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土木工程专业结构力学课程改革研究

2020-03-31 11:26 来源:土木工程论文 人参与在线咨询

摘要:为实现应用型技术人才培养目标最大程度与企业需求接轨,笔者就企业对应届毕业生能力要求这一方面进行了企业调研,并结合调研结果提出目前土木工程专业《结构力学》教学过程中存在的问题,同时提出《结构力学》应用型课程建设相关建议。

关键词:企业调研;土木工程;《结构力学》;应用型课程

0前言

为实现我国产业转型升级,满足行业企业对人才的需求,许多地方高校已成功地转型为应用型大学,通过培养高水平应用型人才全面提高学校服务地方经济社会发展的能力,进而提高招生人数。土木工程专业是一个实践性很强的工科专业,突出“应用”是本专业应用型本科教育的科学定位和办学的立足点[1],其应用型人才的培养,应在优化基础理论教学的基础上强化学生应用实践能力的培养。作为土木工程专业一门重要的专业基础课,结构力学课的核心地位在许多高校土木工程专业课程体系建设中已体现。这主要是由于该课程是土木工程专业基础课和专业课的桥梁,理论性强但又基于工程实践,服务于工程实践[2],其教学质量不仅直接影响学生后续混凝土结构、砌体结构、钢结构和抗震设计等专业课的学习,而且影响学生分析与解决工程实践问题能力和创新思维的培养。基于应用型人才培养要求,本文以企业需求为导向,提出目前土木工程专业结构力学课教学过程中存在的问题,并结合相关调研结果提出结构力学应用型课程建设的相关建议。

1企业需求调研

为实现应用型技术人才培养目标最大程度与企业需求接轨,笔者采用问卷调查和现场走访的方式对地方企业进行了调研。调研内容主要涉及企业对应届毕业生学习成绩、实践能力、创新能力、学习能力及团队协作能力五个方面的要求。调研结果见图1。调研结果显示,一半以上企业(设计院与施工企业居多)比较重视应届毕业生在校学习成绩,主要因为专业课成绩代表应届生专业知识的掌握程度;其次,企业要求应届毕业生具有一定的实践能力和较好的团队协作能力,能尽快适应工作环境,为企业创造效益;还有部分企业比较重视员工学习能力,比如能尽早考取相应职业资格证书或较快地学习新软件或新技术等,来提高企业的综合资质;另外,一些规模较大的企业要求应届毕业生应具备一定的创新能力,能为企业提供新的发展方向,促进企业的长期发展。

2存在的问题

结合地方企业需求,目前某地方高校土木工程专业《结构力学》课程建设与教学中存在以下问题:1)重理论,轻实践。在进行企业调研的过程中发现,越来越多的工程企业比较重视应届毕业生的实践操作能力,希望新员工尽早适应工作环境,为企业带来经济效益。对于土木工程专业来说,结构力学课是一门重要的专业基础课,学生掌握基本原理与计算方法固然重要,但是学生如何应用结构力学知识解决实际工程问题才是应用型人才培养的最终目的。目前,某地方院校土木工程专业结构力学课程大纲制定时只设置理论教学内容、教学方法和考核方法,而缺乏培养学生实践能力的教学内容、教学方法和考核方法,老师们往往把期末考试成绩作为评价学生学习好坏的唯一标准。虽然学校每年举行结构模型设计大赛并将其作为结构力学课程第二课堂来锻炼学生的实践能力和创新能力,但赛事制度不够完善,比如缺乏学生奖励机制,大大降低赛事的影响力和学生的参与度,达不到普遍培养学生实践能力与创新能力的要求。2)与实际工程脱轨。企业走访时,大部分毕业生反馈上学时不知道结构力学解决什么工程问题,怎么解决工程问题。而实际工作中遇到许多工程问题需要结构力学知识解决,如图2所示,工程中板式楼梯设计时其梯段板受力情况可简化为简支斜梁在竖向均布荷载作用情况下。遇到这些工程问题,往往不能将其与结构力学知识联系起来,而是经过一番的请教或查找,才知道这些工程问题可以用简单的力学模型来解决,但这大大降低了工作效率,并且阻碍了个人在企业的发展。3)教师岗位技能不能满足课堂教学需求。结构力学课知识多、理解难、知识体系间连贯性强。如何调动学生学习的积极性与主动性,对于教师来说是一项难度较大的技术活。学校转型成功以后,不断加大理工科的招生人数,导致师生比例严重失调,许多教师都是刚毕业的硕士或博士研究生,他们既没有丰富的教学经验,又没有较强的工程背景,再加上不断压缩的课时,导致大部分教师在课堂上填鸭式地灌输课本知识,几乎没有课堂互动或工程案例分析,学生缺乏学习兴趣,以至于学生谈“结力”就色变,学生学习质量不高,表1是某地方高校土木工程专业近几年结构力学课考试平均成绩。4)缺乏结构模型制作基地,学生参与实践活动积极性不高。结构模型设计大赛是一项极具挑战性和创造性的模型制作大赛,也是结构力学的第二课堂。比赛过程中学生既可以在所学的力学知识基础上结合自己在建筑结构方面所具有的概念设计理念创造性地设计出结构模型方案,又可以亲自动手将自己设计的作品制作出来,是学生锻炼实践动手能力和创新能力的好机会。许多开设土木工程专业的高校每年举行校级结构模型设计大赛除了实现锻炼学生创新与实践能力目的之外,另一目的是从中筛选人员参加省级结构模型设计大赛,最后冲刺国赛。某地方高校已连续6年举行校级结构模型设计大赛,并从中选取学生代表参加省级结构模型设计大赛。但因赛事制度不够完善,无固定结构模型制作基地,并且缺乏学生奖励机制,学生参与度逐年下降,导致这种以锻炼实践动手和创新能力为主题的赛事形式只流于形式,而不能真正达到锻炼养学生实践能力与创新能力的目的,故在省赛取得的成绩一直停留在优秀奖与三等奖。

