《土木工程施工技術(shù)》課程模塊化教學(xué)改革與實(shí)踐

莊金平 陳光輝 王德奎

(1.福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院 福建福州 350118； 2.福建工程學(xué)院管理學(xué)院 福建福州 350118)

0 引言

《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》 明確：重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模。很多地方院校將轉(zhuǎn)型為應(yīng)用技術(shù)型高校，主要分為高考擴(kuò)招后升格為本科公立的高校、民辦高校和獨(dú)立學(xué)院等，有600余所高校將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)。目前， 新建本科的土木工程專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)仍大部分分布在施工單位、監(jiān)理單位、造價(jià)咨詢公司、房地產(chǎn)公司等。因此，《土木工程施工技術(shù)》及其相應(yīng)內(nèi)容、技能的掌握程度依舊很重要。

1 《土木工程施工技術(shù)》教學(xué)特點(diǎn)

1.1 涵蓋內(nèi)容廣、涉及學(xué)科多

《土木工程施工技術(shù)》課程在新建本科土木工程專業(yè)、工程造價(jià)專業(yè)、工程管理專業(yè)的課程體系中占有不可替代的地位，其涉及的概念、內(nèi)容較其他學(xué)科更為廣泛。《土木工程施工技術(shù)》課程內(nèi)容一般包括土石方工程、地基與基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、防水工程、裝飾工程等。如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中的大體積混凝土施工的內(nèi)容就涉及到《建筑材料》中水泥水化反應(yīng)的過程、粉煤灰二次水化反應(yīng)的機(jī)理；腳手架、模板支撐體系的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及到《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中穩(wěn)定性問題，模板強(qiáng)度、剛度的驗(yàn)算涉及到《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》的知識點(diǎn)。

1.2 實(shí)踐性強(qiáng)、講授難度較大

于德國[1]指出：許多學(xué)校對于《土木工程施工技術(shù)》課程的教學(xué)仍然是以理論講授為主，或先理論后實(shí)踐，不能使學(xué)生做到理實(shí)相結(jié)合。對學(xué)生而言，只聽教師講解、只看圖片資料，而不親臨施工現(xiàn)場觀摩，很難真正理解和掌握該部分內(nèi)容，教學(xué)效果難以保證。對于教師而言，有些機(jī)具、構(gòu)件言語表述費(fèi)勁，學(xué)生也似懂非懂。如梁板柱模板的搭設(shè)方法、構(gòu)造措施，裝飾工程中的干掛石材、鋁合金門窗安裝、塑鋼門窗安裝等實(shí)踐性很強(qiáng)，如果學(xué)生有親自動手操作安裝過，則很容易理解、掌握，相反學(xué)生很難接受，甚至產(chǎn)生厭學(xué)心理。

1.3 教學(xué)手段有待完善

針對該課程講授難度大、學(xué)生缺少現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)難以理解等問題，施工立體化教學(xué)如圖片、動畫、視頻等在課堂上得到了廣泛的運(yùn)用，將施工中的難點(diǎn)、施工工藝流程、機(jī)械構(gòu)造等直觀、形象地展示出來，使學(xué)生有更好的感性認(rèn)識。然而，多媒體教學(xué)也存在一些不足，如多媒體教學(xué)往往重形式、輕內(nèi)容， 課堂上聲、光、像、圖過度堆砌，缺乏系統(tǒng)性，視頻資源不連貫[2]。啟發(fā)性、討論式的教學(xué)模式，往往由于《土木工程施工技術(shù)》課程的知識點(diǎn)較為分散、抽象，也帶有幾分經(jīng)驗(yàn)成分，而很少在課程被采用。為此，《土木工程施工技術(shù)》課程的教學(xué)模式有待于進(jìn)一步改進(jìn)完善。

