发布时间:2023-09-28 10:32:20
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一、我校土木工程专业应用型人才培养现状分析
我校于1984年开设土木工程专科专业,2004年开始本科生培养。学校坚持以“立德立人、求是求新、载文载道、为国为民”为办学宗旨,确立了要把学校办成一所特色鲜明、国内知名、走向国际的高水平特色科技大学的奋斗目标。2008年土木工程专业成为首批学校特色专业,2011年土木工程专业成为学校卓越工程师培养计划的试点专业。经过多年的发展,在人才培养,学科建设、实验室建设以及教师队伍建设方面取得了一定的成绩,但由于我校土木工程本科教学起点低,仍存在诸多不足,如实验设备陈旧,实验室建设相对落后;土木工程系专业教师中青年教师比例过大,教师缺少工程实践经验,创新性不足;学生课外实践少,动手能力相对较差。这些均为我校培养适应新时期校企协同创新模式下的土木工程专业应用型人才培养亟待解决的问题。
二、校企协同创新体系下人才培养教学改革现状
“2011计划”围绕重大需求和重大任务,汇聚一流的人才和团队、优势的学科和平台、优质的科研资源和条件,积极发挥科技创新对人才培养和学科建设的带动作用,加快科研成果向教育教学和现实生产力的转化,促进交叉和新兴学科的发展,培养拔尖创新人才,充分体现人才是核心、学科是基础、科研是支撑的建设思路,以此提升高校综合创新能力,推动高校发展方式的转变。
围绕“2011计划”,不少高校在人才培养方面进行了重大改革。如由重庆大学牵头的重庆自主品牌汽车协同创新中心,人才培养由以“3+1”面向本科教育的汽车领域应用型人才培养、以“3+1+2”面向研究生教育的汽车领域复合型领军人才培养、以5年制面向国际的汽车领域国际创新人才培养及校企协同的青年教师工程素养培训等组成。
为响应国家高等教育改革的重大举措“2011计划”,重庆科技学院从土木工程专业人才培养模式改革、教师创新能力提升、学科建设等方面入手与重庆市地质矿产勘查开发局、重庆市安全生产科学研究院、重庆城业建筑工程有限公司、山地城镇建设与新技术重点实验室等校外企事业单位建立了初步的协同创新协议,协同申报的“山区工程灾害安全防控协同创新中心”校级协同创新中心已获得学校初步资助。围绕人才培养、学科建设、实验室建设以及协调创新能力方面,重庆科技学院与协调企业进行了共同探讨:在人才培养方面已达成“3+1”人才培养模式,即学生在完成本科全日制教学计划,在掌握了扎实、宽厚的工程基础知识和基本技能的基础上,利用最后一学年的假期和课余时间以准企业员工的身份在实际的企业环境中进行工程实践训练;在教师创新能力提升方面已达成“2.5+0.5”模式,即教师每3年至少有半年时间在企业锻炼。
三、人才培养改革模式探索
(一)校企深度协同创新的校内外导师制“3+1”人才培养模式
围绕国家急需的基础设施建设等战略性问题、在西部大开发过程中所面临的科学技术尖端领域的前瞻性问题和涉及公民财产、人生安全的重大公益性问题,重庆科技学院在巩固现有创新成果的基础上,以培养企事业单位急需的创新人才、提升教师队伍创新能力、服务企业为核心任务,及时了解企业现状,树立为企业服务的思想,积极主动为企业进行人力资源现状与需求分析,协同提出土木工程“3+1”的校内外导师制人才培养模式,使人才培养成为企业发展战略的一部分,充分挖掘校企双方合作的动力,使学校和企业实现双赢。
该模式中的“3”为理论教学,理论教学主要在重庆科技学院进行,其中由校外协同企业导师上课的课程教学,学时数约占本门课程的1 / 3;模式中的“1”主要为校外协同企业实践教学,共有4学年,40周学时数。
作者简介:陈春红(1983-),女,江西吉安人,常州大学土木工程系,讲师;朱平华(1966-),男,湖北天门人,常州大学土木工程系主任,教授。(江苏 常州 213164)
基金项目:本文系2012年常州大学教育改革与研究项目(项目编号:GJY12020021)的研究成果。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0179-02
毕业设计是土木工程专业本科阶段重要的综合性实践教学环节,是锻炼学生综合知识的运用能力,反映学生的科研能力、创新水平和高校教学质量,实现高校土木工程专业培养目标的关键环节。随着土木工程专业口径拓宽和工程技术更新,传统的毕业设计运行模式已无法满足毕业设计质量要求。[1,2]本文探索和创新土木工程专业毕业设计团队指导模式,在组织形式、设计选题、过程控制等方面进行深化改革,以期提高毕业设计质量,加强学生的专业素养,实现“卓越工程师”的培养要求。
