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    土木工程施工课程的教学改革

    时间:2023-03-24 09:30:06来源:百花范文网本文已影响

    韩 硕,孔祥清,2,董锦坤

    土木工程施工课程的教学改革

    韩 硕1,孔祥清1,2,董锦坤1

    (1. 辽宁工业大学 土木建筑工程学院,辽宁 锦州 121001;
    2. 松山湖材料实验室,广东 东莞 523000)

    为提高学生学习专业课的兴趣,改善教师教学效果,提高学生学习效率,本文对土木工程施工课程的教学建设不断研究和探索,总结了本课程在土木工程专业人才培养中的重要地位,分析了学生学习积极性不高的原因,结合工程教育专业认证评价体系,在与时俱进的教学内容、现代化的教学手段和方法、综合性的全过程考核评价方式等方面进行教学改革与探讨。实践表明,此教学改革在加强学生专业课理论学习的同时,培养了学生的创新思维和工程实践能力,为社会培养了具备综合素质的新工科人才。

    课程建设;
    土木工程施工;
    教学改革

    “土木工程施工”是土木工程专业的基础必修课,课程内容丰富、知识面涉猎较广,是一门综合性和实践性较强的课程。在辽宁工业大学(以下简称本校)土木工程专业本科培养方案中,开设于第6学期,48学时,3学分。教学内容:土木工程施工中主要工种工程的施工方法、工艺流程和机械设备;
    施工组织的基本理论和原理等。结合工程教育专业认证评价体系,教学目标为:(1)知识目标:掌握土木工程施工的基本知识、理论和决策方法;
    (2)能力目标:具有独立分析、解决土木工程施工技术和施工组织计划基本问题的初步能力;
    (3)素质目标:培养学生的科学精神和态度,具有良好的职业道德和强烈的社会责任感。

    多年教学经验,笔者发现学生学习积极性不高的原因在于:对专业认识和了解不足,不清楚所学知识在工作中的作用;
    以教材为中心的讲授法侧重理论知识的传授,内容枯燥乏味,对学生理论联系实际能力的培养容易忽视。近年,随着科学技术的发展,土木工程施工与虚拟仿真结合的课题不断涌现[1-3],使教学方法和手段发生了巨大的变化。本文以本校土木工程施工课程教学为例,对其进行教学改革和探索。

    (一)教材内容过于陈旧

    建筑业对社会的发展具有巨大的推动力。随着科学技术的发展,新材料、新技术和新工艺不断涌现,其在建筑领域的应用对保证工程质量、安全和工期具有重要影响。由于各种规范、法规等的不断更新,虽然教材内容有所更新,但仍落后于实际施工工艺的发展。例如“瘦身钢筋”——正常钢筋拉长后用于房屋建设,目的是减少成本,但钢筋拉长后延伸性遭到破坏,突破拉伸安全极限,一旦发生地震,建筑物很容易垮塌。我国是多地震国家,建筑物的抗震性能应受到重视。此外,还会造成房屋承载力下降。因此,如何保证建筑质量安全,彻底杜绝“瘦身钢筋”是亟待解决的问题。但目前仍有很多教材对此内容有大篇幅介绍,故土木工程施工教学内容需要不断更新完善。

    (二)教学方法和手段落后

    传统教学方法大多以教师讲授理论知识为主,板书和多媒体为辅,抽象地讲授复杂的土木工程施工技术和方法[4]。学生被动接受学习,课堂上互动活动少,不能积极参与教学活动,难以全面理解和掌握真实施工工艺,同时忽视了学生思维、创新能力的培养,把学生接受水平评价过低。多次单调的重复不能调动学习积极性,使学生产生厌学心理。例如,泥浆护壁钻孔灌注桩章节,根据泥浆循环方式不同分为正循环和反循环,可根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理条件、允许沉渣厚度等进行选择。虽然教材对其施工工艺流程、适用范围等进行了详细介绍,但学生很难通过抽象的描述掌握施工技术。此外,由于土木工程施工环境复杂,无法在课堂上让学生进行实践,只能通过短期的集中实习接触施工现场,而到达施工现场后,受实习性质和地点等限制,也难以将理论知识与工程实践相结合,导致教学效果不理想。故需改变传统教学方法和手段,提高教学效果。

