,提高教學能力,改善教學效果。建立了常態化的研究生教學研究支持體系,鼓勵相關教師開展教學研究,設立了一系列研究生教學科研項目;鼓勵與工程實踐關系緊密的課程擴大與相關企事業單位的對接,提高實踐教學學時的比例;鼓勵和支持教授同一課程的教師不定期舉行教學研討會,對教學內容和教學方法進行深入探討。
四、結語
在土木工程行業迅速發展,研究生數量逐年增加,專業型研究生比例逐漸增大的背景下,研究生的培養與當前科技研究的前沿相結合,強調工程實踐能力的培養,是一個必然的趨勢。針對這一變化,土木工程學科點碩士研究生的課程也必須做出積極響應和調整優化。本文在深入調研國內各高校土木工程學科碩士研究生課程設置的基礎上,提出了碩士研究生課程體系優化的方案,并給出了教學管理方面的支持和激勵方案。
參考文獻:
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關鍵詞:土木工程專業;畢業設計;導師制;教學質量
作者簡介:戴素娟(1963-),女,江蘇南通人,山東科技大學土木建筑學院,教授;王崇革(1970-),男,山東泰安人,山東科技大學土木建筑學院,教授。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系2012年山東省省級教改項目“基于CDIO的土木工程專業畢業設計探索和研究”(項目編號:2012241)的研究成果。
中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0173-01
高等學校畢業設計(論文)是大學生學習階段的最后一個環節,這一過程既是對學生三年多學習成果、創新能力的檢驗,也是對教師教學質量全面、綜合的檢查。畢業設計(論文)質量的提高,直接關系到我國高等教育的健康發展。近年來,由于高等教育由精英化向大眾化轉變,高校擴大了招生規模,導致教師指導的本科生畢業設計人數增多,相對而言,指導教師在每個學生身上投入的精力相對減少。同時,學生在畢業設計(論文)期間還要找工作和備考研究生等,畢業設計(論文)質量普遍下滑。因此,如何提高大學生畢業設計(論文)質量,是當前提高我國高等教育質量面臨的一個刻不容緩的問題。[1]
土木工程專業實踐性較強,其畢業設計既不同于理論教學,也不同于設計部門的工程設計,[2]本文結合山東科技大學土木工程專業(建筑工程方向)的教學實踐提出了相應的實施方案和措施。
一、導師制的可行性
我國研究生教育中普遍推行導師制,導師制可以更好地貫徹全員育人、全過程育人、全方位育人的現代教育理念,更好地適應素質教育的要求和人才培養目標的轉變。這種制度要求在教師和學生之間建立一種“導學”關系,針對學生的個性差異,因材施教,指導學生的思想、學習與生活。[3]
在土木工程專業畢業設計中,要求學生綜合運用所學的材料、力學、結構等基本理論、基本知識、基本技能去分析和解決實際的工程問題。這一過程與研究生階段學習十分相似,在教師的指導下,從選課題、查資料、做設計到處理數據,都要求學生具有一定的主觀能動性。這種相似性說明,將研究生教育階段普遍運用的導師制引入到具有相似特點的土木工程專業本科生畢業設計中是合理可行的。
在土木工程專業畢業設計過程中實施導師制,一名教師輔導固定的幾個學生,可以避免出現班建制中教師精力有限,對學生輔導廣而不精的現象。
二、導師制在畢業設計中的優越性
1.有利于系統訓練,提高土木工程專業畢業設計質量
導師制使學生提前介入畢業設計課題,有充分的時間調研和思考,畢業設計時間相對延長,從而使學生早著手、早準備。土木工程專業學生在學習和實習過程中,因為有畢業設計這一目標,會有意識地加強對知識的積累,提高了學生的學習效率。
2.有利于實踐教學環節作用的充分發揮
根據教學安排,土木工程專業從大三暑假開始有較多的實踐環節,包括生產實習和畢業實習等。將這兩次實習和畢業設計有機的結合起來,在導師或帶隊教師的具體指導下,學生有重點的進行分析和思考,并把實習階段獲得的知識直接運用到畢業設計中,既可以避免以往學生在實習期間無目的、走過場的情況,又可以拉近學生與工程實際的距離,減少學生在畢業設計時,尤其是建筑設計部分異想天開的做法。