一、传统毕业设计指导模式现状
1.毕业设计选题
目前,多数高校土木工程专业的毕业设计选题面相对狭窄,题型单一,深度不足,且以“命题式”的设计题型居多。比如,工业与民用建筑方向的毕业设计一般为多层框架结构和单层工业厂房,学生很少接触其他结构体系的设计,这就制约了学生的知识视野,体现不出厚基础、宽口径的专业培养要求。另外,设计中对土木工程各方向的内容分配不合理,往往是重结构、轻建筑和施工组织设计,对道桥和地下工程设计的内容较少。设计题目大多不是根据实际工程来命题,对设计结果无法校核、论证,且多年来题目类型相同,内容大同小异。[3,4]这使得学生普遍感到毕业设计和实际工程脱轨,缺乏工程实践意义,降低了学生的积极性和创新欲望,不能充分发挥主观能动性。
2.毕业设计时间安排
多数高校毕业设计安排在第八学期,而在这学期,找工作的学生忙于参加招聘会和面试,不能认真静心地做毕业设计;考研的学生在准备研究生面试和复试时占据了大量的时间与精力,影响了毕业设计的进度和质量。有些学生意识不到毕业设计的重要性,忽视了毕业设计是土木工程专业学生将四年所学知识综合化和整合化的唯一机会,在毕业设计时准备工作不充分,匆忙着手,对最新的专业设计规范、专业标准图集、专业构造手册熟悉较少,完全依靠教师的指导,被动性设计表现明显,学生在设计中体会不到设计成就感,导致其重视程度、设计热情下降。
3.毕业设计指导教师问题
在毕业设计中普遍存在指导教师严重不足的问题,毕业设计环节的生师比过高,有些高校甚至高达10∶1。很多青年教师从学校毕业后直接进入高校教学,知识结构不够完整,缺乏工程设计和实践经验,这就影响了毕业设计的指导质量。比如建筑工程专业,毕业设计涉及到建筑设计、结构设计、施工组织设计等,指导教师必须精通这些专业知识才能高质量地指导学生开展毕业设计。同时,教师要兼顾繁重的教学和科研任务,投入指导毕业设计的精力有限,很难对所有学生的毕业设计管理和监控到位,致使学习主动性不强的学生设计进度严重滞后,毕业设计质量不高。
4.毕业设计成果达不到设计要求
在大学期间,土木工程专业除了学习专业技术基础课和专业课外,还有课程设计实践环节。但这些课程和实践环节均局部独立,片面性较强,缺乏全局系统性和整体性,使学生多以点状形态记忆专业知识和工程技术问题,缺乏大土木观,工程设计整体观模糊,这使得有些学生在毕业设计中既不能分析具体工程问题,又不能校核论证设计结果,只能照搬结构设计范例,依赖结构设计软件,缺乏独立思考能力和创新精神,毕业设计成果远远达不到“卓越工程师”的培养目标。有些学生不能按照设计进度进行设计,毕业设计前期松松垮垮,而后期通宵作战,导致毕业设计内容不完整,深度不足,设计水平不高,甚至出现了计算书前后矛盾以及计算书和设计图纸自相矛盾的情况。
二、毕业设计团队指导模式
毕业设计团队指导模式是根据土木工程专业培养目标和“卓越工程师”培养要求,以实际工程和科研项目命题,由多名教师合作组建毕业设计指导教师团队,指导多名学生完成较大的毕业设计课题,确定毕业设计中实施团队指导的相关具体方案,提高毕业设计质量。
1.毕业团队指导模式的目的和意义
毕业设计团队选择内容全面、结构体系丰富的课题,学生在设计时分工合作、各司其职,对土木工程多个专业方向知识均有汲取,有利于培养他们的工程意识。在毕业设计过程中采用讨论式和启发式教学,形成研讨气氛,充分激发学生的主动性和创新性,促进学生之间相互学习、补充、启发,全体团队成员的素质得到发展,共同进步,这为提高毕业设计教学质量奠定了基础。多名教师共同指导,相互配合、优势互补,为提高毕业设计质量创造条件,也有利于教师的进步和成长。
2.指导教师团队的构建
指导教师团队组建时要综合考虑教师的学缘结构、学科专长和年龄结构,教师之间学科交叉合理,各有所长,优势互补,老中青教师搭配组合。团队负责人一般由有丰富理论知识和工程实践经验的教师担当,在选题、设计成果考核等重要环节以及学术方向和关键技术等方面,对团队教师起培养、指导、协调和组织作用。其他成员一般为中级职称以上的教师,尤其要吸收青年教师加入团队,根据其学科专长与特点负责对学生进行具体指导。[5]指导团队既分工又合作,不同专业和方向的教师全程参与指导,根据进度和设计内容分阶段负责。在团队中以老带新,培养年轻教师和专业基础课教师。
3.学生团队的构建
根据课题规模和任务的难易程度确定毕业设计团队学生人数。学生团队组建应基于双向选择原则,教师要对团队的课题研究方向、研究思路和研究成果做初步阐述,让学生对课题有所了解。在组建学生团队时可以同专业,也可以跨学科、跨专业,应鼓励不同层次的学生组队,尤其要鼓励基础差的学生进入团队。团队组建后,应选一名理论知识扎实、责任心强、协调组织和沟通能力良好的学生担任组长,负责团队的研究进展、实验组织和人员协调工作。
