土木工程学习计划范文

时间:2023-03-19 19:51:34

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土木工程学习计划

篇1

1、测量大比武

   全运会过后约第十周,继续继承土木系的优秀传统,与学习部联合举行山东交通学院测量大比武活动,系此活动为校级活动,要经过充分的准备。参赛队员分为团体组和个人组两个组别,分别在东校门内侧和经管楼b座四周进行,分别角逐出一、二、三等奖,并颁发校级五四证书。具体证书数目在学习部计划数中有详细说明。

2、制图大赛

    为突出土木系的特色,达到学以致用的目的。第十四周举行制图大赛,比赛内容为手工制图和电脑cad制图。为全国的制图大赛选拔人才。并根据两项综合成绩排名次,具体为

单项奖:手工制图组:一等奖1人、二等奖2人、三等奖3人。   

        计算机绘图组:一等奖1人、二等奖2人、三等奖3人。

全能奖:一等奖1人、二等奖2人、三等奖3人。

鼓励奖:按参赛人数设置若干。(根据参加人数来定)。

3、科技立项

篇2

(中南林业科技大学土木工程与力学学院,湖南长沙,410004)

[摘要] 阐述了当前我国城市地下空间工程专业在人才培养与专业建设等方面的现状。针对城市地下空间工程专业在人才培养方案制定与实施过程存在的一些问题,以中南林业科技大学为例,从专业定位、培养目标与毕业要求、“平台+模块式”课程体系、多模块立体式实践教学体系、教学管理与过程控制、教学质量评价以及专业教育特色培育等方面进行了分析和探索,可为城市地下空间工程专业的人才培养体系建设提供参考。

[

关键词] 城市地下空间工程专业;人才培养方案;专业定位;培养目标;课程体系;实践教学体系

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2015)01-0012-05

[收稿日期] 2014-10-19;[修回日期] 2014-12-11

[基金项目] 湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目;湖南省普通高校“十二五”专业综合改革试点项目

[作者简介] 江学良(1977-),男,湖南益阳人,博士,中南林业科技大学副教授,主要研究方向:地下工程稳定,岩土力学。

自20世纪90年代以来,我国城市以空前的速度发展,人口急剧膨胀,规模不断扩大,许多大中城市都出现了用地紧张、交通阻塞、空间拥挤、生态失衡与环境恶化等一系列城市问题,这些问题已经成为城市可持续发展的严重障碍。开发利用城市地下空间是解决城市问题,实现可持续发展切实可行的途径,是未来城市发展的方向。国外发达国家的城市建设经验充分验证了这一点。

城市地下空间工程专业在教育部最新公布的高校招生专业目录中隶属于土木类,但不是基本专业,而是特殊设置的专业。城市地下空间工程专业既有自身特定的内涵,又是多个学科的结合点,具有交叉性、边缘性的特征。传统的土木工程专业主要包括建筑工程、道路桥梁工程与岩土工程等专业方向。虽然在基础课甚至是专业基础课设置上与城市地下空间工程专业存在着部分重叠,但是土木工程专业没有真正以城市地下空间开发利用为主线进行人才培养。城市地下空间工程专业涉及城市规划、地下建筑与地下结构、地下水力学、岩土力学、地下通风与空调、监测与测试科学、环境科学以及城市交通等多个领域与多个学科,因此,城市地下空间工程专业的人才的培养方案不同于传统的土木工程专业,它更加注重学科交叉与城市地下工程的自身特点[1]。

2001年中南大学率先在国内开办了城市地下空间工程专业,在此后的十几年中又有大约20余所高校相继开办了该专业,星星之火,已有燎原之势。2010年在中南大学召开了“第一届全国城市地下空间工程专业研讨会”,此后又在山东大学、南京工业大学与北方工业大学连续召开了第二届、第三届与第四届城市地下空间工程专业研讨会。从研讨会讨论的结果来看,城市地下空间工程专业人才培养方案在学分设置、课程设置、培养环节与毕业设计等方面存在着很大的差异。很多高校的城市地下空间工程专业脱胎于采矿工程专业、矿井建设专业或者铁道建设专业,具有浓厚的行业特征。另外开设城市地下空间工程专业的学校有教育部部属高校,也有省属地方院校。由于学校的办学历史、层次与所属行业不同,办学水平与效果也参差不齐[2,3]。

