土木工程专业系列课程立体化教学模式的研究与实践


 
 

 

混凝土结构系列课程(土木工程材料、混凝土结构基本原理、房屋结构设计、多高层房屋结构设计)是土木工程专业的重要核心课程,在土木工程本科培养计划中有着举足轻重的地位。对培养学生的工程概念、工程意识、解决实际工程问题的能力和创新能力等方面具有重要意义。

针对混凝土结构系列课程教学内容重复滞后、教学资源贫乏、人才工程素质和创新能力不足、教学方法与评价体系单一以及实验、实习、课程设计之间的协调配合有待增强等问题,结合我校实际,在混凝土结构系列课程的教学模式、课程体系、教学方法和手段、实践教学、考核方式等方面进行改革,取得了较好的效果。

一、构建了有效培养学生工程素质和创新能力的立体化教学模式

在充分研究与吸收CDIO国际工程教育理念的基础上,我们对工程教育的理念、目标、模式进行再认识,运用CDIO理念对混凝土结构系列课程的教学观念、教学内容、教学方法、实践教学、学生考核方式等方面进行了全方位的构思与设计。按照“整体优化、与时俱进,强化基础、体现应用,注重实践与创新”的原则,构建了一套完整的以理论教学为基础,以实践教学为保障,以立体化教学资源为补充的立体化教学模式。立体化教学模式涵盖了课堂理论教学,实践教学,自主学习,过程考核,评价与反馈整个学习过程,从多层次、多方位构建起了课程的教与学的体系,从而达到CDIO培养大纲的教育要求。混凝土系列课程立体化教学模式的构建图如图所示。

二、系列课程协调改革与整体优化

混凝土结构系列课程教学内容和教学体系改革的总体思路是:立足基础、深入专业、面向学科,淡化课程界限,整合教学内容,积极探索“自上而下,多模块、多类型相结合”模块结构的课程教学体系,实现课程之间内容的优化和有机联系,使知识的学习和应用之间形成良性互动。

1.优化课程体系,提高教学要求

要实施因材施教,“三位一体”CDIO培养方案,必须深化原有课程体系、结构和内容改革。为此我们提出了“自上而下,多模块、多类型相结合”的创新教学体系:①“自上而下”是以工程设计为导向,以项目训练为载体,先给出宏观、整体的工程概念,由宏观到微观,由整体到局部,由工程所涉及的专业知识到专业知识所涉及的基础知识。②多模块是指将混凝土结构系列课程的教学分为基础知识、基本构件、结构概念设计、结构分析、结构设计和新结构新技术六大模块。③多类型相结合是指将土木工程传统知识与最新技术进展相结合、将专业知识与现代信息技术相结合、将书本知识与教师的科研成果介绍相结合和将基本概念与工程案例教学相结合。改革后的课程体系则兼顾经典内容和现代技术,强调基本理论,重视方法而不是内容,重点强调工程应用。增强课程的灵活性,形成模块化、弹性化的课程体系,适应行业和社会对应用人才规格多变的需求。

2.整合教学内容,提高教学效率

CDIO教育模式重视学生工程能力的培养,因此知识的连贯性、承接性和互补性变得非常重要,另外,由于实践和工程应用环节的增加,理论教学就必须重新统筹,去除课程间知识的重复和冗余,提高效率的同时让学生更牢固的掌握知识。

1)整合土木工程专业的平台课程教学内容,将建筑工程、道路与桥梁工程等不同方向的内容有机结合,构筑了符合土木工程专业的教学内容和教学体系。

2)对课程内容进行分析、筛选,增加与工程实际紧密结合,有利于培养学生分析问题、解决问题能力的内容。

3)将各课程合并剥离,避免了不同课程间的重复,精简内容。

3.增设新结构、新技术模块,拓宽学生的视野

CDIO的角度上来改造混凝土结构系列课程的教学内容和体系设置,除了要大力加强课程间的横向联系和交叉综合外,还可考虑根据混凝土结构系列课程的工程应用背景,增设“新结构、新技术教学模块”作为混凝土结构系列课程的延续和深入。如增加了“再生混凝土”、“现浇混凝土空心楼盖”、“混凝土叠合箱网梁楼盖”等新技术专题,并给出相应典型实例,既提高了学生的学习兴趣,又激发学生的创新意识和科学探索精神。

