刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号: 2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
新工科背景下土木工程施工课程改革
【作者】 谢汝强
【机构】 安徽新华学院城市建设学院
【摘要】【关键词】
【正文】 【摘 要】 以学生为中心,以产出为导向,结合新工科发展与专业定位,对土木工程施工课程进行教学方法改革。通过引入动画、工程案例以及虚拟实验,课堂氛围变得丰富多彩;把标准、规范引入课堂,结合工程实践案例与生产实习,让学生理论与实践相结合,把握施工最新要求与最新动向,与生产实际相适应;挖掘课程思政教育资源,培养工匠精神与职业修养,结合新工科建设,引入装配式及BIM应用技术,培养新时代有担当、有责任的高水平工程建设者。
【关键词】 土木工程施工;案例;虚拟实验;生产实习
土木工程施工课程是土木工程专业的一门主干课程,它的主要任务是让学生掌握土木工程施工各分部分项工程的施工工艺流程、基本原理、安全操作规程等,培养新时代土木工程施工专业性人才。随着经济、科学的不断发展,土木工程规模越来越大,构造也愈加复杂,施工难度增加,新技术、新材料和新工艺不断推陈出新,随之而来的是教学课程与工程实践差距不断拉大,为培养先进性人才带来了难度。土木工程施工是一门专业性强、实践性强的课程,理论与实践要与时俱进,教学内容要不断更新,这就要求土木工程施工的教学必须做出改革,以适应新时代要求,在新工科背景下培养合格的应用型人才。
1. 土木工程施工教学现状
土木工程施工教学,大多与其他课程相似,还是以课堂教学为主。但对于一个实践性较强的课程,以课堂为主的教学缺陷非常突出。
1.1 教学与生产不协调
教学与生产的不协调主要体现在教材的相对滞后性[1]。有些材料编写内容丰常经典,但时效性较差,新材料、新工艺和新技术得不到体现,内容较为传统,导致教学与生产脱节,知识更新不及时。
1.2 教学内容多,课时量少
土木工程施工内容繁多[2],以建筑工程方向为例,要学习土方工程、基础工程、砌体工程、混凝土结构工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程、施工组织概论、流水施工原理、网络计划和施工组织设计等。现行的教育方式是压缩课堂教学时间,把自主权交给学生,让学生有更多的课外时间去学习更多想学知识。如果教师不能改变,要想讲完教学内容,就要加快进度,教学速度快就会造成学生消化不良[3],对教学效果造成不良影响。
1.3 实习机会少,对施工现场认识不足
由于建筑结构体积的庞大性,即使有多媒体辅助,教学内容也不易表达完全,再加上学生在工地实习时间有限[4],大脑还无法形成空间思维模型,使得教与学节拍很难重合,造成学生对土木工程施工的全局性没有定性认识,对质量、安全没有形成大局意识,缺乏责任感与使命感。
另外现阶段,各院校实习资源不多,再加上企业不愿承担实习风险,使得实习不能一帆风顺。
1.4 师资水平达不到要求
应用型高校的师资以博士、硕士为主,虽以应用型人才培养为目的,但有实践能力的教师极其不足。高校对师资的学历、学术水平较为重视,对工程实践能力的要求一直处于边缘地带,造成应用型高水平师资匮乏,达不到学生培养目标要求[5]。
2. 教学模式改革
2.1课程思政建设,加强职业道德
土木工程施工课程是土木工程专业培养学生施工技术及施工组织设计能力的重要核心课程,对在工程实践中进行施工组织并解决工程技术问题,保障工程质量及施工安全具有重要作用。除技术层面,工程技术人更应具有较高的职业修养及道德水准,才能确保工程质量,保障人民生命财产安全。
(1)教学设计,融入思政
