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关键词:混凝土结构;实践教学;改革与研究
作者简介:秦力(1970-),男,满族,辽宁葫芦岛人,东北电力大学建筑工程学院,教授;魏春明(1977-),女,黑龙江齐齐哈尔人,东北电力大学建筑工程学院,副教授。(吉林 吉林 132012)
基金项目:本文系2010年度吉林省高等教育教学研究重点课题(文件号:吉教高字201026号)的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0152-02
“混凝土结构”课程是东北电力大学(以下简称“我校”)土木工程专业的必修学科基础课及专业课,其教学目的是使学生具有解决工程实际问题的综合素质与能力,培养学生实事求是、独立思考、勇于创造的科学精神。课程内容包括课堂教学环节及认识实习、实验教学、课程设计等实践教学环节,其中实践环节对学生理解、掌握、运用“混凝土结构”课程的教学内容至关重要。[1]近几年,我校“混凝土结构”课程通过课程组全体教师的共同努力,在师资队伍结构、教学条件、教学管理、教学质量方面取得了一定的进步,2011年被评为吉林省精品课程。本文结合我校“混凝土结构”省级精品课程的建设经验,总结了实践教学环节存在的问题,提出了加强实习基地建设、以学生为主体改革实验教学模式、整合课程设计内容和规范质量评价标准等改革措施,以达到培养学生创新精神和创新意识的目的。
一、“混凝土结构”课程培养目标及实践教学环节内容
我校本科教育思想是培养“实基础、强能力、重实践、突特色”,具有“一实两创”(实践能力、创新意识、创业精神)特色的应用型、复合型人才,因此,“混凝土结构”课程的培养目标应立足于学生工程实践能力和综合能力的培养,培养学生具备运用混凝土结构基本理论知识正确进行混凝土结构设计和解决工程实际问题的能力。课堂教学环节包括“混凝土结构基本原理”(60学时)和“混凝土结构及砌体结构设计”(60学时)两部分内容,实践教学环节包括认识实习(1周)、基本构件实验(课外20学时)、课程设计(3周)。
认识实习环节包括施工现场参观、技术人员现场讲解、工程实际问题讨论等内容,教学目的是使学生对基本结构构件的截面尺寸、配筋方式及构造要求、施工主要工序、施工方法、施工机械建立感性认识。通过实习学生既可直接获取专业知识,又可锻炼和培养学生独立分析和解决问题的能力。[2]实验教学环节包括钢筋混凝土简支梁正截面、斜截面承载力实验,教学目的是使学生清楚地认识和理解混凝土构件从开始加载到最终破坏的全过程,特别是构件的受力机理和破坏特征,并培养学生的动手能力以及亲自经历科学研究的各个环节。课程设计环节包括梁板结构和单层厂房两个设计内容,包括结构布置、构件选型、荷载导算、内力分析、内力组合、配筋设计及施工图绘制,教学目的是通过两个比较完整的工程结构设计训练,培养学生综合运用所学理论知识进行简单工程结构设计的能力,使学生系统的掌握设计方法,熟悉构造要求,培养学生解决工程实际问题的能力。
“混凝土结构”课程实践教学环节的落实是全面实施教学计划的难点和关键,是提高专业人才创新能力、动手能力和专业素质的关键途径与手段。[3]“混凝土结构”课程实践教学环节的实施是深化教学改革、提高教学质量的重要内容。
二、“混凝土结构”课程实践教学环节存在的问题
1.认识实习环节存在的问题
认识实习环节是促进课程基本理论与工程实践相结合,培养学生对土木工程专业产生兴趣的重要途径。通过实习可让学生充分了解土木工程中建筑、结构及施工的基本概念,建立初步的工程意识,激发学生对土木工程专业后续课程的求知欲望。
本课程组通过调研和召开大四学生座谈会,发现目前认识实习环节仍存在一些问题。多数学生和教师普遍存在认识实习就是走一走、看一看、听一听、写一写的想法,导致实习目的不明确、实习态度不认真、实习积极性不高;实习内容主要由专业负责人确定,由于多数教师本身缺乏实践经验加上学生与现场技术人员交流很少,缺少技术人员的指导,导致实习内容不全面、重点不突出;实习场所一般都是临时确定,不能保证具备与实习内容一致的工程项目,同时对现场施工安全性要求很高,我校土木工程专业学生实习人数较多,联系到一个非常合适的实习地点很难。同时由于认识实习时间较短,学生无法充分体验一个完整的施工过程,再加上学生自我管理意识较差,最终导致实习效果不理想。
2.课程实验教学环节存在的问题
实验教学环节有助于学生夯实专业知识,理论联系实际,提高动手能力和创新能力,培养学生具有发现问题、分析问题、解决问题的能力。[4]
目前,“混凝土结构”课程的实验基本处于教师做、学生看的状态,所有钢筋混凝土构件均由实验教师制作,包括钢筋制作、绑扎、贴应变片、混凝土浇注等,这样不能培养学生的动手能力和创新能力。试验方案由实验教师事先确定,整个实验由教师准备、操作、读数,完全变成了演示实验,学生只是观看、抄录,按照规定模式填写实验报告,根本达不到实验教学的目的。同时学生上实验课也缺乏主动性和积极性,只是按照实验指导书上的实验方法在指导教师的指导下完成实验内容,不能真正地提出有价值的问题及深入地分析实验结果,缺少独立思考和培养创新意识的过程。另外,实验教学模式单一,教学重点主要是验证基本理论,起不到培养学生综合运用知识解决实际问题能力的作用,达不到启发学生思维和培养实验研究能力的目的,体现不了实验教学中学生的主体地位,不能激发学生的创造性。
3.课程设计教学环节存在的问题
课程设计环节可使学生从确定结构方案、荷载导算、内力分析及组合、配筋设计到施工图绘制得到一个比较完整的工程结构设计训练,对结构设计的方法、步骤、设计要点有一个全面的掌握,还可以熟悉混凝土结构设计规范中的相关内容,增强学生的专业自豪感和成就感。但目前由于指导教师数量不足,无法保证课程设计的指导效果与质量;课程设计题目单一,重点不突出,容易出现互相抄袭等问题;教学场所、时间有限,不能满足实际教学的需要,严重影响了教师的现场指导与答疑;课程设计规范化程度不够,缺乏督导与监控力度,质量评价标准还需进一步完善和提高。
三、“混凝土结构”课程实践教学改革措施
1.加强实习基地建设,充实实习内容
学生通过认识实习可从总体到局部,从构造到施工,深入接触混凝土结构的工程实际,并把所学知识综合运用到实践中去,从感性认识上升到理性认识。学生对首次校外实习热情很高,但面对实习出现的问题时又感到很茫然。课程组通过省级精品课程建设,充分联系相关企业,与丰满电厂培训中心、吉林松花江热电厂、国网江南热电厂建立了固定的实习基地和实训基地,定期安排相关指导教师参加工程实际经验培训,加强青年教师工程实践能力,以便更好地指导学生实习。在实习过程中指导教师结合实习项目进行现场教学,使学生对钢筋混凝土基本构件的截面尺寸、配筋方式及构造要求建立感性认识,锻炼和培养学生独立分析和解决问题的能力,达到巩固、加深理论知识和提高实际工作能力的目的。同时课程组充分利用校区内已建和在建建筑,通过施工现场参观并听取施工技术人员的现场讲解,观看施工工艺或建筑单体的光盘与录像等,使学生熟悉并了解混凝土结构基本构件及常用结构体系,了解设计和施工、理论和实践之间的相关关系,加深学生对结构设计理论学习重要性的理解和认识。