城市地下空间工程专业虽然办学历史不长,但是由于它切合了当前我国城市地铁与隧道建设的,再加上以前培养的城市地下工程建设人才的严重匮乏,该专业的就业率相当高,近几年甚至比土木工程专业传统的建筑工程方向与道路桥梁工程方向的就业率还要高。城市地下空间工程专业的就业虽然没有问题,但是在人才培养方案、教材与专业建设以及专业培养特色等方面还存在不少问题。中南林业科技大学城市地下空间工程专业开办于2013年,目前在校人数120人,隶属于土木工程与力学学院。为了积累办学经验,在开办该专业之前,在土木工程专业下开设了城市地下空间工程专业方向,到目前为止,该专业方向已有三届毕业生。在城市地下空间工程专业与城市地下空间工程专业方向的办学过程中,我们吸收了兄弟院校许多好的经验与做法,也结合自身实际做了一些有意义的探索。在此就城市地下空间工程专业人才培养方案在制定与实施过程中的一些经验与同行们分享,以期达到抛砖引玉的作用,共同促进城市地下空间工程专业的发展。

一、结合学校实际,做好专业定位,确定好培养目标与毕业要求

专业定位准确与否决定着培养的人才是否能够满足市场的需要,也决定着人才的培养目标。专业定位在人才培养方案中起着提纲挈领的作用,是人才培养方案的第一要务。专业定位应该根据行业和社会需求以及学校的办学思想、办学基础、发展潜力、地域特点确定培养人才的类型和主要服务面向。

中南林业科技大学前身是创办于1958年的湖南林学院。在五十多年办学历程中,学校始终秉承“求是求新,树木树人”的校训,牢固树立人才培养是学校的根本任务,教学工作是学校中心工作的观念,逐步形成了“以本科教育为主,大力发展研究生教育,积极发展国际教育和留学生教育;以林为特色,理工农并进,经管法文结合,文理渗透;培养高素质的复合、应用、创新型高级专门人才,把学校建设成为居国内先进行列的多科性教学研究型大学”的办学定位。学校现已建设成为一所立足中南、面向全国,涵盖理、工、农、文、经、法、管、教、艺等九大学科门类,具有招生外国留学生和港澳台学生资格,具有博士后科研流动站、博士学位授予权和硕士生推免权的高等学校。土木工程与力学学院现有教师114人,其中教授18人,副教授28人。设有土木工程、城市地下空间工程、工程管理和工程力学4个本科专业以及7个教研室、6个研究所、2个实验中心、1个土木工程检测中心和1个设计研究院。学院拥有林区道路与结构工程二级学科博士点1个、土木工程一级学科硕士点1个、二级学科硕士点9个。城市地下空间工程专业结合学校建设多科性教学研究型大学的办学定位与学院的实际,顺应国家“中部崛起”战略的需要,将该专业定位为:立足中南,辐射全国;面向城市地下工程技术与管理行业,培养符合行业需求,基础扎实、专业面宽、综合素质高,具有创新精神和实践能力的应用型高级工程技术人才。

根据城市地下空间工程专业的定位,该专业将培养目标设定为:培养适应社会主义现代化建设需要,掌握城市地下工程学科基本原理和基础知识,受到工程师素质基础训练,能够从事城市地下工程项目施工、设计、监理以及在投资和开发部门从事技术或管理工作,德、智、体、美全面发展,具有创新精神和实践能力的应用型高级工程技术人才。为配合培养目标的实现,培养方案详细规定了学生在校学习期间必须达到的基本要求,即毕业要求,达不到毕业要求的学生一律不允许毕业。毕业要求包括知识要求、能力要求与素质要求。知识要求分为“三个层次”和“五个方面”,“三个层次”是指掌握层次、熟悉层次与了解层次;“五个方面”是指要掌握、熟悉和了解自然科学知识、人文社会科学知识、工具知识、专业知识与相关领域知识等五个方面的知识。能力要求包括具有工程科学应用能力、具有城市地下工程技术基础应用能力、具有解决工程实际问题能力、具有信息收集、沟通和表达能力,具有应对危机与突发事件的能力。素质要求包括人文素质、科学素质与工程素质三个方面。

