土木工程專業(yè)下教學(xué)改革論文
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一、力學(xué)課程教學(xué)中主要存在的問題
(一)教師工程教育理念與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏
目前，我校大部分力學(xué)教師是在我國(guó)傳統(tǒng)教學(xué)模式下培養(yǎng)出來的畢業(yè)生，他們?cè)诮邮芨叩冉逃龝r(shí)，經(jīng)歷的就是“學(xué)科型”的培養(yǎng)模式，理論學(xué)習(xí)多、實(shí)踐訓(xùn)練少，從而導(dǎo)致了他們理論知識(shí)較為扎實(shí)，而工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的“先天不足”;從學(xué)校畢業(yè)后，他們又直接到學(xué)校從事教師工作，很少有工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)，這又造成他們工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新能力后天的“營(yíng)養(yǎng)不良”。因此，從自身能力與教學(xué)模式上，他們習(xí)慣于傳統(tǒng)“學(xué)科型”教學(xué)模式，重視理論知識(shí)的傳授而弱化了工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生同樣缺乏工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神，這與“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教師的要求存在著較大的差距。
(二)教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用脫節(jié)
企業(yè)需要的是力學(xué)概念清晰，能夠應(yīng)用力學(xué)方法解決工程實(shí)際問題的人才，而傳統(tǒng)力學(xué)課程的教學(xué)過分注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，忽視了力學(xué)知識(shí)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容以求解、求證為主，缺乏針對(duì)工程應(yīng)用的內(nèi)容設(shè)計(jì)，致使學(xué)生不善于將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程解決實(shí)際問題，從而導(dǎo)致畢業(yè)生理論聯(lián)系實(shí)際，解決工程問題的能力不足，創(chuàng)新能力欠缺，阻礙了專業(yè)人才的培養(yǎng)和成長(zhǎng)。
(三)教學(xué)方法與手段不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
在授課學(xué)時(shí)減少，單位學(xué)時(shí)課堂信息量增加的形勢(shì)下，力學(xué)課程原有的教學(xué)方法和手段主要是黑板+粉筆+多媒體課件的教學(xué)模式，在課堂上以教師為主體進(jìn)行填鴨式教學(xué)，學(xué)生沒有參與到教學(xué)活動(dòng)中，只是被動(dòng)、消極與盲從的學(xué)習(xí)知識(shí)，抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)新性。
二、適應(yīng)于“卓越計(jì)劃”的力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐
(一)建立適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)
力學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)從展開卓越工程教育理念討論出發(fā)，以課程建設(shè)為突破口，堅(jiān)持在力學(xué)課程中不斷開展適應(yīng)于“卓越計(jì)劃”的教學(xué)改革與研究;在教育改革實(shí)踐探索中，團(tuán)隊(duì)成員教育思想逐漸完成了“學(xué)科型”教育向卓越工程師人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，形成了適應(yīng)卓越人才教育課程建設(shè)的理念與模式;通過學(xué)歷進(jìn)修、深入實(shí)際工程體驗(yàn)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研密切聯(lián)系與合作、開展面向工程實(shí)際問題的科學(xué)研究，參加指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等方式，疏通了團(tuán)隊(duì)成員參加工程研究與實(shí)踐的渠道，拓寬了教師的知識(shí)面，提高了專業(yè)能力與實(shí)踐能力，建立了適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。
(二)以培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和應(yīng)用能力為主線，改革與完善教學(xué)內(nèi)容
1．按照“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)目標(biāo)要求，圍繞“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)方案，在明確每門力學(xué)課程的地位、作用和相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了力學(xué)系列課程教學(xué)新體系，對(duì)于土木工程專業(yè)，減少繁瑣的公式推證，注重應(yīng)用能力培養(yǎng)，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建模塊化教學(xué)體系，主要分為靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算、應(yīng)力應(yīng)變分析、超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算三大模塊，避免了內(nèi)容上的重復(fù)。如彎曲剪應(yīng)力公式，在教學(xué)中不進(jìn)行繁瑣的推導(dǎo)直接給出，主要講公式的應(yīng)用，并配合多媒體教學(xué)，使學(xué)生對(duì)彎曲剪應(yīng)力有感性認(rèn)識(shí)，且具有對(duì)梁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的能力。