2.改革实验教学模式,提高学生动手能力
实验教学改革是为了使学生清楚地认识和理解混凝土构件从开始加载到最终破坏的全过程,特别是构件的受力机理和破坏特征,并培养学生的动手能力,以及亲自经历科学研究的各个环节。
课程组通过实验教学模式的改革,从2008级本科生开始,强调以学生为实验主体,将学生分为6~8人一组,使学生结合课堂教学内容,在实验教师的指导下,亲自进行构件设计(包括选择材料、确定混凝土配合比、确定钢筋下料长度及绘制配筋图等)、动手制作试件(包括制作钢筋骨架、贴应变片、支模、浇筑混凝土等)、制定实验方案、进行实验操作和数据处理以及进行成果分析与整理。通过三年的改革与实践,实验教师和授课教师均反映极大地调动了学生的学习积极性和创造性,培养了学生的创新能力,同时还节省了实验费用,促进了实验室建设。学生也反映得到了较为系统的实验技能训练,加深了对课程基本理论和内容的理解及应用。
3.整合课程设计内容,培养学生的综合能力
课程组充分利用教师参与的工程建设具体项目作为设计的原始资料,真正做到真题真做,采取学生自主选题,既避免了全班同学同做相同题目的问题,又富有挑战性。同时还能鼓励学生利用结构设计软件进行结构内力分析并绘制施工图。
在时间安排上,课程设计计算部分放到课堂授课环节进行,课程设计周只进行施工图绘制,这样可使学生对刚学过的知识加深理解和掌握,设计时间比较充裕。在指导方式上,课程组教师全部参加课程设计指导,学生自愿选择指导教师,但要制定人数上限。这样由原来授课教师带两个班近70人变为只带14人,提高了指导质量,便于了解每位同学的情况。在考核方式上,课程设计成绩由三部分组成,平时成绩占20分、评阅成绩占20分、答辩成绩占60分,避免了原来只根据答辩情况给成绩的现象。为了解课程设计总体情况,采取指导教师互相评阅的方法,每位指导教师需评阅其他所有教师的学生成果,同时评阅教师有一票否决答辩权。答辩时分两组,要求指导教师回避。在过程管理上,平时成绩由指导教师给定,要求指导教师至少集中答疑三次,每次指导教师需指明修改意见并签字。
四、结束语
“混凝土结构”课程实践教学质量是全面实施教学计划的难点和关键,是提高专业人才创新能力、动手能力和专业素质的关键途径与手段。本文详细分析了“混凝土结构”课程实践教学环节存在的问题,提出了实践教学环节的改革措施,强调课堂教学要与实验教学、设计教学紧密结合,注重建立工程概念、提炼科学问题、培养综合能力、激发创新意识,以培养学生严肃认真的科学态度,良好的工作作风、创新精神和创新意识,从而提高学生综合运用所学知识的能力,为学生尽快融入工作环境打下良好的基础。
参考文献:
[1]邹昀.《混凝土与砌体结构》的教学改革与实践[J].理工高教研究,2006,25(2):117-118.
[2]何夕平,陈燕.土木工程三大实习教学与课堂理论教学有机结合探讨[J].高等建筑教育,2008,17(5):124-127.
关键词:道桥专业;项目模块;实践环节;人才培养
中图分类号:G6420 文献标志码:A 文章编号:10052909(2017)02006204
混凝土结构设计原理课程内容丰富,与实际联系较紧密[1],在道桥专业中处于十分重要的地位。分析道桥专业课程体系的特点,课程的定位明确:既是导前课程在实际中的应用,又是后续课程的基础,如图1所示。
从图1中不难发现,混凝土结构设计原理作为专业课程体系的“桥梁”,实践性较强,既在综合应用中巩固了基础课程知识,又在循序渐进的学习过程中为后续课程打下了基础。因此,学生对该课程掌握的情况对专业技能的培养影响较大。文章结合混凝土结构设计原理的特点和课程体系中的定位,对该课程的教学做了探索性思考和总结。
一、混凝土结构设计原理课程教学存在的问题
作为道桥专业的学位课程,该课程的要求较高,但学生掌握的情况不够理想。以三峡大学科技学院为例,课程的最终成绩由闭卷考试的卷面成绩(60%)、实验成绩(20%)和平时成绩(20%)综合评定。从2013级道桥本科专业成绩分析结果来看,达到合格标准的只占70%,优良的只占18%,如表2所示。
结合该课程的特点和学生学习的情况,很多专业教师就教学方法和教学手段的改革进行了探索,提供了较多好的方法和建议[2~4],但仍然存在如下问题。
(一)理论和实践学时不均衡,缺乏实践训练
为强化学生对理论知识点的熟悉程度,混凝土结构设计原理课程的授课往往以理论教学为主,实践环节学时占比较少,部分高校学时分配如表3所示。
(二)教材例}设置过于简化,未结合工程实际
混凝土结构设计原理教材例题的侧重点在于对基本计算理论的巩固,往往在设置时简化了大部分内容,学生在练习的过程中过于依赖例题,缺乏分析思维和解决问题能力的训练。比如矩形截面设计问题,实际工程的设计过程是结构计算简图的抽象结构荷载分析不同荷载的作用效应计算内力最不利的组合截面尺寸的拟定材料的选择设计计算构造性要求变形和裂缝验算结构施工图,而教材由于篇幅的限制和侧重点的不同,将大部分例题的设计过程设定为设计计算构造性要求配筋图,虽然节约了大量教学时间,但不符合工程实际,也渐渐抹杀了学生的创新和分析能力。
(三)课程设计的实践训练过于集中,收效甚微
道桥专业在相应实践教学环节中均会设置混凝土结构设计原理的课程设计,目的是综合训练学生查阅资料、分析问题和设计的初步能力,一般要求学生一周完成设计。课题内容较多,任务量较大,加上同一学期其他专业课程的要求,学生为完成任务要么依赖例题,要么抄袭别人的成果。此外,混凝土结构设计原理的课程设计一般为梁板结构设计,偏向土木工程房建方向,而道桥专业后一学期的桥梁工程课程为混凝土简支梁桥的设计,其大部分内容是重复的,因此,对于道桥专业学生而言,混凝土结构设计原理课程设计的效果不佳。
三、基于项目模块教学方法的探索
专业课程的理论知识是实际工程应用的基础,传统的教学模式使得混凝土结构设计原理课程慢慢地独立于专业课程体系之外,不符合应用技术型人才培养模式的要求,为增强学生的专业综合素质和就业优势,文章以项目模式为基础对该课程的教学做了探索。
(一)项目模块的设定与课程内容的对应
结合道桥专业的需求,将现浇混凝土桥梁工程作为项目模块分解混凝土设计原理课程,设定4个项目模块及10个子模块,与课程内容的对应关系如图1所示。
以项目模块分解课程内容不仅让课程教学更加符合理论应用于实践的宗旨,也让学生在学习过程中逐渐学会了如何解决实际工程中的五大类问题,即材料如何选择?截面如何设计?钢筋用量如何计算?施工图如何绘制?结构质量如何控制?