3.有利于拉近師生關系
大學的課程安排決定了師生之間很少有機會近距離的交流接觸。實施導師制,不論是實習期間還是畢業設計期間,導師與學生都是面對面的交流。由于一名教師只負責指導幾名學生,教師對學生的設計思想和薄弱之處都有比較清晰的把握,在給學生提出修改意見后,下次指導時能更有針對性地審查。在不斷的接觸中,導師的人格、品德、治學態度和良好的人際溝通能力潛移默化的影響著學生成長,成為學生的榜樣。
4.有利于學生開闊眼界
山東科技大學土木建筑學院土木工程系大部分指導教師不僅承擔本科教學任務,還作為研究生導師指導研究生學習。實施導師制,在導師給研究生上課或布置任務時,許多本科學生主動來聽講,有利于學生提前了解研究生學習、生活,并參與到研究生團隊的科研活動中去,積累實踐經驗,在實踐活動中學會創造性的思維方法,開闊了思路,培養了創新精神。
5.有利于拓寬學生就業渠道
實施導師制,導師可以利用自己的人脈關系介紹學生去單位實習;導師可通過加強畢業設計的組織與管理,追蹤用人單位的實際需要來確定畢業設計課題,使畢業實習和設計的過程成為學生與用人單位相互選擇的過程。這樣對于學生來講,解決了實習機會難找的困境,增加了可靠的就業機會;對于用人單位來說,可從學生的實習與設計中了解學生的工作態度,避免招聘過程中的盲目性。另外,可促使學生認真對待畢業設計,從而提高了人才培養質量。
三、實施方案和措施
1.確定合適的實施導師制的時間
在土木工程專業(建筑工程方向)本科生大三學期末開始實施導師制,因學生在本科教育的前三年,以積累基礎知識為主,過早實施導師制對提高學生的專業素養實際作用有限;選在大三期末,學生的生產實習、畢業實習和畢業設計可以形成一個體系,有利于實踐教學環節的銜接和統一。
2.按學生的不同層次劃分畢業設計小組
將土木工程專業(建筑工程方向)的學生按專業課成績劃分層次,然后由每個層次中的學生共同組成一個小組,這樣可實現學生在畢業設計學習過程中互幫互助、共同提高。
3.探討導師制的畢業設計模式
從本科生三年級末開始實行本科生導師制,指導教師要根據具體情況指導學生的學習計劃(生產實習、畢業實習、畢業設計等),四年級時為小組的每個學生選擇合適的畢業設計題目、指導并保證畢業設計質量。通過這種方式可以鍛煉學生的自主學習能力及與人溝通的能力。一般由老教師牽頭2~3名教學年限不同的教師組成導師組共同指導一個大組學生的畢業設計。在學生畢業設計的這段時間,導師往往還要承擔其他教學任務,不可能及時為學生解疑答問,因此可以嘗試某個階段以一個教師為主,多個其他教師同時兼職指導的模式,使學生知識結構得以向多方面交叉滲透。采用這種方式,導師之間可以彼此協調,既能保證及時解答學生畢業設計中遇到的各種問題,又不會耽誤導師的其他教學活動,還能實現年輕教師與老教師的優勢互補。
4.探討團隊協作的畢業設計模式
幾個畢業設計小組在畢業設計過程中采用討論式教學,定期交流在畢業設計中出現的問題,形成研討氛圍,通過這種模式可以促使小組成員間互相學習、補充、啟發,培養學生的動手能力,訓練學生的協作交流能力、思維能力和創新意識,發揮學生的主動學習能力和創新性;使學生最大化地參與到整個學習進程中,同時指導教師可以對各個學習環節進行觀察、調控和指導,以保證畢業設計的質量。
5.采取畢業設計中期答辯提高學生的自覺性
土木工程專業(建筑工程方向)學生期中檢查答辯時,由不同組的導師共同參與,這樣既模擬了畢業答辯的場景,又豐富了教師檢查學生設計成果的視角,有效地提高了畢業設計的質量。
四、結論
畢業設計在本科教學環節中占有重要位置。近兩年,山東科技大學在土木工程專業(建筑工程方向)學生中從三年級期末開始實施導師制,這對提高山東科技大學土木工程專業(建筑工程方向)學生的畢業設計質量起到了積極作用。相信通過不斷的實踐和探索,導師制這一措施將進一步完善,從而為提高土木工程專業學生的工程能力和專業技能提供有力保證。
參考文獻:
[1]孟梅,范世東.高校畢業設計論文質量管理的研究[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版),2007,(1).
