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踐經(jīng)驗缺乏
目前，我校大部分力學(xué)教師是在我國傳統(tǒng)教學(xué)模式下培養(yǎng)出來的畢業(yè)生，他們在接受高等教育時，經(jīng)歷的就是“學(xué)科型”的培養(yǎng)模式，理論學(xué)習(xí)多、實踐訓(xùn)練少，從而導(dǎo)致了他們理論知識較為扎實，而工程實踐能力和創(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，很少有工程實踐的機會，這又造成他們工程實踐經(jīng)驗與創(chuàng)新能力后天的“營養(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，重視理論知識的傳授而弱化了工程實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生同樣缺乏工程實踐能力與創(chuàng)新精神，這與“卓越計劃”人才培養(yǎng)目標(biāo)對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)過分注重理論知識的學(xué)習(xí)，忽視了力學(xué)知識在工程實際中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容以求解、求證為主，缺乏針對工程應(yīng)用的內(nèi)容設(shè)計，致使學(xué)生不善于將所學(xué)的理論知識應(yīng)用于實際工程解決實際問題，從而導(dǎo)致畢業(yè)生理論聯(lián)系實際，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。
(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)時減少，單位學(xué)時課堂信息量增加的形勢下，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行填鴨式教學(xué)，學(xué)生沒有參與到教學(xué)活動中，只是被動、消極與盲從的學(xué)習(xí)知識，抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性與創(chuàng)新性。
二、適應(yīng)于“卓越計劃”的力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐
(一)建立適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)團隊
力學(xué)課程教學(xué)團隊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，堅持在力學(xué)課程中不斷開展適應(yīng)于“卓越計劃”的教學(xué)改革與研究;在教育改革實踐探索中，團隊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)歷進修、深入實際工程體驗，加強產(chǎn)學(xué)研密切聯(lián)系與合作、開展面向工程實際問題的科學(xué)研究，參加指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等方式，疏通了團隊成員參加工程研究與實踐的渠道，拓寬了教師的知識面，提高了專業(yè)能力與實踐能力，建立了適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)團隊。
(二)以培養(yǎng)學(xué)生工程意識和應(yīng)用能力為主線，改革與完善教學(xué)內(nèi)容
1．按照“卓越計劃”培養(yǎng)目標(biāo)要求，圍繞“卓越計劃”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)的計算、應(yīng)力應(yīng)變分析、超靜定結(jié)構(gòu)的計算三大模塊，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)生對彎曲剪應(yīng)力有感性認(rèn)識，且具有對梁進行強度計算的能力。
2．使課程內(nèi)容的編排體現(xiàn)科學(xué)性和適用性。從工程實際需要出發(fā)，凝練教學(xué)內(nèi)容，強化概念理解與分析，注重結(jié)論的分析和實際應(yīng)用。如在講到溫度應(yīng)力時，通過案例分析計算，得到在超靜定結(jié)構(gòu)中，溫度改變將會產(chǎn)生較大的應(yīng)力。根據(jù)分析計算結(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“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)生就會加深理論與實際應(yīng)用的聯(lián)系，在重視理論學(xué)習(xí)的同時，了解理論指導(dǎo)實際的作用。力學(xué)課程教學(xué)團隊成員編寫了力學(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，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及團隊合作的能力。力學(xué)課程教學(xué)團隊的多名教師指導(dǎo)學(xué)生參加“全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽”、“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”及“材料力學(xué)綜合性、設(shè)計性實驗的研究與實踐”等科技活動。在這些活動中，學(xué)生將所學(xué)的力學(xué)知識應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學(xué)研究中，加深了對力學(xué)原理的理解，提高了學(xué)生分析問題解決問題的能力;同時擴展了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力及團隊合作的能力。