2 理論講授與實(shí)訓(xùn)模塊化教學(xué)模式

2.1 理論講授與實(shí)訓(xùn)模塊化教學(xué)的概念

目前，新建本科院校在土木工程施工技能的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，一般包括如下部分：《土木工程施工技術(shù)》理論課程及《土木工程施工技術(shù)課程設(shè)計(jì)》《施工工藝實(shí)訓(xùn)》《崗位實(shí)習(xí)》等，各個(gè)部分獨(dú)立考核。如果將《土木工程施工技術(shù)》理論講授課程排在最前面，則學(xué)生面對抽象、陌生的施工工藝難于理解、接受；整門課程結(jié)束后，學(xué)生再面對《施工工藝實(shí)訓(xùn)》課程時(shí)，由于對課程內(nèi)容沒有理解到位，對該工藝實(shí)訓(xùn)所開展項(xiàng)目的原理、規(guī)范要求的要點(diǎn)、誤差控制標(biāo)準(zhǔn)等依然認(rèn)識不夠，導(dǎo)致工藝實(shí)訓(xùn)僅僅是簡單的手工操作，并未達(dá)到設(shè)想的理論知識、動手能力和規(guī)范知識點(diǎn)的融會貫通。相反，如將《施工工藝實(shí)訓(xùn)》放在《土木工程施工技術(shù)》理論講授課程之前，則學(xué)生對施工工藝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目則完全沒有概念，導(dǎo)致教師僅進(jìn)行簡單的操作介紹、學(xué)生進(jìn)行簡單的模仿。

韓培鋒[3]提出了一種項(xiàng)目驅(qū)動式的《土木工程施工技術(shù)》，以典型的大型建筑工程施工案例，在課堂上進(jìn)行分組教學(xué)談?wù)?、匯報(bào)。但是，施工技術(shù)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，從視頻、圖片等資源往往不能了解到施工中關(guān)鍵難點(diǎn)，而實(shí)際的動手操作既能加深對知識點(diǎn)的印象，又能發(fā)現(xiàn)其中的難點(diǎn)。為此，本文提出將施工工藝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)分散到《土木工程施工技術(shù)》講授教學(xué)中的模塊化教學(xué)方法， 即將《土木工程施工技術(shù)》論講授與《施工工藝實(shí)訓(xùn)》合為一門課程，將原本集中2周的《施工工藝實(shí)訓(xùn)》分解到學(xué)期的課程講授中，學(xué)生上完相應(yīng)章節(jié)的理論講授課程后，隨即進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目1～2天的工藝實(shí)訓(xùn)。即“課堂教授+隨即實(shí)訓(xùn)”模式，既是對課堂抽象的知識進(jìn)行鞏固、深化，也可通過實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)對課堂講授中的知識點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)缺補(bǔ)漏，克服連續(xù)課堂教學(xué)的枯燥無味，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

《土木工程施工技術(shù)》課程內(nèi)容，大致分為土石方工程、地基與基礎(chǔ)工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、防水工程、裝飾工程等幾個(gè)模塊。但考慮到施工工藝實(shí)訓(xùn)條件的差異以及一些施工工藝項(xiàng)目難以在實(shí)訓(xùn)過程中實(shí)現(xiàn)，提出了一些可開展的典型的“課程講授+隨即實(shí)訓(xùn)”的模塊化教學(xué)方案，如表1所示。

表1 典型的“課程講授+隨即實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)模塊

2.2 理論與實(shí)訓(xùn)模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2.1學(xué)生動手為主的教學(xué)模式

在完成相應(yīng)的課程理論講授教學(xué)后，即開展1～2天的工藝實(shí)訓(xùn)。在工藝訓(xùn)練中，一般由教師演示、學(xué)生親自動手操作為主，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力。如開展些鋼筋節(jié)點(diǎn)的綁扎工藝實(shí)訓(xùn)，事先加工好鋼筋節(jié)點(diǎn)的配筋，然后要求學(xué)生按圖紙(平法表示)完成整個(gè)節(jié)點(diǎn)的綁扎工作， 期間以學(xué)生動手為主，指導(dǎo)教師僅做要點(diǎn)介紹 。圖1為正在進(jìn)行中的梁柱鋼筋節(jié)點(diǎn)的綁扎過程。圖2為正在進(jìn)行的干掛石材安裝檢測過程。

