知識能力一體化培養的土木工程力學(xué)實(shí)驗群建設論文

　　摘要：以加強學(xué)生工程能力培養為目標，將現有土木工程專(zhuān)業(yè)力學(xué)實(shí)驗教學(xué)在工程能力培養方面存在的問(wèn)題提煉為"三個(gè)脫節"，即實(shí)驗項目設置與工程需求脫節，實(shí)驗項目與行業(yè)規范脫節，單一性知識訓練與工程需要綜合性知識應用能力脫節。為解決以上問(wèn)題，文章提出在實(shí)驗教學(xué)方法上需要"兩個(gè)轉變"，即以教師為中心轉變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以知識傳授為主轉變?yōu)橐怨こ棠芰ε囵B為主。并指出通過(guò)多層次課程新體系建設、綜合力學(xué)實(shí)驗項目建設、多元化實(shí)驗教學(xué)方法與手段研究等，實(shí)現知識—能力一體化培養的土木工程力學(xué)課程群建設。

　　關(guān)鍵詞：土木工程專(zhuān)業(yè)； 力學(xué)實(shí)驗； 工程教育；

　　一、建設背景

　　隨著(zhù)學(xué)科和專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)課程門(mén)數的增加，學(xué)科交叉、學(xué)科滲透變得越來(lái)越廣泛。與此相應，學(xué)生所需要學(xué)習的知識和掌握的能力也就越來(lái)越多。工程教育面臨的一個(gè)共同挑戰是如何在有限的時(shí)間資源下兼顧學(xué)科知識傳授和工程實(shí)踐能力培養。

　　桂林電子科技大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)培養方案中包含力學(xué)實(shí)驗的理論課程有理論力學(xué)、材料力學(xué)、結構力學(xué)、土木工程材料、土力學(xué)、混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、高層建筑結構設計。長(cháng)期以來(lái)基礎力學(xué)課程已經(jīng)形成了相對穩定的課程體系[1] 。但課程之間存在一定的內容交叉，專(zhuān)業(yè)課程亦是如此。如土木工程材料和材料力學(xué)實(shí)驗中都有鋼筋的拉伸實(shí)驗，也就是說(shuō)理論課程所涉及的力學(xué)實(shí)驗內容存在一定的交叉和重復。同時(shí)實(shí)驗目的以對理論知識的驗證和補充為主，以加強學(xué)生對理論知識的理解為主，導致學(xué)生只要按照實(shí)驗步驟操作即可完成實(shí)驗，缺乏工程能力的培養。

　　雖然各高校已經(jīng)意識到工程能力培養的重要性[2] ，實(shí)驗教學(xué)也逐步經(jīng)歷了"基礎型實(shí)驗—綜合型、設計型實(shí)驗—創(chuàng )新型實(shí)驗"的過(guò)渡，但培養學(xué)生工程能力的目的似乎并未完全達到。其主要原因，筆者認為在實(shí)驗項目?jì)热莘矫娲嬖?quot;三個(gè)脫節"[3] ，即實(shí)驗項目設置與工程需求脫節，課程內容及實(shí)驗項目與行業(yè)規范脫節，單一性知識訓練與工程需要綜合性知識應用能力脫節，從而不利于引導學(xué)生工程能力和創(chuàng )新思維的培養。因此，在實(shí)驗教學(xué)方法和模式上需要"兩個(gè)轉變"，即以教師為中心轉變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以知識傳授為主轉變?yōu)橐怨こ棠芰ε囵B為主。比如在實(shí)驗中，學(xué)生的注意力往往集中在如何按照教師和實(shí)驗指導書(shū)的講解，按圖索驥地完成實(shí)驗（稱(chēng)之為以教師為中心的教學(xué)模式）。整個(gè)實(shí)驗過(guò)程學(xué)生處于一種被動(dòng)盲目的狀態(tài)，缺少參與實(shí)驗的主動(dòng)性和積極性，缺少一個(gè)自己思考、設計實(shí)驗的過(guò)程。因此，土木工程力學(xué)實(shí)驗教學(xué)面臨如何從以教師為中心轉變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的問(wèn)題。另外，實(shí)驗的工程背景有待加強。如拉伸和壓縮實(shí)驗，只是為了計算、驗證和理解材料的力學(xué)性能，但是該實(shí)驗的工程背景是什么，不得而知。如果補充工程背景，比如結構破壞的工程實(shí)例，則更能加深對該實(shí)驗以及其工程意義的理解。土木工程力學(xué)實(shí)驗同時(shí)也面臨著(zhù)以知識傳授為主到以工程能力培養為主的轉變。

