土木工程教学范文10篇

时间:2024-05-16 00:46:50

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土木工程教学

土木工程材料课程教学初探

摘要:土木工程材料是土木工程专业的基础必修课。在其有限的教学课时内实现对大学生创新思维的培养是该课程教学改革的关键突破口。在理论教学中引入网络数据资源,将学术前沿、双语教学及创新引导集为一体,在此基础上,建立配套的实验教学设计方法及大学生创新实验基地,可以实现土木工程材料课程理论创新与实践创新的统一。

关键词:高校;土木工程材料;创新人才

“土木工程材料”作为土木工程专业的一门重要专业基础课,不仅与混凝土结构设计原理、高等建筑结构等专业课紧密相连,更与学生未来的工作或深造密不可分。该课程的主要教学任务是培养学生合理选择和正确使用土木工程材料的能力,使学生掌握常用土木工程材料的检测手段、实验原理、验收中的规定,了解材料在储运中应注意的问题以及防护的原则,了解材料的发展趋势。土木工程材料的课程特点是知识面广、内容庞杂、学科交叉大、逻辑性差、理论性强、实践性也强[1],一味地采用“填鸭式”教学,会让学生感到枯燥、乏味,验证性试验的开设更让学生收获甚少。根据国家《“十二五”科学和技术发展规划》[2],创新型人才是我国未来发展的关键,创新能力的培养是在平时的教育和学习中一点一滴积累而成,高校各专业各课程的创新能力培养是创新人才培养的基础,在课程教学中为本科生参加科研活动创造条件,突出培养各级在校学生的科学精神、创造性思维和创新能力,更是创新人才培养的关键环节。土木工程材料的课程教学包括理论教学、实验教学及实践教学三部分,理论教学仅32学时,实验教学仅8学时,实践教学为课外完成部分,已有的教学内容安排颇为紧张,在此基础上,增加额外的学习内容,只会让课程更加冗长,影响学生的学习兴趣。基于此,在内蒙古科技大学校级教改项目的支持下,笔者就如何在有限的教学课时下最大限度地引导学生创新思路的培养进行了探索。

一、土木工程材料理论教学的创新切入点

(一)数据库资源与理论教学的结合

了解学科发展前沿是创新能力培养的基础。在网络信息化社会,可利用资源丰富,但思维活跃的大学生却无法最大限度地利用网络资源。将图书馆的数据库资源、谷歌或百度的学术数据库资源与理论教学相结合,不但可提高学生的学习兴趣,引导其创新思维,更可为其深造打下基础。例如,混凝土的耐久性章节,混凝土的耐久性包括哪些内容;如何评价混凝土的耐久性;实际工程中如何提高混凝土的耐久性。可通过以下方式化解知识的乏味。第一,进入中国知网搜索首页,输入关键词“混凝土耐久性”时,搜索结果中《混凝土材料耐久性指标研究》和《混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势》正是对课堂内容的补充和扩展,《吉林省西部地区盐渍土环境下混凝土耐久性研究》《减水剂对混凝土耐久性影响的研究进展》等论文在课堂上不用打开详细浏览,只需使学生了解题目,并进行引导,例如基于《吉林省西部地区盐渍土环境下混凝土耐久性研究》,提出内蒙古冬季冻害环境下混凝土的耐久性研究问题,让学生作为课堂作业完成;或者基于《减水剂对混凝土耐久性影响的研究进展》,引导学生思考已学的几种减水剂对混凝土耐久性的影响;或者在学生掌握基本知识的基础上,根据学生感兴趣的问题引导其参加大学生创新实践活动。第二,为打开学生的学习思维,可用互联网网页辅助学习。如百度学术、谷歌学术等。学生可根据被引量的高低明确当前的研究热点,并可根据相关搜索词扩展混凝土耐久性的相关知识点,并与课堂内容紧密相连,如钢筋锈蚀,混凝土碳化、渗透性等都是混凝土耐久性的研究内容。

