張婷婷, 王寶民, 陳廷國(guó), 任立春, 高 欣

(1. 大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部, 遼寧 大連 116024;2. 大連理工大學(xué) 教務(wù)處, 遼寧 大連 116024)

面向卓越工程師的土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究

張婷婷1, 王寶民1, 陳廷國(guó)1, 任立春2, 高 欣2

(1. 大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部, 遼寧 大連 116024;2. 大連理工大學(xué) 教務(wù)處, 遼寧 大連 116024)

教育部為培養(yǎng)高等院校學(xué)生的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和人文素養(yǎng),提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”。對(duì)于研究型大學(xué),如何利用學(xué)校的強(qiáng)勢(shì)學(xué)科和工程研究資源,突破和創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和方法,是一個(gè)重要的課題。分析了卓越工程師計(jì)劃需要解決的具體問題,并以土木工程專業(yè)為例,提出了幾種適合土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)方法。

卓越工程師; 土木工程專業(yè); 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1 研究型大學(xué)與卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”)是教育部貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》實(shí)施的高等教育重大計(jì)劃,旨在培養(yǎng)造就一大批卓越工程師后備人才,為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的人力資源基礎(chǔ)。根據(jù)教育部《關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見》(教高[2011]1號(hào)),“卓越計(jì)劃”的實(shí)施是為了樹立全面發(fā)展和多樣化的人才觀念,樹立主動(dòng)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略要求、主動(dòng)服務(wù)行業(yè)企業(yè)需求的觀念,改革和創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式,創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制,著力提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家和人民的社會(huì)責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力[1]。

“卓越計(jì)劃”是一項(xiàng)教育教學(xué)改革工程,在實(shí)施“卓越計(jì)劃”過程中需要找到一個(gè)行之有效的載體、切入點(diǎn)和最終落腳點(diǎn)。與“卓越計(jì)劃”相適應(yīng)和匹配的培養(yǎng)體系最終要落實(shí)到具體的課程建設(shè)和教學(xué)活動(dòng)上,對(duì)應(yīng)的教學(xué)效果對(duì)卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。

目前我國(guó)高校有研究型、研究教學(xué)型、教學(xué)研究型和本科教學(xué)型等類型,不同類型高校的人才培養(yǎng)層次也不相同,在實(shí)施卓越工程師教育教學(xué)改革中的特點(diǎn)因之有所不同。

作為研究型大學(xué),如何利用其優(yōu)勢(shì)學(xué)科和大型工程科研資源,以“卓越計(jì)劃”為引導(dǎo),在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)上進(jìn)行合理的知識(shí)體系構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革并有所突破,對(duì)提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和人文素養(yǎng)有重要意義[2]。

2 “卓越計(jì)劃”重點(diǎn)需要解決的問題

在“卓越計(jì)劃”的實(shí)施中,培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)實(shí)行“工程教育不斷線、創(chuàng)新實(shí)踐不斷線、企業(yè)合作不斷線”的課程配置體系,改革傳統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu),加大實(shí)踐環(huán)節(jié)和企業(yè)學(xué)習(xí)的內(nèi)容,注重工程系統(tǒng)的思維訓(xùn)練[3-4]。培養(yǎng)方案將繼承工程教育的優(yōu)良傳統(tǒng),以行業(yè)企業(yè)需求為導(dǎo)向,以工程實(shí)際為背景,以工程技術(shù)為主線,凝練人才培養(yǎng)目標(biāo),調(diào)整現(xiàn)有課程體系,深化校企合作人才培養(yǎng)模式改革,加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè),做到目標(biāo)明確、措施得當(dāng)、保障有力。

(1) 教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系與卓越工程師人才培養(yǎng)脫節(jié)的問題。

(2) 課堂與實(shí)踐教學(xué)方法和手段與卓越工程師人才培養(yǎng)不匹配的問題。

(3) 教師缺乏工程師背景的問題。

(4) 企業(yè)在卓越工程師人才培養(yǎng)中,尤其在課程教學(xué)中的參與度及作用薄弱問題。

(5) 土木工程專業(yè)教材建設(shè)機(jī)制與卓越工程師教育不匹配的問題。

3 土木工程專業(yè)主干課程實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及社會(huì)需求

根據(jù)《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》(2011年),“鋼筋混凝土”、“建筑材料”(或“土木工程材料”)、“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”等主干課是土木工程專業(yè)重要核心課程,其實(shí)驗(yàn)主要分驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和研究性3種類型。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過基本實(shí)驗(yàn)操作來驗(yàn)證性質(zhì)、現(xiàn)象、特征等;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過設(shè)計(jì)、計(jì)算及多次實(shí)驗(yàn)操作、修改,最終得出成果;研究性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的能力。這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)多具有實(shí)踐性、綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、動(dòng)手能力、工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力有著非常大的促進(jìn)作用和效果,是土木卓越工程師人才培養(yǎng)中的重要內(nèi)容之一。