近年來,隨著經濟建設發展和城市化進程的推進,我國正經歷著空前規模的基礎設施建設。而建筑經濟的迅速發展,需要大量工程技術人員和管理人員,也對專業人員的實踐能力提出了更高的要求。寧波廣播電視大學象山分校(以下簡稱“象山電大”)作為象山唯一的高等教育學校,立足象山本地,培養了許多建筑類人才,目前設有建筑施工與管理(專)、工程造價與管理(專)、土木工程(本)三個專業。其中土木工程(本)為寧波電大系統獨有的專業,已畢業8屆240名學員,在校學生近400人,招生形勢良好,有很大的發展前景。土木工程專業具有較強的理論與實踐性,該專業實踐教學是培養學生動手能力、崗位適應能力、理論知識運用能力的綜合訓練過程,是提高專業人才創新能力和專業素質的關鍵途徑和手段。該專業的實踐教學環節包括課程設計、生產實習、畢業實習、畢業設計(論文)等,計16學分,由中央電大制定統一的教學大綱,不得免考。這些實踐教學環節是學員接觸實踐、培養能力、提高素質的重要手段和方法。從目前情況來看,相對理論教學的質量管理,土木工程專業實踐教學由于環節的多樣性及內容的復雜性,決定了質量管理的難度較大:一是開放教育下的土木工程專業實踐教學無科學合理的質量標準和評價指標,目標監控有困難;二是由于實踐教學變數多,教學過程隨意性大,對整個教學過程和結果尚未形成規范的檢查程序,加之地方電大學員大多來自工程一線,工作流動性很大,集中組織實踐教學到課率較低,實踐教學效果差,三是實踐教學環節缺乏信息反饋機制,也導致了其質量得不到保障。為此,象山電大在寧波電大及象山縣教育局、建管局等單位的大力支持下,嘗試對開放教育土木工程專業的實踐教學進行全過程、全方位的質量管理模式研究,取得了不錯的成績。
二、地方電大土木工程專業實踐教學質量管理模式探索
(1)實踐教學師資隊伍建設能否培養出適應社會需要和行業發展的土木工程專業人才的關鍵在于師資。開放教育全新的教學模式對教師提出了更高的要求,為了適應教學的需要,首先教師必須具有較高的素質與能力、高度的責任心和嚴謹的治學態度。因此教師需要加強自身的學習,不斷更新專業知識,提高運用現代遠程教育技術的能力和素養。從象山電大學校層面來講,一要積極引進優秀的專業教師作為教學主力軍;二要有相應的培訓計劃、激勵機制及考評措施,鼓勵有相關專業背景的在職教師去高校進修,同時通過安排教師到企業參加專業實踐、組織考察學習等多種方式提高在職教師的實踐教學能力;三是與高校建筑專業教師簽訂長期聘用合同,形成穩定強大的教學后備軍;四是積極與企業合作,在企業中聘請具有豐富實踐經驗的專業技術骨干,尤其是具有國家注冊執業資格人員,比如注冊建造師、注冊監理師、注冊造價師等,參與實踐教學,創建“校企合作”,與學校教師聯合指導各種實踐環節教學。開展土木工程專業實踐教學,還需要一定的校內外實踐教學條件,比如課程設計、生產實習等課程就需相應的實訓和實習基地。加大實踐教學投入是落實實踐教學環節、提高實踐教學質量的重要物質保證。多年來,象山電大一直十分重視實踐基地的建設。目前,學校與當地職高共享縣教育園區內建筑類專業教學與實訓基地,建立了工程項目管理實訓室、建筑施工員實訓室等6個實訓室,添置了一批有關建筑材料、建筑測繪等演示教具。同時,學校還與當地20多家建筑企業合作建立了實習、實訓基地,有效地保證了土木工程專業實踐教學的順利開展。