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土木工程专业教学改革策略

摘要:对如何在BIM技术应用下对土木工程专业教学进行改革,做了一些探讨。结合当前土木工程专业教学中存在的局限,从课程教学、师资队伍建设、基础设施建设等多个方面,为土木工程专业教学改革提供了思路,以期不断提高高校土木工程专业教学能力和学生的就业竞争能力。

关键词:BIM技术;土木工程专业;教学改革

近年来,随着科学技术的不断发展,以Revit和Bentley软件等为主的BIM技术已经在国内土木工程行业得到了广泛的应用,由此,在高校土木工程专业教学中,大量应用BIM技术已经是势在必行,如果能够基于BIM技术对当前的土木工程专业教学工作加以改革,那么土木工程专业的学生未来在工作岗位就必定能够有效应用BIM技术来推动行业发展。为此,应当基于BIM技术,对现有的土木工程专业教学工作做进一步的深化改革。

1在BIM技术应用下对土木工程专业教学改革的意义

1.1有利于提高学生的就业率

土木工程专业的从业人员,应当同时具备BIM技术和建筑专业背景知识,并能够与其他专业的工程人员进行有效沟通协调。由此可见,BIM技术下的教学改革,是紧跟行业发展的重要途径,有助于拓展学生的知识面,让学生的实践创新能力得到进一步的发展。这对于学生来说,也有助于提高自己在就业市场中的竞争力,让学生的职业前景更加广阔。

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土木工程模块化教学模式研究

摘要:为了达到我国城镇化建设的发展需求,培养大量创新能力强、适应我国经济社会发展水平的土木工程技术专业人才,这是新时期高校土木工程施工课程教育的重点。文章因此探讨了在土木工程施工课程中模块化教学模式的应用,期待为高校人才培养建设添砖加瓦。

关键词:模块化教学模式;土木工程施工课程;应用;学生

土木工程施工课程作为工程管理专业与土木工程专业必修的基本专业课程,其实践性、综合性较强。如何在有限的教学时间内让土木工程专业学生学习更多的专业知识,这是我国相关教育工作者需要重点探讨的问题。通过实践发现,模块化教学模式应用于土木工程施工课程中,其可以大大提高学生的接受能力,因此,文章为此进行了深入探讨。

1概述土木工程施工课程体系

土木工程施工是一门对土木工程施工中各种工程施工技术与组织计划管理基本规律的一门学科,通常包括土木工程施工工艺、现场施工组织与管理等内容。其教学体系包括课程教学、施工组织课程设计、生产实习等环节。首先,课程教学,包括施工组织与施工技术内容,使学生学习到施工技术基础理论知识,其次,施工组织课程设计,是对于施工组织方面为学生设立专门的实践性教学环节,最后,生产实习,是让学生将理论知识应用于实践中的环节。从上述中可以看出来,土木工程施工教学环节是感触现场与施工工程进行的活动。但在大多数高校教学中,只是独立进行每个教学章节授课,这有很大弊端。如:在理论教学过程中,学生对于工程施工缺乏基本认识,造成课堂教学索然无味,施工组织设计集中在2周内开展,缺乏师生之间的有效互动,设计效果可想而知,生产实习通常安排在大三进行,因为实习管理困难,实习工种十分单一,并且学生经常请假,导致生产实习效果令人不满意。对于这些问题,很多学者提出土木工程施工系列课程立体教学模式,也就是在教学科学安排中,在课程教学中组织实施课程设计与生产实习,实现教学中各大环节的相互融合。但因为土木工程施工课程内容多、知识复杂,难以在短期内完成教学实践任务。所以,在研究后,尝试将模块化教学模式应用于土木工程施工课程中,简单而言就是将课程内容分成多个教学模块,使用每个模块的立体化教学。

2“模块化”教学思想与原理

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土木工程实践教学体系分析

摘要:针对应用型卓越工程师人才培养的需求,以“三维课堂”联动机制的实践教学体系为纽带,深化“三维课堂”体系内涵,并分析保障其有效实施的三方面措施,以保障我校土木工程专业的人才培养目标。