修订教学大纲,把思政建设融入课程目标,把职业道德融入教案之中,加强引导学生对专业的理解,激发学生对专业的热爱,树立强烈的爱国主义思想及社会责任感[6]。
在课堂教学或实践教学中,引入工程案例,对比成功与失败[7],引入标准规范,强调原则。从施工技术上引导学生严谨的治学态度,树立“安全第一,质量第一”的工程建设意识;从施工组织上引导学生做好事前、事中与事后控制,尤其是事前控制,树立危机意识,从源头上解决工程质量问题,为社会经济发展作出贡献。
(2)课程考核,体现思政
加强考核改革,在考核中适当体现课程思政,强化学生社会责任感和使命感。
根据土木工程施工课程特点,加强过程考核,引导学生自我管理[8]。强化工程实践,突出应用型,考试引入施工规范,强调文明施工、安全施工及环境生态保护,加强思政考核,体现社会责任;引入工程案例分析,突出解决实际问题能力。考核评价指标体系见表1。
表1 考核评价指标体系
2.2加强实践教学,突出能力培养
土木工程施工是一门实践性强的课程,单凭课堂教学,效果不佳。一个项目的施工工艺流程,包含了基本理论,更夹杂了人、材、机及安全等要素,只有在实践中才能有深刻的体会,才能学到施工的精华。对于以应用型人才培养为目标的高校,在理论教学以外,实践教学应放在突出位置,培养学生的实践能力是应用型人才培养的核心。
(1)加强实习基地建设
实习基地是学生实习的保障[9]。加强实习基地建设,是学生拓宽视野,掌握施工技术,提高理论水平的重要途径。我校土木工程专业多方面进行资源投入,并加大资金支持力度,与合肥市10多家建筑企业建立校企合作关系,形成长期合作机制,形成良好的实习市场。
(2)建立虚拟实验室
施工实习工地的建设周期大多1~3年,今年实习的工地,可能明年就竣工交付,实习场所也不复存在,还要重新寻找合适实习工地。由于电子计算机的发展,虚拟仿真技术越来越为成熟,也越来越受高校重视。通过虚拟环境,在三维空间内,学生可以按施工工艺流程自己进行施工操作,如身临其境,可以弥补现场实习不能如期进行的缺憾。如今AR和VR[10]技术已经得到应用与发展,学生带上虚拟设备,可以在虚拟工地进行漫游,了解建筑结构布局,了解施工现场布置。
虚拟实验可以与实习实现互补。现场实习受时间与空间限制,有些工程不能实现全过程实习,就会造成知识空白,而虚拟施工则较好弥补了这一缺陷,学生可以在实验室内完成施工全过程操作,并学习到最新规范知识。
图1 基础工程虚拟施工图
(3)培养双能型教师
双能型教师,不但理论丰富,实践经验更应突出。对于实践性较强的课程,教师的实践经验在教学中将起来重要作用。应用型高等院校在加强教师下企业培训的同时,更应加大企业管理人员的引进,来加强应用型教师队伍建设。否则,教师没有施工经验,课堂教学将变成照本宣科,遇到技术性问题,只知概念不知如何操作,将不能更好地为学生解答疑问。我校土木工程施工课程专业教师,每年下基层进入工地现场进行实践学习2个月,在实践中提高实践技能,丰富实操知识,课堂教学效果提高明显。
2.3教学体系改革
无论是课堂教学还是实践教学,要想更好地满足现代教学要求,在培养应用型人才上做到理论与实践的结合,学生要学到理论与技能的统一,就要对课程体系就行调整。经过多年的改革与建设,通过校企合作,教赛结合,引进教学新场景,安徽新华学院土木工程施工形成新的教学体系(如图2所示)。
图2 土木工程施工课程教学体系
(1)修订教学大纲,调整课程目标
教学大纲是教学的总纲领。土木工程施工课程教学内容改革,调整课程目标及毕业要求,将思想政治教育充分融入教学环节,形成土木工程施工教学方案(如图3所示)。通过课程思政,培养学生科学严谨的工程思维,严谨务实的工匠精神,激发学生创新意识,提升工程施工组织与管理的能力,增强法律意识、安全意识、责任意识,树立正确的人生观和价值观。