隨著信息技術的發展,基于計算機遠程協助技術的實驗教學手段已可以實現遠距離的“面對面、手把手”的實驗教學。在土木工程實踐教學環節,可嘗試采用計算機網絡和現代信息技術手段,既體現了現代遠程開放教育的特點,也使學習可以不受時間和空間的限制,較好的避開工學矛盾。比如,畢業實習是土木工程專業重要教學環節,是學員理論聯系實際的機會。但實習時間有限,學員在實習過程中不可能接觸到各個施工環節,更無法學到高新技術。為了讓學員學到先進的施工管理知識,學校收集典型工程資料和相關視頻,通過網絡讓學員學到更多、更先進的施工管理技術。針對土木工程專業的特殊性,每年招生時學校優先錄取建筑類大專畢業生或在建筑類企事業單位就業的學員。據統計,該專業95%以上的學員是建筑類大專畢業生或來自建筑類企事業單位,85%以上學員擁有一定的建筑基礎,不少人表示自己正在準備考取建造師、施工員、質檢員等五大員證書,希望電大的學習對他們提供幫助,這些有助于提高學員自身學習的積極性,無形中也使本校土木工程專業的教學質量得到保證。土木工程實踐環節的課程設計、生產實習、畢業實習、畢業設計(論文)等課程的選題和實施,要求來自實際施工現場案例,要求“真題假做”,并提倡“真題真做”。比如,畢業設計(論文)是學員在校期間進行的理論與實際相結合的最后一個教學環節,也是最重要的綜合性實踐教學環節。該環節要求學員將大學所學的公共基礎課、專業基礎課和專業課的知識進行綜合分析,并運用到畢業設計(論文)中去,其目的是培養學員分析問題和解決問題的綜合能力。首先在選題上,指導老師應考慮與工程案例的結合,如設置《灌注樁施工質量事故的預防及分析處理》、《公路橋梁裂縫成因分析及防治措施》、《后壓漿技術在地基施工中的應用》等題目。其次,在畢業論文或畢業設計的實施過程中,指導老師要求“真題假做”,并提倡“真題真做”,即希望學員結合工作中的工程案例,在查閱前人理論、相關規范資料等基礎上,應用所學的專業知識和技能,進行理論分析,解決具體的土木工程專業的實踐問題。以人為本、以學員為中心、方便學員、為學員提供支持服務是開放教育的辦學理念。根據地方電大土木工程專業學員多數來自工程一線的實際情況,使學員結合工作過程完成實踐教學成為可能,同時也將很好地緩解學員的工學矛盾。比如,針對學員不同的工作環境,我們主要采取了以下方法實施教學:一是依托學員工作單位進行實踐教學。學校與學員充分溝通,了解他們的專業基礎、工作性質及承擔的具體任務。在實施過程中,聘請學員所在單位的專業技術骨干作為指導教師,保證了教學指導及時有效。而生產實習環節,主要依托學校的專業老師和企業專業技術骨干來完成。由于學員邊工作、邊學習,理論知識和實踐知識得到很好結合,學習能力和工作能力也得到同步提高。同時因為實踐過程不影響工作,也得到學員工作單位的充分支持。這時,教學地點不局限于學校教室,而是在工程一線。二是采用相對集中,以小組形式開展實踐教學。課程設計課程中,指導老師根據學員實際情況,分為混凝土結構設計、鋼結構、結構設計原理、橋梁工程、建設監理五大類,用相對集中的時間,下達課程設計任務書,指導、督促、檢查學生的課程設計進行情況。最后學員提交設計內容,并寫明自己在小組中的作用。