时间:2023-06-27 15:54:33
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇工程科学概论,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
高等教育的根本目标是培养学生自我获取知识、更新知识与技能的能力,由此实现自身职业发展和人类社会发展的可持续,而通识教育是实现高等教育根本目标的重要途径。环境科学是一门新兴的多领域交叉、综合性很强的学科,其发展极为迅速,已成为21世纪最活跃的学科之一。作为一门涉及社会科学、技术科学和自然科学的边缘学科,环境科学不能仅仅局限于专业环境教育,而应该向通识教育发展,尤其要向非环境专业学生普及环境科学知识。针对冶金领域的重污染状况,依据中南大学的学科特色和环境工程学科体系的建设规律,依托冶金工程一级学科,学校建设与发展了有鲜明特色的冶金环境工程学科。冶金工程与环境工程互相促进共同发展。《环境科学概论》是冶金工程专业学生的一门选修课。对于冶金工程专业的学生,其培养目标的侧重点与环境科学与环境工程专业学生应有较大差别,需培养其学习与今后工作过程中的整体性、系统性、综合性、复杂性的环境科学思维模式、可持续发展的观念、清洁冶金与循环经济的意识。本人从2003年开始承担冶金特色环境工程专业《环境科学概论》课程的教学任务,经过多年教学实践,认识到要开好《环境科学概论》这门课程,必须重视在课时有限的教学过程中,激发学生的学习兴趣,促使学生更好地了解、熟悉、掌握环境科学的基本理论、基本知识和基本技能。结合近年来在冶金工程专业《环境科学概论》教学中的经验与体会,谈几点该课程教学改革与创新之处,旨在充分发挥交叉重点学科群的优势,培养具有环境保护思想和环境科学思维的冶金工程高级复合型人才。
一、课程性质与专业特点的结合
相对于传统的课程,《环境科学概论》具有明显的特点:①学科任务是以人类面临的环境问题为导向,规范与调整人类的伦理、意识和行为规范,实现经济、社会与环境的协调发展,最终为人类提供舒适、便利和安全的生活环境。②始终贯彻公平公正的环境观,环境乃至地球整个系统都不是全部属于人类,而是地球上全体生命及其后代生存与发展所必须的资源与基础,故要求人类尊重自然、协调人与自然的关系。③学科领域覆盖面广,学科知识交叉性强,其涵盖社会科学、自然科学和工程技术诸多领域,涉及地学、化学、生态学、数学、毒理学、物理学、法学、经济学、管理学、心理学、伦理学、教育学等多学科知识。④环境科学仍是一个年轻和发展迅速的学科,新名词层出不穷,如生态足迹、绿色壁垒、绿色消费、循环经济、清洁生产、生态旅游、环境承载力等。⑤课程内容与实际结合密切,如各种污染物控制技术的原理与工程设计、工程实践紧密相关。⑥研究方法综合性强,环境问题具有综合性、复杂性,因此解决问题的方案具有多样性,各种方法论如系统论、信息论、控制论等在环境科学的研究中均有广泛的应用。⑦知识更新快。环境科学正处于快速发展期,新观点、新技术日新月异,环境热点不断变化,环境质量动态变迁。冶金工业属于高能耗、高污染行业,要实现其可持续发展,必须走低能耗、低污染的环境保护、清洁生产及循环经济之路。因此,使他们在今后工作中有能力对冶金行业的环境问题开展全面分析与提出解决方案,因此在知识广度、深度与侧重点上有别于环境科学与环境工程专业。
二、教学内容的精选
1.按专业性质精选内容,详略得当。本课程内容涉及专业领域广、内容多。在实际教学中,因授课学时所限,不可能面面俱到,理应“因材施教”。对于非环境专业的学生,在选择授课内容时除了兼顾全面系统外,更要突出重点,即授课内容要包含环境保护的基本内容,并在有限的课时内突出环境科学的重要问题、热点问题,尤其是与学生专业相关的环境知识。根据冶金工程专业学生的关注点及培养方向,有针对性地进行了详略选择。在讲解的过程中主要以现有冶金企业面临的环境问题为案例,讨论冶金行业三废高效治理与资源化,循环经济与清洁生产的主要途径,重点在于让学生建立环境意识,将环境科学与冶金科学融为一体。
2.按专题备课,补充与调整教学内容。备课是教学的首要环节,备课质量对教学质量有很大影响。传统的按节备课法缺乏灵活性和适应性,难以根据课本外的大量新信息补充、调整和组织教学内容。本课程结合专业特点,在简要讲解环境科学基本概念、基础理论、技术与方法等学科知识体系的基础上,结合本人长期从事冶金行业三废治理与资源化的科研与工程实践,以及在典型冶炼企业开展企业博士后研究工作期间积累的工作经验,按冶金过程中有色冶金污染源、冶炼烟气与粉尘污染控制技术、重金属废水深度处理与回用、重金属废渣资源综合利用、冶金过程中物理污染与控制、清洁冶金及有色冶金污染控制相关法律法规等专题进行模块式备课,并详细介绍环境科学在新技术方法手段的最新进展、发展趋势及其在冶金行业的应用。这种根据专业特色精选、补充、调整与重组教学内容的方式充分体现了教学的针对性。实践表明按专题进行备课和讲解起到了非常好的教学效果,从很大程度上提高了学生学习的积极性。
三、教学方法与模式的改革
环境科学概论课程涉及多方面内容,知识点多,结构有一定的复杂性,因而在教学实践中涉及相应的教学手段也应有所不同。经过多年的实践和完善,本课程形成了较为有效的教学组织方式及教学方法。课程教学过程中始终以冶金过程中的环境问题为导向,以学生为主体的教学理念,紧密结合学科发展动态,以案例为核心,融科研成果、工程实践于教学,并集成优化多种教学模式,实现科研促教学、教学促科研的良性循环,为学生提供了足够的创新与发展空间。另外,当前大多数高校均强调综合素质的培养,学时数大幅度压缩,课堂授课时间很有限。这些新特点对传统的教学方法与教学模式提出了挑战。所以教学过程中要精心设计教学的各个环节,巧妙表达教学内容,善于调节课堂气氛,增强课堂教学的艺术性和感染力,使讲课真正成为一门艺术,让学生在获得知识的同时,还能得到美的享受。本人在具体教学过程中采用了如下的教学方法与模式。
1.互动式教学。教学过程本身应是教学相长,课堂上师生之间要通过互动来完成教学任务。师生互动改变了过去老师在上面讲,学生在下面被动听的单向信息流的局面,形成老师引导、学生主动参与其中的信息双向交流的过程。所以,教师要避免授课过程中一味地演示课件,而应不时地走下讲台通过提问、肢体语言等方式与学生进行交流,有必要板书的地方一定要板书,这样才能活跃课堂气氛,让学生对学习产生兴趣。为了增加与学生间的互动,活跃课堂气氛,在教学实践中采取了各种做法:根据冶金工程专业特点,列出如下专题:试分析历史上环境事件中有几起是由重金属污染引发的及其内在原因;与重金属有关的湖南湘江镉污染事件、广东北江镉污染事件、湖南岳塘砷污染事件,等等的原因及对环境的影响,开展分析与讨论。采用学生准备、课堂上分组讨论或上台讲解等方式,把教学形式从以教师为中心转变到师生互动,甚至以学生为中心。如讲解物理污染时,将噪声污染、光污染、热污染、电磁辐射污染、放射性污染、冶炼企业物理污染及防治对策等内容提前布置给学生,给以一定的材料,让学生以小组为单位对小专题进行备课,推举一名学生上台讲解。
2.模块式教学。模块式教学具有如下特点:(1)条理清晰,实用性更强,更能引起学生学习的兴趣。(2)更能充分发挥教师备课的创造性,有效避免照本宣科。教师可以根据自己的理解,依据自己的特点,选取不同的模块,同一模块也有不同的侧重。(3)更能激发学生学习的兴趣。模块式教学从内容上满足了学生的要求,选取他们感兴趣的知识;此外多样化的教学方式更加激发了学生自觉、主动学习的积极性。(4)更有利于培养学生独立思考问题的能力。这种方式是一种鼓励学生积极参与、反应和创造,并逐步养成独立思考习惯的教学方法。实践表明模块式教学中围绕主题将最新颖、最前沿的内容形成条理清楚、逻辑性强的系统化知识教授给学生,起到了很好的教学效果。
3.案例式教学。环境科学概论这门课程理论性比较强,内容以概述性为主。如果采用传统的教学方法对课本中的概念、原理等逐条讲解,就会出现授课内容枯燥无味、学生不耐烦的局面,从而导致学生失去学习的兴趣。案例教学法是由西德教育家瓦·根舍因提出的,强调从日常生活中选取蕴含科学本质的范例进行教学。在教学实践中运用案例教学,让学生有身临其境之感,使学生在听“故事”、看“故事”中轻松愉快地学习到应该掌握的知识点。案例的引入包括以案例引出本次课要讲解的知识点、讲授中形象生动的多个实例、穿插案例,等等。结合承担的科研课题及工程实践(重金属废水生物制剂处理新技术、重金属重污染土壤的原位修复、重金属废渣硫固定与资源化等)开展深入的分析,讲解创新思路的提出、新工艺的设计、工业试验中碰到问题的解决思路、工程实践的运行,等等,并开展相应的环境评价分析。尤其是在讲授重金属废水治理技术时,将本人作为主要技术负责人开发的生物制剂法直接深度处理重金属废水、生物制剂法处理冶炼企业烟气洗涤含汞污酸这一世界性难题的工业试验及生产运行现场的录像资料播放给学生,此种科技知识转化为工程应用的实例激发了学生的创新性,引起了学生的极大兴趣。实践表明通过案例教学,用案例引路有效增加了教学过程的生动性,提高了学生的记忆效果,培养了学生的创新思维、独立思考及综合分析问题的能力,效果非常显著,真正达到了学以致用。