三、实施多样化教学方法和手段,构建多元化评价体系

1.多种教学形式交融

课堂教学和网络学习相结合。混凝土结构系列课程知识点多,涉及到构件设计、结构设计、构造要求等知识领域因此,采取了课堂教学与网络学习相相结合的方式。

课内教学和课外活动相结合。通过多种形式、多种途径、多渠道为学生提供锻炼平台(如结构设计竞赛、创新研究项目、参与教师科研、企业锻炼等多种有益活动),提高对知识的理解、把握及其应用,取得了很好的效果。

2.多种教学方法联动

根据混凝土结构系列课程教学体系的特点和学生实际,在教学实践中积极采用“提问式、启发式,项目教学法,实例驱动教学法,任务驱动教学法四层次,逐层深入,注重学生的主体性、体验性,取得了很好的效果。

3.多种教学手段整合

多媒体教学生动丰富。继续用信息技术、多媒体技术改造教学手段,更新教学内容,使得混凝土结构教学更加符合现代社会信息量大、知识更新快的特点。 

网络教学自主多元。网络课程是学生自主学习的有效载体,我们利用网络计价交互手段的特点,精心设计制作了课程学习类栏目(课程导学、教学课件、作业习题等)和能力拓展类栏目(知识百科、创新研究、结构设计竞赛)、工程资源类栏目(工程规范、工程图集、工程案例、工程照片),为学生自主式、探究式学习提供丰富优质资源。

4.多元化考核模式

为了更好地调动学生学习的主动性、激发学生创新的潜能、培养学生综合能力,结合课程的特点,又考虑到学有余力的同学的个性发展,采取了多元化考核模式,测试学生理论知识掌握的程度,测评他们运用知识的综合能力、创新能力,在考核方式上,我们采用笔试、、口试、闭卷、开卷、小论文、调查报告、实验设计报告、实际操作、互评、自评等多种方式相结合的形式。

四、构建多层次实践教学体系,改革实践教学内容,多渠道强化能力培养

实践教学是培养学生动手能力和创新能力的重要环节,是培养高素质创新人才的重要保障。我们根据混凝土结构系列课程的特点,对混凝土结构系列课程实习和实验、课程设计、毕业实习和设计等实践教学环节进行了研究和改革,构建了模块化、层次化、一体化的实践教学体系,将原来分列在各门课程中、各自独立甚至脱节的实验、实习和设计等教学环节作通盘考虑,克服了实验、实习内容之间重复交叠、相互脱节的问题。实现了理论教学与实践教学,大众教育与个性化培养,实验内容与工程实践、科研项目,课内实验教学与课外科技创新活动之间的有机结合,形成了“多元、协同、发展”的训练模式,使实践教学内容层次清晰、目标明确,并对实践教学方法、教学手段进行了改革,有效地提高了学生的实践能力和工程素质。

五、应用效果

本成果于2009年开始应用,经过4年的实践,取得了良好的人才培养效果,具有鲜明的特色,对地方工科院校土建类课程建设和创新人才培养具有借鉴意义和推广价值。成果完成人在国家级期刊上发表教学研究论文16篇,其学术观点多次被引用,理论研究和应用价值,在同行业内产生了一定影响。出版的教材,已在长江大学、山东建筑大学、山东农业大学、烟台大学、鲁东大学、河南理工大学等使用并受到好评。开发的网络教学资源丰富,备受关注,点击率高。

1.学生的工程素质和创新能力明显提高 

是学生的综合素质和创新能力明显提高。近年来,成果完成人指导大学生创新研究立项20余项,培养10余名本科生参与教师的科研课题,本科生参与发表论文3篇。在第二、第三届全省大学生结构设计竞赛中,分别取得了团体总分第一、第三的优异成绩,获最佳结构分析奖1项,二等奖3项,三等奖3项。

2教学、科研取得丰硕成果 

该成果荣获省教学成果三等奖,成果完成人获省优秀教材二等奖1项,主持省级成教精品课程2门,校教学成果一等奖3项,二等奖4项,校青年教师讲课比赛二等奖1项,全国信息技术应用水平大赛优秀指导教师1名;主持参与省级以上教研课题5项,校级教研课题13项; 10人次获校教学优秀奖,26人次获校教学质量奖,4人被评为校优秀教师;主持省级以上科研项目9项,发表核心以上科研论文65篇,其中EI等检索的论文19篇。

3促进了专业建设

2008年《混凝土结构基本原理》被评为校级精品课程,2009年《土木工程材料》 被确定为省级精品培育课程,2009年本项目被山东省教育厅批准立项, 2012年本专业入选我校一级学科重点支持计划,2013年本专业入选山东省卓越工程师教育培养计划,课程建设成果促进了专业发展。

                                                 (建筑工程学院  刘建平  李雅琴)

 
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