為確保土木工程實踐教學目標的實現,首先要建立一套完善的實踐教學質量監控體系。為此,學校建立了由教學主管部門為主體、以相關指導教師為個體的教學督導小組,并制定了《象山電大土木工程本科課程設計實施細則》、《象山電大土木工程本科生產實習實施細則》、《象山電大土木工程本科畢業論文(設計)要求》等實踐教學文件,明確規定了各教學環節質量標準。學校嚴格的工作制度、明確的工作程序,對規范師生在實踐教學活動過程中的行為,提高實踐教學質量,起著至關重要的作用。其次,認真進行事前培訓,幫助指導教師正確理解實踐環節教學的要求,使指導教師充分認識到實踐性教學對培養學生的創新精神和實踐能力的重要作用。第三,加強實施過程中的監控,學校安排專人負責檢查和督促分階段任務的進展情況,以切實保證實踐教學環節的質量。最后,建立和完善實踐環節教學和生產實際之間的反饋制度,為此學校組織調研隊伍定期調查研究工程實際中對新技術、新知識的需求,動態調整實踐教學環節的內容和要求,力求保證實施目標和社會需求的一致性。在土木工程招生和教學過程中,學校嘗試推行“雙證”實踐教學評價,在畢業時,學員既拿到畢業證,又拿到建筑五大員或建造師證書。如縣建管局與象山電大舉辦過多屆開放教育土木工程專業本科“雙證班”,在對學員進行土木工程專業本科課程教育的同時,由建管局和學校聯合對學員開展施工員、質檢員等五大員考證培訓。通過這些針對性的培訓,學員既深入理解本專業的專業基礎理論,又掌握了施工管理、質檢管理等現場管理崗位的各種實務知識,專業人員的職業素質得到很大提升。(本文來自于《寧波廣播電視大學學報》雜志。《寧波廣播電視大學學報》雜志簡介詳見.)
三、土木工程專業實踐教學質量管理模式改革實施效果
[關鍵詞]土木工程;土木工程材料;考試改革
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)01-0085-02
土木工程材料是土木工程專業的必修專業基礎課程。在我校土木工程專業培養計劃中,該課程計劃學時為56(含實驗16學時),主要介紹常用的土木工程材料的基本組成、材料性能、質量要求、檢測方法等,內容包括無機氣硬性膠凝材料、水泥、砂漿、混凝土、砌筑材料和屋面材料等,是一門以試驗為基礎的信息量較大的課程,綜合性、實踐性和經驗性都較強。課程教學分為理論課和試驗課,兩者既緊密聯系,又相對獨立。
土木工程材料課程在土木工程專業課程體系中占有重要的位置。面對創辦高水平研究型大學的發展目標,2012年中國石油大學提出了“三三三”本科教育培養新體系,即本科教學辦學定位的三型、培養目標的三化、教學方式的三性 。[1]圍繞“三三三”本科人才培養體系,我校土木工程專業積極開展了一系列教育教學改革,針對學科的特點及目標,對課程的考核考試方法進行探討。
一、課程考試模式現狀分析
作為土木工程的專業基礎課程,土木工程材料課程的教學質量直接影響到高等學校培養應用型、創新型人才這一培養目標的實現??荚囀菍處煹摹敖獭焙蛯W生的“學”兩個方面進行檢驗的重要手段,考試成績客觀與否,對實際情況的反映真實與否,是衡量考試合理性的標準,也是教師和學生雙方關注的問題。
根據筆者調查,土木工程材料課程的考核仍采用傳統的考核方法,即書面式閉卷期末考試, 60分合格制。不可否認,這種傳統方式具有一定的客觀性,但并不能全面、準確地反映出“教”與“學”的真實水平,其存在的具體問題如下。