关键词:卓越工程师;三维课堂;实践教学体系

土木工程专业的教育面对的是满足一个经济快速发展的综合性工程行业的人才需求,是一个以提升人的综合生活环境为主体应对复杂多变的工程需求的专业教育,其培养所体现的深厚专业性、较强的实践性和与岗位需求的实用性是其生存和发展的基础。尤其是在教育部推行的卓越工程师应用型人才需求环境下,土木专业更是处在急速成长和市场需求急剧变化之中,这就要求培养的就业人员既要具备扎实的专业理论知识,又要具有较强的实际操作能力和科学的管理能力,而这些能力的培养需要以合理的实践教学体系来实现,因此,在卓越工程师人才培养背景下,构建良好的实践教学体系,培养工程应用型人才是土木工程专业发展所需要面对的重大课题。

1引言

应用型人才培养的内涵不仅仅体现在培养扎实的理论基础,更重视实践动手能力,其最终体现在培养复合型高技能应用型人才。而实践教学体系作为土木工程专业应用型人才培养目标的重要组成部分,其重在积极的引导学生深入分析实际问题,探索理论和实践的融合,在提升学生的工程应用能力方面起着重要的作用。实践教学环节是应用型人才培养的重要环节,但多数工科院校在土木工程专业人才培养的过程中对实践教学体系的把握并不到位,在实施的过程中并没达到预期的效果。因此,构建合理的土木工程专业实践教学体系并保障其有效的实施是土木工程专业培养卓越工程应用型人才的关键。

2土木工程专业实践教学体系的现状

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土木工程专业实践教学体系研究

摘要:近年来,伴随教育改革的不断推进,对人才提出了较高要求,其不但要拥有丰富的理论知识,还要具备动手实践能力与创新精神。高校作为人才输出的主要基地,必须要适应时展积极改变教学模式。文章将主要围绕土木工程专业教学中存在问题展开分析,并提出虚实结合的实践教学体系建设方法以供参考。

关键词:虚实结合;土木工程专业;实践教学

工程实践作为高等教育中的核心构成部分,在提升学生动手实践能力与创造力方面有着推动性作用,是其他课程都无法替代的。但基于土木工程教学的特征,学生在参与试验实训时,顾虑现场工期进度和人身安全等诸多因素,大多数实践教学活动都无法落实到位。这就需要相关人员依靠先进技术,设计出满足现代学生实际要求的教学体系。

1土木工程专业实践教学现状分析

在过去的土木工程专业实践教学过程中,土工试验与生产实训是非常关键的教学环节。然而,在实际施工时常常出现一个基坑要建设一年,一个构架要组装一周的情况。针对试验而言,以往的校内试验始终被技术和设施限制,而且经过分析发现,试验方式过于单调,内容枯燥,无法满足现代人才培养需求。因此,需要相关人员引进先进技术,加强创新工作,解决实践教学中的难题。1)土木工程专业试验设施体量大、环境条件差、资源损耗多、成本投入高的特性,尤其是安全系数低,构造繁杂又和现实工程密切相关的试验,在试验室根本无法让学生直接操作。2)由于毕业生人数较多,面对大规模的实习团队,对企业来讲要接受集体实习几乎是无法实现的。不论是哪一家企业都不具备这种安排能力,虽然能通过分班轮流的形式完成实习,但要花费较多时间,对企业生产经营同样会带来较大干扰。

2虚实结合的土木工程专业实践教学体系建设

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土木工程大案例教学研究

【摘要】根据地方高校应用型人才培养模式,分析了目前土木工程实践教学中的特点和问题,本文以河南师范大学新联学院土木建筑工程学院土木工程专业结合新联学院“实训楼”(A-7)进行一系列实践教学改革为例,将大案例教学和认识实习结合起来进行介绍。

【关键词】大案例教学;工程实践;课程改革

在就业形势越来越严峻的压力下,应用型本科院校土木工程毕业的学生,很大一部分在建筑企业从事施工或管理的工作,而建筑企业一般比较看重的是工作人员的综合工程能力和职业素质,所以应用型本科院校更应培养学生的工程实践能力。本文采取传统教学与案例教学相结合的方式,对其完整建设周期的全部资料作为一个教学实践的大案例,在大案例中随着施工工序的进行以及教学进度的安排,将大案例教学不断融入传统教学中,开展相对应的理论教学和实践教学。