(二)项目子模块的实践环节
实践教学环节作为理论知识的应用在专业教学中尤为重要,由于条件和学时的限制,传统的混凝土结构设计原理课程实践仅仅是在课程设计中体现,并没有达到综合训练的目的,因此,以项目模块驱动的课程教学在子模块中设定了三大类实践任务和10个训练项目,理论与实践紧密结合,综合训练学生的分析、动手能力,如表4所示。
(三)项目模块教学课程考核方案的思考
考核是学习成果检验的重要环节,也直接引导了学习的目的性。传统的考核方案以闭卷考试为主,使得学生习惯性养成了以应试为目的学习态度,上课敷衍了事,考前死记硬背,逐渐形成了高分低能、无法解决实际问题的怪相。
为培养具有较扎实理论基础和较强实践能力的应用技术型人才,在以项目模块设定的教学模式基础上,对课程的考核方案做了如下思考。
(1)放弃闭卷考试的考查。混凝土结构设计原理课程本身就具有公式多、条件多的特点,记忆大量的公式和公式条件并不是学习该课程的主要目的,学会步骤分析的方法,学会解决不同条件下的实际问题才是学习这门课程的宗旨,显然闭卷考试并不能客观反映学生对课程的掌握程度。
(2)以平时成绩、子模块实践训练项目成绩综合评定。如表5所示考核方案,平时成绩的考核主要训练学生的学习态度,项目设计成绩考核主要强化学生对设计理论和规范的应用,实验成绩考核主要训练学生的动手和分析能力,实训成绩考核主要考查学生对实际工程问题的判断和写作能力。
(3)为增强课程考核要求的约束性,设定学分和学位获得条件,如表6所示。
四、结语
以实际项目模块为基础,将混凝土结构设计原理的理论课程分解到项目模块中,相应的子项目的训练增强了课程实践教学的效果,不仅将理论知识迅速地应用于实践,而且增强了项目所设定的实验的意义,提高了学生学习的兴趣和目的性。
课程的考核方案从学习态度、理论知识掌握程度、资料的搜集及规范的应用、动手能力和实际问题判断能力各个方面综合评价学生的学习情况,在重复训练中提高学生的专业技能,避免了学生以考试为目的,被迫学习的心理,为后续的学习打下坚实的基础,也为同类院校提高专业课程体系的教学质量提供了参考和借鉴。
参考文献:
[1]周孝军,杨虹,等. 混凝土结构设计原理课程教学探讨[J]. 教育教学论坛,2015.10(41):150-152.
[2]周爱萍,黄东升,等. 关于混凝土结构设计原理的教学探讨[J]. 教育教学论坛,2015.10(43):166-167.
[3]商怀帅,杨琳,等. 工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 中国冶金教育,2014(5):34-35.
[4]陈进,谢孝,等.基于执业能力培养的混凝土结构设计原理系列课程改革[J].高等建筑教育,2010,19(1):51-53.
Abstract:Concrete structure principle course is very important in road and bridge specialty curriculum system, simplified conditions of the traditional teaching methods is not conducive to the training of creative thinking and analytical thinking. This paper explored the course teaching by project module, set the links of practice and the scheme of course examination to improve students, interest in learning and close to actual project scenario. It can not only train the students, professional skills, also provide reference for the training of applied talents.
交通土建专业在国内外诸多院校皆有开设,查阅资料表明,目前对于该专业一些课程的配套课程设计指导资料较多,但主要存在三点问题:第一,课程设计与课程教学内容的衔接性较弱,没有很好地突出课堂教学内容的重点,因此在设计中没有针对性的进行练习;第二,设计资料的编制往往主要面对某一门专业课程,没有从整个专业的角度构建课程设计教学体系;第三,课程设计资料没有专业特色。我校交通土建专业方向自1994年设立以来,多年来经过不断的建设和完善,在专业课程设置上不断的丰富,目前有7门专业课程,其中《道路规划与勘测设计》、《道路工程》、《桥梁工程》作为专业主干课程开设最早,目前课堂教学建设部分非常完善,但对其配套的课程设计的教学建设工作因为开展较晚,目前成果仍处于初级阶段。每门课程初步建立了相对独立的课程设计大纲和较为简单的课程设计指导书。总结来看,目前存在的主要问题有三点:第一,鉴于这三门课程在教学内容上有先后顺序,是一个完整的体系,《道路规划与勘测设计》主要介绍一般道路的路线线形设计,在此基础上《道路工程》对一般道路的结构进行介绍,因此《道路工程》教学大纲中明确要求《道路规划与勘测设计》是其先修课程之一;而《桥梁工程》在课程教学中同样需要《道路规划与勘测设计》、《道路工程》为其基础。现有课程设计指导材料没有反映出课程内容之间的这种衔接,体现不出课程内容上的承袭。第二,因现有课程设计材料编制相对独立,因此,在内容上互相之间有一定的重复,例如《道路规划与勘测设计》课程设计中有路线纵断面的设计要求,而《道路工程》课程设计中同样有该部分的设计要求等。第三,在设计开展的时间上没有很好的协调,教学效果不能得到更好的发挥。
二、改革内容研究
(1)交通土建专业课程体系合理结构
目前我校现有交通土建专业主干课程中《交通规划与道路勘测设计》、《道路工程》以及《桥梁工程》三门专业课之间的关系是:《交通规划与道路勘测设计》主要讲述路线几何线形,《道路工程》则主要讲述道路结构的角度,这两门课程构成了道路工程专业知识的主体,而道路在延展过程过必不可少的出现桥梁结构,因此,桥梁结构是道路交通的重要组成部分,不可或缺。针对三门课程辅助设置课程设计加强对课程的学习,从而构成了最基础的交通土建课程设计专业体系。而这种课程设计体系的构成,要明确课程知识之间的联系与区别,抓住课堂教学中需要通过实践练习加以巩固掌握的知识重点,合理建立课程设计的基本任务和目标。
(2)建立交通土建专业课程设计体系教学大纲
目前三门课程设计相互之间联系性不强,没有形成一个连贯的体系,例如《交通规划与道路勘测设计》课程设计中完成了路线平、纵、横的线形设计,同时对路基工程量进行了统计,而《道路工程》课程设计中同样对道路的纵、横断面进行了设计工作,同时加上了路面结构设计与支档设计,最后同样统计了工程量。因此需要对两个设计内容进行梳理和整合,通过改革形成一个较为完好的体系。因此,应对现有课程设计指导大纲进行针对性的梳理、改革和完善,建立课程设计体系新版教学大纲,体现了课程体系上的相关性和完整性。
(3)确立交通土建课程设计体系教学内容
现有课程教学指导材料内容、结构、难度上存在不足,在有些方面应进行扩展和加深,例如道路结构方面的设计中,应该适当的增加设计内容,在现有的沥青混凝土路面设计基础上,应该增加水泥混凝土路面结构的设计,两种结构的设计都应该要求设计,从而达到对路面材料与结构设计知识的全面掌握和巩固;而对有些方面则进行了必要的删改,例如道路的纵断面设计部分不应该出现重复,这样使得设计中出现了大量的无效练习,应该把重点放在路面结构设计上和支挡设计上,同时考虑加入排水系统的设计。通过改革和完善最终形成新的交通土建课程设计体系教学指导书,使得各门课程设计从内容上构建成一个有机整体,同时,从工作量和难度上确定合理的尺度,经过投入使用收到了较好的教学效果。
三、结语
关键词:高职;项目化课程设计;考核方法