4.实践式教学。课堂讲授对学生来说缺乏直观认识,空泛的灌输也会影响学生听课的积极性,在活动课中插入一些调查研究性的任务,让学生们深入社会生产生活实践中,一方面调动了学生的积极性,另一方面通过理论与实际相联系,可以使课堂更加生动活泼。鼓励学生在课外亲自动手搜集相关资料,比如我国的三河三湖七大水系存在的环境问题及水质现状,各大城市大气质量现状及环境质量公报,历年来国际环境日主题等,就某个问题展开讨论,阐述自己的思想,力求大胆创新。为了调动学生的积极主动性,以小组为单位,以环境问题为主线,布置环境状况相关调研任务,并要求提出相应的对策,题目包括校园学生区生活垃圾成分、堆放及处置状况调研;校园教职工区生活垃圾成分、堆放及处置状况调研;学校学生区用水状况及废水性质调研;学校各马路汽车尾气排放状况调研;校园及周边环境噪声污染状况调研;桔子洲头沿线湘江水污染源调研;桔子洲尾沿线湘江水污染源调研;主校区大门口及公交车站大气污染状况调研;主校区荷花池、铁螺塘及南校区半月湖的水质状况调研等。多年的实践表明,学生通过以上简单的小课题的调研与实践主动去探求解决环境问题的途径和最佳方案,掌握并灵活运用了环境科学基础知识、基本理论和研究方法,学生非常喜欢这种主动参与的方式,通过调研他们的实践调研能力、创新思维能力和团队合作能力等方面均得到了全面的提升,学生在牢固掌握基础知识的同时,具备了一定的科学素养和个人能力。
5.多媒体教学。课件是多媒体教学的主要形式,课件的优劣直接影响教学质量的高低。备课时,以课程内容为基础,精心制作多媒体课件,注重色彩、图案和文字的选择与排版,为学生提供一个图文并茂的学习环境。在播放环境污染状况的图片时充分体现了其直观性,激发了学生的环保意识。概论性质的课程本身具有内容多、信息量大的特点,多媒体教学恰好可以增加课堂容量及信息传授量,这样更能引发学生的好奇心,吸引学生的注意力,加深其对学科知识系统的记忆和领悟能力,促进教学效率的提高。在教学过程中以使用PPT电子教案为主,课堂教学充分应用了动画等多媒体技术,发现学生对动画图片和视频材料感兴趣,比教师单纯讲课更有吸引力,所以在教学中精心筛选了与教材内容相关性高的图片和视频材料。多媒体教学有诸多优势,如多媒体课件呈现信息的速度快,某些课程存在教师要很好地控制教学进度的问题,但对于《环境科学概论》这门概论性质的课程,教学过程中发现不存在学生跟不上进度的问题。当然,在多媒体教学过程中,适当辅之以黑板板书等传统教学手段,把两者有机地结合起来,才能真正实现“高效、高质、高量”的教学目标。
中图分类号:G6420;TU85 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2015)05006404
资源枯竭、环境污染是目前人类社会发展面临的两难境况,而土木工程的建设和运营,既消耗大量的能源和资源,又带来多方面的环境影响。因此,发展资源能源消耗小、环境影响小的土木工程是土木工程领域实施可持续发展的时代要求。为适应这一时代精神,许多高校土木工程学科开设了环境工程概论课程,旨在现有的土木工程教育体系中,开展环境和可持续理念教育,培养具有资源节约、污染控制等多个领域专长的一专多能应用型土木工程人才,以改善设计和建造技术,实现土木工程的可持续性[1]。本文结合土木类专业环境工程概论课程教学实际,探讨课程教学内容、教学方法和考核评价等方面的改革,以寻求适应新时期土木工程人才培养要求的环境工程概论课程教学模式。
一.基于学科特点,构建既有继承又有创新的内容体系
环境工程概论是环境科学、环境工程等专业的必修课。目前,市场上流通的教材基本上由从事上述专业的学者编写完成,教材内容也都偏重环境领域的可持续发展、污染控制等基本原理和方法,而对其在土木工程中的应用没有涉及,也不包括与土木工程建设密切相关的土地环境问题与保护,以及与资源节约密切相关的绿色建筑与绿色施工等内容,教材的针对性不强[2-5]。因此,课程组在实际教学工作中,结合土木工程学科对该门课程的教学要求,整合完善了教学内容,在继承课程传统教学内容的基础上增设了若干专题。教学内容以环境工程的基本原理和基本知识为主线,讲授水环境、大气环境、固体废物、噪声、光、热、放射性等污染问题和防治措施,重点突出土木工程行业常见的环境问题及污染控制措施,并从节能型建筑、节水型建筑、绿色施工(节水、节材、节地、节能)等方面阐述绿色建筑建设的技术要求,构建既有继承又有创新的教学内容体系[1]。教改后的课程内容如表1所示。
从表1可以看出,教改后的教学内容紧密围绕环境工程概论课程的基本结构,在保留经典知识的同时,将视角立足于土木工程学科,把土木工程行业常见的环境问题、污染控制措施以及绿色建筑等纳入课程内容中,形成既有继承又有创新的教学内容体系。2013年,课程组将构建后的教学内容编著成面向土木工程学科的《环境工程概论》一书,由清华大学出版社列入其出版的土建创新类规划教材系列[1]。该教材突出了环境保护、资源节约在土木工程中的应用,反映了在土木工程领域积极建设环境友好型和资源节约型社会的新思想、新理念。使学生在今后工作或进一步学习中,将环境保护知识向本学科渗透,同时获得新的灵感或创新性思维。
二、协调传统教学手段和现代教育技术,探索立体化教学方式
环境工程概论是概述性课程,内容涉及水文学、环境地质学、水力学、生物学、化学、气象学、土壤学等方面知识,再加上补充的与土木工程有关的创新内容,课时的有限性与知识的增长性之间的矛盾日益突出。这就要求课程组教师在授课时应更加注重所讲解内容的质和量,将多而杂的信息进行疏理与归纳,以灵活的方式传达给学生,但传统的、单一的灌输式教学方法难以取得满意的教学效果,也无法满足当前应用性、创新型人才的培养要求。因此,在教学模式上必须进行改革,改变以往单一的注入式教学方法,积极探索自学总结式教学、启发式教学、案例教学、课堂专题研讨、影音及实地参观等多元化、立体化教学模式,将多种方法有机结合,将教师的主导作用和学生的主体地位相结合,增强课堂教学的生动性和真实性,进而提高教学效果和学生创新能力。
(一)讲授法
在概述性课程的教学过程中,利用多媒体课件讲授是使用最广泛,也是最传统的教学方法,但学生处于被动接受的地位,不太利于土木工程学科应用型人才的培养。因此,在教学实施过程中,应相应地缩减该类教学方法的使用。只有在针对教学内容较难、知识点在其知识结构链中起核心作用,并对后续知识的学习起决定作用的教学内容时,才使用讲授法教学方法。
(二)自学总结法
在课堂学时减少、课程内容充实增加的情况下,充分利用自学总结法提高学生的知识摄入量。教学模式采用教师拟定自学提纲、指定自学内容、明确学习目标,并要求学生在一定结构范围内做出总结。该方法主要针对介绍性、不必作过多阐述、比较浅显的、非核心知识单元的基本教学内容。
(三)启发式教学
积极开展启发式教学,引导学生独立思考,使学生对知识的学习达到触类旁通和举一反三的效果。该方法比较适合在传授与土木工程有关的水、气、声、渣、光、热等环境问题和防控时采用。在这部分教学内容之前,学生已经学习和掌握了上述环境问题污染控制的基本知识和基本原理。因此,可以学生知识背景为基础,由教师提出问题,学生分析和解决问题,或积极引导学生提出本专业的环境问题,并帮助学生提出解决本领域环境污染问题的有效方案和建议,把课堂教学活动由单纯的“教”转化成“教与学”的统一。这种“引而不发,导而不讲”的教学方法,一方面可以促进师生之间的互动,活跃课堂气氛,激发学生浓厚的学习兴趣;另一方面也可以培养学生将相关知识融会贯通,进行思考和分析的综合能力。
(四)案例教学
在教学中适当采用与日常生活较为接近的环境案例教学,可以让学生感到环境问题离我们非常近,因而应该给予更多的关注,并且可以从自己的专业工作入手,从身边的一点一滴做起[6]。这种方法可以贯穿整个教学过程,特别是在每个章节的开始,安排一个与章节内容有关的“案例导入”引出相关的章节要点。 如讲解土地问题及防治时,以城市“地陷”作为案例导入;光、热污染章节以玻璃幕墙光污染为案例导入;大气污染及控制章节则以今年中东部地区多次出现的“雾霾”为案例导入等等。通过案例教学,让学生感受到可以“学以致用”,从而激发学习兴趣,并将感性认识上升到理性的思考,从更深的层面来认识环境问题。
(五)课堂专题研讨
在讲授完某个专题后,教师可结合土木工程学科布置几个相关的小主题,让学生分组查阅资料和调研身边发生的实例,并制作成PPT文件在课堂上汇报,调研和汇报情况则计入课程平时成绩。例如要求学生对学校建筑中的水回用情况、建筑装修垃圾的产生原因及防治、固体废物在建筑材料中的综合利用、建筑节能等情况进行调研等等。这种方法打破了以教师为中心的传统教学模式,师生的角色换位使很多学生感到新鲜有趣,从而提高了学习兴趣,也取得了较好的教学效果。这种方法一般适合在各章节内容结束之后安排相关主题。
(六)实地参观教学
实地参观有利于学生对知识体系的感性认知和掌握[7]。因此,在学完重点章节后,课程组积极组织学生进行相应的实地参观。例如,组织学生参观集美区污水处理厂、厦门市东部固体废弃物处理中心卫生填埋场、厦门BRT沿线的声屏障、典型的大面积玻璃幕墙建筑等等,使学生亲临实地获得感性认识。这样既巩固了课堂教学知识,又增强了学生的学习兴趣。
(七)影音教学
在教学过程中,任课教师广泛搜集电视、网络中与教学内容相关的视频资料,如《今日说法》、《焦点访谈》、《经济与法》、《中国财经报道》等栏目经常会报道水污染、空气污染、噪声污染、垃圾填埋场污染以及城市“地陷”等关系民生的热点问题。在每章课堂教学结束时,安排时间给学生播放,并在播放结束后,结合视频中反映的环境问题和学生一起归纳出主要的知识点。这种方法能使学生形象地认识到现实生活中存在的环境问题,具有生动、形象、直观等特点。通过视觉和听觉全方位地启迪学生思维,最大程度地弥补传统教学方法的不足,提高教学的生动性和教学效果。
教学质量的提高有赖于教学手段的提高和教学方法的改进。在明确教学目标、把握教学内容的基础上,课程组积极探索上述多元化、立体化的教学方式。根据不同章节内容建立丰富的案例和影音教学素材库,弥补学生缺乏感性认识的不足,通过因势利导和专题研讨在课堂上加强师生互动,确立学生在学习中的主体地位,使教学内容更为丰富、教学形式更为生动,为学生提供丰富的教学资源和良好环境,实现学生的自主学习和优质教学资源的共享。
三、改变传统的课程考核方法,培养学生的创新应用能力