1目前土木工程专业实践教学的特点和存在的问题

1)实践教学环节与理论教学安排衔接不合理。一般院校针对很多课程都有相对应的实验课程,比如土木工程材料试验、结构力学课程设计等,但这些实验课程根据教学计划安排在不同年级的不同学期,且缺乏跨课程的综合性实验,不利于培养学生综合运用知识的能力。而认识实习通常仅有一两周时间,时间较短只能对某部分工程甚至其中的某一个工序进行了解,很难对一个完整的工程项目有感性认识,达不到实践教学的目的。2)实践教学模式单一。实践教学模式一般是由指导教师带队、学生听从指挥、现场观摩的集体行动,学生只能在教师的引导下被动地将学到的理论知识和实践知识相结合。3)实践教学中教师需要有足够的理论知识、丰富的实践经验和优秀的指导能力。但在许多院校里年轻教师较多,而年轻教师工程实践经历较少,工程实践能力较差,在实践教学中往往达不到预期的目标。4)实践教学实习条件受到限制。由于经济效益、安全管理等各种因素,大部分企事业单位不乐意接受学生去其单位参加实践教学实习,实践教学的实习地点的选择受到了很大限制。

2我学院在实践教学中的实践与改进

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谈论土木工程全英语教学模型

随着经济全球化、教育国际化的发展趋势,尤其是我国加入WTO后,高等教育与科学研究这两方面和世界接轨愈来愈迫切。我国迫切需要既精通专业知识,又精通外语的高素质、强能力的复合型人才。因此,高校开展全英语教学,标志着高等教育的教学改革进入了一个深的层次,开创了人才培养的新途径。国家教育部2001年出台的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中,明确要求今后本科教育20%以上的课程必须进行双语教学或全英语教学。这个文件的颁布,不仅使高校开展双语教学的目的、意义、必要性和重要性的认识得以升华,而且对推动全国高校开展双语教学,提高教学质量都将起着重要的指导意义。此外,1998年在法国巴黎召开的“面向21世纪的教育国际研讨会”上,提出了衡量高等教育培养的七条标准,其中第七条为“:具有与他人协作和进行国际交往的能力”。这一标准的内涵就是:学生要具有与他人合作进行研究的团队精神,要具有一定的外语能力,才有可能进行国际间的交流。同济大学率先开展的“土木工程•英语•多媒体•一体化”全英语教学和实践的思想与这个要求及国家教育部的要求是一致的,也是“同济大学国际知名国内一流的研究型大学蓝图”的必经之路。随着中国21世纪近年经济发展的结构性调整和创新发展,中国的建筑业与外界的交流日趋增多,并逐步与国际接轨。现在跨国公司在华尤其是上海投资不断增加,对于国际型人才的需求也不断增加,客观上推动了中国高校的教育改革。作为土木工程专业的主干课程,率先创新进行全英语教学实践,对于提高学生的实际英语水平和专业能力,提高国际竞争力,无疑是我国土木工程专业教育改革的重要突破口,也是我国高等教育改革的重要目标之一。

