工程结构检测实践创新能力培养探索

工程结构检测实践创新能力培养探索

摘要:针对目前工程力学专业工程结构检测实习以见习为主,未结合学生的专业应用背景,实习内容相对独立、缺乏创新教育等问题,该文树立了“以学生为中心”的理念,在“江苏大学土木工程技术研究院”和科技部“高端装备关键结构健康管理联合研究中心”实践基地建设的基础上,深化与企业间的合作,在实习教学理念、课程内容、运行管理、师资队伍及实践平台等方面进行了改革,工程力学专业学生对知识的掌握运用能力、实践创新能力得到了提高,该实践成果也可为其他工程实践课程提供参考。

关键词:工程结构检测;实践创新能力;混合式教学;实习改革与实践

1引言

学校在2015级首届工程力学专业学生培训计划的基础上,以结构健康管理为应用背景,修订了2016级实践环节培养计划。工程结构检测是将力学理论知识转化成工程实践的一门学科,通过本课程的设计,学生可以了解工程结构检测的力学原理和测试方法,并初步掌握工程结构检测的基本方法和手段,[1]具有初步的工程检测能力,会使用检测设备和相应软件进行检测数据分析,初步具备发现、提出、分析和解决与力学有关的工程结构检测技术问题的能力。在实习实施过程中,2015级工程力学专业学生主要依托江苏大学土木工程技术研究院实践平台,参与建设工程材料、结构(含基础、基桩)试验与检测服务,而工程力学专业学生缺乏基础工程、建筑材料及桩基检测等方面的专业知识,造成与实习内容脱节,创新能力降低。国内诸多实践探索中采用了多种方式进行改革,苗吉军[1]等提出重视实践教学,完善教学体系以提高学生的工程素养,通过将知识有机串联起来,增强了学生的创新意识和综合素质。贺冉[2]等提出通过实验教学内容整合与研发、实验装置的自主研发与应用等措施来培养学生的综合实践能力、创新精神和科研能力。徐奋强[3]等提出通过开放式教学、管理模式锻炼学生独立思考、动手操作、团队协作共同解决问题的能力。陈常龙[5]等提出保证实验室建设,加强教师的工程培训,以提高学生的实践能力和创新精神;成嘉宝[6]等人提出采用“五环节”课程模式进行教学,通过引入微课拓宽知识体系,从而激发学生的学习动力。此外,笔者将微课应用于工程力学课程的实践教学中,通过构建基于微课程的学习平台,在培养学生的学习兴趣、提升学生的创新能力等方面都取得了较好的效果[7],在线上课程建设方面提供了丰富的实践经验。本文在此前学者研究的基础上,结合我校获批的部级平台“高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心”的先进检测理念,将结构健康管理领域中大型结构全生命周期内有关损伤检测、诊断、评估、寿命预测、决策直至维护的关键科学问题,引入线上平台的信息化教学。[2]将原有的“一个教师参与实践教学”,变革为“多位具有基础工程施工经验的教师协同配合、共同参与工程结构检测实习环节”,并结合专业的一线工程师讲课,建立起有理论基础支撑的工程结构检测实习实践创新平台,在实习教学理念、课程内容、运行管理、师资队伍及实践平台等方面进行改革,线上的信息化教学不仅使教学更加生动形象、突出了重难点,吸引了学生注意力,也有效地提高了学生的实践创新能力。

2基于提高实践创新能力的实习理论学习建设

本课程通过构建基于超星学习通的线上教学慕课学习平台,利用网络教学平台的便捷性和辅助性,弥补学生在工程结构检测实习基础认识方面的不足,帮助学生了解未学的基础工程专业课知识,充分发挥网络平台资源共享快速便捷的优势。首先,在学习平台以工程结构检测实习安全知识讲座为开篇,让学生从意识形态上认识工程结构检测、了解工程检测,培养学生在工程结构检测方面的安全意识,这对一个工程师而言是至关重要的;其次,通过建设基桩理论知识和相关检测概述及规范,以检测方法实例为载体,将静载检测、小应变检测、高应变检测和超声波检测等知识以一种更加具体形象的方式带给学生;最后,以混凝土及钢筋强度检测和人防工程检测为结尾,通过创新性地利用网络教学资源,将网站上有趣的图文做成幻灯片放置在网站上。将实习内容融入网络教学,让学生在学习过程中将力学知识与工程应用问题相结合,教师布置一些课后思考题让学生了解工程建设中容易出现哪些安全问题,都是由于一些什么样的原因造成以及如何以较好的检测方法进行结构安全检测进而避免这些事故。在培养学生安全意识的同时,让学生牢牢掌握现学的知识。网络教学平台作为辅助性的教学,为实践过程提供了创新性的资源,以创新性的教学方式帮助学生内化课程知识点,提高学生的实践创新能力。