课程目标一,通过对土木工程专业领域国内外的新技术成果和行业发展历程的介绍,让学生更好地了解其专业的内涵;结合我国重大和重点工程的工程实例教学,树立学生的民族自豪感和社会责任感,增强学生的大国工匠精神,激发学生的爱国热情和民族自信心。
课程目标二,通过土木工程施工建设过程中各工种工程施工工艺、施工方法及工程设计原理和施工要点、施工原则的讲解,培养学生的工程思维意识和工程创新意识,引导学生深入了解土木工程行业,建立终身的土木工程学习意识。
课程目标三,通过对工程施工和组织管理中所涉及的施工标准、施工原则及义务和责任的细致分析,引导学生养成良好的职业观念,让学生建立起安全意识、责任意识。
(2)课堂教学改革,丰富教学内容
为了丰富理论教学,课堂除了多媒体进行演示之外,可以引入翻转课堂、慕课、微课等多种形式,丰富教学内容,活跃课堂氛
围,提高课堂教学效率。课堂教学的基础知识,可以下放给学生,以课堂提问的方式进行检验。为了搞高课下效果,问答计入平时成绩。主要内容进行重点讲解,加强讨论,并把相关施工规范引入课堂,并以案例的形式对施工工艺以及规范知识进行巩固提高。
图3 土木工程施工教学方案
(3)加强在线教育,强化课外学习
构建网络平台,通过网络平台,学生可以在宿舍、图书馆等场所使用电脑或手机等设备在线阅览相关施工验收规范,操作虚拟施工程序,也可以在线观看建筑施工视频,让学生在业余时间完成预习、复习等相关工作,以提高自学能力和自我掌控能力。在线教育平台,加入在线习题,让学生随时随地可以进行网上作业,以巩固基础知识。
3. 结束语
在新时代背景下,中国社会、经济迅速发展,科学技术不断创新,新工科建设使得土木工程与新时代要求尽快融合。土木工程施工技术日新月异,装配式技术及BIM技术在建筑业不断发展壮大,在土木工程施工中应用越来越广泛,土木工程施工课程教育教学要不断改革创新,结合新工艺、新方法、新技术进行教学内容改革,不断推陈出新,主动适应时代潮流。人才培养不仅要培养具有创新意识的高水平应用型人才,更要加强课程思政建设,在新的时代,培育更多有担当,有责任,勇于对建设安全守住底线的社会主义现代化建设者,勇于为生态文明建设付出更多努力的美好生活建设者
参考文献:
[1]戎贤,催武文,闫西康.基于创新能力培养的土木工程施工课程教学改革研究[J]. 河北工业大学学报(社科版),2010(1):9-12
[2]李海涛.土木工程施工课程体系“模块化”教学模式探析[J].黑龙江教育学院学报,2011(5):94-95
[3]梁博,张伟,孙艺健. 土木工程学科虚拟实验室的整体框架研究和软件系统开发[J]. 土木建筑工程信息技术,2010,2(04):34-39
[4]何奕南.土木工程专业施工生产实习教学改革与实践[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2009(3):121
[5]韦良. 应用型本科院校土木工程施工课程教学改革与实践[J]. 广西师范学报(自然科版),2011(28):26-28
[6]健袁,陈英杰,罗立权,朱海燕. 土木工程施工课程教学改革探索[J].中国管理信息化,2019,22(3):186-187
[7]冯砚,王琦,刘克强,张彩霞,张瀚天.“土木工程施工”课程融入的思政教育元素的教学探讨[J].佳木斯大学社会科学学报,2020,38(4):217-219
[8]杨 阳,姚 刚,沈 鑫,张爱莉.基于VR和BIM技术的场景沉浸式土木工程施工课程建设[J].教育教学论坛.2020,(7):248-250
[9]王尧鸿.新工科背景下土木工程施工课程的教学方法研究[J].中国现代教育装备,2020(349):50-52