2．使課程內(nèi)容的編排體現(xiàn)科學(xué)性和適用性。從工程實(shí)際需要出發(fā)，凝練教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化概念理解與分析，注重結(jié)論的分析和實(shí)際應(yīng)用。如在講到溫度應(yīng)力時(shí)，通過案例分析計(jì)算，得到在超靜定結(jié)構(gòu)中，溫度改變將會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力。根據(jù)分析計(jì)算結(jié)論，告訴學(xué)生在鐵路鋼軌接頭處，以及混凝土路面中，通常需預(yù)留空隙;高溫管道隔一段距離要設(shè)一個(gè)“Ω”型彎，都是考慮溫度的影響，防止由于溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或影響結(jié)構(gòu)物的正常工作。這樣，學(xué)生就會(huì)加深理論與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，在重視理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，了解理論指導(dǎo)實(shí)際的作用。力學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員編寫了力學(xué)概念分析典型案例與例題，繁瑣的理論推證的簡(jiǎn)化，定理、公式及例題結(jié)論的工程應(yīng)用，并應(yīng)用于教學(xué)中。
3．開展課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作的能力。力學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的多名教師指導(dǎo)學(xué)生參加“全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽”、“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”及“材料力學(xué)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐”等科技活動(dòng)。在這些活動(dòng)中，學(xué)生將所學(xué)的力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究中，加深了對(duì)力學(xué)原理的理解，提高了學(xué)生分析問題解決問題的能力;同時(shí)擴(kuò)展了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作的能力。
4．增加了《結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容，突出電算能力的培養(yǎng)。對(duì)于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生能進(jìn)行手算，這有利于學(xué)生對(duì)基本概念、基本原理與基本方法的理解和掌握;對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算中遇到的復(fù)雜的計(jì)算問題，在教學(xué)中我們注重引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用《結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器》進(jìn)行計(jì)算，不僅增加了力學(xué)教學(xué)的趣味性，而且培養(yǎng)學(xué)生使用軟件分析工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)使學(xué)生建立了使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)復(fù)雜的力學(xué)問題進(jìn)行分析，把繁瑣的計(jì)算留給計(jì)算機(jī)的理念。
(三)利用多種教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)質(zhì)量
1．以實(shí)際工程為背景，加強(qiáng)工程案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)每章內(nèi)容學(xué)習(xí)之前我們都通過導(dǎo)入案例提出問題，引出本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;在教學(xué)過程中盡可能以工程實(shí)例為案例進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、荷載收集、結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí);注重定理、公式及習(xí)題結(jié)論的工程應(yīng)用，更多地剖析實(shí)際問題的解決過程，再舉一反三，由一個(gè)問題展開到多個(gè)問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。如在講彎曲應(yīng)力這一章時(shí)，導(dǎo)入長(zhǎng)春市濱河小區(qū)陽臺(tái)坍塌事故案例:2006年9月8日，長(zhǎng)春市濱河小區(qū)東區(qū)512棟3單元一側(cè)陽臺(tái)從一樓到七樓全部坍塌，二樓一女子不幸遇難。