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“新工科”背景下土木工程专业实验教学探索与应用
摘要:实践教学质量的提升对培养学生的综合能力有非常重要的意义。在“新工科”背景下,针对土木工程专业实验教学模式与当代工程技术人才所需能力培养不匹配的问题,以培养土木工程专业学生的自主学习能力、创新能力、批判性思维和解决实际工程问题的能力为目标,提出全过程考核、开展综合设计型和研究探索型实验、设计答辩环节和工程情境下命题等改革措施,同时建议采用团队教学、线上线下融合、实验与理论融合的教学方式,并应用于土木工程材料实验课程教学中,效果明显。
关键词:“新工科”;土木工程专业;实验教学;应用
中图分类号:A 文献标识码:A 文章编号:(2022)-33-
引言
新工科建设是为应对新的科技革命与产业变革,探索形成中国特色、世界水平的新工科教育体系。将传统的土木工程专业融入新工科教育体系,就是要面向产业未来发展的需要,将信息化、智能化等技术引入人才培养过程,以培养创新能力强、实践能力强、高素质复合型的工程科技人才作为培养目标。
1课程体系的创新
土木工程专业核心课程增加实践学时,实践内容为与符合企业要求的专业实训;部分课程设计,如房屋建筑学课程设计、钢筋混凝土肋梁楼盖设计、施工组织课程设计等,同企业工程师一道设计相关课题,紧贴专业发展;部分实验、设计、实训课程增加实践周数,联合对口企业提供实践基地,建立校企合作实践教学体系,使学生真正融入实践。同时,课程体系中还增加了创新创业相关课程,如大学生职业生涯规划与发展、创新创业与专业导论、大学生就业指导等,邀请相关企业专家为在校学生做讲座,让学生了解当前土木行业新技术、新应用,激发学生的学习兴趣。
2 培养学生批判性思维——汇报、讨论、答辩环节
批判性思维在教育中的体现,是鼓励学生提问、质疑、讨论和阐释。工程技术人才不仅会“动手”,还要会“动口”。实验方案确定和调整时的讨论、实验成果汇报和原因分析、生生之间和师生之间课堂上的提问和讨论等,均是培养学生批判性思维的良机。最后一次实验课为答辩课,要求每一组学生准备答辩材料,先由学生代表对配制混凝土的设计依据、计算过程、配合比调整、实验结果等进行阐释,然后同组全部学生接受其他学生和教师的提问。这就要求每名学生不仅要参与实验,还要熟悉、理解实验全过程。即使是基础验证性实验,也要有讨论环节,让学生展示实验成果并进行简单的分析,倾听的学生至少提出一个问题。这样,不仅锻炼了学生的批判性思维,还能保证学生上课的专注度。
2.1创新教学方式
以“课程思政”为出发点,全面培育工匠精神。将思政教育贯穿于学校教育教学全过程,授课内容体现工匠精神、突出育人价值。同时改变传统的教学模式,更新课堂教学方法,灵活采用多种教学方法,利用互联网和多媒体技术,激发学生的学习热情,增强对工匠精神的认同感。以地下工程结构课程为例,地下工程结构课程内容涉及基坑支护、地下工程施工技术,课程教学对学生专业技能提升具有重要意义,课程教学以工程意识、工匠精神为第一课,运用互联网讲解大国重器、国家重点工程,宣传当代大国工匠;同时采用案例教学法、研讨式教学法等教学模式,通过学生调研分析,多种教学手段促进教学质量,加深学生对工匠精神的学习。
2.2实验与理论融合
实验课程常用来衬托理论课程这个“主角”,但偶尔让其承担“主角”,让理论课程为实验教学服务,也能取得意外的效果。要求学生在较少学时的实验课堂上一下涌出很多思路、方案,这是有难度的,何不让学生从理论学习时就去思考、准备呢?在理论课程教学时,教师一般都会结合科研项目、实际工程问题、前沿热点等为学生拓展很多内容,抑或采用“翻转课堂”模式,让学生去查资料、写读书笔记,然后在课堂上与同学分享、讨论。理论课程的这种启发式、探究式教学,能为学生进行综合设计型、研究探索型实验提供思路。
2.3采用线上线下混合式教学方法
关于土木工程施工技术课程,建议采用线下为主、线上为辅的方式学习土木工程本专业的内容,而采用线上为主、线下为辅的方式学习其他专业的内容。前者容易理解,举一个例子说明后者是如何进行的:虽然土木工程施工实践中已经大量用到了PLC自动控制技术,但目前的土木工程施工技术的纸质课程教材中,很少涉及PLC自动控制技术的内容,任课教师也只能自己汇编电子版教学内容,通过QQ群、微信群等传给学生,在线上对学生进行学习指导,土木工程专业的学生通过线上网络也便于咨询擅长PLC的其他老师与工程师,这是所谓的“线上为主”;PLC自动控制技术是一项实践性很强的技术,学生们在校期间最好能进行一些相应的线下实验操作,任课教师可以积极与外院的PLC实验老师进行协调,尽量让土木工程专业的学生能够操作完成一些与土木工程施工技术密切相关的线下PLC实验。
2.4以学科竞赛为载体,加强校企合作协同育人
目前,适合土木工程专业学生参加的学科竞赛主要有结构设计大赛、先进成图技术与产品信息建模大赛、工程测量大赛、BIM技能大赛、大学生交通科技大赛等,这些比赛不但要求学生掌握扎实的基本功,而且需要有较强的解决实际问题的能力。在学科竞赛中,同样需要加强校企合作,如学习使用企业最新的软件或工具、新材料、新设备,以企业遇到的难点或问题为思路等。将学科竞赛与土木工程专业实践教学相结合,以赛促教,以赛代考,以赛促学,可以更好地提高学生的各项能力。
结语
土木工程专业应用型创新人才培养虽然是复杂的系统工程且影响因素较多,但通过完善课程内容建设,深化教学方法建设,开展实践创新活动,对于培养专业知识扎实、实践能力突出、创新意识强的土木工程专业人才,具有一定的促进和积极作用。
参考文献
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