基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究

楊聞宇 劉春嶸

[摘 要]在全面振興本科教育的背景下，為提高港航專業(yè)的教學質(zhì)量和學生培養(yǎng)，文章提出了基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究，分析了該模式提出的主要原因，并介紹了工程訓練的主要模式，以不同種類的港工模型制作為基礎(chǔ)，串聯(lián)主要專業(yè)核心課程的教學，培養(yǎng)學生實踐和自主學習能力，并以港工模型反哺教學，形成覆蓋面廣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的良性教學循環(huán)。

[關(guān)鍵詞]港工模型;工程訓練;教學探究

[基金項目]2019.06-2020.06廈門理工學院教研教改項目“基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究”（JG2019023）

[作者簡介]楊聞宇（1986—），男（滿族），遼寧北鎮(zhèn)人，博士，廈門理工學院土木工程與建筑學院副教授，主要從事港口航道與海岸工程研究;劉春嶸（1972—），男，云南昆明人，博士，廈門理工學院土木工程與建筑學院教授，主要從事水動力學研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0200-02[收稿日期] 2020-03-15

一、引言

為貫徹落實習近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會的重要舉措，教育部下發(fā)《關(guān)于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》，從嚴格教育教學管理、深化教育教學制度改革、引導教師潛心育人、加強組織保障四個方面提出了22條具體舉措，旨在全面振興本科教育，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，達到讓學生忙起來、教師強起來、管理嚴起來、效果實起來的綜合效果。

在此背景下，各大高校積極推進本科生導師制[1]，工程教育專業(yè)認證[2]，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目[3]等優(yōu)秀的教學制度，同時很多創(chuàng)新的教學方法也不斷提出，例如，項目驅(qū)動教學法[4]、研究型教學[5]、虛擬仿真教學[6]、開放式實驗教學[7]等等。通過不斷創(chuàng)新的教學制度和教學方法讓學生有更多的途徑獲取專業(yè)知識和能力，以達到增強學生的自主學習的能力，加強學生與教師之間的有效溝通與互動、提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力、培養(yǎng)其科學素養(yǎng)等目的。創(chuàng)新的教學方法往往取決于教學內(nèi)容和教學形式的有機結(jié)合，并合理巧妙的進行教學設(shè)計，如何有效地聯(lián)系起教師與學生的教與學的關(guān)系，如何讓課堂教學和學生的課外學習有機統(tǒng)一地結(jié)合起來，仍然是需要深入思考的重要問題。

二、小尺度港工模型工程訓練模式的提出

港口航道與海岸工程專業(yè)為我校2014年開設(shè)的本科專業(yè)，其培養(yǎng)目標為學習和掌握工科專業(yè)的數(shù)學力學基礎(chǔ)理論、土木及水利工程大類的基本知識、港口航道及海岸工程方面的專業(yè)知識、工程測繪和計算機軟件應(yīng)用等基本技能，具備工程分析設(shè)計及組織管理能力，能在港口、航道、海岸工程以及相近的水利工程、土木工程等設(shè)計、管理、施工部門從事勘測、規(guī)劃、設(shè)計、施工、科學研究、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)管理等工作。

開設(shè)專業(yè)以來，通過對于教學實施過程的總結(jié)和反思發(fā)現(xiàn)，學生在入學初期對于所學專業(yè)本身的認識往往非常有限，將會對其后續(xù)的學習計劃、學習熱情有一定的影響。除入學教育外，學生對專業(yè)的初步認識一般從專業(yè)導論課程開始，之后通過認識實習，實地到運營的港口或施工中的港口進行參觀，形成對專業(yè)的直觀感性認識。在此過程中發(fā)現(xiàn)若干問題，例如，專業(yè)導論課程一般通過文字、圖片、實例、視頻等方式展示本專業(yè)內(nèi)容，使學生有一定的感性認識，但略偏于理論，學生認知有限，或興趣熱情不足。通過認識實習進行實地參觀，雖能調(diào)動學生的積極性，但存在實習基地的選擇問題，對于建設(shè)中的港口工程，隨時間推移其建設(shè)過程不同，因此學生僅能看到施工當前的部分，對于已施工完成的部分和將要施工部分，無法通過參觀得到感性認識。在進入專業(yè)課程教學中，核心課程的教學直接關(guān)系到學生畢業(yè)設(shè)計的實施，畢業(yè)設(shè)計過程中涉及的港口平面布置、裝卸工藝、港口結(jié)構(gòu)選型等核心內(nèi)容，在畢業(yè)設(shè)計指導過程中，一些學生表現(xiàn)出基本概念和理論不清楚的問題，對畢業(yè)設(shè)計的推進造成了一定的影響。目前，我校并未開設(shè)專門的港航工程模型實驗課程[8]，因此，現(xiàn)提出基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究。