[10]杨文伟,金宝宏,车佳玲.基于创新能力培养的《土木工程施工》立体化教学模式实践[J].教育教学论坛,2019(32):167-168
作者简介:谢汝强(1976-)男,山东单县人,硕士,副教授,主要从事土木工程施工教学及研究。
基金项目:安徽省教育厅基金项目:一流本科人才示范引领基地-土建工程类一流本科人才示范引领基地(2019rcsfjd089);数字化背景下土木建筑类专业多元主体协同育人模式探索与实践(2020xgkxm037)。
【关键词】 土木工程施工;案例;虚拟实验;生产实习
土木工程施工课程是土木工程专业的一门主干课程,它的主要任务是让学生掌握土木工程施工各分部分项工程的施工工艺流程、基本原理、安全操作规程等,培养新时代土木工程施工专业性人才。随着经济、科学的不断发展,土木工程规模越来越大,构造也愈加复杂,施工难度增加,新技术、新材料和新工艺不断推陈出新,随之而来的是教学课程与工程实践差距不断拉大,为培养先进性人才带来了难度。土木工程施工是一门专业性强、实践性强的课程,理论与实践要与时俱进,教学内容要不断更新,这就要求土木工程施工的教学必须做出改革,以适应新时代要求,在新工科背景下培养合格的应用型人才。
1. 土木工程施工教学现状
土木工程施工教学,大多与其他课程相似,还是以课堂教学为主。但对于一个实践性较强的课程,以课堂为主的教学缺陷非常突出。
1.1 教学与生产不协调
教学与生产的不协调主要体现在教材的相对滞后性[1]。有些材料编写内容丰常经典,但时效性较差,新材料、新工艺和新技术得不到体现,内容较为传统,导致教学与生产脱节,知识更新不及时。
1.2 教学内容多,课时量少
土木工程施工内容繁多[2],以建筑工程方向为例,要学习土方工程、基础工程、砌体工程、混凝土结构工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程、施工组织概论、流水施工原理、网络计划和施工组织设计等。现行的教育方式是压缩课堂教学时间,把自主权交给学生,让学生有更多的课外时间去学习更多想学知识。如果教师不能改变,要想讲完教学内容,就要加快进度,教学速度快就会造成学生消化不良[3],对教学效果造成不良影响。
1.3 实习机会少,对施工现场认识不足
由于建筑结构体积的庞大性,即使有多媒体辅助,教学内容也不易表达完全,再加上学生在工地实习时间有限[4],大脑还无法形成空间思维模型,使得教与学节拍很难重合,造成学生对土木工程施工的全局性没有定性认识,对质量、安全没有形成大局意识,缺乏责任感与使命感。
另外现阶段,各院校实习资源不多,再加上企业不愿承担实习风险,使得实习不能一帆风顺。
1.4 师资水平达不到要求
应用型高校的师资以博士、硕士为主,虽以应用型人才培养为目的,但有实践能力的教师极其不足。高校对师资的学历、学术水平较为重视,对工程实践能力的要求一直处于边缘地带,造成应用型高水平师资匮乏,达不到学生培养目标要求[5]。
2. 教学模式改革
2.1课程思政建设,加强职业道德
土木工程施工课程是土木工程专业培养学生施工技术及施工组织设计能力的重要核心课程,对在工程实践中进行施工组织并解决工程技术问题,保障工程质量及施工安全具有重要作用。除技术层面,工程技术人更应具有较高的职业修养及道德水准,才能确保工程质量,保障人民生命财产安全。
(1)教学设计,融入思政
修订教学大纲,把思政建设融入课程目标,把职业道德融入教案之中,加强引导学生对专业的理解,激发学生对专业的热爱,树立强烈的爱国主义思想及社会责任感[6]。
在课堂教学或实践教学中,引入工程案例,对比成功与失败[7],引入标准规范,强调原则。从施工技术上引导学生严谨的治学态度,树立“安全第一,质量第一”的工程建设意识;从施工组织上引导学生做好事前、事中与事后控制,尤其是事前控制,树立危机意识,从源头上解决工程质量问题,为社会经济发展作出贡献。