1全英语教学背景和模式

创新开展全英语教学有其迫切的现实背景,教育国际化趋势和加入世贸组织后的形势客观上推动了全英语教学的发展。随着我国土木工程全球化的加深,土木工程主干课程的内涵必将得到不断丰富和发展。一方面,国外的高校与国内的高校联合办学日趋增多,留学生人数在逐年增加。从过去偏重于中国文化的专业学习逐步渗透到专业性较强的工科专业;另一方面,国内高校不断引进国外的高校教师来国内讲学,以提高教学质量,增进国际交流。从教育创新的角度来讲,全英语多媒体一体化教学将是本专业教学中开创性的教学模式,也是提高学生英语实际水平、专业知识运用能力和国际竞争力的重要途经。为进一步加强我校的国内外竞争能力,保持我校在土木工程专业教学中的领先地位,必须组织力量在全英语实践教学的模式与手段等方面开展科研攻关。通过已具备条件的土木工程专业课全英语教学模式的实施,以此作为突破口,将土木工程专业教学推向一个新的高度,适应高等教育国际化的需要。从本人近5年双语教学和3年来的全英语教学效果来看,土木工程主干课之一的“地下建筑结构(Undergroundstructures)”全英语教学取得了初步的成果,已经获得了国家级精品课程(2010),同时也得到了学生的普遍欢迎,当然不可避免地也有全英语教学的经验和教训值得总结和探析。全英语教学主要是指教材、授课、讨论、作业和考试均是用英语开展,这对授课教师和学生均提出了全新的挑战。同济大学土木工程专业全英语教学模式经历了一个不断改进发展的过程。以本人所教授的“地下建筑结构(Undergroundstructures)”为例,从当初的专业调整,开设中文课程伴随专业英语课程到双语教学课程,再发展到今天的全英语教学,历经10余年。第一阶段的中文教学附加专业英语的教学模式,二者基本上是分离的,关系不大;第二阶段双语混合模式教学实践效果起到了一定的促进作用,但使用这种模式的课,课上到最后往往除了一些术语是用英语外,其余都是用汉语教学了,还有不少双语课变为轻内容重语法词汇的专业英语教学模式,舍本逐末;第三阶段的全英语教学是多年双语教学量变到质变的结果,也是双语教学的最终模式。由于国际化程度的逐年提高,许多高校都在建立一整套具有国际竞争力、以英语作为授课语言的学士、硕士学位专业课程体系,再由于留学生和国内学生是在一个课堂上学习,全英语模式就不可避免了。全英语模式符合21世纪土木工程发展的趋势,但核心问题还是学生的水平和教师的水平是否达到要求。桂诗春(2004)认为在高等教育里,是否可以英语为授课语言“没有一个绝对的答案,因为变数很多,要看谁来授课、授什么课、怎样授课、听课者的外语水平如何而定”。我本人比较认同这个观点,尽管从我们对选择双语或全英语课程的学生调查看,绝大多数学生尚认为自己的大学生水平还没有完全达到可以上全英语专业课程的水平。但不可忽视的是,我国早期的留美学生和现在的留美学生,几乎每一个人都要经历一个英语适应和英语思考及学习的痛苦过程,国内的全英语教学同样会经历这样一个过程。因此,教师需要引导学生逐步适应英语教学环境,客观上要求学生不断增强自己的英语应用能力,随着多门课程全英语教学学习环境的形成,这种状况是一定会得到改观的,全英语教学也必将取得突破性的进展。

