于 玲, 周子博, 包龍生
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力學(xué)理論教學(xué)現(xiàn)狀及整改方案
于 玲, 周子博, 包龍生
(沈陽(yáng)建筑大學(xué)交通工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng) 110168)
以提高學(xué)生在施工工程實(shí)踐中運(yùn)用力學(xué)理論的能力,建設(shè)培養(yǎng)力學(xué)體系下的應(yīng)用型人才,創(chuàng)新型人才為目的,探究大學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)基礎(chǔ)理論后無(wú)法將所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)與施工實(shí)踐相結(jié)合、力學(xué)理論教學(xué)體系趨于傳統(tǒng)、教學(xué)實(shí)用性不足等問(wèn)題出現(xiàn)的原因,并就這些問(wèn)題展開(kāi)討論,提出了建筑模型與工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué),優(yōu)化力學(xué)理論教學(xué)體系,開(kāi)展創(chuàng)新課程項(xiàng)目等解決方案,從而提高學(xué)生對(duì)力學(xué)理論的實(shí)踐應(yīng)用能力以及創(chuàng)新。
力學(xué)理論;施工實(shí)踐;建筑模型;實(shí)用性;應(yīng)用型人才
力學(xué)理論是由理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等技術(shù)型基礎(chǔ)理論學(xué)科組成的教學(xué)體系。其基本理論在工程領(lǐng)域和科技領(lǐng)域中有著非常重要的地位,并被廣泛應(yīng)用。隨著科技水平的提高,信息時(shí)代的發(fā)展以及行業(yè)需求量的變化,傳統(tǒng)教學(xué)體系面臨著挑戰(zhàn)和改革。由于近年來(lái)高校的不斷擴(kuò)招,畢業(yè)生就業(yè)壓力不斷加大,工程領(lǐng)域?qū)Ξ厴I(yè)生工作能力的要求也逐漸提高。如今,工程類(lèi)用人單位普遍反映學(xué)生思維局限,動(dòng)手能力太差,大學(xué)中所學(xué)的力學(xué)知識(shí)不知道如何在工程實(shí)踐中運(yùn)用。因此應(yīng)當(dāng)著手加強(qiáng)力學(xué)教育體系的實(shí)用性、實(shí)踐性,使學(xué)生有將所學(xué)運(yùn)用于工程實(shí)例當(dāng)中的能力。同時(shí),這也是應(yīng)對(duì)畢業(yè)生就業(yè)壓力加大,提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效措施。為了培養(yǎng)新時(shí)代應(yīng)用型人才、創(chuàng)新型人才,優(yōu)化力學(xué)理論教學(xué)體系,加快改革勢(shì)在必行。
(一)缺乏對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力
力學(xué)是土木工程專(zhuān)業(yè)、建筑專(zhuān)業(yè)的核心學(xué)科。作為最重要的基礎(chǔ)學(xué)科,力學(xué)理論教學(xué)被給予了足夠的重視。經(jīng)過(guò)數(shù)年來(lái)力學(xué)教育界專(zhuān)家和老師對(duì)教學(xué)體系改革的不斷付出,尤其是在教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)籌規(guī)劃,教師上課的授課方式,多媒體教學(xué)的運(yùn)用,力學(xué)知識(shí)競(jìng)賽等方面的探究摸索,均取得了良好的效果。如今的力學(xué)教學(xué)主要分為三大學(xué)科即理論力學(xué),材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)。每個(gè)學(xué)科都具有自己的教學(xué)主線(xiàn)。理論力學(xué)以“靜力學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)—?jiǎng)恿W(xué)”為主線(xiàn),主要研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,是力學(xué)體系中的三大學(xué)科中的基礎(chǔ)。材料力學(xué)以“外力—內(nèi)力—應(yīng)力—變形”為主線(xiàn),通過(guò)判斷材料特性和截面特性以及受力特點(diǎn)來(lái)得出變形類(lèi)型和大小[2]。結(jié)構(gòu)力學(xué)以“幾何結(jié)構(gòu)體系判斷—結(jié)構(gòu)受力分析—位移計(jì)算”為主線(xiàn),主要對(duì)靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。