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土木工程实验课程全过程创新教学模式

2019-08-06 09:13 来源:土木工程论文 人参与在线咨询

摘要:为了适应应用型本科院校的人才培养目标,就目前土木工程专业实验教学存在的问题提出了一种“全过程”的教学模式。

关键词:应用型本科;土木工程;实验课程;教学方法

一、概述

目前根据我国一些高校制定的应用型人才培养模式的教学改革[1]目标中提出的创建专业特色及加大实践环节等要求,土木工程专业实验教学环节普遍存在一些问题[2],本文提出了“全过程”的实验教学模式,这对培养学生综合运用专业知识和技术技能、解决工程实际问题的工程应用能力培养具有重要的意义。

二、存在问题

我校土木工程实验课程主要存在以下问题。1.开出的实验项目偏少。目前土木工程实验中心部分设备正处在调试和采购阶段,有些实验项目无法开出。例如《钢筋混凝土结构》、《钢结构》都没有实验学时,没有开出相应的实验项目。2.实验项目之间联系少。开出的实验项目各自相对独立,联系较少,学生兴趣及目的性不强。3.与其他实验室开出的实验项目联系少。学生不能将力学实验、建材实验项目与结构实验项目相互联系,实验室之间缺少沟通。4.实验设备利用率不高。由于大型设备台套数少,每组实验只能有一组学生进行,其他实验设备只能闲置。5.实验时间难以保证。例如建筑结构实验学时为8学时,学生课表中安排为8学时。但实验需要分组、分批进行,每批均需要8学时实验时间。这样就需要找学生的业余时间完成。6.学生在实验中思考较少。由于实验均为实验教师事先安排、设计,学生只是机械参与,未在实验中真正设计、思考实验方案,更不会提出修改方案。7.实验教师缺少自信及实验教学兴趣。实验教学往往容易被忽视,实验人员科研能力有限,但具有丰富的实践教学经验,让土木类各实验人员参与进来,有利于提高自信,增加对实验教学的兴趣。

