土木工程施工課程的教學(xué)改革

韓 碩，孔祥清,2，董錦坤

土木工程施工課程的教學(xué)改革

韓 碩1，孔祥清1,2，董錦坤1

(1. 遼寧工業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001；2. 松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，廣東 東莞 523000)

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課的興趣，改善教師教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，本文對(duì)土木工程施工課程的教學(xué)建設(shè)不斷研究和探索，總結(jié)了本課程在土木工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的重要地位，分析了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高的原因，結(jié)合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證評(píng)價(jià)體系，在與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容、現(xiàn)代化的教學(xué)手段和方法、綜合性的全過(guò)程考核評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行教學(xué)改革與探討。實(shí)踐表明，此教學(xué)改革在加強(qiáng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)課理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力，為社會(huì)培養(yǎng)了具備綜合素質(zhì)的新工科人才。

課程建設(shè)；土木工程施工；教學(xué)改革

“土木工程施工”是土木工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課，課程內(nèi)容豐富、知識(shí)面涉獵較廣，是一門(mén)綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。在遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本校）土木工程專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)方案中，開(kāi)設(shè)于第6學(xué)期，48學(xué)時(shí)，3學(xué)分。教學(xué)內(nèi)容：土木工程施工中主要工種工程的施工方法、工藝流程和機(jī)械設(shè)備；施工組織的基本理論和原理等。結(jié)合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證評(píng)價(jià)體系，教學(xué)目標(biāo)為：（1）知識(shí)目標(biāo)：掌握土木工程施工的基本知識(shí)、理論和決策方法；（2）能力目標(biāo)：具有獨(dú)立分析、解決土木工程施工技術(shù)和施工組織計(jì)劃基本問(wèn)題的初步能力；（3）素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和態(tài)度，具有良好的職業(yè)道德和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感。

多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高的原因在于：對(duì)專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)和了解不足，不清楚所學(xué)知識(shí)在工作中的作用；以教材為中心的講授法側(cè)重理論知識(shí)的傳授，內(nèi)容枯燥乏味，對(duì)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的培養(yǎng)容易忽視。近年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土木工程施工與虛擬仿真結(jié)合的課題不斷涌現(xiàn)[1-3]，使教學(xué)方法和手段發(fā)生了巨大的變化。本文以本校土木工程施工課程教學(xué)為例，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)改革和探索。

一、存在的主要問(wèn)題

（一）教材內(nèi)容過(guò)于陳舊

建筑業(yè)對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有巨大的推動(dòng)力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料、新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)，其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)保證工程質(zhì)量、安全和工期具有重要影響。由于各種規(guī)范、法規(guī)等的不斷更新，雖然教材內(nèi)容有所更新，但仍落后于實(shí)際施工工藝的發(fā)展。例如“瘦身鋼筋”——正常鋼筋拉長(zhǎng)后用于房屋建設(shè)，目的是減少成本，但鋼筋拉長(zhǎng)后延伸性遭到破壞，突破拉伸安全極限，一旦發(fā)生地震，建筑物很容易垮塌。我國(guó)是多地震國(guó)家，建筑物的抗震性能應(yīng)受到重視。此外，還會(huì)造成房屋承載力下降。因此，如何保證建筑質(zhì)量安全，徹底杜絕“瘦身鋼筋”是亟待解決的問(wèn)題。但目前仍有很多教材對(duì)此內(nèi)容有大篇幅介紹，故土木工程施工教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新完善。

（二）教學(xué)方法和手段落后

傳統(tǒng)教學(xué)方法大多以教師講授理論知識(shí)為主，板書(shū)和多媒體為輔，抽象地講授復(fù)雜的土木工程施工技術(shù)和方法[4]。學(xué)生被動(dòng)接受學(xué)習(xí)，課堂上互動(dòng)活動(dòng)少，不能積極參與教學(xué)活動(dòng)，難以全面理解和掌握真實(shí)施工工藝，同時(shí)忽視了學(xué)生思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，把學(xué)生接受水平評(píng)價(jià)過(guò)低。多次單調(diào)的重復(fù)不能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理。例如，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁章節(jié)，根據(jù)泥漿循環(huán)方式不同分為正循環(huán)和反循環(huán)，可根據(jù)樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放及處理?xiàng)l件、允許沉渣厚度等進(jìn)行選擇。雖然教材對(duì)其施工工藝流程、適用范圍等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但學(xué)生很難通過(guò)抽象的描述掌握施工技術(shù)。此外，由于土木工程施工環(huán)境復(fù)雜，無(wú)法在課堂上讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，只能通過(guò)短期的集中實(shí)習(xí)接觸施工現(xiàn)場(chǎng)，而到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，受實(shí)習(xí)性質(zhì)和地點(diǎn)等限制，也難以將理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。故需改變傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果。