二、整合相关学科,构建基于学科大类知识结构的“平台+模块式”课程体系

通过“打通、减少、增加、分类、弹性”等调整方式,在通识教育课程平台的基础上,进行学科大类的核心课程设计,重新确定平台核心课程。充分利用我院学科的优势,挖掘现有专业的地域、资源等优势,重新整合相关学科。本着促进交叉学科、建设复合型专业的原则,构建以力学与土木工程为基础,并兼顾城市规划、监控与测量科学、环境科学等学科的基于学科的平台课程。将《地下空间规划与设计》、《地下结构设计》、《地下工程施工与管理》、《地下工程勘察与测试技术》与《地下工程灾害与防护》等五门课程列为本专业的专业核心课程。

构建以“平台课程”为依托的“模块式”课程体系,体现弹性学习要求[4]。整个课程体系被分为四大模块:理论教学课程、实践教学课程、毕业设计与思想政治素质教育课程。理论教学课程分为公共课、基础课与学科基础科、专业课、公共选修课、学科基础选修课与专业选修课。城市地下空间工程专业的课程设置、学分分配与毕业学分见表1所示。

课程设置时充分考虑到了课程体系的科学性、合理性与完整性以及城市地下工程的复杂性所要求的综合性,课程在开设次序上也充分考虑了是否符合学生的认知规律。另外课程体系为学生提供了足够的选课空间,学生能根据自身条件和职业规划自主制订课程学习计划。经过几年努力有望逐步建立并实现在指导性教学计划基础上的体现学生个性化培养的课程体系。

三、构建多模块立体式实践教学体系,加强学生创新能力培养

为强化学生学科知识结构,培养学生的实践动手能力与创新能力,构建了由实验教学、毕业专题实践、课外科技实践、实践教学基地建设、课外社会实践五个模块组成的实践教学体系[1,5]。

(一)改革原有依附于理论教学的单一实验教学模式,重新定位实验教学;整合实验室资源配置,建立新型实验教学平台

1. 教师参与实验教学,促进科研成果向教学内容转化

实验教学依靠各学科带头人和教授的力量,转变教学观念,改进实验教学方法,改变计划性、封闭式的实验教学模式,建立以学生为中心的实验教学模式,改变实验教学以验证性实验为主,创新性实验内容缺乏的现状,形成自主性、合作性、研究性的学习方式。促进高水平的科研项目转化为实验教学内容,积极开设一些高水平的、紧跟学科前沿的综合性、开放性、创新性实验,丰富和充实实验中心的实验项目,鼓励学生在现有实验项目下进行大胆创新,开拓新的实验项目或课题,形成一系列多层次、递进式的教学实验内容。针对不同层次学生的要求,进行分层次培养,使得能力较强学生的创新潜能得以充分发挥,能力较弱的学生也不会因为完不成实验任务而气馁,避免传统实验教学一刀切的缺陷,更好地发挥每个学生的个性和特长。

教师在实验指导的过程中,注重培养学生的创新精神、主动获取知识的意识与独立思考解决问题的能力,引导他们真正成为学习的主人[6]。教师根据课题研究计划和研究进度,结合学生具体情况制定教学内容与教学要求。此外,通过E-mail、QQ、MSN、E-learning等方式实现学生与教师的在线互动,进一步促进科研人员参与教学。

2. 开放实验教学中心,鼓励学生自主创新

力学实验中心为湖南省普通高等学校实践教学示范中心,占地面积948m2,仪器设备316台(套),设备总值947.74万元;土木工程实验中心由六个专业实验室组成,实验仪器设备1297台(套),实验仪器设备总价值1460万元。实验教学中心先进的科研仪器设备、雄厚的科研力量、稳定的科研方向、充足的科研经费为学生开放式试验创造了条件,为学有余力的学生提供了发挥自主创新潜能的自由舞台。实验教学中心以学院局域网为支撑、教务管理系统为平台,实现开放式实验教学管理,所有实验仪器设备、开放式课题、科研人员研究方向全部在网上公布,对学生进行全面开放。学生可以登录实验平台网页,浏览和下载网络教学课件和多媒体影像资料。学生可以在网上预约实验,根据自己感兴趣的方向,申请自己的开放式创新实验课题和指导教师。

提倡学生自带课题进入实验教学中心,鼓励他们大胆创新。学生4~5人组成科研小组,提出自己科研思路,自行选题,自行确定研究内容,自行设计实验方法和技术路线,撰写正式格式标书,由专家审核、论证其可行性。如果方案得到专家认可,可申请指导教师和专项经费资助,遵照实验中心的管理规定,按照正式科研程序,自由地进行实验工作,并将其实验结果进行总结汇报,写出论文,力争公开发表。通过开放实验教学中心,让学生进行自主创新实验,可使学生初步建立科研思路,进行科研工作的整体体验,培养科研团队协作精神,并在初次的研究实践中学习到了文献检索、资料收集的方法和学术规范的意识,培养了学生的创新意识和科研能力,提高了发现问题、分析问题和解决问题的能力。