技能是高职生谋职就业之本,安身立命之基,才略智能之长,个性发展之根。如何培养、提高学生的职业能力就成为培养高技能人才的关键所在。因此,高职课程的改革必须以高技能培养作为发展主线和价值取向,突出高职教育的能力本位特色,打破原学科课程结构,构建突出能力培养的课程模式,彻底改革传统的考核方法,推行与项目化课程相适应的考核方法,在项目化课程的教学中实行生产育人。本文结合高职《水工混凝土材料检测》项目化课程设计与考核方法改革的工作实践对此加以说明。
一、项目化课程设计
《水工混凝土材料检测》课程是在传统的《建筑材料》课程的基础上将理论教学与实践教学有机结合后重构的一门项目化课程。
1.教学内容设计。该课程针对合作企业提供企业发展需要和试验员、质检员、材料员等职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选取教学内容。从适用性出发,与企业合作开发,将教学内容归纳为五个项目(钢筋检测、细骨料检测、粗骨料检测、水泥检测、混凝土检测),每个项目均包括三个工作过程(进场检验与取样一性能检测一合格判定),见图1。五个项目的划分是从原材料的检测(钢筋检测、细骨料检测、粗骨料检测、水泥检测)到成品(混凝土)的检测,检测过程由简单到复杂,检测方法由单一到综合。每个项目的三个工作过程即为材料检测的工作流程。
2.教学组织。根据三峡工程中混凝土材料检测的过程为工作情境,在各工作环节中设计培养学生“自我学习能力”的教学内容。按照由简单操作到复杂操作的工作需要进行相应知识的讲授,在做中学,做中教,集教学练做一体化。在教学中,教师不再是传统灌输式教学的主体,而是学习活动的主持者、组织者和引导者,学生自主学习的积极性得到充分发掘,学生团队以及独立工作能力也得到充分锻炼。通过理论和实践的深度融合、教学练做一体化,学生在经过“五个项目、三个工作过程”中掌握材料检测的方法并增强适应社会、可持续发展的能力。
项目实施过程中,将传统的“学生”和“老师”的角色转换为“企业员工”与“部门领导”;将学生分成若干小团队,每个团队4―6人,让学生有企业工作的真实情景感受,锻炼学生的独立工作能力和团队协作精神。面对实践性、真实性的工作任务,学生要经过确定目标、制作计划、逐步实施并检查和评价整个工作过程,每个项目均应按工作顺序完成“材料取样登记表一试验委托单一实训预习报告一试验设备准备单一试验原始记录表一试验报告一实训报告”等阶段成果,学生变被动为主动,目标明确,思路清晰,积极主动,知识和技能均得到较大的提高。
二、项目化课程考核方法改革
长期以来,《建筑材料》课程沿用传统的一次性闭卷考试进行考核。这种单一的考核不仅忽略了对知识的真正理解和运用,而且对培养学生的学习能力和专业技能的形成有很大的弊端。因此,必须推行与重构《水工混凝土材料检测》项目化课程相适应的考核方法。
1.实现评价过程的动态化,促进形成性评价与终结性评价的有机结合。该课程属于实践性较强的课程,知识和技能的培养主要靠平时的积累和训练,因此该课程考核方案设计依据“强调技能操作,体现综合应用能力,加强形成性考核”的原则,采用形成性考核和终结性考核相结合的方法进行综合评价,实现评价过程的动态化。其中形成性考核(采用项目化考核)占70%,终结性考核占30%。
总评=形成性考核成绩(项目化考核)×70%+终结性考核成绩(期末考试成绩)×30%。
2.实现项目化考核。项目化课程包含若干个项目。各项目所占比例为:项目一占20%,项目二占10%,项目三占10%,项目四占25%,项目五占35%。每个项目考核涵盖知识、技能、态度三方面,考核成绩的评定在项目化教学中进行,以项目完成情况为基础,既重视项目成果,也重视项目实施过程中的职业态度、科学性、规范性和创造性。项目化考核成绩一般按照项目权重加权平均。
项目化考核成绩=(X1C1+X2C2,+……XiCi,+……XnCn)
其中:Xi,――第i项项目成绩;
Ci――第i项项目权重系数,由项目的重要性确定,∑Ci=1;
i――项目编号;
n――项目总数。
3.量化评分标准。为使教师和学生在实际操作中有章可循,便于操作,根据项目中每个工作任务应提交的阶段成果的内容特点,制定了相应的评分标准。每个项目成绩按预习情况、表格的填写情况、仪器操作情况、实训总结等完成情况打分(具体分值见表1)。每个项目在学习过程中分别登记成绩,按项目填写项目考核成绩单,即学习完成各项目打分完成,尽量做到客观、公正、合理。
4.评价主体多元化。改变单纯以教师为主体的评价,由教师、企业人士,团队成员、学生本人组成教学评价的多元主体。评价包括学生自评、团队互评、教师(师傅)对学生评价和教师(师傅)对团队评价,使评价成为教师、学生共同积极参与的交互活动,促进评价过程中主体间的沟通、协调,使评价对象最大程度地接受评价结果,以促进学生的发展。
5.采用核心指标一票否决制。对考核内容进行具体评分是项目化考核实施的重要环节,直接影响考核效果,分值分配既要突出考核重点,也要对学生训练过程起一个导向作用。另外,为突出核心技术学习或关键注意事项,采用核心指标一票否决制。即核心操作中只要有一步操作错误、操作不规范或漏操作,该项目考核成绩即为不合格。
6.采用“两个不”原则。为强调课程的整体性和团队的合作性,该课程采用“两个不”原则,即一个项目不合格,则整个项目化考核成绩不合格;一个人不合格,则整个团队考核成绩不合格。
基金项目:黑龙江八一农垦大学教学研究课题(ndjy11306)
作者简介:刘文洋(1981-),男,黑龙江八一农垦大学工程学院讲师,硕士,主要从事多高层钢结构和大跨空间结构研究,(e-mail)wyliu81@126.com。
摘要:结合应用型本科院校教学的实际情况,对钢结构课程体系进行了合理设置,并在理论教学和实践教学过程中以加强学生实践能力培养为目标进行了探索和实践。文章介绍了黑龙江八一农垦大学钢结构课程体系教学安排和具体做法,总结了教学过程中的经验以及应注意的问题,并对存在部分的问题进行了讨论,给出了具体建议。
关键词:钢结构课程教学;课程体系;实践能力;人才培养
中图分类号:g642;tu391文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05004904随着中国钢产量的飞速增长,钢结构的应用也获得快速发展,广泛应用于大跨度结构、高层高耸结构、轻型结构和特种结构等领域。国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要已明确要求:当前,中国已一改过去钢材不足的局面,转而成为钢材供过于求,摆在日程上的课题早己不是少用钢材,而是积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用。
鉴于钢结构的快速发展和广泛应用,工程界已提出“加强钢结构人才培养,造就一批钢结构高级工程技术专门人才”,“建立与钢结构发展相适应的教育体系,在校的结构专业学生应接受不少于80课时的钢结构课教育”的建议。可见,随着钢结构行业的快速发展,市场对钢结构专业人才的培养已经提出了更高要求,对钢结构专业人才的需求也将会越来越大,可以预见钢结构课程的地位将会越来越重要。
一、课程体系的设置
《高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲》[1]中把钢结构课程分为原理和设计两个部分,包括课程设计和毕业设计等。其中钢结构基本原理为专业基础课,课程目的是较全面地掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识,熟悉一些常用钢结构的分析原理;钢结构设计是专业必修课,课程目的是在掌握钢结构设计的基本原理基础上,学习常用钢结构的特点、基本设计方法、计算简图和内力分析,并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理,课程内容主要包括单层厂房钢结构、大跨钢结构和多高层钢结构。过去由于种种原因,学校钢结构课程建设存在一些问题,具体表现在以下几个方面。
