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摘要:针对目前土木工程专业基础课程实践环节存在的问题,笔者结合近几年的教学实践经验,构建了一个理论、课程设计、工程实践循环渐进式的教学组织模式,提出理论教学与实践教学一体化的教学组织方法,以网络为载体,将课堂与课外结合,形成工程目标明确的理论教学与实践教学一体化的教学体系。
关键词:土木工程;钢结构;一体化
现代工程不只是一个专业或学科,而是一个复杂系统,既包括建筑本身,还包括与之相关的资源和环境,这就是所谓的“大工程”概念。大工程教育观高度重视工程实际及工程本身的系统性和整体性,这种教育观给土木工程专业基础课程教学带来了启示,专业基础课程教学既有理论环节,又有实践环节,在实施中应强调突出理论与实践的整体性,实践环节中课程设计应还原工程的本来面目,将其工程背景融入相关课程的理论教学环节中,创新教学活动的组织方式。另外,信息化、网络化的发展,为土木工程专业基础课程理论与实践教学一体化提供了先进的工具和手段。
如何让学生高质量地完成课程设计,是我们现在也是将来要不断探索和实践的课题。
一、钢结构理论教学和实践教学的现状与存在的问题
目前,钢结构设计安排在钢结构基本理论授课内容结束后的第一周,要求学生在一周的时间内,完成老师指定的某一工程结构的设计。设计所应用的基本原理已经在钢结构设计原理课程中讲过,但由于在讲原理的过程中,举的例子很多都是实际结构的局部,学生没有建立全局的概念。比如讲受轴心力角钢角焊缝计算时,并没有讲述节点板设计的内容,实际上焊缝设计长度的拟定将决定节点板的尺寸,这又涉及节点板的设计问题。这是钢结构理论课程所欠缺的,而这又恰恰是课程设计所要求的。但如果把这些内容都引入理论教学中来,那么理论的授课学时就不够了。而且,学生在学习基本原理的过程中,多是注重知识点的把握,对于实际设计如何应用,应用的时候和理论有什么区别基本没有接触,而课程设计中就是解决实际问题。还有,就是施工图设计阶段。一周的时间,既要进行大量的计算,又要绘制施工图,施工图的质量难以保证。另外,课程设计抄袭现象比较严重。
二、构建钢结构理论教学与实践教学一体化的基本框架
针对以上问题,我们课题组构建了钢结构理论教学与实践教学一体化的基本框架,内容如下:
1.构建一个理论、课程设计、工程实践循环渐进式的教学组织模式,以网络为载体,将课堂与课外结合,形成工程目标明确的理论教学与实践教学一体化的教学体系
首先,编制钢结构课程设计题库及指导书;其次,根据理论内容对之进行分解,将其分解成课程设计子单元,并将课程设计子单元与理论内容有机结合;最后,通过网络实现课程设计选题及对应的各个子单元的题目。各个子单元题目贯穿在整个理论教学过程中,同时辅以虚拟试验、动画模拟、施工现场录像等教学手段,将实践环节逐步渗透到理论教学中去,实现了理论教学与实践教学的一体化,从而加强对学生分析、解决问题等综合能力的培养,达到提高学生综合素质的目的。实现理论与实践的有机结合是土木工程专业人才培养的目标之一,因此,探索理论与实践相结合的教学组织方式及教学方法尤为重要。例如平台梁的设计,将其划分为四个设计子单元:荷载计算子单元(包含实体结构的构造讲解)、次梁与主梁截面设计及变截面设计子单元、主次梁连接子单元、柱及柱间支撑的设计计算。这四部分子单元分别依托网络设置了细部构造、设计思路及注释等内容以辅导学生独立完成设计。将以上四部分内容分别插入第三章、第六章、第四章、第五章相关理论内容讲解之后,用所学的理论来指导实际结构的设计。同时利用大量工程图片、动画、录像等多种教学手段让同学们对实际结构的细部构造有更直观的了解。这是以往的实践教学活动所欠缺的。通过一年来的课程实践,学生反映很好。
2.构建土木工程专业理论教学与实践教学一体化的工作实施方案
对学生从“理论学习—课程设计子单元—理论学习—课程设计子单元”这样一个循环过程进行规划和管理,以实施过程中的反馈信息为导向,适时动态优化和引导,较好掌握相应的课程学习。
(1)分组选题,每组内的学生计算参数也不同。首先,将学生按学号尾数分组,学号尾数相同即为一组;其次,对设计题目设置了不同的基本数据;最后,按尾数的号码找到本组的设计参数。这样基本上做到了每小组一个题目(人数最多不超过5人)。同时要求拟定中间参数时小组内不相同,以此来减少课程设计的抄袭现象,从而让学生独立地完成课程设计。这种方法我们实践了两年,课程设计的质量有了明显改善,抄袭情况得到了有效的控制。