(二)强化毕业专题实践,注重创新能力培养

1. 重视毕业实践,加强“模拟实践”环节

毕业实践是学生学习深入与升华的重要过程。在学生进行毕业实习前,组织学生进行为期两周的强化训练,引导学生对大学阶段所学的专业课程进行“串烧式”回顾与总结,并根据学生实习单位性质(设计院或施工单位)对学生进行分组,每一小组配备1名教师对学生进行“模拟实践”。

2. 调整教学计划,提早并延长毕业实习时间

根据学院实际情况对教学计划进行了调整,将毕业实习提前到第7学期期末开始并一直延续到第8学期的第2周周末,这样,既避开学生频繁参加各类人才交流会的时段,学生可以安心进行毕业实践;又使学生有充足的时间为毕业设计做准备,做出质量较高的毕业设计成果。

3. 理论与实践相结合,“模拟实践”、毕业实习与毕业设计课题相互匹配

毕业设计题目全部采用设计课题的形式,一人一题,课题全部来源于已实施的实际工程项目。设计课题主要包括隧道施工图设计与地铁车站施工图设计两大类。设计内容包括方案设计、结构设计与施工组织设计三大部分。为促使学生将已学的基本理论、设计方法与工程实践相结合,在实际操作过程中,尽量将“模拟实践”、毕业实习与毕业设计课题的内容相互匹配,这样有利于学生在更深层次上理解和掌握有关知识。

(三)积极开展课外科技实践活动,开发创新性实践教学的有效载体

为了更加有效地实现创新人才的培养,要充分发挥学生科技社团作用,积极挖掘开发创新性实践教学的有效载体。形成以“挑战杯”竞赛、大学生研究性学习与创新性实验、力学竞赛、结构模型竞赛、工程制图竞赛等为主体的课外科技实践活动体系,并在一系列的科技实践活动过程中,充分发挥学生独立思考、探索未知和解决问题的主动性,激发学生学习、研究、实践的兴趣,培养学生的创新意识和创新能力。

(四)结合科研、面向社会,加强实践基地建设

1. 创建“零距离”产学研结合示范实践教育基地

加大资金投入,建立和完善生产实习基地,创建“零距离”产学研结合示范实践教育基地。在现有的“中铁五局城轨公司”与“湖南安信岩土工程有限责任公司”等实习基地的基础上,继续拓展新的实践教学基地,定期组织学生更广泛的开展实践教学工作。

2. 结合科研、面向社会,实践与创新并举,培养创新型人才

加强与施工企业、设计院和科研院所的沟通、联合与共建,将实践教学真正延伸到社会,实现实践与创新并举,为创新型人才的培养,建立稳固的、更广泛意义的产学研结合实践基地。

(五)融课外社会实践和专业实践为一体,实现社会实践与专业实践的对接

以社会实践为依托,巩固专业知识,组织学生通过学习报告会、生态中南林活动以及“三下乡”活动等形式,开展社会实践活动,并与专业实践密切结合,使学生在社会实践活动中不仅锤炼了综合素质,也提升了专业素养。

四、完善教学管理制度,创新管理模式,优化培养环境,为人才培养创造条件

按照“以学生为本”的要求,不断完善教学管理制度以适应创新人才培养需要。突出以院系为管理重心,以教师为办学主体,以学生为服务中心,通过制度建设,在学分制选课上提供最大的自由度、进一步完善和规范指导教师制,建立“严格、严肃、严正”和具有人性化的淘汰与增补机制等,在人才培养的管理与服务中,全面体现“以人为本”的思想。

依据学校有关制度,结合学院与专业实际情况,创新实习、课程设计与毕业设计管理模式,确保实践培养环节的学习效果。譬如毕业设计实行教师全程跟踪指导与开题、中期检查、答辩、成绩评定等环节的过程控制;学生毕业设计执行在指定教室每天签到考勤登记制度,指导教师排班指导,学院领导,教学督导不定期检查制度。