在科技進(jìn)步的背景下,工程技術(shù)得到了拓展和創(chuàng)新,社會(huì)對(duì)土木工程專業(yè)畢業(yè)生的要求也趨向重動(dòng)手能力、重技術(shù)、重創(chuàng)新能力。為了適應(yīng)多樣化、現(xiàn)代化和科技化的行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)[5-6],研究型大學(xué)充分開展工程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)也是大勢(shì)所趨。

Q陳老您好，3歲9個(gè)月男孩，今年小班，剛?cè)雸@很順利，每天都很開心。這周起情緒波動(dòng)，哭著不要去幼兒園。在談心時(shí)他說在幼兒園午睡要自己穿脫衣褲，自己穿得不好會(huì)穿反，睡的時(shí)間太短沒睡夠。這兩天在開導(dǎo)他，示范穿脫衣褲的方法，安慰他，但他心理壓力還是很大。請(qǐng)教陳老，我該從何著手讓他度過這段時(shí)期呢？

4 研究型大學(xué)土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法設(shè)計(jì)

大連理工大學(xué)作為“985工程”大學(xué),目標(biāo)是建設(shè)成為國(guó)際知名的研究型大學(xué),也是首批實(shí)施“卓越計(jì)劃”的高校,并在2012年研究完成基于卓越工程師計(jì)劃的新一輪培養(yǎng)方案。大連理工大學(xué)土木工程專業(yè)是國(guó)家首批卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè),已經(jīng)研究并完成大連理工大學(xué)教學(xué)改革基金課題重大項(xiàng)目“土建類卓越工程師教育培養(yǎng)體系研究與國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心建設(shè)”,完善了土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案和具有國(guó)際視野的土木工程國(guó)際班培養(yǎng)方案,批準(zhǔn)建立了2個(gè)國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心。

4.1 開發(fā)工程虛擬實(shí)驗(yàn)

這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式適用于一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以深化對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解,多數(shù)簡(jiǎn)單易懂,為學(xué)生創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。但這部分只是有一定的獨(dú)立性,邏輯聯(lián)系不緊密,實(shí)驗(yàn)過程中留給學(xué)生發(fā)揮的空間不足,實(shí)驗(yàn)結(jié)果雷同,不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。同時(shí),土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)類型比較多,而實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)又有限,為了解決節(jié)省時(shí)間和空間的問題,在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展的情況下,由教師開發(fā)出相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件和平臺(tái)供學(xué)生使用,將實(shí)驗(yàn)過程虛擬化、圖形化,并借助多媒體技術(shù)來充分展示,既可以使實(shí)驗(yàn)更直觀,也可以彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)際操作時(shí)可能有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象未被觀察到的問題。

工科課程虛擬實(shí)驗(yàn)既增加了課程的趣味性,也靈活地解決了在重視綜合性實(shí)驗(yàn)而不得不適當(dāng)壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)數(shù)量的問題。比如建筑材料課程中的水泥、砂石性質(zhì)實(shí)驗(yàn),土力學(xué)與地基基礎(chǔ)中的土的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、鋼筋混凝土課程中的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁受彎性能實(shí)驗(yàn),都可以設(shè)計(jì)成虛擬實(shí)驗(yàn)。

4.2 開發(fā)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)課程資料,完成實(shí)驗(yàn)的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、撰寫報(bào)告的過程,教師可以給出實(shí)驗(yàn)的整體框架和思路,在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中給予引導(dǎo)和指導(dǎo),使學(xué)生真正處于教學(xué)的中心位置,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力。這種實(shí)驗(yàn)一般是分小組進(jìn)行,還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神[8]。