(一)考核內容單一化
土木工程材料課程的特點決定了其確實存在大量的知識點需要記憶,學生只有在準確記憶的基礎上,才能保證實際工程中的正確應用和實踐。一方面,傳統考核方式內容多偏重答案唯一的記憶性題目,偏重對基本公式和基本概念的簡單直接的考查,并未重視和兼顧學生掌握該課程知識后應具備的解決實際問題的能力。另一方面,傳統的考核方式其內容普遍缺乏與最新的相關研究和社會關注熱點相結合的考核內容的設置,難以達到培養學生創新思維的教學目標。
(二)考核方法呆板
傳統考核方式一成不變,靈活性差,無法適應不斷推進的土木工程專業教學改革的步伐。多年來,傳統的考試采取標準化考試題型,題型局限于基本理論的填空、判斷、選擇、簡答、名詞解釋等,綜合性的思考題、分析論述題、應用題等主觀性題型很少。這類標準化試題的評判具有客觀公正的特點,但是答案唯一,學生無法獲得探索創新的機會,這限制了學生學習探索的積極性,不利于學生學習能力的培養。
(三)學生重“考”不重“學”
以期末考試成績為唯一或主要標準,即所謂的“一卷定乾坤”,這導致學生只重視考試而忽視了學習的過程,助長了學生“平時不用功,考前再使勁,考試忙作弊,考后全遺忘”的不良學風。 歸結原因,還是因為考試內容單一、考試方法呆板,機械記憶就可以成為考試成功的關鍵,不少學生期末考試前開始加班加點,通過各種方法舞弊,但求期末考試過關。可見,采用傳統的期末考試的方法作為考核手段,難以全面反映出該課程的教學效果,容易對學生的學習興趣產生不良影響,阻礙了該課程教育教學的發展,亟須進行改革。
二、考試模式改革的理念及思路
課程考核無疑是高等學校教學工作的重要環節,其不僅要重視認知目標領域的前三個層次(知識、領會和運用)的考核,而且更應該突出對后三個層次(分析、綜合和評價)的評價。應基于過程性原則、激勵性原則、多元化原則和能力性原則,注重對學習過程的考查和學生能力的評價,以激發學生的學習主動性和自主性為目標,以培養學生的創新意識和實踐能力為核心,建立多樣化、高效和易操作的考核評價方式,以促進學生自主性和研究性學習。
根據社會對土木工程專業人才的培養需求,針對土木工程材料課程的具體特點,在對該專業基礎課程傳統考試存在的問題深入分析的基礎上,筆者提出了采取筆試、設計型課題考試相結合及選題報告等方式結合的新型考核方式,這有利于更加全面、準確地評價教師的教與學生的學。
三、考試模式改革方案
(一)課程考試內容改革
1.基礎知識考核。精煉明確每章的知識點,特別是每章的重點難點,結合本課程教學模式,設置《每章考試題》,《每章考試題》多為客觀題?!睹空驴荚囶}》在每章結束后下發,主要考查學生的基本概念、理論、原理等基礎知識,通過《每章考試題》可以檢查學生對所學知識點的掌握程度,讓學生及時查缺補漏,該部分成績將是最終成績的一部分。2.綜合能力考核。以土木工程材料中的普通混凝土試驗室配合比設計,熱拌瀝青混合料的配合比設計兩大設計問題為主線,結合工程實例創設問題情境,要求學生運用所學知識,找出引發工程問題的原因、解決問題所用的理論、解決問題的可行辦法、提出解決問題新思路,再結合具體的實驗課進行具體的試驗驗證等。3.改革期末考試的考題形式。減少選擇題、填空題等不利于考查學生能力的題型,盡可能增加分析題、簡答題等題型,重點考查學生運用綜合知識解決實際問題的能力。
