基于工程實踐能力培養(yǎng)的教學改革探討

褚福永

（麗水學院 工學院，浙江麗水323000）

大學生工程實踐能力是指在校大學生在基礎課程與專業(yè)課程學習的基礎上，參與各類實踐教學環(huán)節(jié)、科研項目訓練以及企業(yè)實習實踐，從而為未來工作、社會責任和人際交往能力奠定的實踐能力、心理素質和行為規(guī)范[1]。近年來，隨著國家產業(yè)升級轉型，對地方性高校本科生的工程實踐能力提出了更高要求，即從傳統(tǒng)的單一的純應用型人才逐漸向創(chuàng)新型應用人才轉變。

然而，目前麗水學院土木工程專業(yè)教育基本上仍采用傳統(tǒng)的教學模式，即過于偏重理論知識的傳授，實習實踐環(huán)節(jié)很少，這就導致學生嚴重缺乏獨立解決實際問題的能力。另一方面，現(xiàn)有教學內容在一定程度上存在脫離工程背景的現(xiàn)象，這樣培養(yǎng)出來的學生其工程實踐能力普遍較差。因此，重視教學的“項目化”，使學生適應現(xiàn)代工程活動的需要，對工科教育來說已刻不容緩。

因此，為培養(yǎng)適應于新的社會發(fā)展形勢的創(chuàng)新型應用人才，針對土木工程專業(yè)14級的地基處理課程，進行了基于工程實踐能力培養(yǎng)的教學改革，探索構建適用于地方性本科院校土木工程專業(yè)本科生工程實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的創(chuàng)新機制與舉措。

1 構建多層次遞進式的培養(yǎng)模式

已有研究表明[2-3]，本科生工程實踐能力的形成是一個漸進的過程，即在掌握系統(tǒng)的專業(yè)理論知識的基礎上，進行工程實踐能力的訓練，才能逐漸向具有工程創(chuàng)新能力過渡。本科生的工程實踐能力的提升，既要從理論課程中獲取相關知識，更要從實踐教學及科技創(chuàng)新中逐漸養(yǎng)成實踐能力。因此，構建多層次遞進工程能力的培養(yǎng)模式顯得尤為重要和迫切。

為科學合理地培養(yǎng)地方性本科學院學生的工程實踐能力，構建了以課程的理論教學、科研訓練、大學生創(chuàng)新項目、發(fā)展性資助項目、教師的科研項目、學科競賽等為載體的多層次遞進式工程實踐能力的培養(yǎng)模式，其示意圖如圖1所示。每個培養(yǎng)環(huán)節(jié)的內容要求、考核方式及形成成果等見表1。

圖1 多層次遞進工程能力的培養(yǎng)模式示意圖

表1 土木工程專業(yè)漸近式工程能力培養(yǎng)的教學模式設計

表1 續(xù)表

2 理論課程培養(yǎng)體系優(yōu)化

2.1 策劃立體化教材

目前，麗水學院土木工程專業(yè)選用武漢理工大學出版社出版的地基處理教材[4]，該教材為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，內容安排上以案例驅動，由淺入深，非常適合本科學生學習。另一方面，麗水學院地基處理課程課時較少（僅為32課時），教材章節(jié)較多（14章），因此很難充分利用課堂時間對課程進行有益的擴展，而策劃立體化教材可有效解決這個問題。

所謂地基處理課程立體化教材就是將課本里的內容分散到紙質教材、網絡教學和電子教案中，三者有效銜接、相互補充[5]。立體化教材利用網絡等平臺對課堂教學內容進行有益的補充，如可將工程案例或地基處理新技術采用圖片、視頻、動畫模擬的形式展現(xiàn)給學生，既開闊了學生的視野，也提高了學生學習的積極性。

2.2 探討式教學模式

麗水學院土木工程專業(yè)大三的學生已完成較為系統(tǒng)的理論和專業(yè)知識的學習，包括地基處理相關的專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程的理論知識及實驗的學習。因此，為有效提高教學效果，對地基處理課程采用了探討式教學模式[6]。