(1)课程设置不合理。在专业课程的设置上重混凝土轻钢结构。混凝土结构课程90时数,而同样在土木工程专业课程中占有重要地位的钢结构课程学时数仅为50~60,钢结构设计只开设了一门大跨空间结构的选修课。学生仅仅学习了钢结构的连接方法以及常见的构件设计,对整体结构设计的概念和理解不够。过去,钢结构课程安排在第7学期(大四上学期),这主要基于先修课程基础知识学习的考虑,然而此时学生面临找工作、考研等诸多问题影响,很难把主要精力投入到专业课学习上来。
(2)实践教学不足。钢结构教学中的实践性教学环节仅有钢结构课程设计一项内容,学生在学习的过程中没有机会见到实际的钢结构建筑物,对于钢结构加工、制作更是不知所云。虽然教学实习中安排了认识实习和施工生产实习,但基本还是以混凝土结构和砌体结构为主,很少接触到实际的钢结构工程。此外,从毕业设计的选题看,几乎全部是混凝土结构,基本没有钢结构方面的毕业设计题目。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
刘文洋,等应用型本科院校钢结构课程教学探索与实践
事实上,过去很多学校在课程设置和教学实施上都或多或少地存在类似问题,但经不断探索已基本解决,并且在教学实践中积累了丰富的经验,形成了相对合理又各具特色的课程体系。学校自2006年以来通过几次修订教学计划,构建了钢结构系列课程体系(见表1),并在多年的教学实践中,不断改进和丰富教学内容,保证钢结构课程的教学质量。应该指出,由于课程设计安排在钢结构原理课学期末,目前设计内容主要局限于钢屋架结构,若能把课程设计安排在钢结构设计课程之后,则可以有更多的结构形式供课程设计选用。表1钢结构系列课程教学安排课程开课学期学时内容钢结构560钢结构基本原理钢结构设计630厂房钢结构、多高层钢结构大跨空间结构730网架、网壳、悬索等空间结构钢结构课程设计61.5周钢屋
架设计毕业设计813周各类钢结构设计二、理论教学的实施
专业课的教学目的在于通过具体工程对象的分析,使学生了解一般土木工程项目的设计、施工等基本过程,学会应用专业基础课程学到的基本理论,较深入地掌握专业技能,建立初步的工程经验,以适应当前国内用人单位对土木工程专业本科人才基本能力的一般要求[1]。
理论教学是培养学生专业技能和实践能力的基础,因此要重视理论教学环节。在教学中除了基本教学内容的讲授以外,还应特别强调以下几个方面在钢结构课程学习中的作用。
(一)重视力学基础与钢结构教学的结合
钢结构是一门理论性和综合性都很强的专业基础课,需要以材料力学、结构力学、荷载与结构设计原理等课程知识作为基础,因此在课程学习初首先回顾先修课程基础知识非常必要,以此引导学生复习相关内容,为学习钢结构课程打下良好理论基础。
(二)理论教学与工程实例相结合
理论教学稍显枯燥,在课程教学中应适当穿插工程实例以调整学生学习状态,调动课堂积极性。在绪论中结合钢结构的应用和发展介绍学生感兴趣的钢结构工程,引导学生讨论结构特点及选型、设计中存在的问题,或者在连接和构件分析与设计中介绍与某个问题相关的背景实例。例如:在讲授轴心拉杆设计时介绍索穹顶结构的组成和特点,以使学生对受拉构件能充分利用材料强度进而节省材料有直观认识;在讲授轴心压杆的稳定时介绍加拿大魁北克大桥和美国哈特福德体育馆由于构件失稳而导致结构发生倒塌破坏的例子,使学生了解相关问题的历史背景,也使学生充分认识到稳定对于钢结构的重要性。 在课程教学中结合演示性或学生动手参与的试验和实际工程中的影像资料进行讲解,使学生通过直观感受加深对钢结构基本概念和理论的理解。目前,一些有条件的高校建立了钢结构多功能教学实验平台[2],通过实验平台训练学生对钢结构构件和连接的实验技能,培养学生的创新意识与创新能力,教学成效显著。不具备条件的高校可以利用影像资料弥补这些不足。例如:由于学校实验条件有限,笔者所在的教研团队在钢结构加工厂拍摄了大量钢结构生产、制作过程的视频和图片资料,在课堂上结合相应的教学内容进行展示,也取得了较好的效果。
(三)理论教学与结构设计规范相结合
结构设计必然要结合结构设计规范,学生毕业后要从事钢结构设计工作,需要使用很多规范,在课程教学中把教学内容和相关规范要求结合起来,既能加深学生对抽象规范条文的理解,又能培养学生独立使用各种规范、查阅相关文献资料的能力。此外,在教学中还注重将注册结构工程师执业资格制度和注册结构工程师考试相关内容作一定介绍,引导和培养学生在这方面的兴趣,调动学生努力学习专业知识的积极性。
(四)计算机软件与结构分析设计相结合
目前钢结构的分析与设计基本采用专门的软件来完成,如ansys、abaqus、sts、mst、3d3s等。为使学生尽快掌握这方面的能力,适应以后的工作需要,在教学中引入部分计算机软件的演示和讲授。例如:演示使用ansys有限元分析软件进行钢结构基本构件和空间结构的计算分析,讲授sts设计软件进行钢桁架结构和钢框架结构的设计,介绍mst设计软件进行空间网格结构的设计。同时在后续的课程设计和毕业设计中鼓励学生使用相关软件进行结构计算和施工图绘制,进一步培养学生使用结构设计软件进行设计的能力。
三、实践教学的实施
实践教学环节是土木工程教学中非常重要的环节,在现代工程教育中占有十分重要的地位,是培养学生综合运用知识、动手能力和创新精神的关键环节,其作用和功能是理论教学所不能替代的。工程师最终的任务是将理论知识在实践中加以运用,并通过实践来验证理论结果是否正确,所以工程人员必须具备实践能力。同时,土木工程师还应具有一定的实践经验,很多工程问题的处理由于客观情况过于复杂,难以如实地进行理论分析,在很大程度上仍然依靠实践经验来解决[3]。
目前,钢结构课程的实践能力培养主要依靠课程设计、毕业设计等来实现。有条件的院校也可通过专业实习和观察演示性实验等环节组织学生开展讨论来认识、理解钢结构的组成、特点、应用及结构和构件的受力特性等。
(一)课程设计
学校钢结构课程设计内容仍为传统的钢屋架结构。虽然这种结构形式较为简
单,但其内容涵盖了轴心受力构件(桁架杆件)、受弯构件(檩条)及压弯、拉弯构件(当上弦或下弦有节间荷载时),主要为焊缝连接。因此通过完成设计,可以实现由基本构件、连接到简单结构选型、计算分析、设计和施工图绘制的训练。
在具体实施上,鼓励学生通过学习ansys、sts等软件完成结构计算分析和施工图绘制。通常,学生在进行结构计算分析时多采用ansys有限元软件或结构力学求解器并辅以手算校核的方式,而在施工图绘制阶段基本都采用sts软件来实现。通过这些训练,学生已基本能够熟练使用软件完成一般结构的设计工作。
(二)毕业设计
过去,由于钢结构应用不太广泛,很多高校的毕业设计题目都采用混凝土结构的形式,这也是过去在教学上重视混凝土结构而轻视钢结构的原因之一。但由于钢结构发展迅速、前景广阔,很多学生希望毕业后从事钢结构设计与施工方面的工作,或者选择了攻读钢结构方向的研究生,因此希望能有机会进一步深入地学习钢结构设计方面的知识。
近年来,在毕业设计中增加了一些钢结构方面的题目,如多高层钢框架结构、轻型门式钢架结构和网架结构等,尝试指导学生进一步学习和应用钢结构知识,实践效果良好。此外,除了基本的手算内容以外,还鼓励学生采用sts、mst等软件完成结构计算分析和施工图绘制工作。
通过认识实习—理论课教学—课程设计—毕业设计这样一系列教学环节的深入,使学生对知识的理解和掌握从简单到复杂、从理论到实践、从基本原理、基本构件到简单结构进而到复杂结构,培养学生工程设计的能力和思维。
四、结语
学校钢结构课程教学工作虽然在课程体系的设置、学生实践能力的培养上做了一定的思考、探索与实践,但同时与国内一些高水平大学在人才培养模式、教学条件、教学质量和教学效果等方面还存在差距,还需要在今后的教学实践中不断探索和努力,不断提高教学质量和人才培养质量,以适应钢结构行业对人才的需求。
参考文献:
[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[m].北京:高等教育出版社,2002.
[2] 王伟,赵宪忠,郭小农,等.钢结构多功能教学实验平台的研制与实践[j].高等建筑教育,2009,18(2):102-104.