(2)建立组长负责制。钢结构设计原理课程在多媒体教室上大班课,班级较多,以班级为单位,根据学号分组,建立了组长负责制。组长将设计过程中的问题进行收集和整理后,通过网上答疑系统或在上课时间反馈给老师,老师可以随时在网上或课间进行答疑。
(3)动态控制课程设计全过程。每一次课程设计子单元的设计都是课程设计总成绩的一部分,由组长统一检查,记录每一组同学的独立完成情况并上报老师。老师在检查课程设计后给出相应的成绩。这样有利于同学间互相监督,独立完成作业。
(4)归纳、总结、绘图阶段。以上的课程设计子单元都是在钢结构设计原理讲授的过程中完成的。在课程设计周的时候,要将子单元进行归纳,将其整理成完整的设计计算书。最后就是施工图的绘制阶段。这是一个重要的阶段,而在以前的课程设计中,学生往往忽视其重要性。尺寸标注不规范、细节构造不清楚、节点连接有问题、说明不详细、没有材料图、材料数量不会计算等实际问题比较多。一体化的实施方案给学生们提供了很充裕的绘图时间,能让同学们有时间查构造手册和相关的图纸,高质量地完成施工图的绘制。
通过以上细则的实施,能够引导学生注重理论学习的深度和广度,同时由于把课程设计周查大量资料的时间分散到平时,不仅缓解了设计周的压力,而且培养了平时自己解决问题的能力,更有利于掌握和积累知识。
3.建立网上教学资料库、信息资源和网上答疑系统,完善整个教学活动体系
前面两点的实施需要借助网络环境才能得以更好的实现。通过建立网上教学资料库、信息资源和网上答疑系统,建立资源共享、信息交流的平台,促进教学整体水平的提高。现在我们已经将网上答疑系统开放,对理论教学和实践教学起到了很好的辅助作用。
三、结束语
理论教学和实践教学一体化就是理论、课程设计、工程实践循环渐进式的教学组织模式的应用,对培养学生自主学习能力、解决工程设计问题的能力和小组团结协作的能力,起到了很大的促进作用。
参考文献:
[1] 肖琦,等.土木工程专业“一实两创”人才培养模式的课程设计改革与实践[J].东北电力学院学报,2003(5):69- 71.
[2] 魏明钟,戴国欣.钢结构(第2版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.
(作者单位:石家庄铁道学院土木工程分院)
关键词:土木工程;钢结构;一体化
现代工程不只是一个专业或学科,而是一个复杂系统,既包括建筑本身,还包括与之相关的资源和环境,这就是所谓的“大工程”概念。大工程教育观高度重视工程实际及工程本身的系统性和整体性,这种教育观给土木工程专业基础课程教学带来了启示,专业基础课程教学既有理论环节,又有实践环节,在实施中应强调突出理论与实践的整体性,实践环节中课程设计应还原工程的本来面目,将其工程背景融入相关课程的理论教学环节中,创新教学活动的组织方式。另外,信息化、网络化的发展,为土木工程专业基础课程理论与实践教学一体化提供了先进的工具和手段。
如何让学生高质量地完成课程设计,是我们现在也是将来要不断探索和实践的课题。
一、钢结构理论教学和实践教学的现状与存在的问题
目前,钢结构设计安排在钢结构基本理论授课内容结束后的第一周,要求学生在一周的时间内,完成老师指定的某一工程结构的设计。设计所应用的基本原理已经在钢结构设计原理课程中讲过,但由于在讲原理的过程中,举的例子很多都是实际结构的局部,学生没有建立全局的概念。比如讲受轴心力角钢角焊缝计算时,并没有讲述节点板设计的内容,实际上焊缝设计长度的拟定将决定节点板的尺寸,这又涉及节点板的设计问题。这是钢结构理论课程所欠缺的,而这又恰恰是课程设计所要求的。但如果把这些内容都引入理论教学中来,那么理论的授课学时就不够了。而且,学生在学习基本原理的过程中,多是注重知识点的把握,对于实际设计如何应用,应用的时候和理论有什么区别基本没有接触,而课程设计中就是解决实际问题。还有,就是施工图设计阶段。一周的时间,既要进行大量的计算,又要绘制施工图,施工图的质量难以保证。另外,课程设计抄袭现象比较严重。
二、构建钢结构理论教学与实践教学一体化的基本框架
针对以上问题,我们课题组构建了钢结构理论教学与实践教学一体化的基本框架,内容如下:
1.构建一个理论、课程设计、工程实践循环渐进式的教学组织模式,以网络为载体,将课堂与课外结合,形成工程目标明确的理论教学与实践教学一体化的教学体系