　　以實(shí)施"卓越計劃"[4] 為契機，在土木工程力學(xué)實(shí)驗課程建設過(guò)程中，通過(guò)多層次課程新體系建設、綜合力學(xué)實(shí)驗項目建設、多元化實(shí)驗教學(xué)方法與手段研究等，最終實(shí)現知識—能力一體化培養的土木工程力學(xué)課程群建設。

　　二、土木工程力學(xué)類(lèi)實(shí)驗教學(xué)改革思路及措施

　�。ㄒ唬┒鄬哟瓮聊竟こ塘�學(xué)實(shí)驗課程新體系規劃與建設

　　以加強學(xué)生工程訓練和設計能力培養為重點(diǎn)，緊密結合土木工程實(shí)際，建立以能力培養為導向，分層次、多模塊、相互銜接的工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系。實(shí)驗項目類(lèi)型涵蓋驗證性實(shí)驗、綜合型實(shí)驗、創(chuàng )新型實(shí)驗、開(kāi)放性實(shí)驗等。改變按理論課程設置實(shí)驗教學(xué)的局限性，綜合平衡考慮不同專(zhuān)業(yè)、不同課程對力學(xué)實(shí)驗項目的要求，凝練實(shí)驗項目，盡量避免不同課程之間重復性實(shí)驗，使力學(xué)實(shí)驗具有一定的系統性。

　　為使單一性知識訓練與綜合性知識工程應用的情況相適應，建立多層次力學(xué)實(shí)驗課程新體系。它包括三個(gè)層面：第I類(lèi)實(shí)驗項目為專(zhuān)業(yè)綜合性實(shí)驗項目，主要為跨課程多知識點(diǎn)的綜合性項目。涵蓋了理論力學(xué)、材料力學(xué)、結構力學(xué)、土木工程材料、土力學(xué)、混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、高層建筑結構設計知識體系的綜合運用。第II類(lèi)項目為某一門(mén)課程知識的綜合應用，此類(lèi)實(shí)驗以綜合性、開(kāi)放性實(shí)驗為主，要求學(xué)生自行完成實(shí)驗方案和實(shí)驗過(guò)程。第III項目為課程單一知識點(diǎn)的驗證性實(shí)驗。多層次土木工程力學(xué)實(shí)驗課程新體系。

　�。ǘ�）面向知識—能力一體化培養的力學(xué)實(shí)驗項目建設

　　通過(guò)實(shí)驗教學(xué)培養學(xué)生工程能力的關(guān)鍵是實(shí)驗項目與工程能力培養相適應，實(shí)驗內容與土木工程行業(yè)指導規范相適應。因此，改變只將"知識"作為教學(xué)大綱的傳統做法，制定和實(shí)施反映知識—能力一體化培養的實(shí)驗教學(xué)大綱。根據"卓越計劃"的要求，按通用標準和行業(yè)標準培養人才，強化培養學(xué)生的工程能力和創(chuàng )新能力。在大綱中建立每個(gè)實(shí)驗所對應的知識點(diǎn)和能力培養目標之間的對應關(guān)系。通過(guò)建立知識—能力—實(shí)驗內容關(guān)系矩陣（如表1），按照土木工程行業(yè)相關(guān)標準和規范，將各知識點(diǎn)的能力培養落實(shí)到實(shí)驗項目，突出土木工程行業(yè)相關(guān)標準和規范內容的講解，避免知識點(diǎn)與工程應用脫節，從而達到工程和創(chuàng )新人才的培養要求。

　�。ㄈ�）多元化實(shí)驗教學(xué)方法與手段研究

　�。�1）實(shí)驗教學(xué)以培養學(xué)生實(shí)踐能力和應用創(chuàng )新能力為主要目的。采用理論講授、現場(chǎng)示范與實(shí)際操作相結合，多媒體輔導和教師輔導相結合，課堂實(shí)驗與課外實(shí)踐、應用創(chuàng )新相結合等多元化實(shí)踐教學(xué)方法與手段。在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中結合具體情況，以啟發(fā)式、自學(xué)式、討論式、研究式等教學(xué)方法為主，深入淺出，充分調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性，培養其創(chuàng )新思維和創(chuàng )新能力，進(jìn)行問(wèn)題式、案列式教學(xué)探索。通過(guò)對實(shí)驗教學(xué)方法、手段、實(shí)驗考核方法的創(chuàng )新改革，推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習。多元化實(shí)驗教學(xué)方法與手段層次結構如圖2所示，主要體現在教學(xué)方法、教學(xué)形式、教學(xué)活動(dòng)類(lèi)型以及能力培養的不同層次。