三、深化毕业设计改革
针对以往土木工程专业毕业设计现状,常州大学土木工程专业进行毕业设计团队指导模式教学改革实践,旨在提高毕业设计教学质量,提升学生工程实践能力,实现“卓越工程师”培养目标。
1.毕业设计选题改革
为了提高学生的工程实践能力,满足土木工程专业职业要求,选题要结合实际工程项目,与地方施工单位或设计院所合作选题,根据学生团队的基础知识和学习能力情况进行“真题真做”或“真题假做”,尽量避免“假题假做”,通过对比设计成果和现有工程的差异,有利于提高学生解决工程问题的能力,增强了学生的自信心和成就感;或者将教师的科研项目整理成为既能满足毕业设计要求,又有一定科研性及学科前沿的综合性的毕业设计题目。在选题时,注意给课题适当添加自由发挥空间,旨在锻炼学生的创新能力和解决实际问题的能力。
2.毕业设计提前安排
为了解决毕业设计与就业的矛盾,一方面将部分学生在大三时就吸引进入教师的科研团队,提前接触科研项目,开拓学生的科研能力,为毕业设计做好知识储备,另一方面将毕业设计的前期工作提前安排在第七学期末开展,增加了毕业设计的有效时间。指导教师详细介绍课题的工程背景、研究背景、具体内容和预期成果,学生根据毕业设计的任务与要求收集资料,查阅参考文献,分析课题的研究内容,提出研究思路和设想,完成科研实践和文献综述(开题报告)。指导教师要及早介入学生的前期准备工作,缩短学生毕业设计适应时间,减少起始阶段的盲目性。
3.加强团队管理
过程管理是能否按时保质保量完成毕业设计的关键。所有指导教师对毕业生的开题、阶段性检查、中期检查、答辩进行互相把关,互相促进。重点从以下几点做好过程管理:
(1)团队指导教师要分工明确,责任清晰,实行值班制,保证学生在毕业设计中遇到问题可以随时得到教师指导;团队负责人关注试验进度,对毕业设计进行阶段总结。
(2)制定有效的团队管理制度和操作程序,建立良好的师生信息传达和反馈渠道。
(3)充分调动学生主观能动性。学生在设计过程中提出解决问题的思路和方案,教师不能选择硬性压制和忽略不问,而应积极引导学生通过主动思考和积极创新来解决问题。
(4)开设毕业设计讲堂。针对毕业设计中涉及的难点和重点问题,由相应的教师以毕业设计讲堂的形式进行专题讲解,丰富毕业设计指导形式,提高毕业设计学习效果。
(5)集体评图。团队负责人组织团队教师共同讨论确定毕业设计图纸要求和统一评图标准,利于教师之间相互学习,很大程度上起到传帮带的作用,可以促进年轻教师快速成长。
4.加强与校外企事业单位深度合作,校企联合培养毕业生
高校和企业深度合作是培养“卓越工程师”的重要途径和提高毕业设计质量的有效方法,既解决了高校办学资源匮乏问题,又为企业的发展与创新提供了人才。常州大学土木工程专业与校外企事业单位联合培养毕业生,建立校内指导教师和校外工程师毕业设计联合指导团队。通过“产学研”相结合的方式,依托校企节能减排材料研发中心和校企重点实验室建设,建立校外实践教学基地,学生在企事业单位开展毕业设计,以实际工程为设计课题,设计结果可以对比校核,有利于培养学生严谨的工程意识和参与实际工程项目的热情。[6,7]在联合指导过程中,校内教师和校外工程师要分工明确、责任清晰,制定校外毕业设计管理制度,校内教师定期检查学生毕业设计进度和毕业设计成果,并对阶段性问题进行解答。
四、实践效果
经过三届毕业设计的探索和实践,常州大学土木工程专业已逐渐规范和完善了毕业设计创新团队的教学模式,毕业设计质量得到明显改观。通过毕业设计团队指导模式的构建,毕业生整合构筑了较为完整的专业知识结构,提高了工程实践应用能力,锻炼了科研创新和团队协作能力。同时,各专业和方向的教师之间的联系得到强化,不同专业课程教师对相关课程的认识得以深化,加强了教师的教学水平。但是也要清醒地认识到,面向“卓越工程师”的培养目标,土木工程专业毕业团队指导模式还存在不足之处,需要在今后的教学改革中不断总结经验和探索提高。
参考文献:
[1]刘铮,王海莹,孙俊.宽口径土木工程专业毕业设计模式研究[J].高等建筑教育,2004,13(1):100-102.
[2]李方慧,赵永江,孟凡.基于卓越工程师教育计划的土木工程专业教学改革[J].高等建筑教育,2012,21(6):40-42.
[3]张亦静,何杰,肖芳林.基于团队协作的土木工程专业毕业设计模式探讨[J].湖南工业大学学报,2008,22(3):107-109.
[4]卢瑞华.土木工程专业毕业设计教学改革调查与剖析[J].理工高教研究,2008,(1):96-99.