(2)课程考核,体现思政
加强考核改革,在考核中适当体现课程思政,强化学生社会责任感和使命感。
根据土木工程施工课程特点,加强过程考核,引导学生自我管理[8]。强化工程实践,突出应用型,考试引入施工规范,强调文明施工、安全施工及环境生态保护,加强思政考核,体现社会责任;引入工程案例分析,突出解决实际问题能力。考核评价指标体系见表1。
表1 考核评价指标体系
2.2加强实践教学,突出能力培养
土木工程施工是一门实践性强的课程,单凭课堂教学,效果不佳。一个项目的施工工艺流程,包含了基本理论,更夹杂了人、材、机及安全等要素,只有在实践中才能有深刻的体会,才能学到施工的精华。对于以应用型人才培养为目标的高校,在理论教学以外,实践教学应放在突出位置,培养学生的实践能力是应用型人才培养的核心。
(1)加强实习基地建设
实习基地是学生实习的保障[9]。加强实习基地建设,是学生拓宽视野,掌握施工技术,提高理论水平的重要途径。我校土木工程专业多方面进行资源投入,并加大资金支持力度,与合肥市10多家建筑企业建立校企合作关系,形成长期合作机制,形成良好的实习市场。
(2)建立虚拟实验室
施工实习工地的建设周期大多1~3年,今年实习的工地,可能明年就竣工交付,实习场所也不复存在,还要重新寻找合适实习工地。由于电子计算机的发展,虚拟仿真技术越来越为成熟,也越来越受高校重视。通过虚拟环境,在三维空间内,学生可以按施工工艺流程自己进行施工操作,如身临其境,可以弥补现场实习不能如期进行的缺憾。如今AR和VR[10]技术已经得到应用与发展,学生带上虚拟设备,可以在虚拟工地进行漫游,了解建筑结构布局,了解施工现场布置。
虚拟实验可以与实习实现互补。现场实习受时间与空间限制,有些工程不能实现全过程实习,就会造成知识空白,而虚拟施工则较好弥补了这一缺陷,学生可以在实验室内完成施工全过程操作,并学习到最新规范知识。
图1 基础工程虚拟施工图
(3)培养双能型教师
双能型教师,不但理论丰富,实践经验更应突出。对于实践性较强的课程,教师的实践经验在教学中将起来重要作用。应用型高等院校在加强教师下企业培训的同时,更应加大企业管理人员的引进,来加强应用型教师队伍建设。否则,教师没有施工经验,课堂教学将变成照本宣科,遇到技术性问题,只知概念不知如何操作,将不能更好地为学生解答疑问。我校土木工程施工课程专业教师,每年下基层进入工地现场进行实践学习2个月,在实践中提高实践技能,丰富实操知识,课堂教学效果提高明显。
2.3教学体系改革
无论是课堂教学还是实践教学,要想更好地满足现代教学要求,在培养应用型人才上做到理论与实践的结合,学生要学到理论与技能的统一,就要对课程体系就行调整。经过多年的改革与建设,通过校企合作,教赛结合,引进教学新场景,安徽新华学院土木工程施工形成新的教学体系(如图2所示)。
图2 土木工程施工课程教学体系
(1)修订教学大纲,调整课程目标
教学大纲是教学的总纲领。土木工程施工课程教学内容改革,调整课程目标及毕业要求,将思想政治教育充分融入教学环节,形成土木工程施工教学方案(如图3所示)。通过课程思政,培养学生科学严谨的工程思维,严谨务实的工匠精神,激发学生创新意识,提升工程施工组织与管理的能力,增强法律意识、安全意识、责任意识,树立正确的人生观和价值观。
课程目标一,通过对土木工程专业领域国内外的新技术成果和行业发展历程的介绍,让学生更好地了解其专业的内涵;结合我国重大和重点工程的工程实例教学,树立学生的民族自豪感和社会责任感,增强学生的大国工匠精神,激发学生的爱国热情和民族自信心。
课程目标二,通过土木工程施工建设过程中各工种工程施工工艺、施工方法及工程设计原理和施工要点、施工原则的讲解,培养学生的工程思维意识和工程创新意识,引导学生深入了解土木工程行业,建立终身的土木工程学习意识。