首先，讓學(xué)生畫出陽臺(tái)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，然后讓學(xué)生討論引發(fā)陽臺(tái)坍塌的可能因素，在此基礎(chǔ)上給出陽臺(tái)坍塌的起因:事發(fā)時(shí)天降大雨，該樓居民安裝的保溫陽臺(tái)的夾層內(nèi)珍珠巖吸水后重量驟增，使陽臺(tái)根部上側(cè)混凝土承受過多拉力，加上鋼筋的位置不合理，銹蝕也比較嚴(yán)重，不能充分發(fā)揮其抗拉作用，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度低，當(dāng)其超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，混凝土開裂，使陽臺(tái)根部失去抗彎能力，形成鉸鏈，從而導(dǎo)致陽臺(tái)坍塌。通過該案例向?qū)W生說明，工程設(shè)計(jì)時(shí)不僅要有經(jīng)濟(jì)意識(shí)，而且更要具備安全意識(shí)。由于學(xué)生對(duì)案例分析很有興趣，一旦發(fā)現(xiàn)今后工作中的問題能夠自己解決，將極大地提高學(xué)生的自信心與學(xué)習(xí)積極性。力學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員編寫了力學(xué)在工程及生活中應(yīng)用的案例及課程導(dǎo)入案例，并應(yīng)用于教學(xué)中，讓學(xué)生在潛移默化中將工程思維滲透到力學(xué)課的學(xué)習(xí)過程中。
2．采用啟發(fā)式、對(duì)比式、討論式等教學(xué)方法，鍛煉學(xué)生的工程思維能力在教學(xué)過程中我們采用啟發(fā)、引導(dǎo)、互動(dòng)的教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生參與到教學(xué)中，掌握分析問題的思路、學(xué)習(xí)分析問題的方法，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生將新學(xué)知識(shí)與已學(xué)知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生加深對(duì)新知識(shí)的理解、掌握對(duì)原有知識(shí)的記憶，有利于活躍學(xué)生思維、擴(kuò)展知識(shí)。針對(duì)一題多解的問題，鼓勵(lì)學(xué)生開動(dòng)腦筋，進(jìn)行討論，主動(dòng)地、創(chuàng)造性地探究和獲取知識(shí)。
3．傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性對(duì)于基本理論知識(shí)、例題等邏輯性較強(qiáng)的內(nèi)容我們采用傳統(tǒng)的板書講解，有利于學(xué)生思考;對(duì)難以表達(dá)的知識(shí)點(diǎn)及工程實(shí)例我們利用多媒體通過圖片、動(dòng)畫等形式生動(dòng)地表現(xiàn)出來，有助于學(xué)生對(duì)基本概念和基本理論的理解。同時(shí)多媒體教學(xué)能夠豐富工程素材，增大課堂信息量，彌補(bǔ)課時(shí)的不足。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代對(duì)教育發(fā)展與課程建設(shè)的要求，我們建立了力學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可上網(wǎng)學(xué)習(xí)，它對(duì)學(xué)生的課后自學(xué)有很大幫助。
三、結(jié)語
基于“卓越計(jì)劃”的土木工程專業(yè)力學(xué)課程教學(xué)改革成果從2012年開始應(yīng)用到力學(xué)系列課的教學(xué)中，取得了良好的效果。1)力學(xué)課程教師團(tuán)隊(duì)成員教育觀念的逐步轉(zhuǎn)變和統(tǒng)一，保證了教學(xué)改革的逐步推進(jìn)和教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升，教師的教學(xué)水平、實(shí)踐能力和科研水平得到提高。2012年力學(xué)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)被評(píng)為校級(jí)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。2)課程內(nèi)容與工程實(shí)際緊密結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際工程問題的能力和工程意識(shí)。3)各類學(xué)科競(jìng)賽與課外科技活動(dòng)異彩紛呈，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。多名學(xué)生獲“全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽”國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)，省級(jí)一等獎(jiǎng);“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”省級(jí)二等獎(jiǎng)。4)教學(xué)方法與教學(xué)手段的創(chuàng)新與應(yīng)用，課程功能相互有機(jī)結(jié)合方面都在精心組織、有序安排、循序漸進(jìn)、良性互動(dòng)中進(jìn)行。已有一門課程獲省級(jí)精品課、三名課程獲省級(jí)優(yōu)秀課。5)力學(xué)課程共同搭建教學(xué)平臺(tái)，教育資源共享，教育功能互補(bǔ)，使學(xué)生的工程意識(shí)、應(yīng)用能力與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)更系統(tǒng)、更全面。
作者：王曉天 范國(guó)慶 王樹范 劉麗華 單位：長(zhǎng)春工程學(xué)院