　�。�2）教學(xué)模式的兩個(gè)轉變。在實(shí)驗教學(xué)方法和模式上實(shí)現"兩個(gè)轉變"，即以教師為中心轉變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以知識傳授為主發(fā)展為以工程能力培養為主。對于綜合性實(shí)驗，只給出實(shí)驗目的和要求。讓學(xué)生根據所學(xué)知識，自主制定實(shí)驗方案，進(jìn)行材料準備、實(shí)驗操作、數據檢測與分析。在這個(gè)過(guò)程中培養學(xué)生獨立操作能力、獨立分析解決問(wèn)題能力等。對于驗證性基礎實(shí)驗，增加基礎理論與對應工程背景的聯(lián)系，以及該理論知識對土木工程建設的工程意義。

　�。ㄋ模┙�立力學(xué)實(shí)驗與創(chuàng )新研究興趣小組

　　為組織第二課堂，提高學(xué)生的自主學(xué)習興趣和能力，加強開(kāi)放性實(shí)驗建設，將力學(xué)實(shí)驗建設與結構創(chuàng )新競賽相結合，組建了力學(xué)實(shí)驗與創(chuàng )新研究興趣小組。該力學(xué)實(shí)驗與創(chuàng )新研究興趣小組建設工作側重于創(chuàng )新型、研究型、開(kāi)放性實(shí)驗的實(shí)施，引導學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習，定期舉辦校級結構模型制作及加載試驗比賽，激勵學(xué)生參加。

　　三、改革特色及成效

　　依托工程教育指導思想、卓越工程師計劃和土木工程行業(yè)標準與規范，進(jìn)行土木工程力學(xué)實(shí)驗課程群建設，主要特色體現在：（1）通過(guò)多層次力學(xué)實(shí)驗課程體系建設使單一性知識訓練與工程綜合性知識相適應；（2）通過(guò)構建知識—能力—實(shí)驗內容關(guān)系矩陣，實(shí)現實(shí)驗項目與工程能力培養相適應，實(shí)驗內容與土木工程行業(yè)指導規范相適應；（3）通過(guò)多元化實(shí)驗教學(xué)方法研究與實(shí)踐、力學(xué)實(shí)驗第二課堂建設等，實(shí)現力學(xué)實(shí)驗教學(xué)的"兩個(gè)轉變"。最終構建知識能力一體化培養的土木工程力學(xué)實(shí)驗特色課程，從而加強工程能力與創(chuàng )新能力培養。

　　通過(guò)改革實(shí)踐，本實(shí)驗教學(xué)研究的成果已經(jīng)在2012級、2013級中得以應用。筆者作為該力學(xué)實(shí)驗課程的主講教師，帶領(lǐng)2012級學(xué)生代表學(xué)校第一次參加廣西區結構設計大賽獲得二等獎、三等獎。指導2013級學(xué)生獲得國家和廣西大學(xué)生創(chuàng )新訓練項目各1項。此外，通過(guò)創(chuàng )建創(chuàng )新研究興趣小組，學(xué)生參與實(shí)驗的積極性普遍提高，2015年參加校級結構設計大賽人數達72%，改革效果顯著(zhù)。

　　參考文獻

　　[1]高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)指導委員會(huì )。高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)本科教育培養目標和培養方案及課程教學(xué)大綱[M]。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002。

　　[2]龔克。解放思想，銳意改革，創(chuàng )造新時(shí)期高等工程教育的中國模式[J]。高等工程教育研究，2009（6）：7—14。

　　[3]蔣慧，黃小林，王榮，等�；�于"卓越工程師教育培養計劃"的土木工程材料課程實(shí)踐教學(xué)研究[J]。高等建筑教育，2014，23（4）：152—153。

　　[4]林健。"卓越工程師教育培養計劃"專(zhuān)業(yè)培養方案研究[J]。清華大學(xué)教育研究，2011（2）：47—55。

【知識能力一體化培養的土木工程力學(xué)實(shí)驗群建設論文】相關(guān)文章：

高中數學(xué)學(xué)生能力培養論文06-14

幼兒受挫能力的培養01-18

學(xué)前教育專(zhuān)業(yè)學(xué)生職業(yè)能力培養實(shí)踐論文08-21

高中數學(xué)自主學(xué)習能力培養策略論文09-20

培養學(xué)生的創(chuàng )新能力報告12-14

寫(xiě)作能力怎么培養10-02

土木工程實(shí)驗報告12-06

教育隨筆幼兒自理能力培養09-29

教育隨筆：培養幼兒自理能力11-14

學(xué)生語(yǔ)言文字能力培養方案03-13