    针对土木工程专业学生就业方向及社会发展需求[5],以土木工程施工课程理论教学与实践教学相融合为立足点,梳理课程教学内容、强化教学方法和教学手段、引入全过程考核模式等方式进行教学改革,以培养学生理论联系实际的能力,为学生提供综合素质提高的机会。

    (一)与时俱进的教学内容

    结合本校学科建设特点,选择符合要求的教材——国家级规划教材《土木工程施工》(第三版)。根据专业特色对教材内容进行适当调整,有选择性地教学。结合当今社会对土木工程专业人才的需求,通过实地走访调查施工单位和施工现场,根据最新执行规范、规程等要求,对教学内容进行改革更新,弥补教材落后的缺陷。在保留现行常用施工技术的基础上,摒弃落后的施工技术,尽可能多地采用新技术和新工艺的工程案例进行教学。同时,精炼教学内容,融入课程思政,并调整课程结构体系,根据专业特点,在基本理论知识的深度和广度方面进行延伸拓展。土木工程施工技术和方法都有适用范围,需要根据施工条件进行选择。不仅需要学生掌握理论知识,还需要对施工流程和要点有相当程度的了解。紧密结合教学大纲的教学内容,引入职业资格考试中建造师的《专业工程管理与实务》案例分析题。以钢筋机械连接为例——2020年二级建造师考试真题,某新建住宅楼为框剪结构,地下两层,地上一层,建筑面积2.5万m2,甲公司总承包施工。新冠肺炎疫情后,项目部按照住建部和当地政府要求组织复工。成立以项目经理为组长的疫情防控领导小组,并制定“项目疫情防控措施”,明确“施工现场实行封闭式管理,设置包括废弃口罩类等分类收集装置,安排专人负责卫生保洁工作……”,确保疫情防控工作有效、合规。项目部质量月活动中,组织了直螺纹套筒连接等知识竞赛活动,以提高管理人员、操作工人的质量意识和业务技能,减少质量通病的发生。钢筋直螺纹加工、连接常用检查和使用工具的作用如图1所示。问题:(1)除废弃口罩类外,现场设置的收集装置还有哪些分类?(2)对图1中钢筋直螺纹加工、连接常用检查工具及待检(施)项目对应关系进行正确连线。

    图1 钢筋直螺纹加工、连接常用检查和使用工具作用连线

    教学过程中,案例教学使学生理解并掌握理论知识与工程实际的紧密结合,从而提高学生对理论知识综合应用的能力。同时,结合新冠肺炎疫情防控,培养学生的安全意识和绿色施工意识。此外,工程案例还可以改善学生的学习状态,提高学生的学习积极性,培养学生的工程意识和素养。

    (二)强化教学方法和手段

    现代社会对新工科人才提出了更高的要求,目前,培养综合型创新人才已成为高校的重要使命。土木工程专业实践对理论知识的理解非常重要,对学生掌握施工经验及了解施工技术具有重要意义。基于虚拟仿真技术模拟现场施工,对讲授的理论知识点和系统操作的方式进行同步仿真模拟,清晰全面地为学生提供生动的教学内容。通过情景性、互动性和过程性的模拟系统,给学生营造一种身临其境的教学情景,使学生在轻松的环境下,掌握施工技术,熟悉施工流程和施工要点,将虚实结合成为目前提高教学质量的有效途径之一,确保学生能印象深刻地掌握课程的理论知识,从而建立理论联系实践的教学体系。虚拟仿真技术作为一种新型的教学手段,打破了传统理论教学的局限性,在传授知识的同时,培养了学生理论联系实际的能力,激发了学生学习兴趣,提高了学习效率和专业技能水平,同时给学生提供了一个自主学习平台,有更多时间进行深入研究和思考,培养了学生自主学习的能力,以适应当今社会对高层次应用型技术人才的需要,增强学生就业的竞争力。

