土木工程專業結構力學課程改革研究

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土木工程專業結構力學課程改革研究

摘要:為實現應用型技術人才培養目標最大程度與企業需求接軌,筆者就企業對應屆畢業生能力要求這一方面進行了企業調研,并結合調研結果提出目前土木工程專業結構力學》教學過程中存在的問題,同時提出《結構力學》應用型課程建設相關建議。

關鍵詞:企業調研;土木工程;《結構力學》;應用型課程

0前言

為實現我國產業轉型升級,滿足行業企業對人才的需求,許多地方高校已成功地轉型為應用型大學,通過培養高水平應用型人才全面提高學校服務地方經濟社會發展的能力,進而提高招生人數。土木工程專業是一個實踐性很強的工科專業,突出“應用”是本專業應用型本科教育的科學定位和辦學的立足點[1],其應用型人才的培養,應在優化基礎理論教學的基礎上強化學生應用實踐能力的培養。作為土木工程專業一門重要的專業基礎課,結構力學課的核心地位在許多高校土木工程專業課程體系建設中已體現。這主要是由于該課程是土木工程專業基礎課和專業課的橋梁,理論性強但又基于工程實踐,服務于工程實踐[2],其教學質量不僅直接影響學生后續混凝土結構、砌體結構、鋼結構和抗震設計等專業課的學習,而且影響學生分析與解決工程實踐問題能力和創新思維的培養。基于應用型人才培養要求,本文以企業需求為導向,提出目前土木工程專業結構力學課教學過程中存在的問題,并結合相關調研結果提出結構力學應用型課程建設的相關建議。

1企業需求調研

為實現應用型技術人才培養目標最大程度與企業需求接軌,筆者采用問卷調查和現場走訪的方式對地方企業進行了調研。調研內容主要涉及企業對應屆畢業生學習成績、實踐能力、創新能力、學習能力及團隊協作能力五個方面的要求。調研結果見圖1。調研結果顯示,一半以上企業(設計院與施工企業居多)比較重視應屆畢業生在校學習成績,主要因為專業課成績代表應屆生專業知識的掌握程度;其次,企業要求應屆畢業生具有一定的實踐能力和較好的團隊協作能力,能盡快適應工作環境,為企業創造效益;還有部分企業比較重視員工學習能力,比如能盡早考取相應職業資格證書或較快地學習新軟件或新技術等,來提高企業的綜合資質;另外,一些規模較大的企業要求應屆畢業生應具備一定的創新能力,能為企業提供新的發展方向,促進企業的長期發展。

2存在的問題

結合地方企業需求,目前某地方高校土木工程專業《結構力學》課程建設與教學中存在以下問題:1)重理論,輕實踐。在進行企業調研的過程中發現,越來越多的工程企業比較重視應屆畢業生的實踐操作能力,希望新員工盡早適應工作環境,為企業帶來經濟效益。對于土木工程專業來說,結構力學課是一門重要的專業基礎課,學生掌握基本原理與計算方法固然重要,但是學生如何應用結構力學知識解決實際工程問題才是應用型人才培養的最終目的。目前,某地方院校土木工程專業結構力學課程大綱制定時只設置理論教學內容、教學方法和考核方法,而缺乏培養學生實踐能力的教學內容、教學方法和考核方法,老師們往往把期末考試成績作為評價學生學習好壞的唯一標準。雖然學校每年舉行結構模型設計大賽并將其作為結構力學課程第二課堂來鍛煉學生的實踐能力和創新能力,但賽事制度不夠完善,比如缺乏學生獎勵機制,大大降低賽事的影響力和學生的參與度,達不到普遍培養學生實踐能力與創新能力的要求。2)與實際工程脫軌。企業走訪時,大部分畢業生反饋上學時不知道結構力學解決什么工程問題,怎么解決工程問題。而實際工作中遇到許多工程問題需要結構力學知識解決,如圖2所示,工程中板式樓梯設計時其梯段板受力情況可簡化為簡支斜梁在豎向均布荷載作用情況下。遇到這些工程問題,往往不能將其與結構力學知識聯系起來,而是經過一番的請教或查找,才知道這些工程問題可以用簡單的力學模型來解決,但這大大降低了工作效率,并且阻礙了個人在企業的發展。3)教師崗位技能不能滿足課堂教學需求。結構力學課知識多、理解難、知識體系間連貫性強。如何調動學生學習的積極性與主動性,對于教師來說是一項難度較大的技術活。學校轉型成功以后,不斷加大理工科的招生人數,導致師生比例嚴重失調,許多教師都是剛畢業的碩士或博士研究生,他們既沒有豐富的教學經驗,又沒有較強的工程背景,再加上不斷壓縮的課時,導致大部分教師在課堂上填鴨式地灌輸課本知識,幾乎沒有課堂互動或工程案例分析,學生缺乏學習興趣,以至于學生談“結力”就色變,學生學習質量不高,表1是某地方高校土木工程專業近幾年結構力學課考試平均成績。4)缺乏結構模型制作基地,學生參與實踐活動積極性不高。結構模型設計大賽是一項極具挑戰性和創造性的模型制作大賽,也是結構力學的第二課堂。比賽過程中學生既可以在所學的力學知識基礎上結合自己在建筑結構方面所具有的概念設計理念創造性地設計出結構模型方案,又可以親自動手將自己設計的作品制作出來,是學生鍛煉實踐動手能力和創新能力的好機會。許多開設土木工程專業的高校每年舉行校級結構模型設計大賽除了實現鍛煉學生創新與實踐能力目的之外,另一目的是從中篩選人員參加省級結構模型設計大賽,最后沖刺國賽。某地方高校已連續6年舉行校級結構模型設計大賽,并從中選取學生代表參加省級結構模型設計大賽。但因賽事制度不夠完善,無固定結構模型制作基地,并且缺乏學生獎勵機制,學生參與度逐年下降,導致這種以鍛煉實踐動手和創新能力為主題的賽事形式只流于形式,而不能真正達到鍛煉養學生實踐能力與創新能力的目的,故在省賽取得的成績一直停留在優秀獎與三等獎。