多数高校毕业设计安排在第八学期,而在这学期,找工作的学生忙于参加招聘会和面试,不能认真静心地做毕业设计;考研的学生在准备研究生面试和复试时占据了大量的时间与精力,影响了毕业设计的进度和质量。有些学生意识不到毕业设计的重要性,忽视了毕业设计是土木工程专业学生将四年所学知识综合化和整合化的唯一机会,在毕业设计时准备工作不充分,匆忙着手,对最新的专业设计规范、专业标准图集、专业构造手册熟悉较少,完全依靠教师的指导,被动性设计表现明显,学生在设计中体会不到设计成就感,导致其重视程度、设计热情下降。
2.毕业设计指导教师问题
在毕业设计中普遍存在指导教师严重不足的问题,毕业设计环节的生师比过高,有些高校甚至高达10∶1。很多青年教师从学校毕业后直接进入高校教学,知识结构不够完整,缺乏工程设计和实践经验,这就影响了毕业设计的指导质量。比如建筑工程专业,毕业设计涉及到建筑设计、结构设计、施工组织设计等,指导教师必须精通这些专业知识才能高质量地指导学生开展毕业设计。同时,教师要兼顾繁重的教学和科研任务,投入指导毕业设计的精力有限,很难对所有学生的毕业设计管理和监控到位,致使学习主动性不强的学生设计进度严重滞后,毕业设计质量不高。
3.毕业设计成果达不到设计要求
在大学期间,土木工程专业除了学习专业技术基础课和专业课外,还有课程设计实践环节。但这些课程和实践环节均局部独立,片面性较强,缺乏全局系统性和整体性,使学生多以点状形态记忆专业知识和工程技术问题,缺乏大土木观,工程设计整体观模糊,这使得有些学生在毕业设计中既不能分析具体工程问题,又不能校核论证设计结果,只能照搬结构设计范例,依赖结构设计软件,缺乏独立思考能力和创新精神,毕业设计成果远远达不到“卓越工程师”的培养目标。有些学生不能按照设计进度进行设计,毕业设计前期松松垮垮,而后期通宵作战,导致毕业设计内容不完整,深度不足,设计水平不高,甚至出现了计算书前后矛盾以及计算书和设计图纸自相矛盾的情况。
二、毕业设计团队指导模式
毕业设计团队指导模式是根据土木工程专业培养目标和“卓越工程师”培养要求,以实际工程和科研项目命题,由多名教师合作组建毕业设计指导教师团队,指导多名学生完成较大的毕业设计课题,确定毕业设计中实施团队指导的相关具体方案,提高毕业设计质量。
1.毕业团队指导模式的目的和意义
毕业设计团队选择内容全面、结构体系丰富的课题,学生在设计时分工合作、各司其职,对土木工程多个专业方向知识均有汲取,有利于培养他们的工程意识。在毕业设计过程中采用讨论式和启发式教学,形成研讨气氛,充分激发学生的主动性和创新性,促进学生之间相互学习、补充、启发,全体团队成员的素质得到发展,共同进步,这为提高毕业设计教学质量奠定了基础。多名教师共同指导,相互配合、优势互补,为提高毕业设计质量创造条件,也有利于教师的进步和成长。
2.指导教师团队的构建
指导教师团队组建时要综合考虑教师的学缘结构、学科专长和年龄结构,教师之间学科交叉合理,各有所长,优势互补,老中青教师搭配组合。团队负责人一般由有丰富理论知识和工程实践经验的教师担当,在选题、设计成果考核等重要环节以及学术方向和关键技术等方面,对团队教师起培养、指导、协调和组织作用。其他成员一般为中级职称以上的教师,尤其要吸收青年教师加入团队,根据其学科专长与特点负责对学生进行具体指导。指导团队既分工又合作,不同专业和方向的教师全程参与指导,根据进度和设计内容分阶段负责。在团队中以老带新,培养年轻教师和专业基础课教师。
3.学生团队的构建
根据课题规模和任务的难易程度确定毕业设计团队学生人数。学生团队组建应基于双向选择原则,教师要对团队的课题研究方向、研究思路和研究成果做初步阐述,让学生对课题有所了解。在组建学生团队时可以同专业,也可以跨学科、跨专业,应鼓励不同层次的学生组队,尤其要鼓励基础差的学生进入团队。团队组建后,应选一名理论知识扎实、责任心强、协调组织和沟通能力良好的学生担任组长,负责团队的研究进展、实验组织和人员协调工作。
三、深化毕业设计改革
针对以往土木工程专业毕业设计现状,常州大学土木工程专业进行毕业设计团队指导模式教学改革实践,旨在提高毕业设计教学质量,提升学生工程实践能力,实现“卓越工程师”培养目标。
1.毕业设计选题改革
为了提高学生的工程实践能力,满足土木工程专业职业要求,选题要结合实际工程项目,与地方施工单位或设计院所合作选题,根据学生团队的基础知识和学习能力情况进行“真题真做”或“真题假做”,尽量避免“假题假做”,通过对比设计成果和现有工程的差异,有利于提高学生解决工程问题的能力,增强了学生的自信心和成就感;或者将教师的科研项目整理成为既能满足毕业设计要求,又有一定科研性及学科前沿的综合性的毕业设计题目。在选题时,注意给课题适当添加自由发挥空间,旨在锻炼学生的创新能力和解决实际问题的能力。
2.毕业设计提前安排