(二)考試方法
將考核方式分為過程考核和期末考核兩部分。其中,過程考核又分為課堂考核和綜合考核兩部分。課堂考核:采用《每章考試題》、課堂表現(包括教師提問、學生課堂討論、小組討論等)、課后作業、小論文、專題PPT匯報等多元考核評價方式。綜合考核:可采用課堂回答、撰寫論文、配合比設計、調研報告等形式。期末考核:根據題目可采用閉卷、開卷、半開半閉(帶標準、規程及規范等)、撰寫論文、配合比設計等形式。
(三)成績評定
各部分成績擬定比例:最終成績=章考試題×10%+課堂表現×15%+課后作業×10%+綜合考核×15%+期末考核×50%,實際的比例可根據試點情況做適當調整。
(四)考試改革的保障
新型考核方式要求任課教師更有責任心,付出更多的勞動。為保證新的考核方式得到有效的實施,任課教師需要進行學生上課出勤情況和課堂表現情況的統計,并做到公平公正。同時,輔導員和班主任應配合考試改革,加強學生對土木工程材料課程考試改革的必要性和重要性的認識,這有助于學生端正學習態度,積極正確對待考試改革,從而使課程考核改革取得實實在在的成效。另外,也建議學校和院系制定合理的激勵政策,鼓勵任課教師全心投入到專業課程考核模式的改革和實踐中。
四、考試改革的實施情況及效果
2015-2016學年土木工程材料被列為學院考試改革試點課程,2015-2016學年第1學期,課程在土木工程2014級4個班120名學生中試點實施,參與教師3人,輔助參與教師2人。
總體實施效果:大大提高了學生日常學習的積極性和主動學習的興趣,課堂教學效果也得到很大提升?,F場答辯式的課堂控制考核鍛煉了學生主動解決問題的能力以及理論聯系實際的能力,增強了學生團隊協作、匯報組織、語言表達、隨機應變的能力,有利于學生綜合素養的提高。
教師和學生改變了生硬的教學及學習模式,學生的創新能力和解決現場實際問題的能力得到了培養,土木工程專業本科生教育教學效果得到提升。這切合了我?!叭敝婆囵B模式,尤其是對教學方式的三性――學習性、研究性、開放性起到了積極的助推作用,也是對本科教學辦學定位的三型――精英型、特色型、研究型的具體落實。
五、結語
考試改革是教學改革的重要組成部分,對提高教學質量、培養創新性人才、推動“以學生為中心”的教學模式具有重要意義。土木工程材料作為學生首先接觸的專業基礎課程,其教學質量不但對實現土木工程專業人才培養目標十分重要,而且其教學效果將直接影響學生對后續專業課程的學習信心和學習熱情。筆者結合我校的實際情況,對土木工程材料課程考試模式的改革進行了一些探討,以期激發學生的學習熱情,培養學生的專業榮譽感,為學生后續專業課程的學習打下良好基礎,為我國土木工程界培養更多優秀的工程技術和管理人才。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 劉華東.構建“三三三”培養體系 推進本科教育邁向更高目標[J].中國高等教育,2012(18):34-36.
[2] 蘇達根,張志杰,張慧珍,等.土木工程材料課程改革芻議[J].理工高教研究,2004(3):86-87.