营造创新人才培养环境,努力构建创新人才激励机制。设立创新人才单项奖学金、创新人才推免研究生等奖励制度,健全和完善创新人才的奖励与资助制度;举办专门化、系列化的高水平学术讲座和论坛,鼓励学生更多地参与本专业、跨专业、跨校的学术交流活动等,努力形成一种有利于学科交叉和知识碰撞、有利于形成学生更为广阔的发展视野、有利于为学生创造宽松和谐发展环境的创新人才培养氛围。

五、重视教学管理的过程控制,为持续改进创造条件

教学管理的过程控制包括监控体系、反馈机制与评价制度三个方面[7]。监控体系涵盖事前、事中、事后三个环节,事前监控包括教学计划与教学大纲的制定与检查、教材选用的审查、多媒体课件的审查、开新课和新开课的试讲等;事中监控包括教学检查、教学督导听课、学生质量信息员评价、校院领导听课、同行听课、毕业设计过程检查等;事后监控包括学生评教、教师评学、同行评教、试卷分析等。

学校对教学过程监控的信息建立了规范的反馈制度,根据不同情况分别采取当面反馈、书面反馈、会议通报等形式,及时反馈到学院、教研室、教师。督导听课评教、教学检查、毕业设计检查等信息采取当面交流进行反馈;学生教学质量信息员反馈的信息经学校质量监控与评估中心汇总分类,以书面形式反馈到学院及相关专业、教师;教学督导、教学检查以及学生座谈发现的共性问题,经过分析整理以会议通报的形式进行反馈。学院对教学监控获得的信息及时进行分析整理,通过院例会、教研室主任例会、教研室会议等形式将分析结果反馈给相关教师,并落实整改,强化对教学过程的控制与整改。

构建规范的教师课堂教学质量评价制度,坚持每学期对教师课堂教学进行评价,并将课堂教学评价结果作为评价教师教学工作的重要内容。教师课堂教学质量评价由学生评教、教学督导评价和同行评价三个部分组成,评价结果与教师的职称晋升、评优评奖等挂钩,实行奖优罚劣。定期对学生培养目标的实现进行了跟踪评价,采取教师与学生代表座谈会、毕业生座谈会、用人单位座谈会以及问卷调查的形式,并结合校、院二级教学督导的评学、评教结果对专业培养目标的达成度进行评价,为人才培养方案的修订提供依据。

六、立足学校优势学科,努力培育专业教育特色

突出林业优势,加强学科交叉,增强学生的环保意识和可持续发展意识。作为中南地区唯一一所以林业为特色的多科性大学,立足于林业优势,实现重点学科与地下工程学科间的交叉、渗透、融合与创新。注重培养学生基于“节能、节材、节地、节水”生态环保理念的专业素养。

强化实践教学,坚持产学研结合,提高学生实践能力与创新能力。加强专业实验室、校内外实习实训基地建设,不断优化实践教学环境,完善综合能力培养的实践教学体系,培养学生的实践动手能力、自主学习能力、学科拓展能力。依托结构模型竞赛、大学生研究性学习与创新性实验、挑战杯等实践教学平台,构建学生自主、教师指导下的学习与创新实践一体化的教学模式,强化学生的创新思维和创新能力。基于土木工程检测中心、设计研究院等产学研平台,学生在教师指导下参与纵横向科研课题,走产学研相结合的道路,提高学生的工程实践能力和创新能力。

参考文献:

[1] 江学良,杨慧.城市地下工程建设人才培养的若干思考[J].创新与创业教育,2011,2(4):47-50.

[2] 蒋冲,唐礼忠,蒋青青,等.城市地下空间工程专业建设的思考——以中南大学为例[J].高等建筑教育,2013(6): 29-32

[3] 徐帮树,刘健,王清标.城市地下空间工程专业建设探析[J].当代教育理论与实践,2012,4(10):107-108.

[4] 李兴高.地下工程课程教学改革的思考与分析[J].高等建筑教育,2010,19(6):92-94.

[5] 屈铁军.城市地下空间资源开发与人才培育[M].北京:中国水利水电出版社,2013.

[6] 江学良,杨慧.阻碍大学生创新能力提高的影响因素分析[J].创业与创新教育,2010,1(2):31-34.