环境工程概论是集素质教育、道德教育和专业知识教育为一体的概述性课程,因而考核既要体现学生对基本知识的掌握,还要突出学生的实践能力与创新能力[8]。在课程考核方面,概述性课程大多是采用写论文的考核方式,这种方法存在很多局限性,如部分学生书写敷衍,网络资料的剪贴复制导致论文主题不突出,甚至内容张冠李戴,因此仅凭论文不能反映出学生对教学内容的吸收和掌握情况。而对试卷考核来说,内容可以涉及到每个章节,各部分分值也能均衡,且通过主观题和客观题的设置,基本知识和原理都能有很好的体现和覆盖,是一种对理论知识较合理的考核方式,但其也不可避免地忽略了实践性,不能很好体现学生的应用和创新能力,无法实现土木工程学科设置该门课程的教学目的。因此,有必要改革传统的课程考核方式,在理论考核中渗入实践环节。这种理论与实践相结合的考核方式,既可促使学生更好地掌握基本原理和概念,又能将学生环境保护素养的提高寓于专业实践中。
具体实施过程中,课程组结合多元化教学方法将多种考核同步进行。对于基本概念、基本原理的掌握,采用课堂提问及试卷考核形式,而实践和创新能力的考核,则结合有关专题研讨、实地教学等进行,将各环节学生的考核和期末考试有机地结合起来,减少期末考试的份额,达到既激发学生主动学习,又能提高学生实践能力的目的。
四、结语
通过上述教学改革的探索和实施,课程组建立了针对性和应用性较强、符合土木学科发展要求的课程内容体系,创新了能激发学生学习内驱力的多元化、立体化的教学方式,完善了能突出学生创新和应用能力的综合考核方法,三者之间有机联系、相互影响,朝着培养一专多能的复合型人才、应用型人才、创新型人才的目标努力。这种“三位一体”的教学改革,将全面提高环境工程概论课程的教学实效性,继而有效培养具有资源节约、污染控制等多个领域专长的土木工程师,积极推动资源消耗少、环境污染小的土木工程的设计、建造和应用,最终实现土木工程领域的可持续发展要求。参考文献:
[1] 马红芳,苑宝玲.环境工程概论[M].北京:清华大学出版社,2013.
[2] 朱蓓丽. 环境工程概论[M].2版北京:科学出版社,2006.
[3] 周集体,张爱丽,金若菲. 环境工程概论[M].大连:大连理工大学出版社,2007.
[4] 方淑荣. 环境科学概论[M]. 北京:清华大学出版社,2011.
[5] 沈耀良,汪家权.环境工程概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089 (2012)02-0014-02
前言
土木工程概论是在教育部1998年进行专业目录调整,大土木专业建立后新出现的一门面向入学新生的必修课程,也是一门新兴课程。主要介绍土木工程(专业)内涵、土木工程形式、特点、最新成就、发展方向以及土木工程材料、建造方式等内容,还包括土工程学生应具备的知识、能力和学习方法。目的是使学生一入学就了解土木工程的广阔领域[1],感觉到专业成后可以大有作为,从而产生强烈的学习欲望,建立对专业的深厚感情,树立投身祖国建设事业的信念。
该课程具有以下特点:
(1)课程较新,不同于力学、建筑学、结构设计等传统课程,还未形成非常成熟的教学体系;
(2)受众特殊,面向的是没有任何基础的新生,讲授的却是专业性较强的内容;
(3)内容涉及面广,涵盖土木工程(专业)的方方面面,即包括专业情况、知识体系、能力要求及学习方法,还包括各种工程形式、建造以及管理等方面的知识;
(4)教学目的特殊,其他课程以传授知识、培养能力为主,该课程要求学生掌握的内容不多,主要是帮助学生了解大土木的内涵、树立专业观念、培养专业学习兴趣、了解研究发展的方向。
由于上述原因,导致在目前的课程教学实践中存在一些问题,未能很好地发挥该课程的的重要作用,为改善教学效果,许多开设土木工程的院校对该课程教学改革进行了有益的探索,在分析了目前土木工程概论教学存在问题的基础上,我们也结合自身情况进行了相应的教学改革实践。
1 存在问题
重视不足。由于课程的新兴性和介绍性特点,一些学校对该课程重要性认识不足,选派教师、安排学时、教师授课以及学生学习等环节往往不如骨干课程受重视。
课程内容把握差距大。这有教材的原因也有教师的原因,有些教材内容带有很强的作者或学院背景,本人(学院)哪些方面比较强,往往重点介绍;有些教材重理论介绍,有些教材重建设实例展示;有些教材注重过去发展,有些教材注重未来展望,故此教材内容、形式不统一。因为该课程内容相当宽泛,很少有教师能够熟悉课程涉及的全部内容,教学实践中有些授课教师熟悉部分多讲,不熟悉部分少讲、不讲,所以各院校该课程的学习相差较大。
讲授方式不固定。目前教学实践中一般由一名教师主讲和多名教师共同讲授两种方式。一人讲存在局限性,如前述,土木工程涵盖过去的多个专业,涉及工程建设的各环节,某一教师不可能是各方面的行家;有些院校组织各方面资深学者就土木工程的某些方面作专题讲座的形式来讲授,深度和前瞻性都能满足,但作为课程的系统性不能保证。
教学方法单一。我国高校传统的教学方法通常只关注教与学,对学生怎样学、学什么、学多少及学生的认同感关注不够[2],在教与学的关系中,“教”虽然起着指导作用,但终究是外在的东西,只有“学”才是内在的。学生只有通过主动刻苦的学习,才能把知识内化成自己的才能[3]。目前土木工程概论的教学实践中也存在重知识、轻方法,重灌输、轻互动,重教师、轻学生等问题。
教学改革实践
选择优质教材,结合专业方向设置制定教学大纲,课程内容既考虑土木工程丰富内涵和知识的系统性,又有学院自身的特点。我院土木工程专业共开设建筑工程、道路与桥梁工程两方向,拟开设港口工程方向。首先参考了江见鲸等[4]、罗福午[5]、丁大钧等[6]、陈学军[7]等多版本教材,最终选定了江见鲸先生、叶志明教授主编的土木工程概论教材及相应CAI教学课件作为教材,其余作为参考教材。江见鲸教材的优点,根据我院专业培养目标要求对其内容做适当的详略处理,30学时课程,建筑工程、交通土建、土木工程施工各用4课时,工程材料、基础工程港口工程、土木工程师设计方法各用2学时,其余适当介绍主要内容。
由于教材编制的时效性,至少落后工程实践2年以上,所以教材使用中,应注意及时将土木工程的新理论、新技术、新方法、新材料及新建典型工程等信息补充至教学中,保证课程的先进性。
2.组织课程组,系统授课。结合前述两种授课方式的特点,我们成立了以专业负责人主的土木工程概论课程组共5人,其中教授2人、副教授3人,有博士学位2人,硕士学位2人,专长涉及建筑工程、岩土、交通工程、施工组织与管理等方面,这些教师不但有较高的专业水平还有深厚的工程或研究背景。课程组共同讨论修订教学大纲,由负责人进行课程统筹,制定教学计划,基础工程、交通工程、施工和设计方法等章节由4名教师主讲,其余内容由课程负责人讲授。
3.根据课程特点采用启发性、典型工程实例引导等教学方式。总理在会见第五届高等教育国家级教学成果奖获奖代表和北京市优秀教师时提出,孔子说:“不愤不启,不悱不发”,这八个字的意思就是要实行启发式教育,把学生作为教学的中心,使学生在学习的整个过程中保持着主动性,主动地提出问题,主动地思考问题,主动去发现,主动去探索。启发式教育的核心就是要培养学生独立思考和创新思维。所谓教是为了不教,就是要使学生自己掌握学习的方法,提高创新的能力。该课程面向刚入学还没有建立工程、专业概念的新生,既要向他(她)们介绍土木工程形式、建造技术、发展等知识,更要传授他(她)们专业的知识体系、学习方法[8],包括课程学习、设计、实习和实验等环节的注意问题,帮助他们转变思维方式,还要帮助他(他)们树立专业观念、工程意识,通过课程学习让他(她)们热爱上建设事业,热爱上土木工程专业,激发起学好专业的兴趣,使学生在进一步接触专业的其他课程前,充分了解将来可能的工作岗位、工作环境,极大提高学生在本科的学习过程中寻找适合自己的方向,有目的性地学习,提高学习的有效性。
组织学生根据自己的爱好结合课程内容进行专题演讲,可极大地提高学生的学习兴趣,锻炼学生的能力,效果更好。
有条件的话课余时间安排若干场有关土木工程各领域发展前沿的讲座,聘请设计或施工企业知名的设计、建造师、和其他专家,让学生与工程领域的专家学者见面,探讨土木工程发展成就、专业技术现状及发展前景等弥补课程教学之不足。
五、采用丰富教学方式,采用多媒体教学、典型工程实例介绍、工程现场讲解、教师网络答疑等多种方式,配合课堂教学。充分利用丰富的多媒体资源,有效使用各种媒体的信息传递手段,提高授课效果与效率。为使土木工程专业的新生能尽早对本专业有一定的了解,培养其学习兴趣,多媒体授课时,尽可能采用图片、动画、视频内容,充分展示了土木工程各个领域的典型实例,以生动活泼的方式,以声音、视觉的冲击加强学生的感性认识。
教学中应充分利用教师的个人特点,利用自己丰富的专业背景和工程及研究经验,将他们多年积累的工作经验、解决问题的思维方式传授给学生,以自身的经历与成就感染学生,增强学生的认同感和专业荣誉感,才可能给予刚入大学校门满载热情、焦虑、迷茫的新生指明专业方向[2], 满足他们的求知欲,充分挖掘和发挥学生的自学能力和表现能力。
改革学生成绩评定方法。应综合考察学生的学习表现、知识水平、能力水平,要真正了解学生的课程学习效果。所以学生成绩至少应由四部分组成:平时出勤情况,大约应占10%左右;课堂互动环节表现,大约占10%左右;课程作业,应作为主要考察内容,可以用小论文形式或调查报告形式。考虑到要求受教育者接受综合课程的教育, 以便他们能够在从事工程活动的同时考虑到自然界和人类社会的普通联系, 并且学会从综合的角度对这样一些问题加以思考和解决[9],作业不应是简单的问答形式,一般需要学生对课程知识的综合理解和应用,通过观察和思考,需要学生的主观思维和逻辑判断才能做出,以培养学生的辩证思维方法和自学能力,例如关于工程实例的调查研究报告或学习某种工程材料、形式、建造方法的收获体会,通过作业还可以锻炼学生理论联系实际能力,既增加学生对土木工程的充分了解,也锻炼了写作的能力,此部分成绩至少占50%;对课程知识的掌握程度以测验形式检验,可安排2-3次测验,成绩占30%左右。通过这样的评价体系可以更好、更客观地反映学生的学习效果,也更符合课程的性质及特点。