4.3 結(jié)合多課程的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

土木工程專業(yè)主干課程具有相關(guān)性,為了加強(qiáng)各課程之間的聯(lián)系,將知識(shí)“由點(diǎn)到線,由線到面”有機(jī)地組合,可以將多門課程的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合設(shè)計(jì),增加實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性、綜合性和先進(jìn)性,這樣做既有利于學(xué)生對(duì)各課程內(nèi)容的全面理解,增加學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的認(rèn)識(shí),同時(shí)也可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、綜合分析能力和創(chuàng)新能力。這種想法已在一些院校得到了實(shí)現(xiàn),比如中原工程學(xué)院已完成了“鋼筋混凝土梁綜合性實(shí)驗(yàn)”、“巖土工程勘察綜合性實(shí)驗(yàn)”等綜合性實(shí)驗(yàn),“混凝土配合比與拉壓彈性模量測(cè)試”等設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[9]?！敖Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)”中的“簡(jiǎn)支梁在靜載作用下的試驗(yàn)”綜合了“混凝土配合比設(shè)計(jì)”、“鋼筋配置”和“靜載試驗(yàn)”的內(nèi)容[10]。

4.4 鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目

教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將自己的科研課題轉(zhuǎn)化為科研項(xiàng)目提供給學(xué)生,使教學(xué)與科研相互促進(jìn)。教師吸收學(xué)生參與實(shí)際科研課題,充當(dāng)科研助手,讓學(xué)生有機(jī)會(huì)了解科研過程,學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)采集方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù),懂得利用網(wǎng)絡(luò)電子資源收集文獻(xiàn)資料,培養(yǎng)學(xué)生初步的探索性研究能力[11],訓(xùn)練學(xué)生初步的科研能力[12]。

4.5 鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)際工程實(shí)習(xí)并撰寫小論文

培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)是“卓越計(jì)劃”中重點(diǎn)要解決的問題之一。研究型大學(xué)還應(yīng)鼓勵(lì)并組織學(xué)生參與到實(shí)際工程中實(shí)習(xí),并給出一些課題供學(xué)生選擇,通過工程實(shí)際中的問題來深刻理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí),且能夠接觸到最新的工程技術(shù)、規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等,有利于學(xué)生畢業(yè)后更快進(jìn)入工作角色。

4.6 開展科技創(chuàng)新項(xiàng)目和科技競(jìng)賽

科技創(chuàng)新項(xiàng)目或科技競(jìng)賽活動(dòng)作為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的延伸,所涉及的領(lǐng)域不僅包括課程內(nèi)的知識(shí)領(lǐng)域,還可包括學(xué)科前沿[13]。學(xué)生參與到項(xiàng)目完成的整個(gè)過程中,完成文獻(xiàn)調(diào)研、制定研究方案和方法、進(jìn)行實(shí)踐操作、數(shù)據(jù)整理和分析、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果等環(huán)節(jié)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、混凝土配合比設(shè)計(jì)大賽等競(jìng)賽已在我校開展多年,得到學(xué)生的廣泛歡迎和認(rèn)可。

4.7 充分利用校內(nèi)外實(shí)驗(yàn)基地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)

依托重點(diǎn)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室建立的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)中心和與企業(yè)合作的校外實(shí)踐基地展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng),培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的土建類卓越工程師。

5 結(jié)束語

研究型大學(xué)作為“卓越工程師計(jì)劃”的重要實(shí)施者之一,需要加大對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、工程素養(yǎng)、科學(xué)研究能力等方面的培養(yǎng)。對(duì)于土木工程專業(yè),對(duì)專業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的豐富、改良及整合,設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是十分必要的。

References)

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Study on experimental teaching methods of excellent engineer training of Civil Engineering specialty

Zhang Tingting1, Wang Baomin1, Chen Tingguo1, Ren Lichun2, Gao Xin2

(1. Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology, Dalian 116024, China；2. Academic Administration Office,Dalian University of Technology,Dalian 116024, China)

Program of “Excellent engineer training” was proposed by the Ministry of Education for the training of engineering accomplishment,innovation and humanities of university students.For research universities,it is an important subject that how to take advantages of the advanced disciplines and engineering research resources of the university,and also breakthrough and make innovations on teaching content and methods.Taking Civil Engineering specialty as an example,the specific problems for “Excellent engineer training program” are analyzed and several suitable methods for civil engineering experimental teaching are proposed.

excellent engineer; Civil Engineering specialty; experimental teaching methods

2014- 11- 21 修改日期：2014- 12- 10

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目土木工程專業(yè)卓越計(jì)劃專項(xiàng)(2013036);遼寧省普通高等學(xué)校本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(201217;201221)

張婷婷(1983—),女,山東平度,博士,講師,研究方向?yàn)榈吞冀ㄖ牧?/p>

E-mail：tingtingzhang@dlut.edu.cn

王寶民(1972—),男,山東,博士,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)榛炷敛牧霞捌淠途眯缘?

E-mail：wangbm@dlut.edu.cn

N45;G642.0

A

1002-4956(2015)6- 0189- 03