總的來說，本次教學改革采用的探討式教學模式取得了較好的效果，這里舉例進行說明。地基處理中的排水固結法屬于較為新型的地基處理方法，包括堆載預壓和真空預壓兩種方法，兩者雖然均屬于同一大類處理方法，但實際上加固機理差別很大，主要包括以下幾個方面：（1）根據有效應力原理，兩種方法的有效應力均增加，但堆載預壓法的總應力和孔隙水壓力都增大，而真空預壓法的總應力不變、孔隙水壓力減小。（2）加載過程中，堆載預壓的應力狀態(tài)為各向異性，發(fā)生剪切破壞，加載時需控制加載速率。而真空預壓法的應力狀態(tài)為各向同性，不發(fā)生剪切破壞，加載時無需控制加載速率。（3）在預壓的過程中，堆載預壓時預壓區(qū)產生向內的變形，而真空預壓時預壓區(qū)產生向外的變形。

針對對上述內容，筆者通過提出下面兩個問題，層層遞進引導學生思考并探討，即：（1）兩種預壓方法應力狀態(tài)不同，應分別采用何種應力路徑的三軸試驗進行模擬？（2）兩種預壓方法下計算得到最終地基的沉降量顯然不同，現(xiàn)有教材給出的地基沉降量的公式對哪種方法適用？

針對上面兩個問題，在學生充分思考和討論的情況下，結合圖片和板書推導，引導學生從所學過理論中找到兩種方法的模型和依據以及理解如何推導出真空預壓法中ζ的取值。同時通過上述討論也讓學生明確了在快速施工的特殊情況下只能采用真空預壓的方法的原因。不難看出，探討式教學模式不僅有效地調動了課堂氣氛，而且產生了良好的教學效果。

這里需要說明的是，本次探討式教學是以小組為單位針對教師給定的課程重要知識點相關的討論題目進行的，一個小組一般為5～6人，針對題目各組成員間先進行討論，然后不同組再派代表表述各自的觀點。為更好地保證課堂討論的效果，教師確定討論題目時應堅持以下原則，即：（1）具體性和準確性原則。這樣不僅可使學生清楚意識到所要討論問題的核心，也有助于引導討論的方向。（2）啟發(fā)性原則。討論的題目不僅要具有指引性，還應給學生一定的思維的自由度。（3）范圍性原則。所謂范圍性原則是指討論的題目不能超出學生的知識水平和思維能力，以便確保在教師的引導下，學生有能力對課程重要知識點通過層層遞進深入討論從而有效掌握。

2.3 考核方式改革

為進一步調動學生學習的積極性、培養(yǎng)學生主動思考習慣及創(chuàng)新意識，本次教學改革對考核方式進行了改革，即采用為“論文+答辯”的考核方式，其中，總成績組成如下：論文和答辯成績分別占70%和30%。

論文主要采用以下幾種方式選題：（1）對具體的特殊土地基工程案例進行設計，確定合理的處理方案、施工工藝及質量檢驗方法；（2）收集新型地基處理方法的相關資料，并進行深入研究，從機理上對新工藝、新方案進行探討；（3）利用所學地基處理理論知識，對幾種地基處理方法從受力、宏細觀機理等多角度多尺度進行對比分析，從而得出有益的結論，為工程實際提供理論依據。

對于論文從內容、表述及格式3方面進行考核。其中，內容占60%、表述及格式占40%。值得一提的是，論文格式的詳細說明，細化到字體、公式格式、圖表格式、論文的語言描述等多個方面。對于答辯，每位同學需回答4個問題（2個為與論文相關的問題，2個為擴展題），每題25分，共計100分。這里須要指出的是，擴展題主要考查學生在專業(yè)知識的基礎上綜合運用的能力。

筆者對土木工程專業(yè)14級2個教學班的同學進行問卷調查發(fā)現(xiàn)，92%的學生表示：采用新的考核方式，不僅可以及時了解到地基處理新技術、新工藝，還對理論知識理解更為深刻，同時，也初步掌握了科技論文的寫作方法。由此可見，所采用的考核方式的改革是合理可行的。

3 工程實踐能力的培養(yǎng)模式

3.1 工程實踐能力的創(chuàng)新

（1）地基處理相關的實踐環(huán)節(jié)。依托科研訓練、綜合實踐、課程設計、生產實習等與地基處理課程相關的實踐環(huán)節(jié)，引入現(xiàn)代先進的教學方法與手段，如現(xiàn)場教學法、虛擬仿真實驗等，逐步提高學生的工程實踐能力。