为了解决毕业设计与就业的矛盾,一方面将部分学生在大三时就吸引进入教师的科研团队,提前接触科研项目,开拓学生的科研能力,为毕业设计做好知识储备,另一方面将毕业设计的前期工作提前安排在第七学期末开展,增加了毕业设计的有效时间。指导教师详细介绍课题的工程背景、研究背景、具体内容和预期成果,学生根据毕业设计的任务与要求收集资料,查阅参考文献,分析课题的研究内容,提出研究思路和设想,完成科研实践和文献综述(开题报告)。指导教师要及早介入学生的前期准备工作,缩短学生毕业设计适应时间,减少起始阶段的盲目性。
3.加强团队管理
过程管理是能否按时保质保量完成毕业设计的关键。所有指导教师对毕业生的开题、阶段性检查、中期检查、答辩进行互相把关,互相促进。重点从以下几点做好过程管理:(1)团队指导教师要分工明确,责任清晰,实行值班制,保证学生在毕业设计中遇到问题可以随时得到教师指导;团队负责人关注试验进度,对毕业设计进行阶段总结。(2)制定有效的团队管理制度和操作程序,建立良好的师生信息传达和反馈渠道。(3)充分调动学生主观能动性。学生在设计过程中提出解决问题的思路和方案,教师不能选择硬性压制和忽略不问,而应积极引导学生通过主动思考和积极创新来解决问题。(4)开设毕业设计讲堂。针对毕业设计中涉及的难点和重点问题,由相应的教师以毕业设计讲堂的形式进行专题讲解,丰富毕业设计指导形式,提高毕业设计学习效果。(5)集体评图。团队负责人组织团队教师共同讨论确定毕业设计图纸要求和统一评图标准,利于教师之间相互学习,很大程度上起到传帮带的作用,可以促进年轻教师快速成长。
4.加强与校外企事业单位深度合作,校企联合培养毕业生
1)为应用型本科院校《工程力学》课程的教学提供指导与借鉴;
2)培养学生对力学课程的学习兴趣,增强学生利用力学知识分析工程问题的能力,并为后续课程打下力学基础;
3)培养一支专业的教师队伍。在多年的教学实践中,我们基本实现了以上教学改革目标。
2《工程力学》课程传统教学中的弊端
1)课程教学内容注重理论,对工程应用有所忽视。土木工程传统的力学课程有《理论力学》《材料力学》《结构力学》等内容,这些力学课程注重系统理论的教学,这个优点在教学改革中应继续发扬。力学知识来源于工程实践的总结,在工程中又可以运用力学知识服务于工程,在应用型本科教学中,我们应做到力学原理与工程实际的有机结合。传统的力学教学主要包括两个方面的内容:a.根据工程问题简化得到力学模型。b.对力学模型进行相关的分析。以往的教学过程中对后者比较注重,前一个问题很少涉及或几乎不涉及,割断了相关知识与工程实践的结合。
2)重视理论知识,轻视试验内容,当前很多高校提出人才培养目标要“厚基础,宽口径”,理论课时压缩严重。《材料力学》部分有较多的实验内容,如测量应力和应变、圆轴的扭转等。当前应用型本科的力学实验教学存在以下一些问题:a.由于实验设备和教师师资的限制,一些力学实验表现在以理论授课为主。b.局限于一些条件,力学实验以验证性实验为主,这些实验是对理论知识的一个补充。c.由于对学生的课程考核评价方式的原因,一些学生对实验教学态度不端正。d.一些老师和教学管理部门对实验教学不够重视。
3)教学手段比较单一,很多学校的教学模式依然比较传统,采取“粉笔+黑板”的教学模式。如今,计算机和多媒体发展技术日新月异,这种单一的教学手段显然不适应这种发展。应将多媒体教学手段引入到课程的教学中,同时对于一些计算量较大的例题或是习题可以采用编程计算,也可以将一些力学软件引入到教学中,这样可以提高教学效果以及教学效率。
3《工程力学》课程教学改革的探索
结合江西科技学院的实际情况,我们进行了教改实验。在教学改革实施的过程中,采取了以下教学改革方式。通过几年的教学改革,取得了较好的效果。
1)兴趣教学法。上第一堂课时,我们要求参加实验的老师采用兴趣教学法,先不要太快讲力学知识,而是先把土木工程专业今后的就业方向:设计、施工、监理等逐一向学生讲解,然后向学生介绍力学知识在这些行业中的应用。通过土木工程中的一些实例来激发学生对力学的兴趣。例如为什么钢筋和混凝土能很好的工作,充分发挥各自的力学性能。这是建筑工程中最常见的一个问题,也是一个力学问题。如果直接给学生讲一些力学概念、力学理论,学生无法提起兴趣,但例子一来,学生兴趣就来了。“兴趣是最好的老师”,通过一些实际工作的力学问题来激发学生对力学知识的理解可以达到事半功倍的效果。