3基于校企合作的创新实践建设及实效

2015年“工程结构检测实习”建设伊始,工程力学本科专业着重进行结构检测相关的课外实习,结合课堂创新的建设,2016年将创新内容引入实习,实习日志及实习报告中应突出实习中可创新或已创新的内容。本文依据“工程结构检测实习”课程教学大纲,建立层次递进的专业实习基础。首先,教师通过土木工程技术研究院实习创新平台,将工程结构检测课程的知识点以理论的形式传授给学生,通过工程结构检测实习安全知识讲座、基桩理论知识、基桩检测方法概述、基桩检测方法实例、混凝土及钢筋强度及人防工程检测等课程内容来培养学生认知工程结构检测的力学理论与检测方法,使学生对工程结构检测有一个更深层次的认识和了解;通过国合基地实习创新平台,让学生接触并了解先进驱动与传感器技术、润滑油悬浮微粒分享技术、非接触式多普勒测振技术和超声相控阵检测技术等先进科研成果及其在工程结构检测实际中的相关应用,并让学生亲自操作相关实验检测仪器,从实际中感受和理解现有检测技术在工程结构检测中的运用,从而培养学生运用检测设备和软件分析检测数据的基本能力以及对前沿科技成果再发展、再创新的能力。[3]将相关的科研与课程相结合,促进科研与教学之间的互动,及时把科研成果转化为教学内容;向学生开放重点实验室、研究基地等;支持本科生参与科研活动,鼓励其早进课题、早进实验室、早进团队,充分调动他们的积极性。其次,在师资队伍改进方面进行创新性的改变,将一个教师带队的传统实习模式融合发展为让更多有工程经验背景的教师参与的模式,资深的企业工程师对现场相关检测知识和检测过程中的常见问题及其解决方法进行讲解,让学生实际接触相关结构检测,并运用相关理论知识去分析和解决问题,从而培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,提高学生自主学习和实践动手的能力,进而培养学生的实践创新能力。学生试验和实习的过程,既巩固了学生的课程理论知识,又培养了学生的动手能力和创新思想。网络教学平台以视频为主要载体,记录不同专业应用背景的教师在教学过程中围绕某个知识点(重点、难点、疑点)或教学环节而开展的精彩教学活动全过程,这样不仅优化了教学内容,强化了课程的重点,还将一些难点简单化,有助于学生更好地吸收和理解理论知识,同时也使学生对实践操作有了一定的认识。[4]最后,组织学生合理利用两个专业实习创新平台的辅助性实习资源,以深入实习单位开展现场实习为主,将理论与实践相结合,从学生感兴趣的日常生活中的力学实际问题入手,发动学生自组团队、自行选择主题、自行设计基础实施方案和实施方法路径、自主管理项目以及自行编写总结报告等,以便学生在项目探索、设计研究和创新应用的实践过程中提出自己的看法和意见,在团队合作项目研究和创建的过程中相互鼓励、自主学习,经过实践应用,教师在工程结构检测实践中不断总结,根据平台上学生的反馈意见进行改进,从而提高学生的自主创新能力。

4结语

对于本门课程的改革与实践教学而言,拥有良好的教学内容、理论与实践结合的教学模式以及稳定的教学平台非常重要。通过对实践课程的教学设计,实践教学取得了预期的效果,也为其他实践课程教学提供了参考。同时,本门课程的学习促进了不同专业的资源共享、交叉融合和协同创新,使学生的自主学习能力、工程问题应用分析能力和实践创新能力有了进一步的提升。此次教学改革解决了传统实习模式固有的只看不做、学生实践收获少等问题,实现了教学效果与学生实践创新能力的双重提升。

参考文献

[1]苗吉军,张蓉芳,刘延春.检测鉴定与加固课程教学改革探究[J].高等建筑教育,2017,26(3):55-57.

[2]贺冉,张再华,何敏,等.产教融合背景下的应用型本科《土木工程结构实验与检测》实验教学改革初探[J].教育现代化,2019(25):69-71,98.

[3]徐奋强,宗兰,张德恒,等.建筑结构检测检验实验室开放式教学体系改革探索[J].南京工程学院学报(社会科学版),2016,16(1):71-76.

[4]唐思远.《土木工程结构试验与检测》实验教学改革探索与实践[J].科技视界,2017(4):190.

作者:王自平 熊禧强 田茂远 郝东晖 单位:江苏大学土木工程与力学学院