篇3

关键词:给排水科学与工程;水力学;实验教学;教学效果

中图分类号:TV13;G6423文献标志码:A文章编号:10052909(2016)03009904一、水力学课程特点

水力学主要研究液体的宏观机械运动规律及其在工程实际中的运用。水力学课程为后续相关专业课程,如水泵与水泵站、给水排水管网系统、建筑给水排水工程、给水水质工程学、排水水质工程学的深入学习打下牢靠基础。因此,学好水力学课程尤为重要。

水力学是一门理论性质较强的专业基础课,如何让学生对单调枯燥、抽象繁杂的教学内容产生浓厚兴趣并加以充分吸收,如何调动学生的热情和积极性,如何更进一步提升水力学的教学质量,是一直以来高校水力学教学研究的重点,也是土建学科教师共同面临的教研问题。

(一) 培养目标定位

通过课程的学习,学生需要了解和掌握水力学的基本原理与实际运用,最终形成扎实的理论知识和应用能力。结合工程实际问题简化分析水力学问题,并具备常规实验动手能力,主要包括水静力学分析计算与水动力学三大典型方程的灵活运用、水流形态的判断及其沿程和局部水体损失的确定计算,注重学生面对实际水力问题的分析计算能力和基本实验动手能力培养,为后续相关专业课程的学习奠定良好基础。

(二) 理论教学部分

水力学的理论教学用时占到本课程总学时的70%,主要是传统“粉笔+黑板”板书教学和多媒体讲解及展示教学相结合,并辅以一定的讨论和检测习题来巩固完善水力学教学。刚开始,必须掌握静水压强、静水总压力计算分析和水动力学三大基本方程,只有精通水静力学和水动力学的基本知识,才能在后续水头损失、有压管道、明渠恒定流、堰流、渗流等内容学习过程中游刃有余,水到渠成地完全掌握各种典型实际水力分析工程运用。水力学教学本身抽象性和理论性很强,有较多的计算方程及其附属的方程运用条件,再加之实际环境类型的差异及水质条件参数的变化,使水力学讲解授课和学习掌握存在相当难度,对工程力学、大学物理、高等数学微积分等基础知识储备有一定要求,这就需要学生在平时掌握过程中清楚各个方程的详细推导过程,包括等式方程的等效替换、适度变形和方程使用前提及在该条件下的参数确定,遇到与之对应的具体水力学问题,可以按照等式方程形成原理,写出适合实际问题的水力学方程。

此外,水力学教学课时相对紧张,在理论教学部分要针对给排水科学与工程培养计划量体裁衣,有别于土木工程、水利水电工程等专业的水力学教学,重点突出水动力学中的“水头损失”、“有压管道”和“明渠”相关分析计算,让学生掌握与管道、明渠相关的水头损失及水流形态判断确定及分析计算,而堰流部分多是水利水电工程为主要教学内容,渗流多是岩土工程岩土水力学的主要研究内容或是地质工程、地下水科学等专业的教学重点。鉴于此,课堂授课的例题讲解,要多以市政管道、室内管道、水泵站、大坝修筑、自来水厂、污水处理厂等为主,让学生更关注本专业领域所涵盖内容,培养学生结合实际问题的分析能力。

(三) 实验教学部分

实验教学是水力学授课的重要环节。水力学的实验教学用时占到本课程总学时的30%,主要在实验室通过水力模型模拟实际工程中的现象,基于化学试剂在水中呈现的不同颜色,来清晰地观察不同外部因素驱动下的水流形态及所形成的水力现象,对课堂理论教学起到补充作用。学生通过动手实验和观察实验,并结合课堂理论知识,使整个水力学的学习变得轻松。实验教学能让学生动手参与并思考问题,积极性显著提高。

值得重视的是,指导教师的水力学实验选择和教学安排对水力学教学效果影响较大。水力学实验的典型性是实验选择的一个重要方面,而水力学实验的全面性更值得思考,要选择能反映多个水力学知识点的综合性实验,特别重视涉及核心知识点的实验。例如,雷诺实验中层流和紊流形态的观察区分,阻力实验中水损的形成,及阻力存在下对水流形态的作用影响。教学中可以让学生观察具体的实验装置和器具,回忆并讲解理论知识,查漏补缺、强化理解,也可以让学生结合生活实际工程中的水力现象,来分析其涉及的水力学知识,如泵站水泵的吸水管路、压水管路设置安装、室内用水器具的管道衔接及其水力成因,将抽象空洞的理论知识与生活生产实际紧密结合,让学生意识到水力学知识对社会发展的巨大贡献。