3建議

1)整合教學內容,引入工程案例。為滿足地方性應用型人才培養要求及企業需求,教師的教學目標應更重視學生解決工程問題能力的培養。面對課時少,內容多這一突出問題,優化整合教學內容是解決這一問題的有效方法之一。比如單跨靜定梁內力圖畫法是梁和剛架內力圖繪制的基礎,但在材料力學課程已作為主要知識點進行講解,在結構力學課程中可作為復習內容,不需要重點講解。另外,結構動力計算在進行結構設計或學生考研的時候用到,而從事結構設計工作一般需要研究生以上學歷,所以這一部分可作為選修內容,有考研打算的學生可以進行選修。這樣在有限的時間內進行教學內容的取舍,可以將學生必備知識講透徹,便于學生消化與理解[3]。在此基礎上,可以更多地引入工程案例,比如,力法、位移法以及力矩分配法是求解超靜定結構內力的三種方法,也是學生必學知識,對于這些知識一味地講解解題步驟,可能讓學生產生乏味,達不到預期教學效果。引入一個實際的單層兩跨工業廠房或一層教學樓,讓學生自己進行結構平面體系的簡化并分別用這三種方法求解其內力,學生在掌握三種計算方法的同時,也能自己總結出實際工程問題中應用哪種計算方法更便捷。這樣,既可以提高學生學習興趣,又可以將理論知識與實際工程相結合,培養學生主動分析及解決問題的能力,達到事半功倍的目的。2)將結構模型設計帶入課堂,加強學生實踐能力培養。目前,許多地方院校通過舉辦結構模型設計大賽來培養學生動手實踐能力及創新能力,但大賽形式不能使學生普遍得到實踐能力的培養。將結構模型設計帶入課堂可以使每位學生參與其中,比如幾何構造分析這一章節,可以采用讓學生根據幾何不變體系組成規律,自己設計結構模型的教學方法來代替以往給出結構體系讓學生判斷該體系幾何特性的教學方法,既提高學生的學習興趣,又達到學生實踐能力和創新能力的培養。3)加強雙師型隊伍建設。教師是知識的傳播者,如何將正確的知識有效地傳播給學生是每位教師都應具備的教學技能。作為一名工科教師,要想培養高技術應用型人才,不僅要傳授課本知識,而且要傳授與工程應用相關的技能與知識,結構力學課程組教師也不例外,進行結構力學課應用型課程建設應加強雙師型隊伍的建設。另外,隨著社會發展,許多工程技術與知識都在不斷改革與更新,教師應將土木工程行業前沿的技術與知識傳授給學生。工地備課,是教師不斷積累工程經驗的有效方法,結構力學課程組教師可定期到地方企業或項目進行實地調研或學習工程經驗,并將其消化,結合工程案例傳授給學生。4)多維化考核方式。目前,結構力學課的考核內容主要包含平時成績與期末成績兩部分,平時成績主要以課堂表現和平時作業為主,期末考試采用統一閉卷模式,這種考核方式不能檢驗學生分析與解決問題能力以及實踐與創新能力,采用多維化的考核方式,比如平時成績考核時,在完成平時作業的基礎上,結合實際工程問題布置一些綜合性較強的大作業,以鍛煉學生分析與解決問題的能力。另外,將模型設計納入考核范圍,以此來提高學生實踐與創新能力。

4結語

以上問題與建議是依據應用型人才培養要求與企業需求,結合筆者個人在多年的教學工作中發現與提出來的。結構力學應用型課程建設需要不斷地探索與改革,其教學內容和方法在實際教學過程中也會不斷地更新與發展。

參考文獻:

[1]楊曉華.土木工程專業應用型人才培養模式研究初探[J].高等建筑教育,2005,14(4):28-30.

[2]郭青偉,李玉濤.地方應用型本科院校《結構力學》教學改革研究[J].南陽師范學院學報,2017,16(3):71-74.

[3]鄒萬杰.《結構力學》教學改革的思路探索[J].企業科技與發展,2008,24(18):133-134.

作者:孔亞美 單位:許昌學院土木工程學院

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