3建议

1)整合教学内容,引入工程案例。为满足地方性应用型人才培养要求及企业需求,教师的教学目标应更重视学生解决工程问题能力的培养。面对课时少,内容多这一突出问题,优化整合教学内容是解决这一问题的有效方法之一。比如单跨静定梁内力图画法是梁和刚架内力图绘制的基础,但在材料力学课程已作为主要知识点进行讲解,在结构力学课程中可作为复习内容,不需要重点讲解。另外,结构动力计算在进行结构设计或学生考研的时候用到,而从事结构设计工作一般需要研究生以上学历,所以这一部分可作为选修内容,有考研打算的学生可以进行选修。这样在有限的时间内进行教学内容的取舍,可以将学生必备知识讲透彻,便于学生消化与理解[3]。在此基础上,可以更多地引入工程案例,比如,力法、位移法以及力矩分配法是求解超静定结构内力的三种方法,也是学生必学知识,对于这些知识一味地讲解解题步骤,可能让学生产生乏味,达不到预期教学效果。引入一个实际的单层两跨工业厂房或一层教学楼,让学生自己进行结构平面体系的简化并分别用这三种方法求解其内力,学生在掌握三种计算方法的同时,也能自己总结出实际工程问题中应用哪种计算方法更便捷。这样,既可以提高学生学习兴趣,又可以将理论知识与实际工程相结合,培养学生主动分析及解决问题的能力,达到事半功倍的目的。2)将结构模型设计带入课堂,加强学生实践能力培养。目前,许多地方院校通过举办结构模型设计大赛来培养学生动手实践能力及创新能力,但大赛形式不能使学生普遍得到实践能力的培养。将结构模型设计带入课堂可以使每位学生参与其中,比如几何构造分析这一章节,可以采用让学生根据几何不变体系组成规律,自己设计结构模型的教学方法来代替以往给出结构体系让学生判断该体系几何特性的教学方法,既提高学生的学习兴趣,又达到学生实践能力和创新能力的培养。3)加强双师型队伍建设。教师是知识的传播者,如何将正确的知识有效地传播给学生是每位教师都应具备的教学技能。作为一名工科教师,要想培养高技术应用型人才,不仅要传授课本知识,而且要传授与工程应用相关的技能与知识,结构力学课程组教师也不例外,进行结构力学课应用型课程建设应加强双师型队伍的建设。另外,随着社会发展,许多工程技术与知识都在不断改革与更新,教师应将土木工程行业前沿的技术与知识传授给学生。工地备课,是教师不断积累工程经验的有效方法,结构力学课程组教师可定期到地方企业或项目进行实地调研或学习工程经验,并将其消化,结合工程案例传授给学生。4)多维化考核方式。目前,结构力学课的考核内容主要包含平时成绩与期末成绩两部分,平时成绩主要以课堂表现和平时作业为主,期末考试采用统一闭卷模式,这种考核方式不能检验学生分析与解决问题能力以及实践与创新能力,采用多维化的考核方式,比如平时成绩考核时,在完成平时作业的基础上,结合实际工程问题布置一些综合性较强的大作业,以锻炼学生分析与解决问题的能力。另外,将模型设计纳入考核范围,以此来提高学生实践与创新能力。

4结语

以上问题与建议是依据应用型人才培养要求与企业需求,结合笔者个人在多年的教学工作中发现与提出来的。结构力学应用型课程建设需要不断地探索与改革,其教学内容和方法在实际教学过程中也会不断地更新与发展。

参考文献:

[1]杨晓华.土木工程专业应用型人才培养模式研究初探[J].高等建筑教育,2005,14(4):28-30.

[2]郭青伟,李玉涛.地方应用型本科院校《结构力学》教学改革研究[J].南阳师范学院学报,2017,16(3):71-74.

[3]邹万杰.《结构力学》教学改革的思路探索[J].企业科技与发展,2008,24(18):133-134.

作者:孔亚美 单位:许昌学院土木工程学院

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