二、提升教学质量探索

(一) 强化基础课程教学

学好水力学需要掌握好工程力学、大学物理、高等数学等基础知识,否则在水力学学习过程中容易发生概念模糊,公式记忆不清晰等现象。例如,研究液体黏滞性、牛顿内摩擦定律、真空度等知识会涉及大学物理的相关知识,讲解静水压力、液体平衡微分方程、静水总压力的分析计算会涉及高等数学中的微积分原理,水静力学中具体水工构筑物受力分析会涉及工程力学的力学分析内容。如果高等数学、工程力学、大学物理等基础知识掌握不到位,在分析具体水力问题时就会力不从心,感觉找出解题思路却难以继续计算下去而不了了之,更多的时候甚至会对整个题目无从下手,这样发展下去会极大地消弱思考热情,教学成果大打折扣。因此,授课教师在课堂应根据学生的知识接受情况,决定是否需要温习回顾以前的基础课程内容。在合理控制教学进度的同时,让学生理解知识点。

(二) 激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师。在学生刚刚接触水力学课程的时候,就要突出水力学课程在整个专业领域的核心地位,要让学生明白学好水力学的重要性和必要性。事实表明:(1)水力学是后续专业课的重要基础,不学好水力学,后续的相关专业课(给水排水管网系统、水质工程学等)和课程设计(水泵站设计、自来水厂和污水处理厂设计等),甚至包括毕业设计都很难顺利通过,即使在后续学习过程中,通过一定途径弥补以前水力学的弱势,也会消耗大量的宝贵时间,因此,在初期学习过程中,掌握好水力学知识显得尤为重要。(2)相当数量的高校在本专业研究生初试时就考查水力学,基于考取研究生的高难度要求,如果想在本专业继续深造学习,就应该不遗余力地学好水力学。(3)毕业后如果直接参加工作,施工单位、设计单位、自来水厂、污水处理厂等都不可避免涉及水力学知识。换言之,只要从事“水”相关的工作,水力学内容就必不可少。另外,水力学教学中知识本身的丰富性及其与工程实践的联系性将促使初学者高度关注,极大地增加了初学者的学习兴趣,引导并不断培养学习兴趣对水力学讲授至关重要。

(三) 创新课堂教学方法

水力学课程理论性较强,概念理解困难,公式计算较为复杂,单一选择“粉笔+黑板”传统教学模式势必会降低教学效率,教学内容易受限制。与此同时,仅仅采用传统的多媒体教学,学生可能跟不上教学进度,课堂学习难度加大。板书教学与多媒体教学结合,教学效果显著[1-2]。在公式推导与理论分析方面,板书教学具有无可替代的教学优势,其讲解速度较慢,推导过程清晰,使学生紧跟教师思路而不落后,较为容易掌握。在水力学作用效果及实验现象描述方面,多媒体教学更加直观、深刻、形象,使学生迅速洞察其中奥秘,明白变化流程,加深对知识的理解。课堂上例题分析与小组讨论结合有助于进一步提升教学质量,例题与习题讲解是强化理论知识掌握的重要方法,小组讨论便于发现知识体系中的新问题并进行探讨归纳。如在水静力学和水动力学知识掌握中,可让学生总结比较“静”与“动”分析中的异同点,巩固基本理论。

创新教学模式助力教学效果提升。有学者提出“三合一”分层教学模式[3]。第一,结合具体工程实践实例、生产实际讲授知识点,将课堂抽象的水力学理论分析结合具体工程实践,如水体动静结合的水力作用下大坝的建设施工。第二,自主学习课堂教学模式下的水力学教学探讨,教师定期设置教学内容,让学生自主探讨完成,并及时对疑难问题答疑和详细讲解,增强学生自主学习意识。第三,构建师生互动的启发式课堂教学,教师提出问题,或是给出部分引导条件,激发学生自主探索思考。

利用多媒体平台优化教学方法,通过动画视频展示让复杂的问题通俗易懂,尤其是在讲解复杂水力学现象的动态成因和静力分析、“动”与“静”耦合体系在复杂水力条件下的形成过程及水力分析时,通过多媒体演示,使学生豁然开朗。此外,针对个别基础薄弱的学生,可结合学生个体实际制定有效的学习计划,帮助学生巩固掌握水力学知识。