[3] 林峰,顾祥林,何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[j].高等建筑教育,2006,15(1):26-28.
steel structure teaching in applicationoriented universities and colleges
liu wenyang, zhang zhaoqiang, liu jinyun
(college of engineering, heilongjiang bayi agricultural university, heilongjiang 163319, p. r. china)
abstract: based on the actual teaching situation of applicationoriented universities and colleges, the course system of steel structure is reasonably arranged and it has been put into practice in the teaching process to strengthen students’ practical ability. we introduced the teaching arrangement of steel structure course and some methods used in the teaching process in heilongjiang bayi agricultural university, analyzed problems should be paid attention to, and presented some suggestions for steel structure teaching.
Abstract: This paper takes the application-oriented talent cultivation as a starting point. And then the research and application of teaching reform to engineering budget course with project-driven method was discussed from several aspects such as the transition of teaching conception, the choosing of the teaching project, the arrangement of teaching contents and the reform of testing method.
关键词: 应用型;工程概预算;项目驱动法
Key words: application-oriented;engineering budget;project-driven method
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)06-0210-02
0 引言
应用型本科人才既区别于精于理论研究的学术型人才,又不同于纯粹进行实践操作的技能性人才,应用型本科人才的培养是以行业与职业需求为本位,不仅要有足够的理论知识和专业素养,而且要具备较强的专业实践能力和独立分析问题、解决问题的能力[1]。为了响应学院向应用型本科转型的号召,土木工程专业开始积极探索应用型本科人才培B的模式、方法与途径,而工程概预算课程作为土木工程专业的一门核心专业课程,其改革势在必行。
1 概预算课程传统教学中存在的问题
在传统的工程概预算课程的教学中,教学计划和教学内容的安排完全是按照教材中章节的编排顺序和内容进行的,即绪论(包括基本建设程序、基本建设造价文件的分类)工程造价的构成与计算工程计价依据(包括定额的分类、编制方法与应用)工程计价方式工程量的计算,在这种教学安排下,前面几个章节理论知识过重,关于计价原理的内容、叙述性的内容较多,由于学生刚刚开始接触这门课程,对概预算当中的一些专业术语缺乏感性认识,理解起来较为困难,甚至产生厌学情绪,而这部分内容讲透彻也需要大量的时间,在总课时有限的情形下,导致没有充足的时间去讲授工程量具体计算的内容,课程结束后,学生仍然是懵懵懂懂、对于如何编制一套完整的工程造价文件毫无头绪。
此外,在传统的教学过程中,教师所选择的案例和学生练习的题目往往都是书上的一些例题和习题,而这些例题和习题都是零散的,只能展现出一个项目极小的一部分,不能系统的展现出一个完整的项目的造价是如何编制而成的,且有些题目过于理论化、脱离工程实际,不满足应用型本科人才培养的要求。
针对以上问题,工程概预算课程进行了教学改革的探索,引入了项目驱动法的应用[2],倡导在工程概预算理论课、广联达上机实践课以及课程设计都以真实的工程项目为依托,通过项目实施过程中的真实工作过程,以任务引领的方式驱动专业课程教学,从根本上改变传统课堂中“以理论为主”、“教师满堂灌”的教学模式,真正转变为以“学生为主体,教师为主导”、“理论与实践相结合”的教学模式,以便充分提高学生学习和动手的积极性,为将来毕业上岗和职业发展打下坚实的基础。
2 基于项目驱动法的教学改革研究与实践
2.1 教学项目的选取
工程概预算课程中项目驱动法的应用要求以真实的工程项目为依托,工程项目的选取不仅要贴近工程实际,而且教师要充分考虑学生的理论知识和能力水平,项目的规模和难易程度要适中,项目过于简单其知识覆盖面不够,缺乏挑战性,项目过于复杂,教师在有限的学时里难以完成教学任务,同时,学生自己在进行手算和软件操作时也会产生较大的心理压力和挫败感,导致半途而废。因此,根据我校土木工程专业工程概预算课程的理论课时(32学时)和学生的特点,选取了一栋总建筑面积2500平方米的五层框架结构综合楼来开展教学活动,此项目非常具有代表性,能够覆盖土建、装饰装修、钢筋的算量及计价的主要知识点,利用此项目的图纸,学生不仅可以完成概预算基本知识的学习,而且还能运用所学知识完成此项目造价文件的编制。
2.2 教学内容安排与项目任务相结合
工程概预算课程教学计划和教学内容的安排不能完全依照教材进行,应根据工程造价的实际工作过程和企业需要调整教学计划和教学内容,既要有效利用教材,又要打破原有知识体系,对课程理论知识点进行整合,不能只进行规范和规则的讲解,应将项目任务分解到每一个不同的知识单元中,让学生在“带着工作任务”的模式下进行学习。例如,在讲授土石方工程的计量与计价的时候,直接以项目中的土石方工程的计算为例带领学生完成土石方工程部分理论知识的学习与应用;在讲授混凝土及钢筋混凝土工程的计量与计价的时候,直接以项目中的混凝土基础、柱、梁、板、墙、阳台、雨蓬以及其他零星构件的计算为例带领学生完成此部分理论知识的学习与应用。
2.3 课程设计贯穿教学全过程
通常,课程设计安排在课程结束后进行,大部分课程都是在学期末才结束,导致很多课程设计都积压在一起,并且学生需要在有限的时间里来完成这些课程设计,无疑给学生增加了巨大的压力,为了急于完成任务,课程设计的完成质量显然是不够理想的,且教师也来不及逐一进行反馈。若将工程概预算的课程设计环节贯穿于整个教学过程,教师在第一堂课便下达课程设计任务,学生根据教师的教学进度来完成对应的工作任务,这样不仅方便教师对学生进行指导并定期检查任务的执行情况,对教学效果和学生知识掌握的情况也能够得到及时的反馈。在此次教学改革中,课程设计环节仍然采用了教学中使用的框架结构综合楼套图纸,因为课时有限,教学项目中的任务不可能全部在课堂上完成,剩下部分要求学生在课后进行完成,作为课程设计的成果,在这种方式下,课程设计的完成质量得到了显著的提高。
2.4 项目驱动法的实施过程
2.4.1 下达项目总任务
在本课程的第一次课,教师即给学生下达总任务书,提供一套完整的图纸,明确工作任务:完成本项目的造价文件的编制。
2.4.2 学生分组
要求学生课下进行分组,每组4-5人。通过分组方便学生进行讨论,同时锻炼学生的团队协作能力。每次下达的子任务,小组应讨论并确定人员分工,将工作任务分解到各小组的每个成员,做到人人参与,分工协作,相互取长补短[3]。
2.4.3 教学过程组织
每次课教师应首先给学生下达本次课的任务,让学生以小组为单位进行自由讨论,提出解决问题的思路与方法,由老师带着学生进行任务的解析并储备知识,再由学生自行完成任务,在完成任务之后,小组成员之间进行对量,对比自己和其他同学计算的差异大小,分析出现差异的原因,并相互做出u价,教师最后对学生任务完成的总体情况和普遍存在的问题进行总结和讲评。针对此门课程出现的“一听就懂、一看就会,一做就错”的现象[4],应多组织学生进行课堂讨论和比赛,对于算得准算得快的同学和小组给予相应的奖励,这样不仅可以活跃课堂气氛,还可以调动同学们学习的积极性。
2.5 基于项目任务的考核方式
在传统的工程概预算考核方式中,学生的成绩主要由平时成绩和考试成绩两方面构成,成绩占30%(含出勤、作业等),考试成绩占70%,导致很多学生把目标放在期末考试上,不注重平时的训练,出现了“高分低能”现象。为了提高学生的实际动手能力,调动学生平时课堂表现和参与各项目任务的积极性,可以尝试加大平时成绩占总成绩的比例,如将平时成绩和期末考试成绩比例各调为50%(见表1),以此突出过程能力的考核,直接以学生平时表现和各个项目任务的完成情况为依据来评定成绩[5]。
3 结语
基于项目驱动法的工程概预算课程教学改革探索与实践中,取得了较为理想的效果,极大地激发了学生学习的积极性,提高了学生分析问题、解决问题以及运用理论知识解决实际问题的能力。当然,工程概预算课程的教学改革不能止步不前,其教学内容、教学方法要紧跟时代的发展和市场的需求,不断进行更新和完善。
参考文献:
[1]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.