圖1 鋼筋節(jié)點(diǎn)綁扎過程

圖2 學(xué)生干掛石材安裝檢測過程

2.2.2分散教學(xué)模式

工藝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目無法由一個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成，因此分組進(jìn)行，各組學(xué)生一般控制6人以下。但是考慮到實(shí)訓(xùn)場地、試驗(yàn)器械組數(shù)等的限制，很難各組同時(shí)開展，故將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)時(shí)間分散到課外時(shí)間，如周末、晚上等。當(dāng)然，這也無形中增加了指導(dǎo)老師和試驗(yàn)室老師的工作量，也是這種教學(xué)模式推廣運(yùn)用中需要考量的地方。

2.2.3緊密聯(lián)系規(guī)范教學(xué)模式

考慮到土木工程技術(shù)發(fā)展迅速以及規(guī)范的條目細(xì)致繁多，《土木工程施工技術(shù)》教材與規(guī)范的結(jié)合并不是很緊密，尤其是對檢測內(nèi)容、檢查方法、誤差控制等，而且一些實(shí)踐性強(qiáng)的構(gòu)造措施、施工工藝在理論教學(xué)過程較難講授清楚。但是，工藝實(shí)訓(xùn)過程，針對具體進(jìn)行演示、講解則更容易將這些內(nèi)容講解清楚。因此，在工藝實(shí)訓(xùn)過程，更應(yīng)該側(cè)重對于國家規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用講解，引導(dǎo)學(xué)生能夠盡早地熟悉規(guī)范，尤其是強(qiáng)制性條文，促進(jìn)學(xué)生在將來工作時(shí)能夠具備從事本專業(yè)工作的專業(yè)能力以及工作方法。

2.3 課程考核模式設(shè)計(jì)

2.3.1工藝實(shí)訓(xùn)中團(tuán)隊(duì)考核模式

分組形式的工藝實(shí)訓(xùn)過程，難免有些學(xué)生的參與度較差，存在蒙混過關(guān)的現(xiàn)象。為了促進(jìn)學(xué)生之間團(tuán)結(jié)互助，養(yǎng)成良好的團(tuán)隊(duì)精神，采用團(tuán)隊(duì)考核的模式。具體做法：在各組實(shí)訓(xùn)完成后對學(xué)生的操作情況進(jìn)行檢查評定，并隨機(jī)抽查其中一個(gè)學(xué)生進(jìn)行答辯和重復(fù)一些操作過程，并以該學(xué)生的答辯成績作為整組的實(shí)訓(xùn)成績。這樣，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程，就會有緊迫感，相互之間形成傳幫帶，從而達(dá)到每個(gè)學(xué)生都掌握相應(yīng)知識點(diǎn)的效果。

2.3.2課程理論實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的考核模式

在采取課堂理論講授教學(xué)與工藝實(shí)訓(xùn)模塊化教學(xué)后，純粹的課程理論考試模式不能全面反映學(xué)生對知識的掌握情況，必須綜合考慮工藝實(shí)訓(xùn)的成績?？紤]到工藝實(shí)訓(xùn)成績可能存在偏差或者實(shí)訓(xùn)容易取得高分等因素，具體的考核模式為：課程理論考試和工藝實(shí)訓(xùn)考核各自均須達(dá)到及格水平，只要有一部分不及格，該門課程即為不及格；在兩部分均及格的情況下，可以根據(jù)具體情況設(shè)置兩部分的比例，如課程理論考試占70%，工藝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目占30%。

3 高大模板支撐模塊化教學(xué)案例

高大模板支撐體系，由于穩(wěn)定性差，施工中潛在的危險(xiǎn)源多，現(xiàn)行規(guī)范對設(shè)計(jì)、施工方法、構(gòu)造措施、檢查標(biāo)準(zhǔn)等均做了詳細(xì)的規(guī)定[4-6]。但是，大部分的《土木工程施工技術(shù)》教材中并沒有相應(yīng)的內(nèi)容或者只是簡單的提及，尤其是構(gòu)造措施的做法更少涉及。