上述力學(xué)理論教學(xué)雖然具有條理性、系統(tǒng)性,有利于學(xué)生對(duì)每個(gè)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,但缺乏與工程施工的結(jié)合。這一現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)生在施工實(shí)踐中不知道該用什么學(xué)科的理論,該如何去用。而且實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的分析不是依靠單個(gè)學(xué)科就可以完成的,需要各個(gè)學(xué)科的綜合考慮,這使得學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的運(yùn)用相當(dāng)局限,不利于對(duì)實(shí)踐性、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
(二)行業(yè)就業(yè)困難
隨著高校擴(kuò)招強(qiáng)度的加大以及土木建筑行業(yè)的波動(dòng),出現(xiàn)了畢業(yè)生就業(yè)難的問(wèn)題。探究問(wèn)題出現(xiàn)的根源,一方面是學(xué)校缺乏對(duì)行業(yè)需求量的預(yù)測(cè)能力,在設(shè)置專(zhuān)業(yè)和招生計(jì)劃時(shí)有一定的滯后性,跟不上社會(huì)需求的節(jié)奏。導(dǎo)致過(guò)多的畢業(yè)生遇到低迷的市場(chǎng),供大于求;或者是過(guò)少的畢業(yè)生趕上了行業(yè)大量需求專(zhuān)業(yè)人才的旺季,出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。另一方面,學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和水平不夠,工作中對(duì)發(fā)生的問(wèn)題沒(méi)把握,心里沒(méi)底也是導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生的原因。畢業(yè)生的第一份工作在一定程度上決定了學(xué)生自己的前途,畢業(yè)生的能力本身也是高校教學(xué)成功與否的直接體現(xiàn)。因此應(yīng)通過(guò)加快教學(xué)體制的改革,尋求一個(gè)新的有效的教學(xué)方案來(lái)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)畢業(yè)生及整個(gè)教學(xué)體系的需求。
(三)教學(xué)團(tuán)隊(duì)力量不足
目前,隨著高校對(duì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)組建的重視程度逐年提高,教師的科研水平也越來(lái)越高。以沈陽(yáng)建筑大學(xué)交通工程學(xué)院為例,教師隊(duì)伍中具有博士學(xué)位的所占比例為56%,碩士學(xué)位的占38%,學(xué)術(shù)造詣深度毋庸置疑,但對(duì)施工工程的教學(xué)方面卻是個(gè)短板。然而當(dāng)前的教學(xué)仍然以基礎(chǔ)理論知識(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)為主,對(duì)于實(shí)踐過(guò)程中各類(lèi)結(jié)構(gòu)的分析,容易發(fā)生的相關(guān)問(wèn)題以及工程上的前沿技術(shù),以目前的教學(xué)團(tuán)隊(duì)水平還無(wú)法開(kāi)展。這種以課本基礎(chǔ)教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式過(guò)于單一和局限,無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和處理實(shí)際問(wèn)題的能力。在實(shí)際工作中不僅僅要求學(xué)生有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),還要有實(shí)踐技術(shù)能力、分析能力及把控能力。教學(xué)體系的改革離不開(kāi)師資力量。因此,在加強(qiáng)教師科研水平和能力的同時(shí)也要注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)的多樣性與實(shí)踐性。
(一)軟件模型與實(shí)踐的結(jié)合
為了將理論與實(shí)踐相結(jié)合,加強(qiáng)力學(xué)理論教育在實(shí)踐方面的能力培養(yǎng),學(xué)生對(duì)于施工中各種結(jié)構(gòu)的了解學(xué)習(xí)必不可少。然而老師帶著學(xué)生去施工現(xiàn)場(chǎng),對(duì)著各種受力結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的方法并不現(xiàn)實(shí)。那么如何將施工現(xiàn)場(chǎng)搬進(jìn)校園課堂?軟件建模就是一個(gè)很好的解決方案。按照工程實(shí)例來(lái)進(jìn)行建模是一個(gè)簡(jiǎn)化的過(guò)程。無(wú)論是房屋建筑方面的梁柱墻、基礎(chǔ),還是橋梁工程中的橋墩、箱梁、T梁等,都可以簡(jiǎn)化成幾何體系進(jìn)行分析。