二、課程教學(xué)改革思路

針對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)方向及社會(huì)發(fā)展需求[5]，以土木工程施工課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融合為立足點(diǎn)，梳理課程教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化教學(xué)方法和教學(xué)手段、引入全過(guò)程考核模式等方式進(jìn)行教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為學(xué)生提供綜合素質(zhì)提高的機(jī)會(huì)。

（一）與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合本校學(xué)科建設(shè)特點(diǎn)，選擇符合要求的教材——國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《土木工程施工》（第三版）。根據(jù)專(zhuān)業(yè)特色對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有選擇性地教學(xué)。結(jié)合當(dāng)今社會(huì)對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)人才的需求，通過(guò)實(shí)地走訪(fǎng)調(diào)查施工單位和施工現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)最新執(zhí)行規(guī)范、規(guī)程等要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革更新，彌補(bǔ)教材落后的缺陷。在保留現(xiàn)行常用施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，摒棄落后的施工技術(shù)，盡可能多地采用新技術(shù)和新工藝的工程案例進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)，精煉教學(xué)內(nèi)容，融入課程思政，并調(diào)整課程結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，在基本理論知識(shí)的深度和廣度方面進(jìn)行延伸拓展。土木工程施工技術(shù)和方法都有適用范圍，需要根據(jù)施工條件進(jìn)行選擇。不僅需要學(xué)生掌握理論知識(shí)，還需要對(duì)施工流程和要點(diǎn)有相當(dāng)程度的了解。緊密結(jié)合教學(xué)大綱的教學(xué)內(nèi)容，引入職業(yè)資格考試中建造師的《專(zhuān)業(yè)工程管理與實(shí)務(wù)》案例分析題。以鋼筋機(jī)械連接為例——2020年二級(jí)建造師考試真題，某新建住宅樓為框剪結(jié)構(gòu)，地下兩層，地上一層，建筑面積2.5萬(wàn)m2，甲公司總承包施工。新冠肺炎疫情后，項(xiàng)目部按照住建部和當(dāng)?shù)卣蠼M織復(fù)工。成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的疫情防控領(lǐng)導(dǎo)小組，并制定“項(xiàng)目疫情防控措施”，明確“施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行封閉式管理，設(shè)置包括廢棄口罩類(lèi)等分類(lèi)收集裝置，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)衛(wèi)生保潔工作……”，確保疫情防控工作有效、合規(guī)。項(xiàng)目部質(zhì)量月活動(dòng)中，組織了直螺紋套筒連接等知識(shí)競(jìng)賽活動(dòng)，以提高管理人員、操作工人的質(zhì)量意識(shí)和業(yè)務(wù)技能，減少質(zhì)量通病的發(fā)生。鋼筋直螺紋加工、連接常用檢查和使用工具的作用如圖1所示。問(wèn)題：（1）除廢棄口罩類(lèi)外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的收集裝置還有哪些分類(lèi)?（2）對(duì)圖1中鋼筋直螺紋加工、連接常用檢查工具及待檢（施）項(xiàng)目對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行正確連線(xiàn)。

圖1 鋼筋直螺紋加工、連接常用檢查和使用工具作用連線(xiàn)

教學(xué)過(guò)程中，案例教學(xué)使學(xué)生理解并掌握理論知識(shí)與工程實(shí)際的緊密結(jié)合，從而提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)綜合應(yīng)用的能力。同時(shí)，結(jié)合新冠肺炎疫情防控，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和綠色施工意識(shí)。此外，工程案例還可以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和素養(yǎng)。

（二）強(qiáng)化教學(xué)方法和手段

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)新工科人才提出了更高的要求，目前，培養(yǎng)綜合型創(chuàng)新人才已成為高校的重要使命。土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)的理解非常重要，對(duì)學(xué)生掌握施工經(jīng)驗(yàn)及了解施工技術(shù)具有重要意義?；谔摂M仿真技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)講授的理論知識(shí)點(diǎn)和系統(tǒng)操作的方式進(jìn)行同步仿真模擬，清晰全面地為學(xué)生提供生動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)情景性、互動(dòng)性和過(guò)程性的模擬系統(tǒng)，給學(xué)生營(yíng)造一種身臨其境的教學(xué)情景，使學(xué)生在輕松的環(huán)境下，掌握施工技術(shù)，熟悉施工流程和施工要點(diǎn)，將虛實(shí)結(jié)合成為目前提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑之一，確保學(xué)生能印象深刻地掌握課程的理論知識(shí)，從而建立理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)體系。虛擬仿真技術(shù)作為一種新型的教學(xué)手段，打破了傳統(tǒng)理論教學(xué)的局限性，在傳授知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率和專(zhuān)業(yè)技能水平，同時(shí)給學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，有更多時(shí)間進(jìn)行深入研究和思考，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)高層次應(yīng)用型技術(shù)人才的需要，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