2)培养学生牢固树立力的概念,开展一些理论联系实际的实践教学。力是力学课程中最重要的概念,很多看来和力毫无关联的概念,都可以借助力的概念来加深理解。例如在讲授自由度和约束的概念时,一个单链杆相当于一个约束、一个单铰相当于两个约束、一个固定端相当于三个约束。若能结合支座反力的概念,如图1所示A处链杆可以提供一个约束反力,因此相当于一个约束;B处铰结点可以提供两个约束反力,因此相当于两个约束;C处固定端可以提供三个约束反力,因此相当于三个约束。将约束反力的概念和约束个数等效起来,能更好的加深学生对自由度和约束等概念的理解。此外,在教学实践过程中,我们结合《工程力学》与土木工程专业其他专业课程有机的设计了一些实验。例如结合课程性质,我们将《材料力学》《土木工程材料》有机结合,设计了一个综合实验。学生可以通过土木工程材料实验,了解主要土木工程材料,如混凝土、钢筋、水泥、石子、砂子的性质,通过综合实验验证其力学性能;还可以通过《材料力学》实验验证钢筋、混凝土等脆性材料和塑性材料的相关力学性能;最后还巩固了混凝土的配合比知识,通过配合比计算,制作实验试块,通过养护检测混凝土不同龄期的强度比例。通过这样的综合性实验设计,凸显力学课程的专业基础课程地位。这些做法在教学中获得了老师和学生的一致好评,提高了教学效果。
3)运用多样化的教学方法与教学手段,采用多媒体教学。该课程的理论性和实践性较强,以传统的教师授课为主,辅助部分实验实践学时。在理论教学时,如果部分内容能采取多媒体教学手段,可以提高教学效果。此外,该课程若能结合一些力学求解器等软件进行教学,一方面可以加深和巩固课堂教学所学内容,另一方面,可以通过求解器验证理论教学,加深学生对理论教学的理解,使学生在轻松的多媒体环境中学习枯燥的理论知识。为此,我们专门从上海交通大学出版社、清华大学出版社等出版机构购买了《理论力学求解器》《材料力学求解器》等教学软件并运用到教学实践中。例如结构动力计算的频率分析具有较大的难度。如图2所示的两个自由度结构,在判断ωa和ωb的大小关系时,结合教学软件中的模态分析,学生能较好的理解图2中所示两自由度结构频率的大小关系。
4)加强该课程和实际工程的结合。力学知识是伴随工程发展而诞生的一门学科,力学知识起源于工程的总结,但需要应用到工程实践中才能发挥其生命力。力学的研究对象是将工程实际模型化,简化成杆件或杆系结构。在教学过程中,如何将工程结构简化成符合要求的力学模型,在教学过程中是一个重要的教学内容。如何将梁简化成为杆件结构,如何将杆件之间的结点简化为铰结点、刚结点等连接方式,如何将梁与支座的结点简化为固定端支座、固定铰支座。这些都需要我们将简化的来龙去脉详细向学生讲解。此外还可以结合日常生活,在教学过程中将生活中的一些力学原理结合相关知识点进行教学,可以提高教学效果。例如力偶是一个较难理解的力学概念,我们在教学中列举了一些生活中常见的现象,如司机开车两手握方向盘,实际上就是一个力偶。让学生通过一些常见现象既掌握了力偶的原理,对力偶的力学效果也加深了理解。
5)完善教师的业务素质,培养双师型教师。在知识发展日新月异的时代,教师必须具备新的教育教学观念,做到与时俱进。教师应具备较强的工作能力和教学研究、科学研究能力,具有较强的创新意识。土木工程专业作为工程实践性较强的专业,对教师理论教学水平和实践能力的要求也相对较高。教师需要不断努力,成为“双师型”教师。具备“双师型”能力和资历的老师,具有一定的工程实践经验,能把握好专业的发展方向,同时还具有较强的理论教学能力。在授课过程中可以较好地结合专业和工程实践,针对性较强,在课题教学中可以做到理论联系工程实践知识。作为一名力学老师,应利用好寒暑假和平时休息时间参加工程实践,成为工程师或取得相关执业资格证书。
在高等院校实施“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》出台后的重大教育改革项目。“卓越计划”的实施基础是我国先前执行的工程教育,在此基础上要求高等院校与企事业单位紧密合作(一般情况下实行“3+1”,即学生三年在学校学习,一年在企业学习)来推行“卓越计划”。“卓越计划”注重工程教育服务企事业发展,注重提高学生的工程实践能力和创新能力。培养学生的工程实践能力和创新能力,离不开科学的实践教学体系。然而,现有的实践教学体系制约了学生实践能力和创新能力的培养。因此,积极推进实践教学体系的改革是适应“卓越计划”能够顺利实施的必要条件。本文根据莆田学院土木工程学院的实际情况就基于“卓越计划”的土建类专业实践教学体系的改革进行初步探讨。
一、莆田学院土建类专业实践教学体系存在的问题
(一)教师教学观念存在问题
现在的大学教师绝大部分是从高校毕业就进入高校任教,其教学观念还是遵循其本人在当学生时的教学观念――重理论、轻实践,即使有一定比例的实践性教学内容,也大都是以传授知识为重,对学生的工程能力、实践能力的培养不突出,有企事业单位参与教学活动更是少之又少。因此,这些观念导致在实践教学中与工程实际脱节,毕业的学生缺乏工程实践能力、动手能力与创新精神,工作后用人单位反映学生“上手慢”。
(二)实践教学内容存在问题