经过几年的改革探索,本院土木工程概论课程教学团队已基本形成,教学效果明显提高,学生对专业的认知有明显提高,专业学习兴趣十分浓厚,学生对该课程的评价在同专业内名列前茅,由主讲教师编制的的教学课件获得全国高等学校土木工程专业多媒体教学课件竞赛二等奖和河北省第十二届多媒体教育软件大奖赛三等奖。今后我们还将继续努力进行土木工程概论课程的改革探索,为更好的实现专业培养目标做贡献。
参考文献
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中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.12.055
Characteristics and Teaching Features the Course of
"Introduction to Civil Engineering"
ZHANG Qinling, YANG Liu
(College of Water Resources and Architectural Engineering, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)
Abstract In order to promote the teaching reform and construction of civil engineering course of Civil Engineering Specialty in Tarim University, according to the characteristics of the course, in terms of teaching materials, teaching methods, teaching content, practice teaching curriculum assessment methods were discussed teaching, and propose appropriate measures some suggestions for colleagues reference.
Key words introduction to civil engineering; course characteristics; teaching discussion
0 前言
1988年教育部颁布了最新本科专业目录,从此以后我国的土木工程专业正式隶属于“大土木”的框架。从大土木的意义上讲,“土木工程概论” 是土木工程专业的所有课程中相对较新的一门课程。
塔里木大学(以下简称“我校”)的土木工程专业于2003年开始招生,其下开设有建筑工程、道路与桥梁工程两个方向。经过多年的教学改革与实践,在建筑工程和道路与桥梁工程的设计、施工、研究等等方面都本着“立足南疆、面向兵团、服务新疆”的宗旨,培养了大批“品德优良、基础厚实、知识广博、专业精深”的高素质人才,尤其为南疆土木工程事业的发展起着重大推进作用。
自我校土木工程专业成立之始,就开设了“土木工程概论”课程,至今已有10多个年头。近年来,作者一直从事本课程的教学工作,本文结合本校的实际情况,对其课程特点及教学进行几点探讨。
1 课程特点
教学的对象是大一新生。本课程设在大一第二学期,是学生进入大学后的第一门专业基础课,在整个专业课程体系中起着重要的先导作用。
教学内容多,教材更新慢。本课程涉及内容涵盖土木工程专业全貌,既有本专业的许多相关课程内容,如土木工程材料、基础工程,又有各种工程结构的勘察、设计、施工、项目管理以及计算机等多方面知识,因此教学具有一定难度。再者,现代的土木工程发展较快,新知识、新技术及新材料等日新月异,而我们所使用的教材更新较慢。所以,为了充分发挥本科的先导作用,需将土木工程最新信息及时介绍给学生,激发学生学习本专业课程的积极性。
学时少。教材在编著时因考虑到概论类课程的学时较少的情况, 在内容上范围较广在深度上较浅,基本都是点到为止。我校本课程的授课学时数为24学时,如何在有限的时间里,把较多的教学知识点和本课程的前沿动态生动有趣地传授给学生,不仅需要对教学内容熟练掌握,也需要对教授的内容进行一定的取舍与补充,是这门课程所直接面临的难题。
2 教学探讨
丰富教学方法,选择合适的教材。对于任课教师而言,要不断提高自身的学术知识素质,也要不断探索和创新科学的教学方法,丰富自己的教学方法。如在教学中,多利用多媒体的教学手段,提高自己的PPT制作技巧,所利用丰富的网络资源,来提高本课程的课堂教学效果。总之,从事“土木工程概论”课程教学的教师,不仅要不断学习专业知识及其学科前沿的新工艺、新材料及新技术等最新知识,还要不断探索和丰富完善教学方式方法,并定期参加工程实践培训与学习锻炼提高,以丰富实践经验,只有这样,才能在“土木工程概论”课程的教学中取得令人满意的效果。教材对于任何课程而言都是极其重要的,目前,我校本课程选用的教材是由叶志明主编,高等教育出版社第三版的“土木工程概论”。选择本教材的原因有三:一是本教材采用四色印刷,重点反映土木工程发展的最新研究成果,注重将历史人文内容、哲理贯穿于教材中。二是本教材结合网络资源,利于教师将文字教材和网络资源结合起来展开教学;三是本教材按20~30学时的教学计划编写,与本校本课程的24学时较为接近。
针对学生不同的专业方向,授课内容详略得当。当前各高校的土木工程专业普遍采用分流模式。例如我校土木工程专业下开设建筑工程、道路与桥梁工程两个专业方向。在学生选择专业方向时,希望他们对这两个方向将要学习的内容、课程和特点都已有较为全面的了解,能够选择自己喜欢的专业方向。因此,在有限课时情况下,兼顾“大土木”原则,任课教师可根据专业区别尽可能详细地反映课程总体内容,突出相应重点。在实际的教学当中,建筑工程方向可以简单介绍建筑按用途分类和按主体结构所用材料分类两种分类体系,重点放在多层、高层与超高层建筑体系上;而道路工程方向可以重点介绍交通土建工程和桥梁工程;对该课程的教学可根据不同专业模块方向进行有侧重点的讲解。
采用启发、互动式教学激发学生学习热情。启发式教学是通过各种启发诱导来挖掘学生的潜能。而互动式教学模式就是以“学生为主体,教师为主导”为教学原则。
从我校土木工程专业一年级学生的生源及高考录取成绩情况来看,具有以下特点:学生的基础普遍较好,学习积极性普遍很高,对学习充满了渴望和浓厚的兴趣;同时,对土木工程专业不是很了解,尚缺少相关的专业知识。因此为激发学生的学习热情,可采用启发、互动式教学方法。比如授课老师在讲解道路的线形组合时,可先让学生思考一下道路的线形形式,在提出“连接两个城市的道路的线形为何不全部采用直线,两点间不是直线最短吗?那样既可降低工程造价也可使车速开得更快吗?”等问题让学生去思考、讨论,然后就可引出道路线形组成及结构组成等知识点。当然,任课教师可根据授课内容,把身边熟悉的建筑材料、建筑物等引入课堂,以课堂提问的互动方式穿插于课堂教学中;或在适当时候提出问题让学生思考、分组讨论,课后布置一些思考问题,让学生课去图书馆或网上去收集、查阅资料,或到实地进行考察等,以小论文的形式递交,其成绩可计算在本课程的结业考试中。
加强本课程的实践教学。目前我校开设的与“土木工程概论”课程联系最为紧密的实践性教学就是开设在大学二年级第一学期的专业认识实习,所以实践性教学和课堂教学之间存在着一定的脱节问题。而在教师教学过程中,课堂内容的教学与课程的实践性教学又是密不可分、相辅相成的。为了解决两者的脱节问题,在授课时,可根据教学内容,可采用灵活的课堂教学方式。例如:在讲到公路和城市道路的分类、组成、作用等知识点时,可鼓励学生业余时间去实地考察校园内各条道路及本市主要城市道路的基本情况,这样能让学生在接触专业知识的同时更好地从感官进行认识,学会将理论与实践良好融合,加深学生的理解,增强记忆。另外,为增强本课程的实践教学环节,建议把土木工程专业认识实习提前到本课程的理论教学完成后。通过带领学生亲身实地参观观察本市及阿克苏地区的具有特点的高层和超高层建筑、特种结构、各类桥梁、城市道路及沙漠公路等实体建筑,以充分调动学生的学习积极性,激发学生对本专业的学习热情。
考试方式多样化。高校素质教育的核心问题是对学生的综合素质和能力的培养。互动法教学的目的是否达到,既能考查学生对理论知识的掌握程度,又能反映学生进行工程实践的能力。开卷和闭卷是传统教育下的考核方式,一定程度上限制了学生的思维空间,不利于对学生创新能力的培养。
关于考核问题,我校分为两部分,第一部分是平时成绩,第二部分为期末试卷的考试成绩,平时成绩一般占总成绩的40%,期末综合考试成绩占总成绩的60%。总之,要有效体现学生的学习过程,准确全面地反映学生的学习情况。
3 结语
本课程所包括的内容较多,涉及的知识面较广,为有效地发挥本门先导课的作用,本文结合自身教学实践,对本课程的教学过程进行了初步探讨,以期能够提高学生的学习兴趣,激发学生的学习潜能,能够为新生入学接触到的第一门专业课程开个好头,充分发挥“土木工程概论”课程在专业教学当中的先导作用。
参考文献
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[2] 何忠明,胡庆国.高校“土木工程概论”课程教学改革初探[J].中国电力教育,2010(16):100-101.