三、“全过程”的实验教学模式

1.“全过程”的实验教学模式思路。全过程的应用创新的实验教学改革,在实验教学中要突出应用[3]。实验技能的培养主要服务于工程实际,从工程中提炼实验(主要依靠有丰富工程经验的教师,及深入企业调研)。创新主要指学生在实验过程中,通过思考提出自己的见解及改进方案[4]。全过程实验是改革过去各实验内容之间联系不紧、学生完成实验目的性不强、各知识点之间的联系通过实验无法体现的缺点。全过程包含两层含义:一是每个学科实验室学生实验训练要形成一个完整的过程。由基本认识到技能训练,再到实验设计,然后完成实验,最后提出改进措施。改变过去每个实验项目相对独立,使得项目之间相互联系,成为一个完整的过程。二是各实验室之间也要形成一个完整的实验培训过程。实验训练从基础实验室到专业基础实验室,最后到专业实验室。主要考虑实验内容间的协调、实验时间的协调。2.具体改革内容。(1)策划、准备实验室“全过程”实验案例:结构工程、测量工程、工程力学、建筑材料四个主要的实验室对典型实验拍摄成录像、实验图片为后续工作做基础和准备。(2)建立实验教学网站:网站内容包括在“全过程”应用型高校创新模式下的实验大纲、指导书,及实验改革指导思想[4]。典型实验教学视频录像、设备情况介绍(包括功能介绍)。实验改革成果介绍(包括实验改革教学论文、学生实验创新成果)。课程开出情况(包括学生选课情况)。学生对实验改革课程的互动评价(包括对实验内容的评价、对实验教师的评价)。(3)教学体系的完善,教学方法的创新:以培养学生实践能力和应用创新精神为核心,构建以学生为主体、教师为主导[5],适应“工程型”和“应用型”等不同类型的人才培养要求,有利于学生知识、能力、素质的协调发展,实验内容丰富、层次渐进、形式灵活的实验教学体系[6];坚持实验教学与理论教学及工程实践相结合,实验教学与科学研究和工程应用相结合。(4)建设实验队伍:建设一支实验教学与理论教学互通,教学、科研、技术兼容,核心骨干相对稳定,年龄职称结构合理的实验教学团队[7]。包括实验主讲教师、实验技术和设备管理人员,两者比例大致为3∶1,合理地分布在二级学科实验室。实验主讲教师全部具有博士或硕士学位,他们热爱实验教学,同时兼通理论教学,教育理念先进,实践经验丰富,熟悉实验技术。实验技术和设备管理人员实验技术娴熟,责任心强,认真负责开展实验室日常管理工作,积极配合实验教师的实验准备和辅导。(5)建立实验室开放制度:实验室将面向学生全面开放,即实验时间开放,实验内容开放(实验教学内容分为必修实验、选修实验、自主设计实验),资源开放(基本实验仪器和设备配置齐全,精密仪器登记使用)[8]。学生通过实验教学导学系统和教学网站合理安排实验,实现有序性和计划性开放。[9]开放式实验教学可以使学生充分利用实验教学资源,灵活地在课上、课下进行必修实验、选修实验、自主实验,为保障实验教学内容的有效实施以及实验教学效果奠定了良好的基础。3.案例。钢筋混凝土梁“全过程”实验。(1)拟开出的实验项目:钢筋混凝土梁设计、钢筋混凝梁钢筋骨架的绑扎、混凝土强度配合比设计、混凝土振捣、养护及拆模、混凝土强度的无损检测、钢筋混凝土梁的抗弯实验设计(包括实验目的、荷载制度、测量方案),有限元仿真计算、提出改进方案。(2)钢筋混凝土梁实验的全过程:该实验实现了“全过程”实验理念。首先工程力学实验室针对该实验对混凝土梁中的钢筋进行力学测试(材料力学实验部分内容),建筑材料实验室针对混凝土梁进行强度配合比实验,然后进行结构实验部分,实现了实验室之间的全过程。在结构实验过程中完成了由设计、制作、检测、分析、计算、总结的整个结构实验“全过程”。(3)实验时间的安排:实验分若干小组,各小组开始时间不同,在结构工程实验室中可以同时进行多个不同实验项目,可以大大提高设备利用率。(4)实验人员安排:在结构全过程中,至少需要5名实验指导教师,分别对实验梁制作、无损检测实验、混凝土梁抗弯实验、有限元上机实验进行现场指导。而其他部分需要学生以实验小组为单位,在课外讨论完成。目前结构实验人员不能满足“全过程”要求,就需要相近实验室人员知识交叉,相互协作,提高实验室运作效率。结构实验室除将开设钢筋混凝土梁“全过程”实验以外,还将开设钢结构框架“全过程”实验。同时“全过程”概念不仅适用于土木工程类实验,对其他大部分学科同样适用。

四、结语

通过这种“全过程”的实验教学模式可以改革过去各实验内容之间联系不紧,学生完成实验目的性不强,各知识点之间的联系通过实验无法体现的缺点。使得学生的实验训练从基础实验室到专业基础实验室,最后专业实验室;实验内容更接近于工程实际,学生技能得到有效提高;实验设备利用率得到大幅提高;实验人员技能得到拓展。

参考文献:

[1]左铁镛.高等学校实验室建设的作用与思考[J].实验室研究与探索,2011,(04).

[2]王刚,王琼梅,张兴虎.浅谈结构实验室的建设[J].结构工程师,2011,(S1).

[3]张志远.新建本科院校实验室建设的探索与实践[J].教育与教学研究,2009,(10).

[4]蒋景华.迎接高等教育新任务建设世界一流实验室[J].实验室研究与探索,2010,(12).

[5]鲁广平.关于高校实验室建设的几点思考[J].中国水运(下半月),2008,(02).

[6]白绍琛.关于土木工程发展新方向的探讨[J].科技信息,2011,(11).

[7]朱健平.实验室建设的关键是实验技术队伍的建设[J].实验室研究与探索,2004,(10).

[8]西南交通大学土木工程实验教学示范中心[J].西南交通大学学报(社会科学版),2011,(01).

[9]邱洪兴,吴京,王恒华,肖士者,韩苏闽,邰扣霞,徐明.土木工程实验教学示范中心建设与实践[J].实验室研究与探索,2009,(09).

作者:谢志红 单位:广州航海学院

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