[2]来进琼.项目驱动教学法的实践与探索[J].高教高职研究,2010(53):215-216.
[3]严景宁.项目教学法在《工程概预算》教学中的应用探讨[J].价值工程,2012(10):242.
关键词:混凝土结构设计原理;教学方法;土木工程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0267-02
混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的专业基础课,在专业教学中具有承上启下的作用,先修课程有建筑制图、土木工程材料、理论力学、材料力学、结构力学等,对后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程的学习有重要影响,也是课程设计、毕业设计等实践环节的重要基础。课程内容涉及混凝土结构材料的基本性能,构件承载力计算,构件的裂缝、变形和耐久性以及预应力混凝土构件设计[1]。
混凝土结构设计原理这门课程,具有材料的不确定性、解答的多样性、设计的综合性等特点[2],课程内容中的实验现象多、假定多、概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多,且逻辑性、系统性差,较为零散[3,4],但理论性与实践性较强,与先修课程相比差异性大,导致教师教起来不易、学生学起来困难。笔者结合近几年的教学,在以下几个方面进行了一些思考和实践,取得了较好的效果。
一、熟悉材料性能
钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种物理、力学性能很不相同的材料组成,只有熟悉钢筋和混凝土这两种材料的性能,才能较好地理解与解释实验现象。混凝土抗压强度高,抗拉强度低,因此结构构件处于承载力极限状态时,只考虑混凝土抗压,不考虑抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成,强度的离散性大,且混凝土的破坏属于脆性破坏,因此在确定其强度设计值时,材料分项系数取值较大。钢筋力学性能较好,抗拉强度高,在结构构件中主要承担拉力;在柱与双筋受弯构件中,也用于受压,其抗压强度与抗拉强度相当,但钢筋用于受压时,容易失稳,因此需要合理配置横向约束,即箍筋。钢筋及混凝土的应力-应变曲线是较为重要的,它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论必不可少的依据。此外,还应熟悉钢筋和混凝土之间粘结力的相关知识,这是钢筋截断、锚固、弯起等构造措施的依据。
二、抓住教学主线
构件承载力计算是这门课程的重点,涉及到拉、压、弯、剪、扭等基本受力形式及其复合受力形式,但钢筋和混凝土均为弹塑性材料,且离散性大,因此无法根据先修力学课程采用纯理论的方法直接建立承载力计算公式。通常是在试验的基础上,引入合理的基本假定,画出应力图形,借助力学知识或回归分析等方法建立承载力计算公式(包括其适用条件),然后用于工程设计,对于计算公式中未考虑的一些不利因素,通过构造措施进行补充。因此,在承载力计算章节中,要牢牢抓住“试验现象分析―引入基本假定―画出应力图形―建立基本公式―进行工程设计”这一主线,其中试验与假定是基础,应力图形是关键,基本公式是结论,工程设计是目的[4]。值得注意的是,工程设计既包含计算,也包含构造措施。
在计算过程中,初学者往往习惯于联立解方程,实际上应用基本公式也是有主线可依的,如单筋矩形截面设计,按的步骤计算,思路清晰,每一步都可以检验适用条件。
三、进行对比分析
大多数教材将构件承载力计算分为多个章节,各章节之间看似没有联系,知识信息处于零散状态,学生学起来比较困难。教师需找出各章节之间的内在联系,对比讲解,便于学生掌握。
受弯构件中,单筋矩形截面较为简单,大多数学生能较好地掌握。与单筋矩形截面相比,双筋矩形截面在受压区配置了受力钢筋,图1(a)为双筋矩形截面,抵抗的极限弯矩为Mu。从受力的角度,可以将受压区的混凝土和钢筋分开,并配置相应的受拉钢筋,如图1(b)、(c)所示,其中图1(b)为单筋矩形截面,抵抗的极限弯矩为M1,图1(c)为纯钢筋部分,抵抗的极限弯矩为M2,根据叠加原理,有Mu=M1+M2。
四、引入案例教学
混凝土结构设计原理是一门实践性较强的课程,引入案例教学,可以增强学生对这门课程的认识和理解。设计案例应符合教学目标的要求、符合工程实际、符合混凝土结构设计的发展趋势[5],有一定的启发性和适用性。根据学生的实际情况合理设置案例的难度,选择现实生活中关心或常见的问题,可以提高学生的兴趣,使教学效果更好。在实施案例教学前,需要学生准备好相应的理论知识。呈现案例后,应明确要解决的问题。然后,寻找解决问题的方法,这是案例教学的核心部分,教师应当做适当的引导,对于学生提出的解决方案,应进行点评与总结,并对案例进行拓展与深化。案例教学过程中的重点在于学生的思路与讨论的质量,结果可以是多样化的。
五、培养实践能力
混凝土结构设计原理的理论体系不完善,很多公式是由试验结果回归而成,实践性强,问题抽象,理解起来较为困难。培养实践动手能力对于学好这门课程大有裨益,对今后从事相关工作也奠定了良好基础。实践能力可以从以下几个方面着手:①现场观摩,安排学生参观建成或在建的混凝土结构,加强对梁、板、柱等混凝土构件的感性认识;②参与试验,本课程中涉及大量的试验,应尽可能让每位学生参与到试验过程中,若学校不具备这样的试验条件,可以通过观看试验录像,加强对各种构件破坏机理的理解;③编制计算程序,教材中有各种承载力计算的框图,按框图写出程序(采用Excel表格也可以),可以加深对本课程的理解,也为毕业设计奠定了一定的基础;④理论联系实际,在学习相关内容后,可以让学生寻找相关破坏的工程实例,并分析其原因,具备这种能力后,毕业后可以较迅速地适应相关的工作。
六、板书与多媒体并重
当前,大多数教师习惯于采用多媒体进行教学,这种教学手段形象、信息量大,可以较好地调动学生学习的兴趣,加深对所学知识的理解。混凝土结构设计原理这门课程,涉及到大量的实验现象,大多数学校不具备开展各类型构件破坏试验的条件,但可以通过图文、录像资料重现试验过程,增加学生的感性认识,将枯燥的内容变得生动起来,再结合老师讲解,就能较好地理解实验过程中所蕴含的力学知识。但对于大量的公式推导,在黑板上一步步演示推导过程,可以加强学生对公式的理解和记忆。总之,在教学过程中,合理的结合板书和多媒体,可以提高学生的学习积极性,提高教学效果。
通过在上述几个方面的努力,这几年的教学效果逐渐提高,在今后的教学中,还需要在创新教育教学方法,培养实践动手能力,增强概念设计意识等方面进行进一步探索,进一步提高教学水平和教学效果。
参考文献:
[1]沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2012.
[2]关萍.《混凝土结构设计原理》课程建设[J].大连大学学报,2010,(5):116-118.
[3]李书进,沈少波.混凝土结构课程教学探讨[J].建筑结构,2008,38(9):204-206.
关键词:应用创新型人才;“混凝土结构基本原理”;教学改革;课程建设
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(a)-0000-00
Abstract: The course of concrete structure principle is an important professional course in the civil engineering major. After analyzing the course characteristics and current teaching situation, this paper surrounds the target of training applied innovative talents, conducts in-depth research and discussion for the existing problems from the aspects of optimize teaching contents, improving teaching methods, examination assessment methods and enhancing practice teaching. It can provide a reference for improving this course’s teaching quality and the actual effect.
