牛建剛,薛 剛
(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 建筑與土木工程學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010)
普通高校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是:按照“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的培養(yǎng)模式,培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,掌握土木工程學(xué)科基本理論和基本知識,獲得土木工程師的基本訓(xùn)練,具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的工程型、應(yīng)用型高級土木工程技術(shù)與管理人才[1]147。為了實現(xiàn)這個培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型高級技術(shù)人才,土木工程的專業(yè)課程教學(xué)中引入大量的工程知識,通過進(jìn)一步的工程實踐來提升學(xué)生的應(yīng)用能力[2]107。
混凝土結(jié)構(gòu)課程是普通高校土木工程專業(yè)主干課程,分兩學(xué)期講授。前一學(xué)期的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理以理論講授為主,與實踐結(jié)合的內(nèi)容較少;后一學(xué)期的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計主要體現(xiàn)為專業(yè)實踐能力的培養(yǎng),課程之后還有兩項課程設(shè)計內(nèi)容。在大土木寬口徑[3]18要求下,通過混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)過程,既讓學(xué)生掌握足夠的理論知識,又能全面提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[4]58,是很值得探討的一個命題。
通過調(diào)查問卷的形式向用人單位和已畢業(yè)的學(xué)生收集意見,以及對平時生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等重要實踐環(huán)節(jié)的總結(jié),發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)階段,很難獲得清晰的工程認(rèn)知,通常都是針對課程內(nèi)容生硬地學(xué)習(xí),缺乏理解。各門課程知識點之間也未形成一個系統(tǒng),相互之間脫節(jié)。不能把理論學(xué)習(xí)內(nèi)容與工程應(yīng)用對應(yīng)起來,這樣就導(dǎo)致部分學(xué)生在走向工作崗位后一時難以適應(yīng),不能迅速開展工作。
理論課程內(nèi)容涉及兩本教材,如果完全通過課上時間,依靠老師傳授是達(dá)不到本科學(xué)習(xí)要求的。目前,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,基本都是圍繞課本做習(xí)題、復(fù)習(xí)、考試的,而對于本門課程相關(guān)的知識很少涉獵,沒有達(dá)到活學(xué)活用,觸類旁通。
混凝土課程之后開設(shè)了兩個課程設(shè)計實踐,為時三周。課程設(shè)計任務(wù)一般都是針對本門課程的設(shè)計訓(xùn)練,但土木工程培養(yǎng)方案中的幾門課程設(shè)計之間缺少緊密聯(lián)系,學(xué)生無法產(chǎn)生結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的概念?;炷晾吡簶巧w設(shè)計與混凝土單層工業(yè)廠房的設(shè)計基本停留在水平承力構(gòu)件——樓蓋、豎向承力構(gòu)件——柱的設(shè)計,沒有將工程設(shè)計的理解融會貫通。如果換成常見的框架結(jié)構(gòu),那么水平承力構(gòu)件與豎向承力構(gòu)件之間的聯(lián)系,以及兩者如何結(jié)合形成結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)整體的角度去審視,仍感覺很生澀。
本科階段單獨(dú)設(shè)有“專業(yè)外語”一門課,在學(xué)習(xí)該門課程之前,學(xué)生對專業(yè)詞匯的積累,幾乎為零。國際化進(jìn)程,使得土木工程的畢業(yè)生更容易走出國門,去從事國外項目或國際大工程。而在校學(xué)生倘若沒有足夠的專業(yè)外語積累,畢業(yè)后也很難勝任此類工作。因此,應(yīng)該在每門專業(yè)課學(xué)習(xí)的時候就去積累該門課程應(yīng)該掌握的專業(yè)詞匯,而不是僅僅在“專業(yè)外語”課中去彌補(bǔ)。
學(xué)生通過兩個學(xué)期混凝土課程的學(xué)習(xí),在課程設(shè)計時,都能掌握基本的計算過程,計算結(jié)果也很正確,但是學(xué)生除了將計算內(nèi)容整理成完整的設(shè)計計算書之外,還需要繪制施工圖。施工圖的繪制是一個重要的專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié),學(xué)生在課程設(shè)計中,常出現(xiàn)諸如:節(jié)點連接不清楚、細(xì)節(jié)構(gòu)造不明白、手工繪圖與尺寸標(biāo)注不規(guī)范、圖紙說明沒針對性等實際問 題[5]56。
另外,通常課程設(shè)計之后,教師對學(xué)生缺乏反饋,不能將學(xué)生的錯誤及時的傳達(dá)給學(xué)生,以至于學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計的時候,類似的錯誤依舊存在。
由上可見,培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才不能簡單的理解為“知識的講授”加“傳統(tǒng)的課程實踐”,還應(yīng)該有更廣義的學(xué)生實踐能力培養(yǎng)。為此在土木工程專業(yè)課程的教學(xué)過程中應(yīng)不斷更新教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法與教學(xué)手段,通過完善課程實踐、專業(yè)實習(xí)、技能訓(xùn)練、工程實訓(xùn)等一整套實踐教學(xué)體系來全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。