首先,编制钢结构课程设计题库及指导书;其次,根据理论内容对之进行分解,将其分解成课程设计子单元,并将课程设计子单元与理论内容有机结合;最后,通过网络实现课程设计选题及对应的各个子单元的题目。各个子单元题目贯穿在整个理论教学过程中,同时辅以虚拟试验、动画模拟、施工现场录像等教学手段,将实践环节逐步渗透到理论教学中去,实现了理论教学与实践教学的一体化,从而加强对学生分析、解决问题等综合能力的培养,达到提高学生综合素质的目的。实现理论与实践的有机结合是土木工程专业人才培养的目标之一,因此,探索理论与实践相结合的教学组织方式及教学方法尤为重要。例如平台梁的设计,将其划分为四个设计子单元:荷载计算子单元(包含实体结构的构造讲解)、次梁与主梁截面设计及变截面设计子单元、主次梁连接子单元、柱及柱间支撑的设计计算。这四部分子单元分别依托网络设置了细部构造、设计思路及注释等内容以辅导学生独立完成设计。将以上四部分内容分别插入第三章、第六章、第四章、第五章相关理论内容讲解之后,用所学的理论来指导实际结构的设计。同时利用大量工程图片、动画、录像等多种教学手段让同学们对实际结构的细部构造有更直观的了解。这是以往的实践教学活动所欠缺的。通过一年来的课程实践,学生反映很好。
2.构建土木工程专业理论教学与实践教学一体化的工作实施方案
对学生从“理论学习—课程设计子单元—理论学习—课程设计子单元”这样一个循环过程进行规划和管理,以实施过程中的反馈信息为导向,适时动态优化和引导,较好掌握相应的课程学习。
(1)分组选题,每组内的学生计算参数也不同。首先,将学生按学号尾数分组,学号尾数相同即为一组;其次,对设计题目设置了不同的基本数据;最后,按尾数的号码找到本组的设计参数。这样基本上做到了每小组一个题目(人数最多不超过5人)。同时要求拟定中间参数时小组内不相同,以此来减少课程设计的抄袭现象,从而让学生独立地完成课程设计。这种方法我们实践了两年,课程设计的质量有了明显改善,抄袭情况得到了有效的控制。
(2)建立组长负责制。钢结构设计原理课程在多媒体教室上大班课,班级较多,以班级为单位,根据学号分组,建立了组长负责制。组长将设计过程中的问题进行收集和整理后,通过网上答疑系统或在上课时间反馈给老师,老师可以随时在网上或课间进行答疑。
(3)动态控制课程设计全过程。每一次课程设计子单元的设计都是课程设计总成绩的一部分,由组长统一检查,记录每一组同学的独立完成情况并上报老师。老师在检查课程设计后给出相应的成绩。这样有利于同学间互相监督,独立完成作业。
(4)归纳、总结、绘图阶段。以上的课程设计子单元都是在钢结构设计原理讲授的过程中完成的。在课程设计周的时候,要将子单元进行归纳,将其整理成完整的设计计算书。最后就是施工图的绘制阶段。这是一个重要的阶段,而在以前的课程设计中,学生往往忽视其重要性。尺寸标注不规范、细节构造不清楚、节点连接有问题、说明不详细、没有材料图、材料数量不会计算等实际问题比较多。一体化的实施方案给学生们提供了很充裕的绘图时间,能让同学们有时间查构造手册和相关的图纸,高质量地完成施工图的绘制。
通过以上细则的实施,能够引导学生注重理论学习的深度和广度,同时由于把课程设计周查大量资料的时间分散到平时,不仅缓解了设计周的压力,而且培养了平时自己解决问题的能力,更有利于掌握和积累知识。
3.建立网上教学资料库、信息资源和网上答疑系统,完善整个教学活动体系
前面两点的实施需要借助网络环境才能得以更好的实现。通过建立网上教学资料库、信息资源和网上答疑系统,建立资源共享、信息交流的平台,促进教学整体水平的提高。现在我们已经将网上答疑系统开放,对理论教学和实践教学起到了很好的辅助作用。
三、结束语
理论教学和实践教学一体化就是理论、课程设计、工程实践循环渐进式的教学组织模式的应用,对培养学生自主学习能力、解决工程设计问题的能力和小组团结协作的能力,起到了很大的促进作用。
参考文献:
[1] 肖琦,等.土木工程专业“一实两创”人才培养模式的课程设计改革与实践[J].东北电力学院学报,2003(5):69- 71.
[2] 魏明钟,戴国欣.钢结构(第2版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.
(作者单位:石家庄铁道学院土木工程分院)