基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類系列課程教學(xué)改革探索

李九陽 張利 孫維東

摘 要 基于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類系列課程在專業(yè)認(rèn)證的背景下進(jìn)行了多方面的教學(xué)改革，包括知識體系的優(yōu)化、設(shè)計了綜合性的實(shí)踐環(huán)節(jié)、量化了學(xué)生的考核方式，在提升結(jié)構(gòu)類系列課程教學(xué)高度的同時，對專業(yè)認(rèn)證的推進(jìn)與落地起到了重要的支撐作用。

關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)類系列課程 內(nèi)容優(yōu)化 創(chuàng)新實(shí)踐 量化考核

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.03.032

Abstract Based on the cultivation of innovative ability， the structural courses of civil engineering specialty have undergone various teaching reforms under the background of professional certification， including the optimization of knowledge system， the design of comprehensive practical links and the quantification of students' assessment methods. While improving the teaching height of structural courses， they have played an important supporting role in the promotion and landing of professional certification.

Keywords structural courses； content optimization； innovation practice； quantitative assessment

1 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)，結(jié)構(gòu)類系列課程整體優(yōu)化的意義

應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類系列課程是土木工程專業(yè)最重要的課程模塊之一，包括混凝土結(jié)構(gòu)原理、鋼結(jié)構(gòu)原理、土力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)抗震、基礎(chǔ)工程等，均是土木工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課程，這些課程具有以概念為基礎(chǔ)、以力學(xué)計算為輔助、以工程應(yīng)用為背景，并隨著行業(yè)發(fā)展而不斷出現(xiàn)新技術(shù)的顯著特點(diǎn)，這些課程具有很多的相同性、相通性。同時結(jié)構(gòu)類系列課程涵蓋了土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計所需的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)學(xué)時占比大，課程難度大、是學(xué)生未來從事設(shè)計、施工必備的專業(yè)基礎(chǔ)，是土木工程專業(yè)學(xué)生將來從事土建工作的基石。

然而，目前土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類系列各門課程之間相對獨(dú)立，每個教師按照人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱要求，僅負(fù)責(zé)各門課程的教學(xué)內(nèi)容講授，缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)的思想，相近內(nèi)容在各門課程中基本一致，但每門課程都要重復(fù)講授，如結(jié)構(gòu)計算設(shè)計準(zhǔn)則、荷載計算等內(nèi)容，因此不僅浪費(fèi)學(xué)時，還給學(xué)生造成認(rèn)知不便，學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了各門課程，卻不能做出對比性分析，難以對知識架構(gòu)形成整體把握與理解；另外，教師僅對自己所講授課程熟悉，對行業(yè)相關(guān)知識了解較少，對其他課程教學(xué)大綱及授課內(nèi)容不關(guān)心、不熟悉；同時土木工程專業(yè)學(xué)生參與第二課堂、科技活動等較少，導(dǎo)致在各行各業(yè)中土木工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才最少；其次學(xué)生理論學(xué)習(xí)方式仍然采用老師教授為主、忽略學(xué)生主體地位的模式，照本宣科、滿堂灌式教學(xué)占據(jù)主導(dǎo)，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主式學(xué)習(xí)，造成了土木工程專業(yè)學(xué)生不及格率高、教學(xué)滿意度低。

因此，本人根據(jù)土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)課程多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我校土木工程專業(yè)認(rèn)證的要求，和結(jié)構(gòu)類其他教師進(jìn)行了結(jié)構(gòu)類系列課程改革的研究與探索。包括優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新能力培養(yǎng)、考核方案的改革等。

2 結(jié)構(gòu)類系列課程的教學(xué)研究與改革

2.1 結(jié)構(gòu)類系列課程的內(nèi)容優(yōu)化

對結(jié)構(gòu)類課程內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，對相似、相近的結(jié)構(gòu)原理、計算公式、荷載計算等理論知識進(jìn)行整合。在結(jié)構(gòu)類系列課程中，混凝土結(jié)構(gòu)原理、鋼結(jié)構(gòu)原理、基礎(chǔ)工程等多門課程中，都需要講授結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則、計算方法、荷載等內(nèi)容，重復(fù)教學(xué)，且占用了每門課程的學(xué)時，在目前專業(yè)課學(xué)時不斷壓縮的情況下，導(dǎo)致各門課的后續(xù)主要內(nèi)容學(xué)時緊張。因此，在土木工程專業(yè)規(guī)范的指導(dǎo)中，單獨(dú)設(shè)置了“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法”，上述內(nèi)容作為一門必修課程單獨(dú)開設(shè)/單獨(dú)學(xué)分，得到了學(xué)生的重視和系統(tǒng)學(xué)習(xí)，取得了較好的學(xué)習(xí)效果。

按照不同結(jié)構(gòu)類型建筑的設(shè)計進(jìn)行了分項教學(xué)，形成明確的幾條結(jié)構(gòu)設(shè)計講授路線。按照土木工程常見的結(jié)構(gòu)形式，混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等常見結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行講授，并按照結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行相應(yīng)的課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計，通過設(shè)計實(shí)踐，學(xué)生掌握了這幾種結(jié) 構(gòu)形式從建筑、結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)及施工的全面知識。通過知識整合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加系統(tǒng)化，主線更加明確，對學(xué)習(xí)有成就感，從而增加學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