在“大土木”人才培養(yǎng)的背景下,不斷研究課程體系與工程實踐效果,歷經(jīng)十多年的改革與嘗試,已經(jīng)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面取得了一定收效。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和基本受力構(gòu)件的計算與構(gòu)造,對該課程的掌握程度會直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。所以在該課程課堂教學(xué)時,任課教師應(yīng)認(rèn)真研究教案,合理安排教學(xué);應(yīng)闡明構(gòu)件破壞規(guī)律,善于總結(jié)要點;應(yīng)授課條理清晰,富有邏輯性;應(yīng)符合學(xué)生的思維方式,具有啟發(fā)性。
鑒于混凝土結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容豐富而學(xué)時少的現(xiàn)狀,需優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。如混凝土肋梁樓蓋課程設(shè)計中要用到“保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施”一節(jié),在理論講授的時候?qū)W生理解起來有些吃力,好不容易明白了但又沒有實際練習(xí),到課程設(shè)計的時候幾乎全忘掉了,學(xué)習(xí)的效果并不是特別好。因此,可增加學(xué)生大作業(yè),通過大作業(yè)的完成使得學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握此部分內(nèi)容。
再如:型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱、混凝土耐久性等內(nèi)容是土木工程學(xué)科混凝土方向的科學(xué)研究熱門,從教學(xué)課時中去掉,換之以講座的形式來傳授效果會更好,也更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
土木工程的課程基本上都有相關(guān)的設(shè)計規(guī)范相對應(yīng),由于學(xué)時要求,教師不可能把這些規(guī)范中的相應(yīng)內(nèi)容都給學(xué)生介紹,所以就要求學(xué)生應(yīng)有課下自學(xué)的內(nèi)容。如:結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則的內(nèi)容在混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等課程中均有介紹,可以將此部分僅在一門課程中做講解,然后由學(xué)生自己去查閱《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001),通過學(xué)生研讀這兩本規(guī)范中的內(nèi)容,并形成相關(guān)的筆記,收到的效果也很好。
或者在學(xué)生做完教材上的習(xí)題之后,提問學(xué)生習(xí)題中的荷載設(shè)計值都是如何計算出來的,這樣也可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望,讓學(xué)生主動的去學(xué)習(xí)一些內(nèi)容。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程還有很多的構(gòu)造要求,學(xué)生學(xué)習(xí)過程中習(xí)慣重視理論學(xué)習(xí),而忽略構(gòu)造。在實際講授過程中構(gòu)造部分也是教師比較難講、學(xué)生不愛聽的部分。因此,對于構(gòu)造的學(xué)習(xí),也可以大量的采用學(xué)生自學(xué)的方法,教師布置任務(wù),而讓學(xué)生去自己查閱構(gòu)造手冊、圖集,自己動手把構(gòu)造圖抄寫一遍。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課本上也會有很多的構(gòu)造圖,同樣可以留作業(yè)給學(xué)生,讓學(xué)生去繪制這些構(gòu)造,加深理解。
混凝土結(jié)構(gòu)有大量的計算公式和結(jié)論來源于試驗,在課程教學(xué)中僅對實驗內(nèi)容進(jìn)行理論闡述,往往事倍功半。所以,在課堂教學(xué)進(jìn)程中輔以模擬試驗、現(xiàn)場錄像、動畫演示等豐富的教學(xué)手段,可加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,從而達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
1.提前布置課程設(shè)計任務(wù),使學(xué)生有更多的時間,不僅能完成手繪圖紙,還能完成CAD電腦制圖,兩種制圖能力均得到很好鍛煉。
2.在混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計講授過程中,增加模型制作環(huán)節(jié),以班級為單位制作完成各類樓蓋形式和一個完整的單層廠房,這樣既可豐富學(xué)生文化生活,達(dá)到為全國結(jié)構(gòu)模型設(shè)計大賽練兵的目的,又能增加學(xué)生對空間整體構(gòu)造以及構(gòu)件連接的認(rèn)識,可謂一舉多得。
3.畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中,增加對比分析環(huán)節(jié),讓部分學(xué)生從前幾屆題目相近的畢業(yè)設(shè)計中,選定一些參數(shù),研究PKPM電算結(jié)果,以期得到一定規(guī)律,為今后的工作積累經(jīng)驗。
4.以大學(xué)生科技創(chuàng)新活動為契機(jī),引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)結(jié)構(gòu)實驗室,參與縱向課題研究,參加具體實驗項目,通過動手來培養(yǎng)學(xué)生以試驗現(xiàn)象、基本理論為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)研究的能力,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我院結(jié)合大學(xué)生結(jié)構(gòu)模型競賽活動,有效利用結(jié)構(gòu)試驗室,取得了全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)模型競賽一等獎的好成績。