比如:实践教学课时占总学时的比例偏低,占比不超过25%;实验中的验证性实验项目较多,而综合性、设计性和创新性实验项目偏少,综合性、设计性和创新性实验项目占总实验项目数不超过50%;一些实践环节的内容多年不变。如:课程设计和毕业设计的内容不能与时俱进,不能全面反映当前的生产实际和科学前沿;由于近年来学生人数不断增加和施工单位担心安全问题,使得组织学生进入工地实习非常困难,因此,学生的生产实习、毕业实习得不到实际锻炼;培养方案中学生进入施工现场实习(包括认识实习、生产实习、毕业实习等)的时间一般不超过8周,毕业设计阶段一般是在学校进行的真题假作或假题假作,再加上施工企业由于多种原因不愿意接收学生进入工地,因此校企共同培养工程技术人才的任务是流于形式,没有成功。
(三)缺乏高水平工程型师资队伍
对于土建专业的实践性教学,要求教师既有较高的理论知识,又必须有工程领域较为丰富的工作经验。但是,我院大多数教师是从高校毕业进入到高校教学,其身份的变化从学生直接变成教师,其拥有的理论知识是满足需要的(一般是博士或硕士毕业);而缺少工程领域的工作经验,入职后理论教学任务量繁重,虽然按照学院的要求每年抽出时间到企业进行锻炼,由于学校在培养“双师型”方面对在职教师没有强有力的实施政策,教师的积极性不高,其实践教学能力和水平只能满足一般的技能训练。
二、改革与探讨
(一)转变教育理念,深化实践教学改革
在广大教师队伍中开展“转变教育理念,深化实践教学改革”教育思想大讨论,在教学中坚持以学生为本,确立在保证理论知识够用的前提下,提高实践教学环节的比重,改变以往以传授知识为主的传统教育观念;在实践教学过程中,教学内容与工程单位相结合,教学过程以学生为主体,让学生与工程实际零接触,充分锻炼学生的实践能力、动手能力和创新精神,改变以往以教师为主体、脱离实际的传统教育观念。
(二)基于“卓越计划”,构建新的实践教学体系
坚持在理论知识够用的前提下加强实践教学,在实践教学的过程中体现创新精神,对构成实践教学环节的所有要素进行重新整合,通过一系列的实践教学改革:“在土建类专业中探讨工程教育的改革与实践”“土木工程专业校外实践教学改革的研究与实践”“深化实验教学改革 提高土建类学生的动手和创新能力研究”“工程造价专业毕业论文(设计)撰写改革创新与实践研究”“工程造价专业试行‘卓越计划’”等项目的教学改革。建立“一个中心、三个阶段、四大系列”的立体化、全过程(四年)实践教学体系。
“一个中心”是指所有的实践教学活动均以学生为本,以培养学生实践能力、动手能力、创新精神为中心来展开;“三个阶段”是指把实践教学活动分为由简单到复杂的过程――基础阶段、综合阶段、创新阶段;“四大系列”是指把实践教学内容划分为“实验教学”“实习(实训)教学”“课程设计与毕业设计”“科研创新与社会服务”四大系列。
1.“实验教学”系列。该系列主要包括课程内实验和课程外实验。课内实验主要包括验证性实验、综合性实验、设计性实验;课外实验主要是指创新实验。
验证性实验要求学生在做实验之前先进行预习,在实验课上教师简单讲解所要验证的知识点、实验方法、实验使用的主要仪器和设备以及实验中必要的注意事项,讲解后让学生分小组去完成实验过程,教师只解答学生在实验过程中出现的问题,最后指导学生完成实验报告。
综合性和设计型实验是指针对某门课程中的多个知识点或与之相关课程知识,要求学生先设计出实验方案,实验方案提交给教师进行审查其合理性与可行性,审查通过方可进行实验,一般情况下指导教师在实验全过程中不作讲解,只作必要的辅导。比如:我院的“水泥混凝土配合比设计”实验(属于《土木工程材料》课程)“点位测设”实验(属于《土木工程测量》课程)“沥青混合料车辙”实验(属于《路基路面工程》课程)“矩形界面量的纯弯曲”实验(属于《材料力学》课程)“土的三轴”实验(属于《土力学与基础工程》课程)等。目前,我院已有综合性和设计型实验的课程占所有实验课程的85%以上。通过开设综合性和设计性的实验,让学生在掌握基础知识、基本技能的前提下,提高学生综合运用知识的能力、独立思考的能力、动手能力、设计创新能力。
课外实验(创新实验)是指学生在业余时间完成的实验项目,如近年来福建省大学生创新创业训练计划项目:土木工程专业12级洪晓毅同学负责的创新训练项目“校园景观休憩场所3D模型的设计与开发”,土木工程专业13级黄小冬同学负责的创新训练项目“沥青稳定碎石路面材料不同压实条件的实验分析”,工程管理专业13级同学负责的创业训练项目“二维码在礼品中的运用”等。
2.“实习(实训)教学”系列。该系列主要包括课程实习(实训)和课外认识实习、生产实习、毕业实习等。课程实习(实训)是指:针对某门课程在课程结业后进行的实践锻炼,如:地形测量实习(属于《土木工程测量学》课程)、工程地质实习(属于《工程地质》课程)、造价软件实训等。
认识实习是指新生在第一学期学了《专业概论》课程后,组织学生对施工工地或已经竣工的工程项目进行参观实习,使学生对土木工程的结构设计、结构组成、使用功能、施工程序等方面有一些初步的感性认识,让学生尽早了解专业背景,激发其对本专业学习的热情。