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)。對于簡單結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生能進行手算，這有利于學(xué)生對基本概念、基本原理與基本方法的理解和掌握;對于超靜定結(jié)構(gòu)的計算中遇到的復(fù)雜的計算問題，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》進行計算，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際問題的能力。同時使學(xué)生建立了使用計算機軟件對復(fù)雜的力學(xué)問題進行分析，把繁瑣的計算留給計算機的理念。
(三)利用多種教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)質(zhì)量
1．以實際工程為背景，加強工程案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識每章內(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例為案例進行結(jié)構(gòu)簡化、荷載收集、結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識;注重定理、公式及習(xí)題結(jié)論的工程應(yīng)用，更多地剖析實際問題的解決過程，再舉一反三，由一個問題展開到多個問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。如在講彎曲應(yīng)力這一章時，導(dǎo)入長春市濱河小區(qū)陽臺坍塌事故案例:2006年9月8日，長春市濱河小區(qū)東區(qū)512棟3單元一側(cè)陽臺從一樓到七樓全部坍塌，二樓一女子不幸遇難。首先，讓學(xué)生畫出陽臺的計算簡圖，然后讓學(xué)生討論引發(fā)陽臺坍塌的可能因素，在此基礎(chǔ)上給出陽臺坍塌的起因:事發(fā)時天降大雨，該樓居民安裝的保溫陽臺的夾層內(nèi)珍珠巖吸水后重量驟增，使陽臺根部上側(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度低，當(dāng)其超過材料的許用應(yīng)力時，混凝土開裂，使陽臺根部失去抗彎能力，形成鉸鏈，從而導(dǎo)致陽臺坍塌。通過該案例向?qū)W生說明，工程設(shè)計時不僅要有經(jīng)濟意識，而且更要具備安全意識。由于學(xué)生對案例分析很有興趣，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)團隊成員編寫了力學(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)生主動學(xué)習(xí)的意識。同時引導(dǎo)學(xué)生將新學(xué)知識與已學(xué)知識進行對比，使學(xué)生加深對新知識的理解、掌握對原有知識的記憶，有利于活躍學(xué)生思維、擴展知識。針對一題多解的問題，鼓勵學(xué)生開動腦筋，進行討論，主動地、創(chuàng)造性地探究和獲取知識。
3．傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)及計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性對于基本理論知識、例題等邏輯性較強的內(nèi)容我們采用傳統(tǒng)的板書講解，有利于學(xué)生思考;對難以表達(dá)的知識點及工程實例我們利用多媒體通過圖片、動畫等形式生動地表現(xiàn)出來，有助于學(xué)生對基本概念和基本理論的理解。同時多媒體教學(xué)能夠豐富工程素材，增大課堂信息量，彌補課時的不足。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代對教育發(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，學(xué)生可上網(wǎng)學(xué)習(xí)，它對學(xué)生的課后自學(xué)有很大幫助。
三、結(jié)語
基于“卓越計劃”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)課程教師團隊成員教育觀念的逐步轉(zhuǎn)變和統(tǒng)一，保證了教學(xué)改革的逐步推進和教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升，教師的教學(xué)水平、實踐能力和科研水平得到提高。2012年力學(xué)系列課程教學(xué)團隊被評為校級優(yōu)秀教學(xué)團隊。2)課程內(nèi)容與工程實際緊密結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用理論知識分析和解決實際工程問題的能力和工程意識。3)各類學(xué)科競賽與課外科技活動異彩紛呈，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。多名學(xué)生獲“全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽”國家級三等獎，省級一等獎;“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”省級二等獎。4)教學(xué)方法與教學(xué)手段的創(chuàng)新與應(yīng)用，課程功能相互有機結(jié)合方面都在精心組織、有序安排、循序漸進、良性互動中進行。已有一門課程獲省級精品課、三名課程獲省級優(yōu)秀課。5)力學(xué)課程共同搭建教學(xué)平臺，教育資源共享，教育功能互補，使學(xué)生的工程意識、應(yīng)用能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)更系統(tǒng)、更全面。
作者：王曉天 范國慶 王樹范 劉麗華 單位：長春工程學(xué)院