1.1课堂教学和讨论
立足于学生的实际水平和培养目标的要求确定教学目标,由于本课程是作为交通运输专业学生学习后续专业课的前期准备,因而教学内容的组织以“广度优先”为原则,注重培养学生专业素质和分析问题的能力,降低对初学专业知识的学生而言层次过深、难以理解部分内容,如力学分析等的学习要求,适当增加与其专业关系密切的如铁路运输设备、车站和铁路运输组织等知识的比例。对课程中学生自己能自学或一看就明白的内容,教师在课堂上可少讲,把讲深的重点放在对一些难点的讲解上[3]。同时采用课堂提问形式,培养学生预习、复习教学内容的习惯;开展小组讨论,培养学生互助和互动学习的能力;鼓励学生在已有知识的基础上通过自学探寻分析、解决问题的方法,培养他们探索学习的能力等等。
1.2课后交流按照认知主义学习理论,仅凭课题上教学和讨论的时间和强化效果,均不足以满足学生对知识内容的掌握。然而,现在大学的教学区域与学生宿舍和教师办公地点相距较远,师生除了上课时间之外,几乎很难有面对面的机会。在一定程度上,影响了学生在课后对于所学知识的消化理解,教师也无法即时为学生提供有效的指导和帮助。这就使得课堂之后的师生交流变得尤为重要。现代通讯和网络技术的发展,也为专业教学提供一个师生交流和讨论的良好平台。手机、电话可以使学生在遇到疑问和困惑的时候,即时联系到教师,而互联网提供了多种途径的信息传输方式,例如聊天软件、电子邮件和专业辅导网站等都可以快捷地传输图形和文字资料,极大的提高了学生的学习效率和教师的管理效率[4]。
1.3现场观摩兴趣是最好的老师,是推动学习的动力。孔子说:“知之者,不如好之者;好之者,不如乐之者。”教学实践也告诉我们,学习兴趣是学生顺利完成学习任务的心理前提。学生一旦对所学内容产生兴趣时,就能积极主动的去学,乐学不倦。而铁道工程本身就是一门与实践结合非常紧密的课程,在课堂理论教学的基础上,结合现场实际,更能激发学生学习的兴趣[5]。长沙火车南站始建于1934年,至今已有70多年历史,2007年,湖南省长沙市对长沙火车南站实施整体拆迁规划,将老车站整体迁出中心城区,在其原址建立起一个毗邻湘江的火车广场公园。火车广场公园包括客运景观记忆区、主题展厅及中心服务区、货运景观记忆区等7个功能观赏区,生动直观地展示了铁道工程中所涉及的轨道、线路、机车、车辆和站场等基本概念,极大的提高了学生学习的兴趣,激发了对专业知识的求知欲以及对以后学习工作规划的参考。
2多元化教学模式的关键问题
铁道工程专业教育将培养满足社会经济建设需求的行业生力军,结合素质教育和创新人才培养目标进行多元化模式教学是高校发展的必然趋势。在实现多元化教学模式的过程中,着重需从以下三个方面来把握。一是教师在努力提高教学水平的同时,还应该利用各种资源积极参与铁道工程科研项目,加强与现场实际工程的合作,跟踪本行业最新发展动向和趋势。二是教师增强讲课技巧,利用多媒体技术保证时间较为充裕,为进行互动式教学提供便利,采用“提问式”、“点评式”和“讨论式”等形式,增加学生在课堂教学中的参与度,形成互动式教学的氛围,达到良好的教学效果。三是本着尊重和平等的前提,以饱满的热情与学生进行交流和讨论,努力为学生打开思路拓展视野,使学生得到该领域最新的研究成果以及研究方法,为学生今后的学习和研究打开一扇智慧之门。通过近年来从事该门课程的教学摸索和体验,以素质教育和创新人才培养为目的,逐步形成了以多媒体为技术支持,课堂教学、课内讨论、课后交流和现场观摩相结合的多元化教学模式,具体架构模式如图1所示。它表明,在新的铁道工程教育体系中最重要的是素质教育和创新教育,而深厚宽广的素质教育为创新教育提供了必要的基础,只有把素质教育的观念和内容内化到教育教学活动的全过程中,二者相互呼应,相互联系,才能培训出立足专业、面向社会的新时代创新型技术人才。
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)36-0192-03
《土木工程概论》课程是土建类各专业的一门非常重要的职业基础课程,在整个课程的设置体系中起着先导和启蒙作用,肩负着把完全不具备专业知识的学生引入到土木工程行业的大门,使学生从综合教育跨入到土木建筑专业教育的重任。通过《土木工程概论》课程的学习,可以使学生了解土木工程行业的基本情况,了解土木工程行业在整个国民经济中的地位和作用,从而激发学生学习专业课程的兴趣,树立专业思想,为学生学习后续专业基础课和专业技能课程理清思路,指明方向。因此,《土木工程概论》课程在整个土建类专业的教学中具有非常重要的现实意义。
一、《土木工程概论》课程的主要特点
《土木工程概论》课程主要讲授土木工程的各个层面的知识和内容,较为详尽地介绍了土木工程各个分支学科所涉及的主要内容和知识,其课程的主要特点如下。
1.课程内容范围广泛。《土木工程概论》课程的内容非常广泛,其涉及的教学内容囊括了土木工程专业的所有领域,甚至包括了土木工程专业的许多相关课程的教学内容[1]。由于土木工程概论课程为土木工程专业的引导课程,编写《土木工程概论》课程教材者往往在教材编写时涵盖的内容非常宽广,但知识点的内容却非常浅显,很多内容如基础工程、港口工程、交通工程、建筑材料等在内容的安排上基本上都是点到为止。因此,在《土木工程概论》课程的教学过程中如何有效地取舍教材内容,是每位任课教师所面临的主要问题。
2.教学内容以理论实践相结合为主。《土木工程概论》课程涉及的教学内容虽然浅显,但与工程实际联系又非常密切,教材内容应该以工程案例为切入点,全面展示土木工程的经济技术、建筑风貌和所采用的新型建筑材料,以及土木工程中常见问题的处理方法,从而适度地拓展学生的视野,为学生了解专业、学习专业知识以及确定学习目标和方向奠定了一定的基础。
3.教学内容需要不断更新和补充。《土木工程概论》课程所涉及到的课程内容往往与现有的工程实际紧密相关,随着我国经济的快速发展,建筑行业的不断壮大,我国的建筑业得到了前所未有的发展,但《土木工程概论》课程的教材在很长一段时间内却不能如建筑工程的发展一样快速进行更新,导致很多内容滞后于工程实际。如出现在许多教材中的世界排名第一高楼:台北101大楼,现早已被迪拜的迪拜塔所超越。教材内容的滞后使得学生不能及时了解到建筑界新的发展,极大地阻碍了学生与工程实际的有效接轨,不利于学生的有效成长。因此,如何在教材内容滞后的情况下,要求教师密切关注建筑界的发展动向,灵活地增加新的教学内容和工程案例,是每位承担《土木工程概论》课程任课教师的职责和义务。
二、《土木工程概论》课程的教学现状
1.实践教学环节缺乏。在土木工程概论课程的教学过程中,我们不难发现有相当一部分在读学生,甚至极个别任课教师都片面地认为:《土木工程概论》课程仅仅是土建工程类专业的入门课程,是一门新生刚刚入学后的专业思想教育课程,其作用仅仅是学生了解到本专业的概况和基本风貌,激发学生学习专业课程的兴趣和热情。该课程的主要学习目标见下页图1。这种片面的认识导致很多高职院校在教学计划的制定过程中,将《土木工程概论》课程仅作为专业的职业选修课程,课时量极少(大多数院校该课程为32学时,2个学分,个别院校该课程仅仅为24学时,1.5个学分),为了将《土木工程概论》中的众多章节(一般该课程共计15章左右,涵盖了土木工程的各个领域,如土木工程发展史、土木工程材料、基础工程、建筑工程、交通工程、桥梁工程等)都讲完,绝大多数教师以纯理论的授课形式蜻蜓点水般地完成《土木工程概论》课程枯燥的教学任务,缺少非常必要的实践教学环节,导致学生的学习兴趣不高,这和在制定人才培养方案时将土木工程法概论课程作为土建工程类各专业的先行引导课程,以此来提高学生对专业的了解及热爱度的初衷发生了一定的背离,久而久之学生将会慢慢产生一种对专业的排斥心理,这对培养学生有效的学习专业技能课程的兴趣极为不利,甚至产生一定的消极影响。
2.教材内容更新较慢。教材对于任何专业任何课程的学生和教师而言都是极为重要的,没有了教材,学生对知识的掌握很难实现,而教学中优秀的教材是促使学生快速掌握知识并引领学生入门的最佳途径。目前我国《土木工程概论》课程的教材很多,但是大多数教材中不乏许多“十二五”规划教材,内容涉及面极广,但教材内容仅仅涉及专业知识的表面问题,对深层次的专业知识接触甚少,而对于建筑领域中的新工艺、新产品及建筑的前沿学科的介绍普遍偏少,教材内容比较陈旧,不能反映当今社会的土木工程的发展现状,这是因为当今我国的土木建设发展速度极快,无论是高层建筑、大跨度桥梁,还是超长的隧道工程和地下工程的结构形式、施工工艺以及建筑材料的发展速度都是日新月异的,然而教材的更新远远跟不上土木工程学科的发展速度[2],任课教师如何根据时代的发展及时补充教学内容是《土木工程概论》教师面临的主要问题。
3.教学安排不尽合理。(1)课程的重视度不够,教师安排缺乏考虑。许多高职院校对《土木工程概论》课程不够重视,在该课程教师的安排上,往往认为任何教师都可以上,更为严重的是很多高职院校将该课程交给刚刚从学校毕业的年轻教师负责讲授,由于教材本身的缺陷,再加上青年教师教学经验和工程实战经验都不足,在教学过程中,难以用理论联系实际,这样就会导致教师会根据自己的喜好选择讲授内容,讲授过程找不到章节的相互联系性,导致授课章节相对独立,课程的整体性较弱,使得大多数学生在学习过程中“知其然而不知其所以然”,对课程内容体系的掌握不足很容易造成学生“只见树木,不见森林”不良的结果。(2)教学学时不够,考核方式过于简单。通过走访、调研发现,很多高职院校《土木工程概论》课程的授课课时普遍偏少,授课课时最少的院校只有16学时,大多数都在30学时左右。由于《土木工程概论》这门课程所包含的内容非常广泛,并且部分内容在今后的教学过程中很难再涉及到,若按专业课程的标准进行讲解,如此少的教学时数,怎能达到教学计划设置本课程的预期教学目标。同时,在走访中了解到,很多高职院校在本门课程的教学过程中,所采用的考核方式基本上都过于简单,有的院校通过做作业的形式完成,有的院校因为课程内容过多,采用开卷考试的形式完成,有的院校以期末对本课程的总结完成,有的院校以闭卷记忆性基础知识为考试内容,考试内容并未突出专业的基本特色。众多的考核形式,仅仅限于一些基本的常识,使得考核流于形式,学生经过这样的考核,基本上全部过关,这就给刚刚进入大学校园的学生造成一种错误的认识:学习不学习都能过关,学好学不好都是一样[3],这种错误的认识使得很多大学生缺失了学习热情,得过且过,部分学生沉迷于网络游戏不能自拔。这与我们开设本课程对学生所学专业起到启蒙、引导作用的初衷发生背离。
4.教学方法与手段落后。调查表明,大多数高职院校《土木工程概论》课程缺乏相应的实践教学内容,很多任课教师在课程的教学过程中,以课堂理论灌输式的教学方式为主,辅以简单的工程案例教学法;课堂上,任课教师陶醉于自己的讲授内容中,讲课讲得口干舌燥,而讲台下的学生却听得耐性全无,睡觉的睡觉,说话的说话,开小差的开小差,玩手机的玩手机;师生之间缺乏应有的互动以及学生进行独立思考的时间和动手训练的机会,结果使得教师“一厢情愿”的陶醉于自己卖力的课程讲授中,而学生始终不知所云[1]。此外,教学手段也过于单一,传统板书教学和播放课件的教学手段已难以满足当前《土木工程概论》课程的多元化教学方式的需要,使刚进校的学生学习兴趣急剧降低,始终处在被动的学习状态中,不利于今后专业课程的教学。
三、提高教学质量的思考与建议
1.重视师资队伍的建设。良好的教学效果需要高素质的任课教师来保障。由于《土木工程概论》课程涉及的土木工程领域非常广泛,涉及建筑工程、交通工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程等相关知识,这就要求任课教师不仅有丰富的教学经验,更应当积累一定的工程管理和工程处理的经验以及扎实的专业知识背景。因此,高职院校土建类专业建立起一支稳定的,老中青相互结合的高素质教师队伍是提高并保证教学质量的前提条件.同时,由于社会的快速发展,新的施工手段和新型材料不断出现,而教材往往滞后于现代科技很长一段时间,因此,各高职院校应要求任课教师平时注意知识的搜集、积累、整理和总结,及时将现代土木工程领域中的新的知识、新工艺、新材料及时地补充给学生,使学生能够及时融入到社会中,跟上时代的发展。
2.重视教学方法的创新。《土木工程概论》课程的教学内容常常以理论偏多,学生学习兴趣不高,对一些极为专业的、抽象的教学内容很难理解甚至不理解。为提高学生的学习兴趣,这就要求我们的教师充分备课,在课堂上用简单、易懂、简明的教学方法使初学的学生能够尽快地消化和理解教学内容。
为培养学生自主学习的能力和创新思维能力,任课教师应不断尝试和不断完善教学方法,如采用启发式、讨论式、案例式等一系列教学方法相互融合的多元化教学方法[4],以激发学生的学习兴趣和学习的主动性。例如,很多教师在本课程的教学过程中常采用的教学方法――案例教学法及讨论式,多种教学方法的灵活综合应用,可以有效地引导学生自主探究和体验知识的发生过程,还原学生原来的科学思维活动,以培养学生的创新思维和创新能力[5]。其教学方法的应用见下页图2。
