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      土木工程實驗課程全過程創新教學模式

      2019-08-06 09:13 來源:土木工程論文 人參與在線咨詢

      摘要:為了適應應用型本科院校的人才培養目標,就目前土木工程專業實驗教學存在的問題提出了一種“全過程”的教學模式。

      關鍵詞:應用型本科;土木工程;實驗課程;教學方法

      一、概述

      目前根據我國一些高校制定的應用型人才培養模式的教學改革[1]目標中提出的創建專業特色及加大實踐環節等要求,土木工程專業實驗教學環節普遍存在一些問題[2],本文提出了“全過程”的實驗教學模式,這對培養學生綜合運用專業知識和技術技能、解決工程實際問題的工程應用能力培養具有重要的意義。

      二、存在問題

      我校土木工程實驗課程主要存在以下問題。1.開出的實驗項目偏少。目前土木工程實驗中心部分設備正處在調試和采購階段,有些實驗項目無法開出。例如《鋼筋混凝土結構》、《鋼結構》都沒有實驗學時,沒有開出相應的實驗項目。2.實驗項目之間聯系少。開出的實驗項目各自相對獨立,聯系較少,學生興趣及目的性不強。3.與其他實驗室開出的實驗項目聯系少。學生不能將力學實驗、建材實驗項目與結構實驗項目相互聯系,實驗室之間缺少溝通。4.實驗設備利用率不高。由于大型設備臺套數少,每組實驗只能有一組學生進行,其他實驗設備只能閑置。5.實驗時間難以保證。例如建筑結構實驗學時為8學時,學生課表中安排為8學時。但實驗需要分組、分批進行,每批均需要8學時實驗時間。這樣就需要找學生的業余時間完成。6.學生在實驗中思考較少。由于實驗均為實驗教師事先安排、設計,學生只是機械參與,未在實驗中真正設計、思考實驗方案,更不會提出修改方案。7.實驗教師缺少自信及實驗教學興趣。實驗教學往往容易被忽視,實驗人員科研能力有限,但具有豐富的實踐教學經驗,讓土木類各實驗人員參與進來,有利于提高自信,增加對實驗教學的興趣。