课程目标三,通过对工程施工和组织管理中所涉及的施工标准、施工原则及义务和责任的细致分析,引导学生养成良好的职业观念,让学生建立起安全意识、责任意识。
(2)课堂教学改革,丰富教学内容
为了丰富理论教学,课堂除了多媒体进行演示之外,可以引入翻转课堂、慕课、微课等多种形式,丰富教学内容,活跃课堂氛
围,提高课堂教学效率。课堂教学的基础知识,可以下放给学生,以课堂提问的方式进行检验。为了搞高课下效果,问答计入平时成绩。主要内容进行重点讲解,加强讨论,并把相关施工规范引入课堂,并以案例的形式对施工工艺以及规范知识进行巩固提高。
图3 土木工程施工教学方案
(3)加强在线教育,强化课外学习
构建网络平台,通过网络平台,学生可以在宿舍、图书馆等场所使用电脑或手机等设备在线阅览相关施工验收规范,操作虚拟施工程序,也可以在线观看建筑施工视频,让学生在业余时间完成预习、复习等相关工作,以提高自学能力和自我掌控能力。在线教育平台,加入在线习题,让学生随时随地可以进行网上作业,以巩固基础知识。
3. 结束语
在新时代背景下,中国社会、经济迅速发展,科学技术不断创新,新工科建设使得土木工程与新时代要求尽快融合。土木工程施工技术日新月异,装配式技术及BIM技术在建筑业不断发展壮大,在土木工程施工中应用越来越广泛,土木工程施工课程教育教学要不断改革创新,结合新工艺、新方法、新技术进行教学内容改革,不断推陈出新,主动适应时代潮流。人才培养不仅要培养具有创新意识的高水平应用型人才,更要加强课程思政建设,在新的时代,培育更多有担当,有责任,勇于对建设安全守住底线的社会主义现代化建设者,勇于为生态文明建设付出更多努力的美好生活建设者
参考文献:
[1]戎贤,催武文,闫西康.基于创新能力培养的土木工程施工课程教学改革研究[J]. 河北工业大学学报(社科版),2010(1):9-12
[2]李海涛.土木工程施工课程体系“模块化”教学模式探析[J].黑龙江教育学院学报,2011(5):94-95
[3]梁博,张伟,孙艺健. 土木工程学科虚拟实验室的整体框架研究和软件系统开发[J]. 土木建筑工程信息技术,2010,2(04):34-39
[4]何奕南.土木工程专业施工生产实习教学改革与实践[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2009(3):121
[5]韦良. 应用型本科院校土木工程施工课程教学改革与实践[J]. 广西师范学报(自然科版),2011(28):26-28
[6]健袁,陈英杰,罗立权,朱海燕. 土木工程施工课程教学改革探索[J].中国管理信息化,2019,22(3):186-187
[7]冯砚,王琦,刘克强,张彩霞,张瀚天.“土木工程施工”课程融入的思政教育元素的教学探讨[J].佳木斯大学社会科学学报,2020,38(4):217-219
[8]杨 阳,姚 刚,沈 鑫,张爱莉.基于VR和BIM技术的场景沉浸式土木工程施工课程建设[J].教育教学论坛.2020,(7):248-250
[9]王尧鸿.新工科背景下土木工程施工课程的教学方法研究[J].中国现代教育装备,2020(349):50-52
[10]杨文伟,金宝宏,车佳玲.基于创新能力培养的《土木工程施工》立体化教学模式实践[J].教育教学论坛,2019(32):167-168
作者简介:谢汝强(1976-)男,山东单县人,硕士,副教授,主要从事土木工程施工教学及研究。
基金项目:安徽省教育厅基金项目:一流本科人才示范引领基地-土建工程类一流本科人才示范引领基地(2019rcsfjd089);数字化背景下土木建筑类专业多元主体协同育人模式探索与实践(2020xgkxm037)。