謝欽

摘要：土木工程是一門強(qiáng)調(diào)實踐性和應(yīng)用性的工程學(xué)科，教學(xué)過程中十分重視實習(xí)、實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)。本文分析了土木工程專業(yè)在實習(xí)教學(xué)中存在的問題，然后介紹基于土木工程模擬創(chuàng)新實踐平臺的實習(xí)教學(xué)新模式，為土木工程專業(yè)實現(xiàn)“習(xí)而學(xué)”的工程教育理念提供了參考和借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：土木工程；教學(xué)實踐；模擬創(chuàng)新實踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0029-02

強(qiáng)調(diào)實踐性和應(yīng)用性是土木工程專業(yè)的重要特征，不僅需要從業(yè)者擁有扎實的理論知識儲備，還要求具備較強(qiáng)的動手實踐能力。在土木工程專業(yè)的本科教學(xué)過程中，教學(xué)實踐是十分重要的一個環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)“習(xí)而學(xué)”工程教育理念的重要途徑。通過“習(xí)”的工程實踐，使“學(xué)”的理論知識得到應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐、分析處理問題和應(yīng)用創(chuàng)新等能力。

一、現(xiàn)有實習(xí)教學(xué)中存在的問題

教學(xué)實踐貫穿了土木工程專業(yè)本科四年的教學(xué)全過程，并起到了不可替代的重要作用。目前土木工程的教學(xué)實踐主要分為課程實習(xí)和專業(yè)實習(xí)兩大類，其中課程實習(xí)（包括測量實習(xí)、力學(xué)實驗和工程地質(zhì)等）主要是結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程知識，訓(xùn)練學(xué)生的實際動手能力，實踐過程中以任課老師集中指導(dǎo)和學(xué)生實際操作為主。課程實習(xí)一般在校園內(nèi)的實習(xí)基地開展，學(xué)生在任課教師的指導(dǎo)下完成相關(guān)實習(xí)活動，由于是在學(xué)校和教師主導(dǎo)下進(jìn)行，因此課程實習(xí)的學(xué)習(xí)情況和實習(xí)效果能得到有效控制。專業(yè)實習(xí)（包括生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)）主要是對學(xué)生進(jìn)行工程應(yīng)用能力和專業(yè)綜合能力訓(xùn)練，一般安排學(xué)生分散進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實踐，由企業(yè)工程技術(shù)人員擔(dān)任實習(xí)指導(dǎo)教師，學(xué)校教師則不定期到現(xiàn)場進(jìn)行檢查和指導(dǎo)。在實習(xí)結(jié)束后，學(xué)校教師根據(jù)學(xué)生提交的實習(xí)報告，給出最終的專業(yè)實習(xí)成績。專業(yè)實習(xí)更多依賴于企業(yè)，且實踐基地的建設(shè)情況對實習(xí)質(zhì)量的影響尤其重要。目前，在專業(yè)實習(xí)的組織和安排過程中常受一些因素的限制，最終影響了學(xué)生實習(xí)的質(zhì)量，下面以土木工程專業(yè)在實習(xí)中常遇到的問題為例進(jìn)行說明和分析。

1.實習(xí)地點確定困難。無論是設(shè)計單位還是施工企業(yè)，受辦公條件和場地的限制，單一企業(yè)能接收的學(xué)生數(shù)量十分有限，通常最多為3—5人，因此專業(yè)實習(xí)通常需要將學(xué)生分散后派往不同企業(yè)。但當(dāng)學(xué)生數(shù)量較多時，學(xué)校建立的實踐基地通常難以滿足需求，因此常常需要專業(yè)教師通過自己行業(yè)的人脈關(guān)系聯(lián)系實習(xí)地點，這不僅消耗了教師大量的精力和資源，不具有可持續(xù)性，并且聯(lián)系的實習(xí)企業(yè)也通常不具備相關(guān)指導(dǎo)經(jīng)驗，實習(xí)內(nèi)容隨意性較大。正式由于這些現(xiàn)實問題導(dǎo)致專業(yè)實習(xí)不僅組織困難，而且教學(xué)效果難以達(dá)到預(yù)期。

2.企業(yè)參與教學(xué)實踐的積極性不高，投入實習(xí)的資源較少。盡管在目前全國土木行業(yè)高速發(fā)展和對相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員需求旺盛的背景下，部分人才競爭力較弱的中小企業(yè)為爭取畢業(yè)生進(jìn)入公司，會主動與學(xué)校取得聯(lián)系，合作建立實習(xí)、實踐基地，為學(xué)生提供相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)。但多數(shù)學(xué)生僅將實習(xí)企業(yè)作為學(xué)習(xí)平臺，在畢業(yè)后大多選擇進(jìn)入其他心儀的大型企業(yè)，而真正通過實踐學(xué)習(xí)留在實習(xí)企業(yè)的學(xué)生并不多。上述現(xiàn)狀導(dǎo)致企業(yè)在為學(xué)生提供實踐機(jī)會的過程中往往是單向付出，回報較少，最終降低了企業(yè)參與教學(xué)實踐的積極性。此外，由于學(xué)校的實習(xí)經(jīng)費(fèi)有限，為學(xué)生提供實習(xí)場地的企業(yè)難以獲得相應(yīng)回報和額外收入，因此對于教學(xué)實習(xí)投入的資源和人力也較少。