依托大連通科應(yīng)用技術(shù)有限公司的建筑工程施工工藝仿真系統(tǒng)，讓學(xué)生對(duì)施工過(guò)程使用的工具設(shè)備、施工材料、工藝流程、注意事項(xiàng)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行模擬操作，真實(shí)地體驗(yàn)施工全過(guò)程。進(jìn)入仿真系統(tǒng)后，彈出一個(gè)提示框，介紹施工環(huán)境、安全施工、文明施工和材料準(zhǔn)備等信息；接著進(jìn)行仿真施工，完成整個(gè)操作過(guò)程。此外，系統(tǒng)內(nèi)有項(xiàng)目進(jìn)程和施工提示（見(jiàn)圖2），可以顯示施工工藝流程和具體操作提示。以沉管灌注樁工程施工為例，對(duì)其施工工藝流程（樁機(jī)就位→錘擊或振動(dòng)沉管→上料→邊輕擊或振動(dòng)邊拔管，邊澆筑混凝土→下鋼筋籠→繼續(xù)拔管，澆筑混凝土→成樁）進(jìn)行虛擬仿真。

圖2 虛擬仿真系統(tǒng)操作平臺(tái)

圖3 模擬過(guò)程中測(cè)驗(yàn)題

進(jìn)行沉管灌注樁施工教學(xué)時(shí)，首先講理論知識(shí)，使學(xué)生有初步了解，熟悉施工規(guī)范要求。然后利用虛擬仿真再現(xiàn)施工流程及所需設(shè)備和材料，學(xué)生在有序輕松的環(huán)境下學(xué)習(xí)，全面地了解施工過(guò)程及要點(diǎn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中缺乏實(shí)物認(rèn)識(shí)的不足，以生動(dòng)、直觀(guān)、形象的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，將原本靜態(tài)的知識(shí)動(dòng)起來(lái)。模擬過(guò)程中設(shè)置測(cè)驗(yàn)題（如圖3），使學(xué)生印象深刻、理解全面，從而取得較好學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。最后討論已經(jīng)完成的工程和在施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

虛擬仿真系統(tǒng)不僅可以使學(xué)生熟悉施工流程，還可以掌握相關(guān)規(guī)范要求，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，使其在輕松環(huán)境中學(xué)習(xí)，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐能力都很有益。實(shí)踐證明，在土木工程施工課程中引入虛擬仿真技術(shù)，不但能豐富教學(xué)內(nèi)容，還可以改變傳統(tǒng)教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效果。

（三）全過(guò)程考核模式

傳統(tǒng)考核方式為期末一考定成績(jī)，大部分學(xué)生只是在考試前進(jìn)行機(jī)械性記憶，不能檢驗(yàn)學(xué)生的真實(shí)掌握程度。

由于本課程具有實(shí)踐性和綜合性的特點(diǎn)[6]，需要對(duì)傳統(tǒng)考核方式進(jìn)行改革，提出全過(guò)程考核模式，引導(dǎo)學(xué)生注重平時(shí)學(xué)習(xí)，具體指標(biāo)如表1所示。充分利用本校MOOC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行過(guò)程考核，通過(guò)改變傳統(tǒng)考核形式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。此外，通過(guò)虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)置實(shí)操作業(yè)和測(cè)試題等，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和實(shí)際運(yùn)用能力，體現(xiàn)本課程改革的應(yīng)用性和實(shí)際操作性。

表1 教學(xué)目標(biāo)的全過(guò)程考核

三、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足社會(huì)和行業(yè)的發(fā)展需求，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、方法手段和考核模式等亟須改革。針對(duì)本校土木工程施工課程的教學(xué)改革和探討，以掌握施工技術(shù)基本理論知識(shí)為立足點(diǎn)，充分利用虛擬仿真技術(shù)，改進(jìn)教學(xué)方法和手段。通過(guò)調(diào)整傳統(tǒng)施工技術(shù)、更新現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用的方式，使教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)；利用基于工程實(shí)踐的虛擬仿真系統(tǒng)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和興趣，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，努力使其成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代化、專(zhuān)業(yè)化高素質(zhì)人才。

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10.15916/j.issn1674-327x.2022.06.031

G642.0

B

1674-327X (2022)06-0119-03

2021-04-20

遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(lgsy1801)

韓碩(1988-)，女(蒙古族)，遼寧北票人，講師，碩士。

(責(zé)任編輯：付春玲)