3.提倡多元化教学手段的综合应用。采用传统的一支粉笔、一块黑板为教学手段的授课方式,很难生动地讲授《土木工程概论》课程的教学内容。因此,各高职院校应提倡任课教师积极探索先进的、现代化的教学手段,如,多媒体、网络、投影等。通过图像、声音、文字、板书等几方面的有机结合,把教学内容立体地展现在学生面前,以弥补采用传统教学手段授课带来的不足。《土木工程概论》课程的另一个重要手段就是任课教师应及时对学生学习中存在的一些问题尽行有效地反馈,可通过作业、答疑、测试,跟学生网上聊天等各种渠道和形式来了解学生对知识的需求情况,以及学生在学习中存在的疑惑,这样任课教师就可以及时引入新的教学手段来保证教学质量的有效提高,从而提高学生学习的积极性。
另外,在考核方式上,任课教师应不断探索,寻找并不断完善教学评价体系。课程考核是检查任课教师教学效果、评价学生学习效果的有效手段之一,为了有效地提高《土木工程概论》课程的教学质量和教学效果,对现行的以期末闭卷考核为主的教学评价体系必须进行改革。探索灵活多样的考核方式,如,开卷和闭卷相结合、平时小论文和期末综合论文相结合、基础知识与应用能力相结合等多种考核方式,逐步形成有利于学生综合素质提高和能力培养的新的考核评价机制[1]。
四、结束语
《土木工程概论》课程是土木工程各专业的一门职业基础课程,教学内容多、涉及面广,这就要求任课教师采用合理的、多元化的教学手段和方法,激发学生的学习兴趣,从而培养出适合当今时代需要的专业技能复合型人才。
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[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)14-0079-03
我国土木工程建设有着飞快的进步,房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起,增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深,而且开挖对周围环境的影响越发敏感;全国30多座城市已建或在建地铁,大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米,海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时,近些年我国工程建设中事故频发,如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此,我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高,水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。
1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》,将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业,成为一个宽口径的大专业土木工程,具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点,涵盖领域极为广泛,对学科全貌充分认识与把握,以期培养出的学生“理论基础扎实,专业知识面广,实践能力强,综合素质高,并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习,对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。
一、水文与地质专业对土木工程的重要性
资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化,对人类的生产和生活造成极大的影响,如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震,特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中,不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识,而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看,高级应用型技术人才普遍不足。
水文与工程地质的毕业生,既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识,又有较强的实践技能,可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作,也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。
二、土木工程概论课程的特点
(一)涵盖内容全面
本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容,其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容,还涉及规划、施工及监理方面的内容,因此学好这门课程,对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言,理解本专业的培养目标意义重大。
(二)发展变化快
土木工程虽然是一门古老的学科,但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。
(三)应用性广
随着城市化的发展,我国对能源需求越来越大,高层及超高层建筑越来越多,建筑基础形式多以桩基础等深基础为主,这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识,同时又为毕业生就业提供了更多的机会。
三、土木工程概论课程存在的不足
(一)教材内容的滞后
土木工程建设种类、规模发展日新月异,由于时效性,教材不可能及时反映土木工程的变化,已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。
(二)课堂教学方式不丰富
土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言,能够大大提高教学效率,在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程,学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术,这就导致教学效果不理想,学生对知识的掌握不牢靠。
(三)教学素材收集难
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面,其覆盖面相当广泛,要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。
四、土木工程概论课程教学改革
(一)精选教学内容
土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例,如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等,以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维,从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时,在教学中将学生带到实际工程现场,进行现场教学,让学生提前接触生产实际,掌握一些现场施工的知识,为他们走向工作岗位奠定坚实基础。
(二)采用形式多样的教学方法
为激发学生学习兴趣、提高课堂效率,各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来,以此提高学生对工程的直观认识,加深学生的理论知识,以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩,为避免课程内容变得枯燥无味,教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论,这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片,如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放,让学生掌握各种土木工程的施工方法。
(三)穿插专题讲座
为了让学生了解土木工程的最新发展状况,针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座,如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展,近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中,邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座,如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面,而且能引导学生从事土木工程的就业方向。
(四)知名人物及实验平台介绍
为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况,教师在讲解到各种土木工程时,可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时,可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室;讲到地下工程时,可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪;讲到铁路工程时,可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室;讲建筑工程时,可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等;讲到土木工程灾害时,可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。
(五)新近知名土木工程建筑介绍
国内外的知名建筑发展日新月异,现有的教材很难跟上其发展变化。因此,在讲授土木工程概论时,应介绍国内外最新的土木工程建设进展,以增加本课程的时效性,从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时,可穿插装修材料的最新发展状况;讲高层建筑时,可介绍国内正在建设的摩天大厦,如上海中心大厦;讲桥梁工程时,可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况;讲高铁建设工程时,可结合京福高铁来讲;讲水利工程时,可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站,如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况,可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离,以此激发学生学习本门课程的兴趣。
(六)授课教师的优选与培养
土木工程概论涉及现有的各种工程,要求授课教师不仅要具有宽广的知识面,而且要有丰富的实践经验,为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来,由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足,尤其是有一批青年教师缺乏实践经验,致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此,不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带,鼓励年轻教师参与相关研究课题中,而且为了掌握土木工程的最新进展,年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议,在寒暑假期间,尽量去工地实习、锻炼,掌握现场施工的细节,不断更新土木工程概论的教学内容。
五、结论
土木工程概论课程教学改革可起到几点作用:1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率,激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性,加深理解水文工程地质对各类工程的影响,以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中,保护水文与工程地质环境的自觉性,能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件,并能针对具体问题提出处理措施。
[ 注 释 ]
[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育,2001(1):25-26.