3.實踐基地流動性較大，不利于統(tǒng)一管理。由于土木工程專業(yè)的特殊性，項目的建設(shè)都具有周期性特征，建設(shè)工地在項目建成后就會撤離，因此即使學(xué)校與企業(yè)建立了長期合作關(guān)系，但要將實習(xí)、實踐基地建成集吃住練為一體的固定教學(xué)點也面臨許多困難，這也造成土木工程專業(yè)的教學(xué)實踐基地缺乏穩(wěn)定性，管理難度較大。同樣，隨著建設(shè)項目的流動，校外實習(xí)指導(dǎo)教師也會進(jìn)行相應(yīng)的替換，無法建立相對穩(wěn)定的校外指導(dǎo)教師隊伍。校外實習(xí)指導(dǎo)教師教學(xué)經(jīng)驗的缺乏以及教學(xué)素質(zhì)的參差不齊，也導(dǎo)致了學(xué)生實習(xí)質(zhì)量難以保證。

二、土木工程模擬創(chuàng)新實踐平臺的構(gòu)建

要實現(xiàn)“習(xí)而學(xué)”的工程教育理念，需要為學(xué)生提供可對土木工程真實過程中各環(huán)節(jié)進(jìn)行重復(fù)的實踐平臺。為此，貴州理工學(xué)院依托全國雙創(chuàng)示范平臺和貴州省省級雙創(chuàng)示范基地，構(gòu)建面向土木工程專業(yè)的模擬創(chuàng)新實踐平臺，為學(xué)生的專業(yè)實踐提供了保障，目前實踐平臺包含已建和在建子平臺共3個。

1.模擬制作平臺。學(xué)生基于該平臺可根據(jù)提供的材料依據(jù)施工流程組裝成不同的結(jié)構(gòu)體系，從而實現(xiàn)對土木工程施工階段的模擬。其中，大一、大二學(xué)生由于還未進(jìn)入主要專業(yè)課程學(xué)習(xí)，因此主要采用鐵絲、木片和硬紙板等常見手工材料制作結(jié)構(gòu)模型；大三、大四的同學(xué)在學(xué)習(xí)土木工程材料和土木工程施工等相關(guān)專業(yè)課程后，可基于工程材料制備相應(yīng)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件模型，例如混凝土結(jié)構(gòu)模型或由短鋼筋和鋼材組成的鋼結(jié)構(gòu)模型。

2.模擬加載平臺。學(xué)生基于該平臺可對荷載作用下結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，從而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)試驗環(huán)節(jié)的模擬。隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，為滿足人們對結(jié)構(gòu)性能和功能的多樣性要求，各種新材料、新型結(jié)構(gòu)體系和創(chuàng)新施工方式不斷涌現(xiàn)。而在實際工程中對于這些新技術(shù)，首先需要制作結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的縮尺試件，然后通過不同類型的加載試驗（例如構(gòu)件的疲勞試驗，結(jié)構(gòu)的抗震試驗、大跨結(jié)構(gòu)或高層結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗等）對結(jié)構(gòu)體系和技術(shù)措施的可靠性和安全性進(jìn)行驗證，并對關(guān)鍵參數(shù)的取值進(jìn)行優(yōu)化，最后新技術(shù)才能運(yùn)用于實際工程。但一般的土木工程的試驗儀器通常體積較大且價格昂貴，還需要受過專業(yè)培訓(xùn)的人員進(jìn)行專人操作，因此并不適用于面向本科生的專業(yè)實踐。在建設(shè)模擬加載平臺時，可專門采購或自制一些體積較小，價格較低且易于操作的加載設(shè)備，例如用于結(jié)構(gòu)抗震試驗的小型振動加載臺、用于結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗的變頻鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和用于模擬橋梁結(jié)構(gòu)移動荷載的遙控載重車加載系統(tǒng)。

3.模擬設(shè)計平臺。學(xué)生基于該平臺可對自己所學(xué)的理論知識和工程概念進(jìn)行綜合檢驗，也是對結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的模擬。目前，土木工程專業(yè)本科生普遍由于工程概念和理論知識的架構(gòu)體系構(gòu)建不夠完善，因此對于結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的能力較弱，盡管學(xué)校已開設(shè)不同結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計原理和設(shè)計方法相關(guān)課程，但學(xué)生普遍僅能解答課后習(xí)題，而對結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計缺乏整體把握的能力。而貴州理工學(xué)院通過多次開展結(jié)構(gòu)競賽，讓學(xué)生在給定工程背景的條件下，應(yīng)用有限元分析軟件對結(jié)構(gòu)在特定荷載下的力學(xué)性能進(jìn)行分析，或應(yīng)用PKPM、YJK等設(shè)計軟件并結(jié)合相關(guān)規(guī)范完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計，再利用CAD、天正和探索者等制圖軟件繪制結(jié)構(gòu)施工圖。此外，針對已逐步成為未來土木工程發(fā)展趨勢的建筑信息模型（BIM），貴州理工學(xué)院也逐步引入Revit等相關(guān)設(shè)計軟件，并安排軟件開發(fā)和推廣的技術(shù)人員走進(jìn)校園，為老師和同學(xué)提供相應(yīng)的指導(dǎo)，通過組織同學(xué)參加全國BIM建模大賽，既取得了不錯的成績，也增強(qiáng)了與其他院校的交流。同學(xué)通過模擬設(shè)計平臺，逐步建立對結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的整體概念，將所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行了有效的整合，有利于提升學(xué)生在未來職場中的競爭力。

三、結(jié)語

教學(xué)實踐是土木工程專業(yè)教學(xué)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)依賴于企業(yè)的專業(yè)實習(xí)受多種因素的限制，學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)效果難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。而貴州理工學(xué)院依托全國雙創(chuàng)示范平臺和貴州省省級雙創(chuàng)示范基地建立的模擬創(chuàng)新實踐平臺，為學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)提供了新途徑，也為土木工程專業(yè)實現(xiàn)“習(xí)而學(xué)”的工程教育理念提供了參考和借鑒經(jīng)驗。

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