例如，在給土木工程14級學生講授真空預壓法時就采用了現(xiàn)場教學?，F(xiàn)場教學地點為南明湖畔中南布拉格小區(qū)施工現(xiàn)場，由于該小區(qū)的地基為飽和軟黏土地基，直接在上面施工非常不安全，因此進行了真空預壓處理。在施工現(xiàn)場，技術人員和指導教師系統(tǒng)地給學生講解了真空管路的鋪設、塑料封閉膜的鋪設及地基處理后現(xiàn)場質量檢驗的方法等，并指導學生親自進行抽真空操作。通過現(xiàn)場學習，學生普遍表示理論課上抽象的內容變得真實具體，一下子簡單了很多。

另一方面，虛擬仿真實驗是新興的實踐教學方式，麗水學院土木工程專業(yè)的虛擬仿真實驗室擁有可模擬特殊土地基處理的相關軟件，目前實驗室對學生采取開放方式，即課外時間學生可隨時過去使用。由此可見，通過課程相關的實踐可激發(fā)學生的學習主動性，并逐步提高了工程實踐能力。

（2）建立校內外實踐基地。在校內，建立了土木工程實訓基地、BIM實驗室等工程實踐基地；在校外，構建一批集實習、實踐與創(chuàng)新等多功能的校企共建的實訓基地，如：浙江省第七地質大隊、浙江省佳途勘察設計院、寧波大學地基處理中心等生產實習基地。學生通過在校外生產實習基地的實習，不僅盡早接觸了社會，也擴展了視野、提高了工程實踐能力。同時，校內外實踐基地也為企業(yè)培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)人才提供了平臺。

例如，14級中有部分同學去寧波大學地基處理中心進行綜合實踐性實習，綜合實踐性實習包括室內實驗、現(xiàn)場施工及報告的撰寫3個部分。通過此次綜合實踐性實習，學生的工程實踐能力得到了有效增強。特別值得一提的是，實習學生中有兩名考研的同學考研的初試成績排名一般，但復試中由于對地基處理相關的工程問題回答較好，最終被順利錄?。涣碛袃蓚€同學在實踐性實習中表現(xiàn)優(yōu)異，畢業(yè)后被寧波大學地基處理中心聘為正式員工。

3.2 建立工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制

（1）開展大學生科技創(chuàng)新計劃項目及發(fā)展性資助項目實踐。鼓勵學生積極申報大學生科技創(chuàng)新計劃項目及發(fā)展性資助項目。依托地基處理理論知識和實踐，教師指導學生進行地基處理的技術創(chuàng)新，同時注重技術的實用性。值得一提的是，土木14級學生針對地基處理新技術成功申請了大學生科技創(chuàng)新計劃項目1項、發(fā)展性資助項目8項。

（2）鼓勵學生參與教師的科研項目。依托教師的科研項目，引導學生參與科技活動，使得學生具有初步的科研能力和創(chuàng)新意識。同時，隨著更多學生不斷參與教師的科研項目，科研氛圍在學生中會逐步產生，從而吸引更多的學生參與其中。

（3）引導學生參加各類大學生科技創(chuàng)新競賽。目前，全國A類及B類地基處理的相關競賽有多種，比如全國巖土工程大賽等。這些競賽活動不僅給學生開啟向更好大學的學生學習及交流的平臺，也必將對學生科研和工程實踐創(chuàng)新意識的培養(yǎng)產生至關重要的影響。

4 結語

麗水學院土木工程專業(yè)通過上述多層次遞進的培養(yǎng)模式對地基處理課程進行了教學改革，結果表明，學生工程實踐能力培養(yǎng)的創(chuàng)新舉措取得了較好的實踐效果，得到學生們的認可，培養(yǎng)的學生中考取地基處理相關的巖土工程專業(yè)的研究生共有7人，從事地基處理相關工作的畢業(yè)生較前幾屆也有了大幅度的增加，且用人單位對畢業(yè)生的評價良好，近年更多企業(yè)慕名提前過來招聘。