軟件建模的應(yīng)用有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):首先,學(xué)生通過(guò)信息模型可以對(duì)實(shí)際施工中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更直觀的分析,加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。尤其是對(duì)一些相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu),軟件建模教學(xué)的優(yōu)勢(shì)更能體現(xiàn);其次,工程中使用的結(jié)構(gòu)不同于力學(xué)理論基礎(chǔ)學(xué)科,受力特性是復(fù)雜多樣的,需要運(yùn)用多種學(xué)知識(shí)去分析結(jié)構(gòu)受力特征,有利于學(xué)生對(duì)于各個(gè)學(xué)科的綜合性學(xué)習(xí);第三,軟件建模有著良好的視覺(jué)體驗(yàn),可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使理論性學(xué)習(xí)更容易被接受,達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。隨著科技水平的提高,行業(yè)信息化的快速發(fā)展,越來(lái)越多的有限元建模分析軟件可供使用。例如在房建和橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有PKPM、MIDAS、ABAQUS、橋梁博士、ANSYS等[10]。這些軟件對(duì)于分析桁架、剛架、梁和拱等結(jié)構(gòu)都適用。因此,將軟件建模應(yīng)用到力學(xué)理論教育體系中,并對(duì)軟件的使用進(jìn)行指導(dǎo),對(duì)于學(xué)生對(duì)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的了解以及解決實(shí)際問(wèn)題能力的提升都會(huì)有相當(dāng)大的幫助。并以結(jié)構(gòu)模型為紐帶,達(dá)到將力學(xué)理論與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合起來(lái)的目的。
(二) 優(yōu)化力學(xué)理論教學(xué)體系
力學(xué)屬于工程技術(shù)學(xué)類(lèi)別,在尋找更好的力學(xué)理論教學(xué)體系時(shí)永遠(yuǎn)離不開(kāi)對(duì)工程實(shí)踐方面的依賴(lài)。工程技術(shù)是多個(gè)學(xué)科的結(jié)合,同時(shí)新的材料,新的施工技術(shù)也會(huì)在工程實(shí)踐中運(yùn)用[5]。然而目前這種只重視理論基礎(chǔ)培養(yǎng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式顯然跟不上現(xiàn)代工程技術(shù)飛速發(fā)展的節(jié)奏。因此,在培養(yǎng)學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,我們應(yīng)當(dāng)尋找一個(gè)可以將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)平臺(tái)。將理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)三大基礎(chǔ)力學(xué)以及彈性力學(xué),土力學(xué)等根據(jù)內(nèi)容重新融合在一起,組成一個(gè)綜合型學(xué)科,并分成三個(gè)培養(yǎng)大方向即基礎(chǔ)教學(xué)方向、工程實(shí)踐方向、科研實(shí)驗(yàn)方向。按照不同培養(yǎng)方針來(lái)制定培養(yǎng)方向[6](如圖1)。通過(guò)這樣的教學(xué)體系改革來(lái)實(shí)現(xiàn)多層次教學(xué),多樣化發(fā)展。根據(jù)社會(huì)對(duì)崗位的需求量和學(xué)生的就業(yè)意愿來(lái)制定合理的培養(yǎng)計(jì)劃,因材施教,因需施教,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育理念,注重學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)(如圖1)。由于課程的多樣化,不要求學(xué)生對(duì)每個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)都能夠透徹掌握,應(yīng)該通過(guò)改革體系教育來(lái)讓學(xué)生找到與工程實(shí)踐相契合的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題的思維,這才是優(yōu)化教學(xué)的最終目的。
(三)積極開(kāi)展課程項(xiàng)目