生产实习是指学生在学习了一些专业课程后,安排学生在实习基地从事各种施工工序的实际操作,使学生能把在学校学到的理论知识与工程实际结合起来,不仅加深了对理论知识的深一步理解,而且可以锻炼学生的动手能力、实践能力。除了积极利用实习基地实习外,还在寒暑假期间要求学生独立联系实习单位进行生产实习。
毕业实习是指在毕业设计之前,对大学四年中的专业知识、专业技能在实习基地进行系统地现场锻炼,并且为毕业设计收集资料;更重要的是通过毕业实习,提高学生综合运用所学专业知识来解决工程中的技术问题,从而获取独立工作能力、动手能力,使学生在思想上、业务上对毕业后的工作岗位得到全面锻炼。
3.“课程设计和毕业设计”系列。课程设计是指在某门专业课结束后,要求学生掌握本门课程的主要理论知识和专业知识,并理论联系实际去解决一个实际问题,锻炼学生运用所学知识独立思考、分析问题、解决问题的能力。
毕业设计是指四年大学中最后一个实践教学环节,要求学生综合运用大学四年中学习的基础理论知识、专业知识,按照合格工程师的要求进行工程师的基本训练,旨在使学生理论与实际相结合进行资料收集、设计计算、手工绘图、计算机辅助设计、分析问题和解决问题、英文翻译、文字表达等方面得到培养,为学生毕业后进行工作打下坚实的基础。
4.“科研创新与社会服务”系列。该模块为了提高大学生综合素质、团队协作能力、创新精神和服务社会的精神。
科研创新是指学生利用课内或课外实验,通过参加省校两级大学生创新创业训练计划项目、校内学生科研项目立项、各种学科竞赛(数学建模、大学生建筑结构设计大赛、斯维尔杯BIM软件建模大赛、工程项目管理沙盘模拟竞赛)活动,进一步加强学生的团队协作能力、创新精神的培养。
社会服务是指在业余时间和寒暑假,我院团委组织学生参加一系列社会服务活动,并形成了我院社会服务活动“三结合”的特点,即“专业知识学习与社会服务”相结合、“科技服务与接受国情教育”相结合、“培养实践能力与地方经济建设需要”相结合。学生通过参加以上活动,提高了学生的团队协作能力、服务社会的精神。
(三)推进产学研合作,培养适合“卓越计划”的“双师型”师资队伍
“双师型”教师的实践经验通过与企业进行产学研合作来提高。首先,建立青年教师到生产一线锻炼的机制,让青年教师轮流到企业参与工程的设计、施工及管理,加强其实践动手能力,并为企业解决实际问题;其次,鼓励教师参加各类技术培训和土木工程相关的执业资格证书考试(注册结构工程师、注册建造师、注册监理工程师、注册造价师、注册评估师等),提高其为企业服务能力;第三,充分利用合作企业的人力资源,聘请企业的技术骨干为学校的兼职教师,通过培训让企业有丰富实践经验的技术骨干成为适合“卓越计划”的“双师型”教师。到目前,土木工程学院已与中建七局第三建筑有限公司、福建巨岸建设工程有限公司、福建宏峰集团建设有限公司、莆田市东风建筑工程有限公司、福建省新茂泰工程项目管理有限公司等企业签订了产学研合作协议,成立了产学研合作基地。并实施了福建省教学改革项目:福建省一般本科高校办学水平提升计划――建筑类专业校企合作实践教学基地、“产学研用联合培养应用型人才”改革试点(试点专业:土木工程)。到目前为止,在41名专任教师中,同时具有高校教师系列职称和工程系列职称或执业资格的有22名,占专任教师总人数的比例为53.7%。其中,高级工程师4名,工程师13名,一级注册结构工程师3人次,注册建造师6人次,注册监理工程师3人次,注册造价师4人次,以适应培养应用型工程类技术人才的要求。另外还在莆田市建筑规划设计院、福建巨岸建设工程有限公司、福建宏峰集团建设有限公司、莆田市东风建筑工程有限公司、福建省新茂泰工程项目管理有限公司等企业聘请了12名高级工程师作为我系的兼职教师、客座教授。
三、结语
建立“一个中心、三个阶段、四大系列”的立体化、全过程(四年)实践教学体系。充分体现了分散设置与集中设置相结合、校内实践与校外实践相结合的特点,有利于引导学生尽早接触实践,提高学生的动手能力、参与工程施工能力、绘图能力、计算能力、工程设计能力等。学生通过积极参加“福建省大学生建筑结构设计大赛” “全国高校斯维尔杯BIM软件建模大赛”、全国高校“广联达”工程项目管理沙盘模拟竞赛、“福建省大学生创新创业训练计划”等竞赛活动,激发了创造力和求知欲,有效地推动了他们的创造精神,进一步提高了他们的创新能力。学生在校期间不仅具有扎实的专业知识,而且综合能力得到很大提高,学生毕业后能直接参与工程设计、施工、管理,改变以前学生毕业后须经过很长时间的实践才能慢慢胜任现场工作的弱点,受到用人单位的好评。
参考文献:
[1]教育部.《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020 年)》[R].2010,6.