      三、“全過程”的實驗教學模式

      1.“全過程”的實驗教學模式思路。全過程的應用創新的實驗教學改革,在實驗教學中要突出應用[3]。實驗技能的培養主要服務于工程實際,從工程中提煉實驗(主要依靠有豐富工程經驗的教師,及深入企業調研)。創新主要指學生在實驗過程中,通過思考提出自己的見解及改進方案[4]。全過程實驗是改革過去各實驗內容之間聯系不緊、學生完成實驗目的性不強、各知識點之間的聯系通過實驗無法體現的缺點。全過程包含兩層含義:一是每個學科實驗室學生實驗訓練要形成一個完整的過程。由基本認識到技能訓練,再到實驗設計,然后完成實驗,最后提出改進措施。改變過去每個實驗項目相對獨立,使得項目之間相互聯系,成為一個完整的過程。二是各實驗室之間也要形成一個完整的實驗培訓過程。實驗訓練從基礎實驗室到專業基礎實驗室,最后到專業實驗室。主要考慮實驗內容間的協調、實驗時間的協調。2.具體改革內容。(1)策劃、準備實驗室“全過程”實驗案例:結構工程、測量工程、工程力學、建筑材料四個主要的實驗室對典型實驗拍攝成錄像、實驗圖片為后續工作做基礎和準備。(2)建立實驗教學網站:網站內容包括在“全過程”應用型高校創新模式下的實驗大綱、指導書,及實驗改革指導思想[4]。典型實驗教學視頻錄像、設備情況介紹(包括功能介紹)。實驗改革成果介紹(包括實驗改革教學論文、學生實驗創新成果)。課程開出情況(包括學生選課情況)。學生對實驗改革課程的互動評價(包括對實驗內容的評價、對實驗教師的評價)。(3)教學體系的完善,教學方法的創新:以培養學生實踐能力和應用創新精神為核心,構建以學生為主體、教師為主導[5],適應“工程型”和“應用型”等不同類型的人才培養要求,有利于學生知識、能力、素質的協調發展,實驗內容豐富、層次漸進、形式靈活的實驗教學體系[6];堅持實驗教學與理論教學及工程實踐相結合,實驗教學與科學研究和工程應用相結合。(4)建設實驗隊伍:建設一支實驗教學與理論教學互通,教學、科研、技術兼容,核心骨干相對穩定,年齡職稱結構合理的實驗教學團隊[7]。包括實驗主講教師、實驗技術和設備管理人員,兩者比例大致為3∶1,合理地分布在二級學科實驗室。實驗主講教師全部具有博士或碩士學位,他們熱愛實驗教學,同時兼通理論教學,教育理念先進,實踐經驗豐富,熟悉實驗技術。實驗技術和設備管理人員實驗技術嫻熟,責任心強,認真負責開展實驗室日常管理工作,積極配合實驗教師的實驗準備和輔導。(5)建立實驗室開放制度:實驗室將面向學生全面開放,即實驗時間開放,實驗內容開放(實驗教學內容分為必修實驗、選修實驗、自主設計實驗),資源開放(基本實驗儀器和設備配置齊全,精密儀器登記使用)[8]。學生通過實驗教學導學系統和教學網站合理安排實驗,實現有序性和計劃性開放。[9]開放式實驗教學可以使學生充分利用實驗教學資源,靈活地在課上、課下進行必修實驗、選修實驗、自主實驗,為保障實驗教學內容的有效實施以及實驗教學效果奠定了良好的基礎。3.案例。鋼筋混凝土梁“全過程”實驗。(1)擬開出的實驗項目:鋼筋混凝土梁設計、鋼筋混凝梁鋼筋骨架的綁扎、混凝土強度配合比設計、混凝土振搗、養護及拆模、混凝土強度的無損檢測、鋼筋混凝土梁的抗彎實驗設計(包括實驗目的、荷載制度、測量方案),有限元仿真計算、提出改進方案。(2)鋼筋混凝土梁實驗的全過程:該實驗實現了“全過程”實驗理念。首先工程力學實驗室針對該實驗對混凝土梁中的鋼筋進行力學測試(材料力學實驗部分內容),建筑材料實驗室針對混凝土梁進行強度配合比實驗,然后進行結構實驗部分,實現了實驗室之間的全過程。在結構實驗過程中完成了由設計、制作、檢測、分析、計算、總結的整個結構實驗“全過程”。(3)實驗時間的安排:實驗分若干小組,各小組開始時間不同,在結構工程實驗室中可以同時進行多個不同實驗項目,可以大大提高設備利用率。(4)實驗人員安排:在結構全過程中,至少需要5名實驗指導教師,分別對實驗梁制作、無損檢測實驗、混凝土梁抗彎實驗、有限元上機實驗進行現場指導。而其他部分需要學生以實驗小組為單位,在課外討論完成。目前結構實驗人員不能滿足“全過程”要求,就需要相近實驗室人員知識交叉,相互協作,提高實驗室運作效率。結構實驗室除將開設鋼筋混凝土梁“全過程”實驗以外,還將開設鋼結構框架“全過程”實驗。同時“全過程”概念不僅適用于土木工程類實驗,對其他大部分學科同樣適用。

      四、結語

      通過這種“全過程”的實驗教學模式可以改革過去各實驗內容之間聯系不緊,學生完成實驗目的性不強,各知識點之間的聯系通過實驗無法體現的缺點。使得學生的實驗訓練從基礎實驗室到專業基礎實驗室,最后專業實驗室;實驗內容更接近于工程實際,學生技能得到有效提高;實驗設備利用率得到大幅提高;實驗人員技能得到拓展。

      參考文獻:

      [1]左鐵鏞.高等學校實驗室建設的作用與思考[J].實驗室研究與探索,2011,(04).

      [2]王剛,王瓊梅,張興虎.淺談結構實驗室的建設[J].結構工程師,2011,(S1).

      [3]張志遠.新建本科院校實驗室建設的探索與實踐[J].教育與教學研究,2009,(10).

      [4]蔣景華.迎接高等教育新任務建設世界一流實驗室[J].實驗室研究與探索,2010,(12).

      [5]魯廣平.關于高校實驗室建設的幾點思考[J].中國水運(下半月),2008,(02).

      [6]白紹琛.關于土木工程發展新方向的探討[J].科技信息,2011,(11).

      [7]朱健平.實驗室建設的關鍵是實驗技術隊伍的建設[J].實驗室研究與探索,2004,(10).

      [8]西南交通大學土木工程實驗教學示范中心[J].西南交通大學學報(社會科學版),2011,(01).

      [9]邱洪興,吳京,王恒華,肖士者,韓蘇閩,邰扣霞,徐明.土木工程實驗教學示范中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2009,(09).

      作者:謝志紅 單位:廣州航海學院

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