力學(xué)理論教學(xué)不應(yīng)該僅僅是老師授課的過(guò)程,還應(yīng)該有學(xué)生自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用過(guò)程。因此,以課后實(shí)驗(yàn)或者競(jìng)賽的方式開(kāi)展的力學(xué)課程項(xiàng)目也應(yīng)該是一項(xiàng)針對(duì)實(shí)踐應(yīng)用的整改方案。在美國(guó),一門(mén)課程大概會(huì)分配2~3個(gè)課程項(xiàng)目[6]。這些課程項(xiàng)目由一個(gè)人或者幾個(gè)人組織的小團(tuán)體來(lái)完成。在有一定的基礎(chǔ)知識(shí)的前提下,完成課程項(xiàng)目通常還需要其他課程知識(shí)的輔助,有時(shí)候甚至?xí)枰?jì)算機(jī)的幫助。學(xué)生通常自己查閱文獻(xiàn)資料去解決問(wèn)題,完成課程項(xiàng)目,并最終以書(shū)面或者匯報(bào)形式體現(xiàn)出來(lái)。在整個(gè)過(guò)程中,鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立思考能力、知識(shí)運(yùn)用能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這種啟發(fā)式的教學(xué)模式對(duì)于引導(dǎo)開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維有重大的意義,也正是我國(guó)目前的教學(xué)模式中所缺失的環(huán)節(jié)。因此,教師應(yīng)該通過(guò)對(duì)課程項(xiàng)目的設(shè)置來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的延伸,以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力為核心來(lái)對(duì)目前的教學(xué)體系進(jìn)行改革。定期匯報(bào)、總結(jié)并學(xué)習(xí),縮小與力學(xué)教育方面先進(jìn)國(guó)家的差距,時(shí)刻掌握國(guó)際上最新的教學(xué)方法并制定符合中國(guó)國(guó)情和發(fā)展形勢(shì)的改革方案。
圖1 力學(xué)理論教學(xué)體系改革方案圖
(四)提高師資力量
教師是學(xué)生在求學(xué)過(guò)程中的引導(dǎo)者,是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的源泉。教學(xué)團(tuán)隊(duì)的力量大小以及教學(xué)方式的選擇直接影響向社會(huì)輸送的人才質(zhì)量。目前,中國(guó)的教師多數(shù)以理論性的論文發(fā)表來(lái)提高資歷,只有少數(shù)教師手里有自己的工程項(xiàng)目。這就導(dǎo)致了教師本身對(duì)工程實(shí)踐方面的忽視。因此,當(dāng)下的教育體制改革應(yīng)當(dāng)著手解決教師隊(duì)伍的組建問(wèn)題。一方面對(duì)現(xiàn)有的教師提出在實(shí)踐項(xiàng)目上的重視,教師在向?qū)W生傳授理論知識(shí)的同時(shí)也要加強(qiáng)自身對(duì)于施工實(shí)踐上的學(xué)習(xí),透徹了解施工原理,了解最先進(jìn)的施工方法,跟上施工實(shí)踐快速發(fā)展的節(jié)奏,提高自身能力。同時(shí)靈活開(kāi)展課堂教學(xué)模式,學(xué)會(huì)將力學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)與身邊耳熟能詳?shù)慕Y(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。例如在講合理拱軸線(xiàn)方面的知識(shí)時(shí),可以引出趙州橋上千年不倒的例子來(lái)幫助學(xué)生對(duì)拱結(jié)構(gòu)的理解,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面應(yīng)當(dāng)注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)的多樣化,加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)之間的合作,定期聘請(qǐng)施工單位,設(shè)計(jì)單位的高級(jí)工程師或?qū)<襾?lái)學(xué)校做演講,把現(xiàn)代施工方面實(shí)用性較強(qiáng)的知識(shí)體系傳授給學(xué)生,這對(duì)學(xué)生在力學(xué)理論和實(shí)踐方面的理解有著很大的幫助。
(五)開(kāi)展以輔修課程為前提的工程實(shí)習(xí)