為此，在超高模板支撐模塊化教學(xué)過程，在理論課堂教學(xué)部分，增加了相應(yīng)內(nèi)容的闡述，主要包括立桿的垂直度、扣件的擰緊扭力矩、立桿縱橫距偏差、步距偏差、豎向剪刀撐和水平剪刀撐設(shè)置等。然而，在理論講授教學(xué)過程，學(xué)生對構(gòu)造措施的理解往往不夠明確，如《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 162-2008)[3]第6.2.4條的規(guī)定：當(dāng)支架立柱的高度大于5m時(shí)，必須在立柱周圈外側(cè)與中間有結(jié)構(gòu)柱的部位，按照水平間隔6m～9m、豎向間隔2m～3m和建筑結(jié)構(gòu)布置一個(gè)固結(jié)點(diǎn)。由下至上豎向連續(xù)剪刀撐，剪刀撐寬度宜在4m～6m左右，并在豎向剪刀撐的頂部、掃地桿位置處布置水平向剪刀撐。豎向剪刀撐桿件的底部應(yīng)與地面頂緊，其夾角為45°～60°之間。若建筑物層高為8m～20m時(shí)，除必須滿足上述規(guī)定之外，還應(yīng)在縱橫向相鄰兩個(gè)豎向連續(xù)剪刀撐之間另外增加之字斜撐。當(dāng)建筑物的層高超過20m時(shí)，除在滿足以上規(guī)定的基礎(chǔ)上，尚應(yīng)將所有的之字斜撐均改為連續(xù)剪刀撐。

在高大模板支撐模塊化教學(xué)的工藝實(shí)訓(xùn)中，要求每6個(gè)學(xué)生一組，完成一個(gè)縱橫8跨，高度6步的超高模板支撐體系搭設(shè)?？紤]學(xué)生操作的安全性，在跨度和高度上按比例縮小，縮小后高度一般控制在3m以內(nèi)。圖3為學(xué)生搭設(shè)腳手架的過程。但是，由于模型縮小，可能出現(xiàn)在立桿、橫桿不需要對接扣件的情況，為此明確要求學(xué)生根據(jù)比例在立桿、橫桿上虛擬地表示出來對接扣件的位置。此外，重點(diǎn)考察學(xué)生對水平剪刀撐和垂直剪刀撐構(gòu)造布置的認(rèn)識，以體現(xiàn)對規(guī)范的理解程度。

圖3 學(xué)生搭設(shè)模板支撐架過程

學(xué)生完成高大模板支撐體系的搭設(shè)后，指導(dǎo)老師對學(xué)生搭設(shè)情況進(jìn)行檢查評定，并抽取其中的一個(gè)組員進(jìn)行關(guān)鍵過程演示和答辯。 表2為該項(xiàng)目的成果檢查表，并作為實(shí)訓(xùn)成績評定的依據(jù)之一。

高大模板支撐“課堂教授+隨即工藝實(shí)訓(xùn)”的模塊化教學(xué)取得了良好的效果：

(1)從各組抽查考核的結(jié)果看：學(xué)生對規(guī)范的高大模板支撐體系的檢查內(nèi)容較為熟悉，并且也能從力學(xué)的角度解釋其中的一些規(guī)定。如立桿的對接扣件為什么要設(shè)置在距主節(jié)點(diǎn)的距離小于1/3步距、直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件的差異等。

(2)學(xué)生在后期高大模板支撐課程設(shè)計(jì)過程，力學(xué)概念清晰，布置構(gòu)造措施合理，成績分布良好意義占60%以上，剩余同學(xué)大部分也達(dá)到了中等水平。

表2 扣件式鋼管支撐項(xiàng)目檢查表

4 結(jié)論

《土木工程施工技術(shù)》模塊化教學(xué)，克服了學(xué)生對抽象的施工技術(shù)難于理解，教學(xué)效果差的問題。通過課程上的理論講授及隨即進(jìn)行的工藝實(shí)訓(xùn)，對課堂內(nèi)容進(jìn)行消化、吸收，并進(jìn)一步深化，與現(xiàn)行規(guī)范緊密結(jié)合，從而達(dá)到理解、掌握相應(yīng)施工技術(shù)的要求。