[2] 王清标,初明祥,胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践,2012(4):75-77.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)03-0078-02
一、前言
能源作为社会经济发展的重要基础,是人类赖以生存和发展的保障。但是,随着科技的进步与时代的发展,人类对传统能源的消耗日益增多和对新型能源的探索日渐深入,使能源的开发和利用已不单纯是能源技术工作者所关心的问题。各大高校已经开设能源及利用的相关课程,以确保能源开发与利用方面的人才培养,及能源环境协调统一知识的普及等相关教育教学工作。《能源工程概论》是我校针对高年级化工类本科生开设的一门重要专业选修课,课程主要介绍各种能源的开发、生产、转换、传输、分配、储存及综合利用的理论、技术和能源政策。知识点多、综合性强及与工程联系紧密是《能源工程概论》课程有别于其他专业选修课的显著特点。其中知识点多是指课程不仅涉及煤炭、石油、天然气等多种常规能源,还包括太阳能、生物质能、风能、氢能等新能源以及节能与节能相关技术等。综合性强是指课程涉及材料、(电)化学、化工、机械等学科,属交叉学科课程,具有很强的理论性与实践性。与工程联系紧密是指大部分课程内容涉及化学工程、热力工程与机械工程等基础知识。基于以上特点,我们认为如何梳理各类能源之间的连带关系,整理不同学科理论基础之间的递进关系,改革教学方法,帮助学生循序渐进地掌握能源学科知识是授课教师的工作重点。而目前的教学内容繁杂,缺乏条理,教师授课以说教为主,注重知识的灌输,忽视能力的培养;考核采用单一的闭卷形式。由此可见,目前的教学严重制约了学生自我思考意识的形成与创新能力的培养,已很难满足课程的需求,也无法实现课程教学的目标。因此,非常有必要对《能源工程概论》进行教学改革。
二、教学改革探讨
针对《能源工程概论》课程的特点与教学中存在的问题,笔者致力于对该课程的教学内容、教学方法以及考核方式进行调整与改革,以提升学生的综合能力及教师的教学水平。
1.调整教学内容。《能源工程概论》课程目前可选用的教材较少,且内容注重覆盖面,忽略了深度,难以激发学生的兴趣。笔者根据化工专业学生的知识构成与本校的专业特色,认为该课程的教学内容应兼顾一定的广度与深度。要有针对性地选择教学内容,条理清楚。根据所选授课内容的包含、递进、总括等关系,优化教学内容,避免重复。在内容的安排上,可从介绍能源入手,然后具体讲授不同的能源种类,最后介绍节能与节能相关的技术;在讲授过程中,要掌握好三者间一般性与特殊性的关系;在内容的选取与学时安排上,需做到重点突出。例如,首先介绍能源的定义与分类、世界能源结构、中国能源现状、全球能源危机等,让学生对能源有大致的了解。由于目前常规能源的开发与使用占主导地位,因此可将煤炭、石油、天然气与电能四种常规能源作为主要讲授内容,讲解详细、深入,要求学生重点掌握。这不仅结合本校化工专业学生的知识背景,而且符合学校的办学特色,适应当前社会对能源人才的需求。由于新能源的利用比例偏低,以氢能、燃料电池、生物质能等与本校科研方向结合紧密的新能源作为补充介绍对象,以了解为主。最后节能与节能相关技术的部分要求学生了解即可。此外,合并相似的教学内容,做到高效教学。例如在讲授电能这一章时,对于三种火力发电方式而言,它们具有相同的能量转换途径,即化学能热能机械能电能;在讲授煤炭发电相关知识时,可通过举例讲述、分析;而后讲授石油、天然气发电时,重点把握相对煤炭发电的特殊性,引导学生对知识进行迁移,培养学生的思维能力。再者,《能源工程概论》是一门新兴的课程,教学内容所涉及的数据在不断地发展变化,每年都有大量的新调研数据公布,因此在教学过程中必须注意教学内容的时效性与前沿性。以全球石油的储量为例,教材只给出了BP2013的数据,授课教师应注意搜集近1―2年的调研结果。在介绍碳素制品时,笔者精选了碳材料领域的最新研究成果,着重介绍碳纤维、碳纳米管作为超级电容器等储能材料的应用,并重新编排了讲义,力求内容深入浅出,图文并茂,前沿性与科普性并重,以激发和培养学生的创新意识。
2.改革教学方法。①发挥多媒体教学方式的优势。《能源工程概论》课程内容多以文字和图片的形式呈现,且不具有逻辑性,更没有公式推导等。如果在课堂教学中,教师只是一味地讲解知识点,学生一时难以理解,难以调动学生的学习积极性。因此坚持“以教师为主导,以学生为主体”,采用多媒体教学,精心准备相关图片、动画和视频来丰富教学内容与教学形式,以激发学生的学习热情。例如,煤炭的演变过程涉及泥炭化、成岩、变质三个阶段,笔者根据流程图进行相关定义及过程的讲授,发现学生仍难以理解。如果将煤炭的演变视频穿插于教学过程中,不仅能使学生获得更多的感官认识,能更好地理解讲授的知识点,还激发了学生的学习兴趣。②改革课堂组织形式。与一般的专业基础课不同,本课程内容比较科普,学生在听课过程中容易走神。因此如何有效地组织课堂,调动学生的学习积极性尤为重要。在讲授新课时,以举例讲解、分析为主,并穿插提问,以加深学生对所学知识的印象,强化理解。例如在讲授可燃冰的开采方法时,热激发开采通过加热方式实现了可燃冰向气态甲烷的转化。由此,教师讲授时可从分析影响化学平衡的因素(温度、浓度及压力等)出发,让学生提出理论可行的开采方法,加深学生对化学试剂法和减压开采法的理解。对不同的能源形式,采取比较式的教学方法,引导学生分析各种类型的能源、能量转化方式、发电原理及三者之间的关联,引导学生逐步将知识点汇成知识链。在讲授完部分章节内容之后,组织学生进行课堂讨论并总结。例如在讲授完煤、石油、天然气的相关知识后,要求学生对这三种化石能源的形成过程、分布情况、开采与运输的方式与特点、元素组成、燃烧与污染、与之相关的化工技术及相应的化工产品等进行总结后讨论,可将学生分成若干组,分别给定专题方向。学生通过总结、查阅资料、讨论的学习,不仅巩固了课堂所学知识,还加深了对知识的理解。此外,应尽可能地丰富课堂组织形式,将热点问题调研、邀请专家讲座及到企业参观等教学形式引入课堂教学中。例如,将煤炭的燃烧与当前的雾霾相联系,让学生调研煤炭燃烧与PM2.5的关系;然后安排1―2节课让学生自己上台,结合课堂所学知识,对煤炭燃烧与PM2.5的关系作相关介绍;另外可邀请专家学者来进行讲座交流,甚至可以将课堂延伸到企业,安排学生到相关化工能源企业参观、学习,并要求学生参观结束后撰写报告,作为平时成绩。
3.优化考核方式。目前闭卷考试作为检验学生学习效果的主要考核方式,考核的仅仅是大脑储备知识的能力。这种单一的考核方式造成学生考前突击、死记硬背,对能源知识缺乏正确的理解与认识。因此必须优化考核方式,丰富考核形式。例如,将平时考核与期末考核的成绩纳入总成绩的范畴。平时成绩包含对学生的课堂问题回答、讨论发言、课后作业及热点问题调研等情况进行地量化赋分,并在各个考核环节中体现激励机制。期末考试采用开卷考试,要求内容灵活,考察学生对所学知识的理解。这样将考核内容与教学内容进行有机结合,有利于提高学生的综合素质。
三、总结
能源及能源的开发利用关乎社会、经济的发展与人们生活水平的提高。在能源课程的教学实践中,要逐渐发展和总结一套切实可行的方法,以充分调动学生学习的积极性,进而提高教学质量。在不断的教学实践探索的基础上完成综合能力的培养,才是课程教学探索的方向。
参考文献:
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[2]黄素逸,杜一庆,明廷臻.“新能源技术”[M].普通高等教育“十二五”规划教材,2011.
[3]陈代芬,肖建坤.我校“新能源技术”课程教学改革与实践的思考[J].高等教育,2016,(11).