Key words: Applied and innovative talent; Concrete structure principle; Teaching reform; Course construction
一、教学改革的背景与意义
当前高等教育的结构呈现出多元化和多样性,发展应用型本科教育,培养多样化人才已成为了共同的选择和普遍趋势。为此,我国专门提出了“卓越工程师教育培养计划”。太原理工大学作为一所理工科优势明显的“211工程”重点建设大学,是教育部61所首批入选的“卓越工程师教育培养计划”、国家“大学生创新性实验计划”的实施高校,在培养创新型人才方面承担着重要的责任。针对土木工程专业的本科生教育,在新形势下如何培养素质高、能力强、满足企业所要求的高等技术应用型人才,是土木工程专业课程教学改革所面临的主要任务。
《混凝土结构基本原理》课程是土木工程专业一门重要的必修专业基础课,内容覆盖了土木工程专业下属的建筑工程、岩土工程、结构工程、道路桥梁工程、工程管理等专业方向,在整个人才培养中发挥着承接专业知识启迪实践应用的功能,其教学质量直接影响教育质量。其教学质量对于培养土木工程应用型高技术人才,特别是培养学生的创新能力和工程能力具有非常重要的作用[1,2,3]。但从太原理工大学及全国其他高校的教学现状来看,学生普遍存在着理论脱离实际的倾向,实践动手能力较差,缺乏运用所学知识分析、解决问题的能力。为了破解这一难题,急需根据《混凝土结构基本原理》知识体系的认知规律,结合我校土木工程专业的特点,对其教学改革进行探索与研究。
二、课程的特点与教学现状
《混凝土结构基本原理》课程是土木工程专业的主导课程,以结构力学、理论力学、材料力学、土木工程材料等课程内容为基础,具有理论性、综合性、实验性和实践性强的特点,其基本理论涵盖了材料性能、结构设计方法、构件承载能力计算及裂缝、变形与耐久性的验算,还涉及到了预应力混凝土构件的基本知识。教学内容跨度广、难度大,存在着“七多”,即概念多、公式多、系数多、符号多、构造规定多、教学环节多,且其文字内容叙述多[4,5]。因此学生在学习时往往觉得很难,做题时难以入手。传统的教学方式主要是以教师为主体地位,采用课堂授课的方式,强调理论知识的传授。面临着以下几方面的问题:
(1)教学观念缺陷。由于采用以教师为中心,学生一味地被灌输知识。这种以继承为中心的教育,强调知识的记忆、模仿和重复练习,缺乏先进的教育理念,极大的压抑和束缚了学生的创新意识。
(2)教学资源匮乏。该课程的内容非常丰富,且涉及到很多的规范和工程实践,难度比较大。在师资力量方面,目前大多数教师是博硕士毕业后直接进入高校任教,缺乏一定的工程实践经验和锻炼机会,动手实践能力相对较弱,加之教学方式单一,直接影响到了该课程的授课效果。
(3)教学考核落后。由于考试方式主要采用闭卷形式,考核内容大多围绕课本知识,套用各种公式。而学生多以“应试”为学习目的,只是在短时间内集中强化式记忆,死记硬背来应付考试。显然,这种类型的考核方式达不到培养学生创新能力和工程意识的教学目的。
因此,在明确该课程的特点和规律后,为了适应新时期对土木工程卓越人才的培养目标要求,旨在提高学生综合素质为目的,迫切需要改革和完善该课程教学体系,根据知识的结构体系和认知规律,既注重基本概念和基本理论的讲授,又努力提高学生综合运用知识与理论的能力,提高学生创新意识和实践动手能力。
三、教学改革的方法与手段
从教学内容、教学方法、考核方式这几个基本方面着手,对该课程的教学模式进行教学研究和改革探讨,以期建立科学合理的教学模式,贯穿“授之以渔”的思想,提高其教学质量和教学水平。具体描述如下:
(一)教学内容改革
(1)理论部分:在教学过程中强化知识体系的完整、系统和科学性,教学内容以混凝土结构中的基本构件(轴心受力构件、受弯构件、受扭构件、偏心受力构件和预应力混凝土构件)的截面设计为主线,每部分都划分成“原理、设计、验证”三部分,让学生系统掌握它的受力破坏机理、计算基本假定、计算模型、计算公式以及构造设计要求。通过这样的讲解模式使学生思路清晰,搭建起易于掌握的可塑性知识框架,构建了应用知识进行技术创新能力。
(2)试验部分:改变传统教学中陈旧的演示试验模式,即教师对已浇筑好的构件进行加载,通过破坏现象来分析其原因。采用让学生直接动手参与,记录现象并进行思考,培养他们研究性学习的能力。如梁的抗弯试验,对于方案的设计、构件的浇注、以及从加载到破坏的过程,学生来参与,最后验证试验结果和现象是否与预期相同。以激发和培养学生的动手能力和科学创造性思维方法,进一步认识和加深对课本知识的理解、综合分析与解决问题的能力。
(二)教学方法改革
传统的教学方法是老师给学生摆明现象、提出问题,然后老师来回答疑问。结合多年的教学实践后,发现学生更愿意接受互动参与式的教学方式。因此,教师应从学生对知识的认知程度上入手,全面调动其参与性,联系相关的知识点,力争达到实现融会贯通。具体如下:
(1)将工程案例穿插到教学过程中,如课程设计、毕业设计和工程现场录像,都是很好的素材。把解决工程问题作为学习的动力,激发起学生的学习兴趣和创新意识,明白所学理论知识与实践的相互关系,在什么场合使用以及如何使用。此外,在教学时教师应先提出学习的目标和任务,分析和总结知识内容的特点,设置疑问、对重点和难点问题进行讨论,提高学生理论联系实际和用知识解决实际问题的能力。避免学生在学习时漫无目的,耗费大量时间却效果不佳。
(2)该部分教学内容多且与现行规范、规程等联系比较强,应在分析该阶段学生的学习特点和各种教学方法的特点等后,确定有哪些适于多媒体教学和传统的板书。引入大量的图片、动画、工程现场录像等到课堂中来,如清楚直观地展示梁、柱、楼盖等构件的钢筋形式、位置、数量、搭接方式,甚至还可以采用视频跟踪,让学生了解并熟悉一栋建筑的整个施工过程。这样学生会在学习时产生亲切感和亲临感,有利于掌握基本概念,提高整体教学效果。此外,随着工程建设的需求和发展其内容和知识还在不断地更新。教师要及时将学科的发展动态和自己的科研成果来不断填充教学内容,使所授课的知识紧跟学科发展前沿,开阔学生的视野。
(3)考核方式改革。采用多元化的考核方式来评价学生的学习效果,减少其仅靠考试前快速突击就可取得好成绩的弊端,以更加真实合理的方式地来评价学生的学业水平。如综合考量到平时作业、布置任务的完成情况、课程设计和笔试环节,真正激励学生平时的认真学习热情和积极性。
四、结论
通过作者自身的教学钻研与经验探讨体会,深刻认识到《混凝土结构基本原理》是一门理论与实际密切相联的学科,各知识点环环相扣,且涉及专业学科面的范围非常广。教师应从本课程的认知规律和学生的求知特点来寻找突破口,以先进的教育理念和培养土木工程应用型人才为方针,采取多样化的教学方法和手段来紧贴实践,缩小从理论到实践的距离,找到学生易于接受的最佳方式,将基本技能、工程实践能力和创新意识真正的融入到教学工作中去,达到既提升学生知识水平的同时,又拓展了其综合能力。
参考文献
[1] 东南大学等. 混凝土结构上册, 混凝土结构设计原理[M]. 中国建筑工业出版社, 2008.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部组织. 混凝土结构设计规范[M]. 中国建筑工业出版社, 2014.
[3] 刘素梅, 徐礼华. 混凝土结构基本原理课程双语教学实践与总结[J]. 高等建筑教育, 2015, 24(3):112-116.