關鍵詞:多元化教學;土木工程施工;教學;
土木工程施工課程是一個比較基礎性的課程,但是其涉及到的知識面卻又比較廣,單從專業學科的考量范圍來講,土木工程施工課程涉及到地理知識、數學的運用知識、以及物理力W等知識都比較多。隨著新時代對土木工程人才能力的需求的逐步提升,教學體系和環境都發生了比較大的改變,教學難點也逐步增多,就需要我們不斷結合實際情況進行相應的教學思維更新,進行課程相應的改革措施。結合當前教學過程中所遇到的實際問題,采用多元化教學方法,提高教學水平,本文對土木工程施工教學的新思路做了一些探討。
一、基于“互聯網+”的教學方法
所謂“互聯網+”就是利用互聯網的平臺,利用信息通訊技術,把把互聯網和包括傳統行業在內的各行各業結合起來,在新的領域創造一種新的生態。不少教育專家認為,將“互聯網+”理念與教育教學相結合,將會具有劃時代的意義。目前,土木工程施工課程教學存在幾個問題:(1)理論教學環節與工程實踐脫節,學生對工地現場生產活動缺乏直觀認識;(2)實踐教學環節流于形式,教師難以對學生實習情況進行追蹤和評價;(3)教師與學生之間,學生與學生溝通困難,成果難以共享。
將“互聯網+”理念運用于土木工程施工課程教學,能夠很好地解決以上幾個問題,比如:揚州大學等高校共同開發了“贊學網”土木工程專業生產實習實時共享平臺,通過個人APP 手機終端,將每個人的實習情況實時傳輸到互聯網絡,通過大數據平臺的整合,學生可以實現線上共享、交流和學習,教師也可以通過該平臺進行實時指導、評價和評分。該平臺將每個學生的實習內容量化評分,引入競爭排名機制,激發學生參與實習的主動性和積極性。該平臺的應用把施工現場搬進網絡,讓學生通過實習去認識工程、體驗施工、獲取經驗、開闊視野、提高專業素養,解決了土木工程專業傳統實習普遍存在的問題,是一個非常好的嘗試,但遺憾的是該平臺只運用于解決生產實習資源共享和成績評價問題,而理論教學環節問題并沒有解決。部分高校教師也在嘗試通過微信公眾號等方式不定期一些工程實際案例等資料供學生學習和討論,但由于資源過于碎片化、優質資源匱乏及缺乏教師評價環節而難以為繼。
因此,將“互聯網+”理念運用于土木工程施工教學,開發一個教學app,這個系統將整合理論教學、實踐教學、教學評價、教學論壇四個環節,這在技術上應該不是難題,難題在于教師、學校乃至整個社會需要花費大量的精力去獲取、制作、整理優質資源,這些資源可以是慕課、微課,也可以是現場直播等形式。比如在講解施工進度計劃時如果通過軟件在線直播工地現場生產例會,學生就會對該知識點獲得比較直觀的認識。建立和完善這個平臺,對解決土木工程施工教學現階段存在的問題,應該是比較有效的。
二、互動式教學法
互動式教學以互動為主,通常配備課堂提問、答疑、討論、學生講教師提問等靈活的方式,這種交互也可以借助慕課、微課及翻轉課堂等方式來實現,主要目的是使教學活動變得生動、高效,師生雙方互相配合,取得良好的教學效果。開放式教學是通過將單一課堂教學活動擴展到學生的自學活動,自學活動可以進一步擴大到科學研究活動及社會實踐活動,如帶領學生參觀建筑工地、參加工地建設、參加應用性的結構設計、舉行課外作品競賽活動等。
例如,教師為全班學生準備不同的施工課題,讓學生自由組合形成4~6人的興趣小組,小組內推選小組長進行組織協調,實現學生的自我管理。小組成員通過分工協作,對本次課程所學的施工技術或者施工工藝內容,進行交流互動和全面的總結,并提出本小組對該技術或工藝的學習心得或者今后的應用前景和發展趨勢所持有的觀點看法,成果以小論文的形式提交。之后,每組學生利用5分鐘左右的時間,推選1名組員以論文報告的形式介紹本小組的討論結果。學生討論的成果和課堂具體表現應計入學生的平時成績,從而實現同組學生分工協作,不同小組之間良性競爭。
三、結語
土木工程專業涵蓋工程結構、土工、工程測量、土木工程材料等實驗室,強調培養理論知識扎實、動手實踐能力與創新能力均具備的復合型技術性人才。在土木工程施工教學中,教師應根據多元化的教學方式,合理安排教學方式,幫助學生理解教學內容,不斷提高教學質量。
參考文獻:
[1]楊璐,張文學.土木工程施工課程教學改革思考與探索[J].高等建筑教育.2015(01).