基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究的基本思路如下：充分發(fā)動和組織學生進行分組訓練，通過廣泛查閱資料，以本專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)，由學生自己動手設(shè)計、制作小尺度港工模型，制作完成的港工模型可以用于學生的學習過程，如新生入學展示，專業(yè)導論及專業(yè)課程的教學過程中。通過小尺度港工模型的制作，一方面，可以提高學生的學習熱情，另一方面，可以加深學生對于專業(yè)知識的學習認知。并將模型應(yīng)用于后續(xù)課程的教學中，為后續(xù)工程教育專業(yè)認證增加展示材料。

三、港工模型訓練模式的具體思考

港口水工建筑物、港口規(guī)劃與布置、港口裝卸工藝、水運工程施工這幾門港航專業(yè)的核心專業(yè)課程構(gòu)成港工模型工程訓練的主要內(nèi)容，能夠制作的港工模型可分為以下類別：水工建筑物模型、港口平面布置模型、港口機械模型及水力演示類模型。

水工建筑物類模型取材于港口水工建筑物中的重力式沉箱和方塊碼頭、高樁碼頭、防波堤、浮式碼頭等結(jié)構(gòu)形式，模型制作過程中，把碼頭、防波堤等具體結(jié)構(gòu)形式與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容相結(jié)合，在模型中體現(xiàn)結(jié)構(gòu)名稱和施工順序。以重力式矩形沉箱碼頭模型的設(shè)計制作為例，重力式矩形沉箱碼頭主體結(jié)構(gòu)包括沉箱墻身、胸墻、面層、附屬設(shè)施等等，其施工主要流程為：基床開挖、拋石、夯實、整平，沉箱安放，沉箱內(nèi)填料及后方回填，上部結(jié)構(gòu)施工，面層施工，附屬設(shè)施施工。結(jié)合兩部分內(nèi)容，則重力式矩形沉箱碼頭模型可展示基床、沉箱墻身、沉箱內(nèi)填料、后方回填、胸墻、面層、附屬設(shè)施等部分，并可附上簡明介紹。設(shè)計巧妙的結(jié)構(gòu)模型應(yīng)能夠具有拆卸和組裝的功能，進而在組裝過程中可充分展示施工過程。港口平面布置模型展示港口水域、陸域、碼頭前沿、防波堤、船舶模型等。除展示港口組成以外，設(shè)計精良的模型亦可在模型水域部分引入真實水體，并可控制水位上升下降以模擬潮汐現(xiàn)象，設(shè)置簡易造波裝置以模擬波浪在近岸的傳播;在模型陸域部分可體現(xiàn)不同貨重的裝卸工藝。港口機械模型包括集裝箱裝卸橋、門式起重機等，該部分模型可單獨展示，或配合港口平面布置模型使用。水力演示類模型包括微型演示波浪水槽、循環(huán)水槽等，由于僅作為演示用，水槽尺寸可設(shè)計很小，甚至方便帶進教室進行演示。微型演示波浪水槽可采用亞克力水槽搭配以往復式搖擺電動機構(gòu)建立的簡易搖擺式造波機，或者以曲柄連桿電動機構(gòu)建立的楔形塊造波機。

四、能力培養(yǎng)

從港口航道與海岸工程專業(yè)學習的知識體系來說，港工模型的工程訓練模式可以串聯(lián)起大部分的專業(yè)核心課程，包括工程制圖、CAD制圖、專業(yè)導論、港口水工建筑物、港口規(guī)劃與布置、水運工程施工、港口裝卸工藝等課程。在模型制作的工程訓練模式中可以培養(yǎng)學生的如下能力：

制圖能力：學生依據(jù)所查資料，自己繪圖，設(shè)計確定模型的結(jié)構(gòu)，確定模型尺寸，從而培養(yǎng)和鍛煉學生的工程繪圖能力。

自主學習能力：查閱資料是培養(yǎng)學生自主學習的必要能力，鍛煉學生凝練關(guān)鍵詞及對知識進行歸納、整理、分析的能力。

溝通表達能力：港工模型的工程訓練宜采用小組的形式進行，為每個小組設(shè)計不同的任務(wù)，并考慮小組之間任務(wù)的聯(lián)系，例如將一個大而復雜的港工模型進行分解布置給不同小組，這樣不僅小組內(nèi)的同學能夠溝通討論，小組和小組之間也可以溝通協(xié)作，從而鍛煉其溝通、協(xié)作及表達的能力。

五、結(jié)論

基于小尺度港工模型的工程訓練模式探索旨在通過港工模型制作提高學生的學習興趣動力，培養(yǎng)其自主學習能力，加強學生與教師的互動，通過學生自己參與解決實際問題，所制作的港工模型又可反哺應(yīng)用于教學當中，并通過不斷補充、豐富和發(fā)展港工模型的種類和內(nèi)容，覆蓋專業(yè)中不同年級的同學，形成良好的教學循環(huán)，以增進教學和專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量，達到提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

參考文獻

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