5.為使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速進(jìn)入角色,在畢業(yè)設(shè)計前,增加了“PKPM”軟件實習(xí)周。在專業(yè)軟件實習(xí)之前,學(xué)生會經(jīng)歷幾組AutoCAD制圖訓(xùn)練,這樣就使學(xué)生在學(xué)習(xí)“PKPM”軟件建模時相對輕松一些,也為后期的內(nèi)力計算、數(shù)據(jù)提取與分析留下了足夠的學(xué)習(xí)時間。軟件實習(xí)周設(shè)立之后對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計幫助很大。
注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考試內(nèi)容與設(shè)計規(guī)范緊密結(jié)合,均有相應(yīng)的工程背景。將此類考題作為教學(xué)案例,放在“混凝土結(jié)構(gòu)”課程及后續(xù)的“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”與“高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”等專業(yè)課程教學(xué)中,讓學(xué)生真實感受工程問題的解決方法,這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,還有助于培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力。
在《混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計》考核環(huán)節(jié),我們嘗試著增加了計算內(nèi)容,與注冊結(jié)構(gòu)師考試接軌,設(shè)置了大量知識點的選擇題,這些題目均含有簡單計算,學(xué)生答題時也必須寫出計算過程,否則不能得分。通過考試改革與引導(dǎo),學(xué)生對知識點的掌握程度普遍提高。
土木過程專業(yè)的畢業(yè)生在工作之后,有可能會參與一些涉外工程,因此,在平時的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)該不斷的積累外文專業(yè)詞匯。
首先,在教學(xué)內(nèi)容上可以引入學(xué)生感興趣的內(nèi)容,如節(jié)選一些國外規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí),讓學(xué)生在與國內(nèi)規(guī)范相比較的學(xué)習(xí)過程中,產(chǎn)生很好的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣[6]143。另外,注意授課時多提及本門課程涉及的主要專業(yè)詞匯,如現(xiàn)澆混凝土樓蓋是cast-in-situ concrete floor,混凝土結(jié)構(gòu)原理中的“C”代表的是concrete,ρ代表配筋率(reinforcement ratio),fy 中的y表示鋼筋的屈服強(qiáng)度(yield)等。
通過每門課程的專業(yè)詞匯積累,“專業(yè)外語”授課時相對就能容易些,而且專業(yè)外語的學(xué)時,或者是教學(xué)方法,也可以進(jìn)行改革。比如由土木工程專業(yè)教師每人帶5個本科生,給他們布置英譯漢學(xué)習(xí)任務(wù),通過多次的輔導(dǎo)之后,最終達(dá)到5人的學(xué)生小組,可以共同完成一篇中文文獻(xiàn)的翻譯。
精心指導(dǎo)、注重過程檢查是做好課程設(shè)計的關(guān)鍵。如果全身心的投入到課程設(shè)計指導(dǎo)過程中,那么指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計也是一項繁重的工作,不亞于課程講授。這除了要求教師有較強(qiáng)的敬業(yè)精神外,還要求他們講究指導(dǎo)方法。遇到課程設(shè)計中較難的點,指導(dǎo)教師要單獨(dú)拿出來,講授一遍;針對每屆學(xué)生容易出錯的地方,指導(dǎo)教師也需要提前說明。如混凝土肋梁樓蓋設(shè)計中的主梁鋼筋的錨固與截斷、單層廠房柱設(shè)計的內(nèi)力組合問題。
在課程設(shè)計的成果驗收階段,加強(qiáng)教師與學(xué)生的互動,教師以幾個同學(xué)為一組,面對面的與學(xué)生交流。先問學(xué)生一些設(shè)計中的問題,然后對施工圖中表達(dá)有問題的點給予指導(dǎo),這樣在全組幾個人設(shè)計作業(yè)批改過程中,就可及時糾正學(xué)生設(shè)計中存在的錯誤,使學(xué)生真正從課程實踐中獲益。經(jīng)過實施主要幾門課程設(shè)計的公開評圖后,學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計圖面上出現(xiàn)的問題相對減少。
指導(dǎo)教師實踐和創(chuàng)新能力的高低,直接影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。因此,要培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才,指導(dǎo)教師必須首先成為實踐能力強(qiáng)的工程師及富有創(chuàng)造性的踐行者。由于高校教師很多都是研究生畢業(yè)進(jìn)學(xué)校,沒有工程實踐積累,所以在卓越工程師培養(yǎng)和全日制專業(yè)學(xué)位碩士培養(yǎng)過程中存在很大困難。為此,我院在崗位職責(zé)修訂中加入了講師、助教的實踐鍛煉環(huán)節(jié),要求他們在崗期間每年都要有一定的實踐鍛煉時間,年底考核中實踐鍛煉不合格直接影響業(yè)績。
混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程專業(yè)主干課程,在有限的教學(xué)過程中培養(yǎng)具有工程視野的土木工程學(xué)生,要求教育者們要開辟新思路,多手段、多途徑地培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。實踐證明:優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段、加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力引導(dǎo)、提高學(xué)生結(jié)構(gòu)整體分析能力等措施都是增強(qiáng)學(xué)生綜合能力的有效措施。
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