2.2 創(chuàng)新能力與動手能力貫穿教學(xué)全過程

對于如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，是所有高校教師面臨的難題，我校按照專業(yè)認(rèn)證要求，從培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、人才培養(yǎng)方案制定、課程設(shè)置進(jìn)行了科學(xué)規(guī)劃與設(shè)置，構(gòu)建了由淺入深、由簡到繁、循序漸進(jìn)、螺旋式遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)體系，搭建了技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練、專業(yè)專項訓(xùn)練、專業(yè)綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練四個模塊，率先提出了“3+1”搭接式人才培養(yǎng)模式。其中結(jié)構(gòu)類系列課程對此起到了重要的支撐作用。

比如我們學(xué)校開設(shè)的“土木工程綜合實(shí)訓(xùn)”實(shí)踐環(huán)節(jié)，時間為2周，間隔4周，分組完成。要求學(xué)生第一周進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計、材料選購、配合比設(shè)計、構(gòu)件加工制作、養(yǎng)護(hù)，四周養(yǎng)護(hù)結(jié)束，第二周進(jìn)行試驗(yàn)加載、材料性能測試、數(shù)據(jù)分析，完成報告。正如華東師范大學(xué)的崔允漷教授在其所著的《有效教學(xué)》一書中指出“合作學(xué)習(xí)能提高學(xué)生的合作技能、自尊和成就感，更有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率”。我們構(gòu)建了小組，小組長統(tǒng)一安排、組織工作，每組學(xué)生都有不同優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。小組成員互相合作，做到“人人有任務(wù)，人人有優(yōu)勢”，整個實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)了每個學(xué)生全過程參與。每個學(xué)生要進(jìn)行構(gòu)件和混凝土配合比的設(shè)計，但小組要進(jìn)行優(yōu)化，討論出最優(yōu)方案進(jìn)行構(gòu)件加工制作；制作過程中要求學(xué)生親自動手完成模板設(shè)計、加工、鋼筋用量計算、下料、混凝土拌制、構(gòu)件澆筑等，所以需要全組協(xié)同配合。這個實(shí)踐性環(huán)節(jié)涵蓋了混凝土結(jié)構(gòu)原理、土木工程材料、土木工程施工、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)等多門課程，具有較強(qiáng)的綜合性，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，優(yōu)化過程培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

再比如在混凝土結(jié)構(gòu)原理和混凝土與砌體結(jié)構(gòu)課程中開展的“OBE”教學(xué)改革。教師在每個知識單元都設(shè)計了相應(yīng)的討論課題，教師不再采用填鴨式滿堂灌，學(xué)生不再是被動式聽講，必須積極參與討論來展現(xiàn)自己的觀點(diǎn)，這些都影響著學(xué)生的考核成績，所以每個學(xué)生都必須參與，主動去思考；如在受彎構(gòu)件課節(jié)要求學(xué)生提交自己制作完成的一根梁模型，材料選用、鋼筋種類、剖面體現(xiàn)都需要學(xué)生去思考、去創(chuàng)新、去動手。如此等等，才能實(shí)現(xiàn)真正的“以學(xué)生為中心”的教育理念，達(dá)成OBE的核心內(nèi)涵。

另外，結(jié)構(gòu)類課程廣泛的開展了案例式教學(xué)，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式，教師把相應(yīng)的實(shí)際工程案例帶進(jìn)課堂，由學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，并且讓學(xué)生及早地接觸實(shí)際工程，掌握工程實(shí)際知識和前沿動態(tài)；再如我校提出的“3+1”搭接式人才培養(yǎng)模式，三年集中完成理論課程學(xué)習(xí)，第四年進(jìn)行集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)踐時間長，學(xué)生才能深入進(jìn)去，真正培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

通過多種方式的改革，增加學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會，鍛煉學(xué)生的動手能力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，是我們培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的手段，將創(chuàng)新能力落到了實(shí)處。

3 結(jié)合專業(yè)認(rèn)證，土木工程專業(yè)課程考核方式的改革

加大平時考核比重、量化評價是課程考核方式改革的兩個主要內(nèi)容。首先，明確了平時考核所占學(xué)生考核成績的比例。根據(jù)課程教學(xué)數(shù)規(guī)定了平時成績的具體比例。在此基礎(chǔ)上，制定了平時成績組成及比例，須包含出勤、作業(yè)、測驗(yàn)、課堂表現(xiàn)等，見表1。這也是量化考核的內(nèi)容之一。

課程考核方式改革最重要的內(nèi)容是根據(jù)專業(yè)認(rèn)證的要求，對結(jié)構(gòu)類系列課程進(jìn)行了達(dá)成度量化分析。首先在制定教學(xué)大綱時根據(jù)每門課的知識點(diǎn)需對應(yīng)1-4個具體的課程目標(biāo)（課程目標(biāo)是在人才培養(yǎng)方案中根據(jù)畢業(yè)要求拆分而來），然后確定課程的達(dá)成度目標(biāo)，課程結(jié)束后進(jìn)行各項成績、各個課程目標(biāo)的達(dá)成度分析。下面以“高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程達(dá)成度分析過程為例，設(shè)計的表格見表2～表5。

4 結(jié)語

我校土木工程專業(yè)在2018年進(jìn)行了專業(yè)認(rèn)證的復(fù)評工作，在認(rèn)證過程中，對專業(yè)規(guī)范確定的21門課程尤其是結(jié)構(gòu)類系列課程進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，結(jié)論如下：結(jié)構(gòu)類系列課程在經(jīng)過近2年的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式改革后，土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類系列課程理論教學(xué)內(nèi)容清晰、實(shí)踐知識環(huán)節(jié)系統(tǒng)、教師對學(xué)生掌握程度評價準(zhǔn)確，極大地推進(jìn)了專業(yè)認(rèn)證的落地，對學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成提供了重要的理論支撐。

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