Discussion on Teaching Reform of Introduction to Energy Engineering Course
YANG Ying,LIU Bai-jun
在大多数高校工程类专业的培养中,土木工程概论课程的课时一般为32学时。然而,课程内容涉及土木工程材料、地基与基础、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、隧道与地下工程、水利水电工程、给排水工程和土木工程防灾减灾等多个章节,显然课时严重不够。因此在上课的时候,教师一般只能注重内容的广度,无法兼顾内容的深度,比如在介绍建筑工程这一章的时候只能提纲式地介绍其结构类型。
2.课程的教学方式主要是理论教学。
目前,在该门课程的教学中,教师主要采用的是多媒体教学加板书教学,主要讲授各工程的理论知识。多媒体教学可以展示平面或立体效果,可以图文并茂,可在多媒体课件中穿插大量的工程实例、施工现场的照片,甚至可以加入动画效果,极大地丰富了课堂内容。但是从上课效果来看,如果只按照教材内容进行理论讲解,即使有大量的工程实例,学生也很容易产生视觉疲劳,上课效果并不是很理想。比如,在讲构件中的梁和拱的时候,这两者的受力有何不同只能纸上谈兵,学生没办法通过实践来验证。这使得学生只能通过死记硬背来记住相应的知识,大大降低了学生学习的主动性,进而产生了厌倦的心理。
3.缺乏正确的认识。
大多数工程管理的学生对自己的专业缺乏正确的认识,他们理所当然地认为工程管理专业和土木工程专业区别不是很大,认为工程管理专业的学生要学习土木工程专业的所有专业课程,只是要比他们多学一些管理学、经济学等课程。在这样的错误认识下,简单地认为土木工程概论就是土木工程,导致对专业课的期望很大。由于受课时的限制,对相应章节的讲解深度不够,只能提纲挈领的做介绍,这和大多数学生的预期产生偏差,使他们对课程的兴趣降低。他们把土木工程概论课程的概率两个字直接忽略了,认为土木工程概论就应该像土木工程一样,不只是简答介绍理论知识,应该深入介绍相关工程的施工技术。
4.教师经验不足。
一方面,高校教师队伍逐渐年轻化,很多教师都是一毕业就进入高校任教,教学经验不足,对教材驾驭能力较弱。另一方面,土木工程概论涉及内容多,知识面广,对教师的要求更高。但是大多数教师只对某一专业领域比较熟悉,比如只对建筑工程较熟悉,但对桥梁工程就没那么了解,这样在授课上就显得力不从心。再者,大多数教师一直处在学习教学环境中,缺乏相应的实际工程经验,因此想要更好地带动学生的学习积极性比较难。
二、《土木工程概论》教学效率提高的措施
1.教材选择。
目前关于土木工程概论的教材颇多,每本教材在结构体系上大致相同,但是在具体内容上各有侧重点。教材的选择应结合本校学生实际,充分考虑学生的层次,选择适合的教材。我校工程管理专业的学生在大一下学期开设了土木工程概论课程,这也是学生接触到的第一门专业课程,此时学生没有任何专业基础。因此,选择的教材既要具有一定的知识宽度和深度,也要容易理解。教材应具有应有的理论深度外,还应理论联系实际,密切结合实际工程,全面展示土工工程的技术内涵,拓展学生的视野,激发学生的学习积极性。比如在建筑工程章节,针对超高层建筑应有当前世界经典的建筑介绍。在众多的教材版本中,大多数结构安排合理、内容详略得当,并且图文并茂,学生理解起来比较容易。除此之外,选择的教材内容应该新。我曾先后选择过多种教材,如叶志明主编的《土木工程概论》,重庆大学出版社出版的段树金等主编的《土木工程概论》,这些教材都是比较适合本校学生的。从授课情况及学生反映来看,这几本教材都是适合的。
2.丰富教学手段。
土木工程概论课程很多内容都和实际联系紧密,比如地基处理方法,学生以后在工程处理的时候就能实际应用所学的方法。在讲课的时候,教师可以找些具体工程处理地基的视频,让学生直击现场。在讲授桥梁工程、隧道工程施工方法的时候,教师可以用动画形象地展示施工工艺流程。通过动画、视频的运用,教学内容更加丰富,课堂更有活力,学生学习积极性也更高。除此之外,课堂中可以引入模型教学。在讲钢材的时候,“H型钢”是一种经济型断面,教师可以在课堂中用三片字块模拟,将其组合成不同的形状受力,最终得出H型是最佳的一种断面。在桥梁工程章节,让学生自行组队,完成一座纸桥建设。
2深入了解课程现状和存在的问题
为了能够掌握学生的需求,更有效地对施工课程进行改革,从学生的角度出发,调查学生对该课的满意程度,通过对期末完成本课程的本科学生进行调查,结果显示,60%左右的学生认为,影响出勤率或学习情况的主要因素是个人的学习态度问题,从主观上,他们对选修课就不够重视;40%的学生反映在课上主要是基础理论知识的学习,而这些理论知识通过自学也可以学会,从而降低学习积极性;50%的学生认为教师的教学表现(态度、水平和方法等)对课堂的影响程度比较大;在教学意见上,多数同学认为,教师应多于学生进行互动,促进师生交流,有利于提高学生的听课质量;另外,考核方式太过记忆性,应进行改革等。仅60%的学生对课堂教学达到基本满意。通过分析,总结出在施工教学中存在的一些问题:(1)以往教师在课堂上的教学方式和手法较为简单,主要是课本理论知识的讲授,使施工课程显得枯燥乏味,教学中就难以充分调动学生的学习积极性;(2)随着我国大型油气输送和储存设施的建设,油气储运施工技术也在不断进步,而课本不能及时更新,在课本上介绍的一些施工方法与现在现场使用的施工方法就会有所脱节,因此,专业教师要时刻关注施工技术的进展,及时把施工中的一些新技术充实到课堂中,并应排除当前已不再施工现场应用的技术和方法(3)对于教师,教学知识的不断更新,工程经验的不断积累,都需要结合现场施工情况,需要积累大量的现场施工技术资料,而现场资料的收集是比较困难的。(4)学生主要集中在课上时间学习施工知识,在课下缺少相应的课程设计练习或实践练习,在有限的课堂时间,学生往往由于缺乏对施工的感性认识[2],对施工内容的理解也不够深刻。(5)学生普遍对选修课程的重视程度不够,使得学生的出勤率和学习积极性明显降低。
3“油气储运工程施工”课程教学改革的探索与实践
施工课程是一门只有32学时的选修课,特点是具有较强的理论性和工程实践性[3],涵盖的内容繁多。要切实解决在施工课程教学中所面临的问题,就要结合课程实际情况,优化施工课程内容,突出课程的基础性、实践性和先进性[4],并且通过不断的改革教学方式和方法,以期达到教学大纲的培养目标。
3.1从学生本身出发,引起学生的兴趣
新学期,学生在开启一门新的、未知的课程时,要引起他们的兴趣,抓住并持续保持他们的注意力,那么,教师在开始授课时,就可以用学生已知道的东西或学生普遍关心的问题来讲授,再慢慢地有计划地把他们从熟悉的地方牵引出来。对于施工课程来说,在开讲前,可以先展示我国正在建设和已建成的长输油气管道、石油战略储备基地的概况等,这样,就需要大量从事工程设计、施工和管理的工作人员。学生认为该课程对将来工作是非常实用的,就会积极主动地去学习。
3.2改变教学观念,创新施工教学模式
以往的施工课程教学模式,多是教师以讲授施工工艺和技术等内容,比较单调,学生学习缺乏主动性,只被动地听课、记笔记。这种授课方式对没有任何施工经验的学生来说,很难促使他们去深入地思考、分析问题,也不利于学生智力的提高,学生很快就对该课程的学习失去兴趣。因此,在教学中,教师要摒弃以往的教学观念,寻找新的教学模式,使学生积极主动地参与到课堂中。比如,在讲课之前,给学生一个与储运施工相关的工程案例,利用课堂时间,先帮助学生分析资料和方案,通过学生自己的思考,让学生明白储运施工的流程,并不断地帮助学生逐步理解基本理论、分析和解决施工过程中遇到的难题。这样,教师营造一个让学生自主思考和学习的环境,帮助学生逐步理解施工课程的相关内容,以教促学,既提高了学生的学习兴趣,也对学生工程思维能力的培养起到非常重要作用。
3.3积累教学资料,采用多样的教学方法与手段
(1)积累施工教学资料,采用丰富的多媒体教学手段,把施工内容变得图文并茂,使得施工课程也生动起来,以此来吸引学生的注意力,引起学生得兴趣。教师通过不断地搜集施工现场图片和视频、查阅大量文献、会议等资料,把一些新的施工技术充实到教学资料中。在制作PPT课件时,首先要明确课程学习的主要内容,使各章节的重点和难点问题突出,然后结合收集到的大量施工现场图片和视频资料等。这样,在课程学习中,学生就逐渐会对施工有更感性、更清晰的认识。(2)在课程教学中,可适当地采用启发、分析和比较等多种教学方法,激励学生不断思考,促进学生在智力上和工程思维能力上的发展。如在“定向钻敷管穿越”的教学中,针对管道敷设遇到障碍物和定向钻施工过程提出问题,学生通过思考,得出自己的初步施工方案,再通过老师的讲解和演示,明确具体的解决方案,这种直观、生动的视频引起学生兴趣,使学生思维也活跃起来。(3)设置课上讨论环节,活跃课堂氛围。现在学生与网络接触频繁,获取资料方便,为扩展学生的施工知识面和提高学生资料查阅的能力,把学生分成若干组,分组布置施工课程作业和思考问题,学生通过课下查阅、分析资料,想出解决问题的各种方法,利用课堂几分钟分享和讨论,激励学生自学,激励他们深入思考,也取得了良好的讨论效果。这样,既使学生养成主动学习和善于思考的习惯,通过小组合作、讨论、评价,也增近同学间的交流,使团队合作能力和责任意识有所提高。
3.4改革课程考核方式,综合考核学生能力
仅用记忆为标准的考核方式评价学生施工课程的学习能力,是不能满足应用技术型人才培养目标的。所以,需要改革施工课程的评价标准,考核成绩包括三方面:学生平时表现,出勤率、小组课堂讨论、作业等,占30%;施工大作业,设置综合性的大作业,考查学生的思维能力、在实际工程问题中理论与应用相结合的能力,巩固课程教学效果,占30%;期末考试包括施工基础知识和综合性的问题,不仅仅是测试学生的记忆,还要测试学生对知识的理解,占40%。这样,学生理解的东西和思考的东西才能成为自己的知识,也综合性地考核了学生的学习能力。
4结语
施工课程在教学改革的探索和实践中,本着以学生为主,把培养应用技术型人才为目标,在施工课程内容和形式上不断进行补充和改进,教学效果有所提高,毕业学生对该课程的满意度也显著提升。
作者:李洪言 单位:中国石油大学胜利学院油气工程学院
参考文献
[1]何利民,高祁.油气储运工程施工[M].北京:石油工业出版社,2007.