近年來(lái),學(xué)校對(duì)于輔修課程的開(kāi)展和規(guī)劃取得了較大成效。以沈陽(yáng)建筑大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)我校)為例,自2005年開(kāi)展了力學(xué)專(zhuān)業(yè)中輔修道橋?qū)I(yè)之后,在提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、就業(yè)率,以及工作后的作業(yè)能力等方面都取得了預(yù)期的成果。同時(shí)也對(duì)學(xué)校力學(xué)理論教學(xué)的長(zhǎng)期建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。輔修課開(kāi)展的初衷是為了應(yīng)對(duì)社會(huì)相關(guān)行業(yè)格局的改變,就業(yè)市場(chǎng)的需求而形成一個(gè)具有針對(duì)性的教育培養(yǎng)機(jī)制。因此對(duì)于實(shí)習(xí)工程的選擇也要具有針對(duì)性[11]。實(shí)習(xí)是連接校園與社會(huì)的紐帶,是從理論教學(xué)階段向?qū)嶋H工作階段的轉(zhuǎn)換,也是提高應(yīng)用實(shí)踐能力的關(guān)鍵時(shí)期,具有十分重要的意義。學(xué)校應(yīng)對(duì)實(shí)習(xí)單位進(jìn)行把關(guān),要根據(jù)學(xué)生輔修專(zhuān)業(yè)的不同以及學(xué)生對(duì)于未來(lái)就業(yè)單位的選擇側(cè)重點(diǎn)(如圖2)有針對(duì)性地篩選,確保所學(xué)專(zhuān)業(yè)、實(shí)習(xí)項(xiàng)目、未來(lái)發(fā)展在同一條主線(xiàn)上。企業(yè)幫學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的同時(shí)也是為自己儲(chǔ)備人才的過(guò)程。學(xué)校與企業(yè)應(yīng)積極洽談,為培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才共同努力,實(shí)現(xiàn)雙贏。
圖2 沈陽(yáng)建筑大學(xué)2014屆畢業(yè)生擇業(yè)重視因素調(diào)查圖
力學(xué)理論作為工程方向的核心理論體系一直受到相關(guān)行業(yè)教育專(zhuān)家的重視。學(xué)生對(duì)于力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握以及對(duì)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力直接影響今后的發(fā)展。根據(jù)社會(huì)需求的變化,行業(yè)發(fā)展的不斷變動(dòng),力學(xué)理論教學(xué)體系也應(yīng)隨之不斷優(yōu)化改革。近年來(lái),我校通過(guò)對(duì)畢業(yè)生就業(yè)方向以及社會(huì)相關(guān)工程類(lèi)行業(yè)熱度的分析,開(kāi)設(shè)了力學(xué)理論的輔修專(zhuān)業(yè)——道橋?qū)I(yè)課程,制訂了新的課程體系和培養(yǎng)方案,提高了畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,取得了很好的效果。在摸索前進(jìn)的過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),我們也發(fā)現(xiàn)了教學(xué)體系中存在的漏洞。工作單位反饋的學(xué)生對(duì)于力學(xué)知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)踐能力、獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力的匱乏都是需要改革的重點(diǎn)。開(kāi)發(fā)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神,培養(yǎng)作為一名未來(lái)的工程師所應(yīng)具備的綜合素質(zhì),這才是討論力學(xué)理論體系整改方案的最終意義。通過(guò)嘗試進(jìn)一步的力學(xué)理論教學(xué)體制改革,課程項(xiàng)目的推廣以及對(duì)結(jié)構(gòu)模型的充分利用等方法來(lái)優(yōu)化力學(xué)理論在實(shí)踐上的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)綜合型人才的培養(yǎng)。
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(責(zé)任編校:付春玲)
2017-09-19
中國(guó)建設(shè)教育學(xué)會(huì)教育教學(xué)研究科研立項(xiàng)課題(2015056);遼寧省教育評(píng)價(jià)協(xié)會(huì)教學(xué)改革與教育質(zhì)量評(píng)價(jià)研究(PJHYYB15088) ;中國(guó)學(xué)位與研究生教育學(xué)會(huì)資助項(xiàng)目(lxbh97);沈陽(yáng)建筑大學(xué)第八批教育科學(xué)研究立項(xiàng)課題(201522)
于玲(1970-),女,陜西楊凌人,副教授。
10.15916/j.issn1674-327x.2017.03.035
G40-034
A
1674-327X (2017)03-0116-04
遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)2017年3期