    依托大连通科应用技术有限公司的建筑工程施工工艺仿真系统,让学生对施工过程使用的工具设备、施工材料、工艺流程、注意事项和质量标准等进行模拟操作,真实地体验施工全过程。进入仿真系统后,弹出一个提示框,介绍施工环境、安全施工、文明施工和材料准备等信息;
    接着进行仿真施工,完成整个操作过程。此外,系统内有项目进程和施工提示(见图2),可以显示施工工艺流程和具体操作提示。以沉管灌注桩工程施工为例,对其施工工艺流程(桩机就位→锤击或振动沉管→上料→边轻击或振动边拔管,边浇筑混凝土→下钢筋笼→继续拔管,浇筑混凝土→成桩)进行虚拟仿真。

    图2 虚拟仿真系统操作平台

    图3 模拟过程中测验题

    进行沉管灌注桩施工教学时,首先讲理论知识,使学生有初步了解,熟悉施工规范要求。然后利用虚拟仿真再现施工流程及所需设备和材料,学生在有序轻松的环境下学习,全面地了解施工过程及要点,弥补传统教学中缺乏实物认识的不足,以生动、直观、形象的方式呈现给学生,将原本静态的知识动起来。模拟过程中设置测验题(如图3),使学生印象深刻、理解全面,从而取得较好学习效果,提高教学质量。最后讨论已经完成的工程和在施工过程中遇到的问题,加深学生对理论知识的理解,培养学生解决工程实际问题的能力。

    虚拟仿真系统不仅可以使学生熟悉施工流程,还可以掌握相关规范要求,激发学生自主学习的兴趣,使其在轻松环境中学习,对提高教学质量和实践能力都很有益。实践证明,在土木工程施工课程中引入虚拟仿真技术,不但能丰富教学内容,还可以改变传统教学手段,提高学生学习兴趣和效果。

    (三)全过程考核模式

    传统考核方式为期末一考定成绩,大部分学生只是在考试前进行机械性记忆,不能检验学生的真实掌握程度。

    由于本课程具有实践性和综合性的特点[6],需要对传统考核方式进行改革,提出全过程考核模式,引导学生注重平时学习,具体指标如表1所示。充分利用本校MOOC网络教学平台进行过程考核,通过改变传统考核形式,培养学生的综合素质能力,提高学生应用所学知识解决实际问题的能力。此外,通过虚拟仿真系统设置实操作业和测试题等,考查学生对知识的掌握程度和实际运用能力,体现本课程改革的应用性和实际操作性。

    表1 教学目标的全过程考核

    传统教学模式已经不能满足社会和行业的发展需求,传统的教学内容、方法手段和考核模式等亟须改革。针对本校土木工程施工课程的教学改革和探讨,以掌握施工技术基本理论知识为立足点,充分利用虚拟仿真技术,改进教学方法和手段。通过调整传统施工技术、更新现代技术应用的方式,使教学内容与时俱进;
    利用基于工程实践的虚拟仿真系统改变传统教学模式,激发学生学习积极性和兴趣,培养学生理论联系实际的能力,努力使其成为适应社会发展的现代化、专业化高素质人才。

    [1] 张明明, 李婷婷, 王建辉. 基于仿真建造技术的土木工程施工实践教学改革与探索[J]. 中国高新科技, 2020(17): 138-139.

    [2] 殷振瑶, 安镜如. 基于3D仿真平台的工程管理专业《土木工程施工技术》课程改革探讨[J]. 砖瓦, 2020(10): 173-174.

    [3] 宋梦, 刘允才. 以能力为导向的BIM技术在土木工程施工教学改革中的应用研究[J]. 大学教育, 2020(12): 77-80.

    [4] 徐磊.《建筑工程施工技术》课程教学改革与实践的探讨[J]. 课程教育研究, 2019(1): 249-250.

    [5] 谢娜, 刘杰. 工程教育认证下《土木工程施工技术》课程改革[J]. 房地产世界, 2020(19): 144-146.

    [6] 王继兵, 张庆章. 建筑施工技术课程教学改革探讨[J]. 管理工程师, 2021, 26(1): 61-64.

    10.15916/j.issn1674-327x.2022.06.031

    G642.0

    B

    1674-327X (2022)06-0119-03

    2021-04-20

    辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(lgsy1801)

    韩硕(1988-),女(蒙古族),辽宁北票人,讲师,硕士。

    (责任编辑:付春玲)

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