当前混合学习和移动学习日益快速发展, “微课”教学模式已成为当前我国教育信息化资源建设的重点和研究热点[4],涵盖了从中学到大学的整个教育历程[5]。“微课”的优点表现在:教学时间较短,教学内容较少,资源容量较小,资源组成/结构/构成情景化,主题突出等[6-9]。“微课”不同于一般单纯知识性的传统视频演示,而是模拟一对一的教学情景,针对一个很小的知识点,进行讲解。讲解具有“启惑”作用,既注重教师的教,更注重学生学习,区别于一对多课堂教学。“微课”教学模式可帮助教师拓宽教学技能,深化教学实践[10]。“微课”是一种很好的辅助教学模式,对教学重点或难点,可采用录制“微课”的模式进行讲解。“微课”应用于给排水专业水力学课程是一种新的教学模式。

(四) 提高学生动手实验能力

为促使学生更好理解理论知识,加强实验教学显得尤为重要。尽管学生在课堂上已经掌握了水力学理论知识,但是在学习初期学生可能产生许多疑虑,即并不确定这些理论知识是怎样运用于实际生活生产,甚至会怀疑这样复杂的理论知识在实际情况下是否有效。水力学实验正是将理论与实践工程结合的实验探索,而实验参数的调整和不确定性正是实际水力现象的可能变化途径。直观的动手操作实验能让学生很快明白实验方法步骤及其与实验相关的理论知识分析,实验所引发的新问题必然引起学生的积极思考,以期运用所掌握的相关理论知识解决实际水力学问题,动手实践可显著提升学生自主思考的能力。

不同于一般的物理化学实验,不同的水力学实验需要相对独立的实验仪器。“先教师示范、后学生模拟”是水力学实验的通用流程。一般情况下,在进入水力学实验中心后,教师先讲授实验背景、实验核心理论、实验流程,紧接着教师会示范模拟并讲解,其次是学生动手实验并观察记录,而后是教师指导实验并解析实验中的问题,最后归纳总结、整理仪器、离开实验中心。实际教学中,可分小组实验,但各组进行的试验一般相同,而实验最终结果差异较大,甚至部分小组实验难以完成,针对这些差异的讲解也是实验教学的重要组成部分,会让学生直观地认识到外部因素对实验的偶然性影响和理论知识对实验指导的必然性作用。实验完成后,教师要督促学生及时完成实验报告书并批阅反馈,不仅让学生明白实验报告所涵盖内容,而且培养学生对实验现象、实验数据处理的能力。

(五) 引导大学生自主创新

随着社会和科技的发展,知识创新已成为各行各业不断发展的动力。当前大学生的能力评估已经不单纯依赖于考试成绩,大学生知识创新活动是另外一种展示大学生风貌和知识水平的方法[11],也能一定程度反映高校的人才培养质量。在水力学的教学过程中,激发学生以水力学知识进行自主创新是课堂教育与实验室教学的升华。因此,应当积极引导学生参与各项竞赛活动或一些社会团体举办的具有开发大学生自主创新能力性质的活动,如“全国大学生挑战杯”“中国给水排水杯”“力诺瑞特杯”“大学生节能减排社会实践与科技竞赛”等。大学生参与这些竞赛将有助于提高大学生专业知识水平、动手能力、自信心与自主创新能力。大学生自主创新的方法不局限于各种竞赛,由于各方面条件限制,大学生也可以通过撰写论文、申请发明专利或实用新型专利等形式体现自身的自主创新能力。当前,大学生在自主创新过程中可能遇到诸多问题,例如,普遍缺少科学精神,教育体制存在缺陷,创新平台有待搭建,缺少自主创新能力等级评价体系等[12]。因此,在创新的过程中,学校和教师需要加强科学精神的宣传工作,积极为学生搭建各项创新平台,不断提高学生自主创新能力。应以学生为主,教师为辅,积极开发学生的创新能力,只有这样,学生的自主创新能力才能提高。

三、结语

水力学是一门理论性较强的专业性基础课,对本科生后期学习相关专业知识影响很大。在传统的教学基础之上,在教学过程中激发学生学习兴趣与提高学生专业知识水平是一项重要课题。充分利用当前信息化技术优势,采用多元教学模式,如自主互动、“粉笔+黑板”教学方式、视频动画等多媒体,甚至新型的“微课”教学模式。教学规律与专业化人才培养需求相结合,传统教法与新形势下现代教法并轨,将学生能力素质培养放在首位,有针对性地设计教学内容,积极推动和引导学生参与社会实践,提升学生自主创新能力和专业知识水平。

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