2全英语教学模式的调查研究

近三年来的全英语教学实践总体上表明:2008年至2010年的课程听懂率分别为63%、68%和82%。逐年提高的原因主要是大学生的英文水平在逐年提高,更为关键的是对选择全英语的课程学生进行了选课前的指导,对于听课却有困难的学生,建议其首先还是去选择中文课程,在课程开课一周内完成课程的选改工作。以“地下建筑结构(UndergroundStructures)”的全英语教学为例,我们采取了多媒体、课堂讨论等多种教学模式,充分发挥学生和老师的互动性。我们对部分学生进行了调查分析,以下为几个典型的调查结果。2005级受访者(男,英语水平大学六级550分)。不涉及特别专业词汇的听课几乎没有太大的问题,但有些专业词汇在课上不能听懂,需要课下补习。但英语教学可以学到当不同的思路与方法,对于我准备出国攻读学位来讲,全英语专业课程还是很有必要的,对于我将来继续从事学术研究也会有较大作用。专业课开始前的专业词汇集中补习还是很有效的,因为有些词汇在一般的词典中是很难找到其对应的专业词汇解释,这方面教师的解释作用显得尤为重要。比如说,地下建筑结构课程中的专业词汇“shieldtunnel”,中文解释是“盾构隧道”。如果不具备专业背景,很难理解这个词汇。刚开始上地下建筑结构课时,觉得教材内容太多,词汇也不是很熟悉,特别是一些专业词汇,所以阅读花费时间特别长。但两个月后,经过努力,对全英文授课的方式逐步适应了,阅读能力得到了大大加强,而且喜欢上了这门全英语课。2006级受访者(男,英语水平大学六级537分)。全英语的授课方式是我比较喜欢的,一方面想通过全英语学习提升我的英语应用水平;另一方面,全英语课程的学习也是我想进入外资工作,尽早适应环境。刚开始听课时,我确实遇到很大困难,习惯于翻译成中文来理解课程,较难跟上老师的节奏,曾想换到中文班。但在和张老师交流后,我还是坚持了下来,平时在听、写上很下功夫,对全英语的作业努力做到一丝不苟,使专业水平和英语得到迅速提高。提到困难,我感觉还是要尽早进入英语环境,尽量让自己用英语思维。由于该课程张老师提供了全英语的PPT,我每次都会提前预习课程,对我帮助很大,有不理解的地方和词汇,在课堂上还可以得到老师的指导,逐渐习惯了全英文教材。此外,在学习全英文授课的专业课前,应该有个过渡,如能够学习一些全英文授课的公共课程,即课程内容不是单纯的普通英语,而是有学科主题的,或者说有一些知识的,同济大学开设的“土木工程概论”全英语课程就是很好的范例。2006级受访者(女,英语水平大学六级592分,TOEFL98分)。当初选择隧道及地下建筑工程就是因为听了张老师的专业介绍,在土木工程分专业时选择了地下系,感觉地下结构方向发展潜力巨大。其次本人大学毕业后有想出国的打算,所以选地下建筑结构全英语课就是想提早适应全英文的授课环境和思维模式。我本身英文比较好,完全能够听懂老师所讲的课程内容,但感觉全英语的授课思路和中文还是有很大差异,再加上若没有扎实基础的专业概念,更是难度较大。然而,课后通过一定量的作业练习和做大量阅读工作,基本能够理解上课老师表达的意思。经过一个月后,渐渐地喜欢上了这门全英语课程。后来的全英语课程设计和全英语考试都取得了优异成绩。在老师的推荐下,我也顺利地拿到了香港大学的录取通知书,去攻读硕士学位了。现在回想起来,大学期间的全英语课程学习对我在港大的学习帮助很大,很快就适应了英文的教学和助研工作。2007级受访者(男,英语水平大学英语六级520分)。说句真实的感觉,我选择地下建筑结构全英语课,一是迫于学分的要求;二是为了感觉一下该课程全英语教学的宽松环境。但该课程的教授、作业、教材和考试的全英语模式真的对我来讲是个好大的挑战,庆幸的是经过艰辛的努力,该课程顺利通过考试,取得了“良”的成绩。选修全英语课程的最大障碍则是刚开始时不习惯上课思路和上课方式。语言方面不是主要的问题,但个别专业词汇的理解还是存在问题,造成跟不上上课的节奏,后来在老师的指导下,通过预习解决了这个问题。全英语课程往往需要多种授课方式,最好能像外教那样有趣地教学和讨论。不过我觉得上地下建筑结构全英语课,确实提高了我的英语听和写的能力,克服了对全英文写作的恐惧。从我们随机抽样调查的结果分析看,同济大学土木工程学科基本上具备了全英文教学的基础和条件,这个结论是很有意义的。全英语专业英语课程之所以在中国大学开设不普遍,与大学英语界认为我国大学生英语水平低有关,事实上,我们的学生大学毕业后有相当比例的学生去英语国家留学,若包括后期读研后又出国的学生,比例是相当高的。而从访谈中我们可以发现,受访者基本上都认为大学基础英语对他们上全英语课程帮助并不大,因为主要还是应试性的,以同济大学的博士生英文考试为例,多少年来英文的录取分数线就没有超过60分,有的年份甚至英文录取线仅仅43分左右,这是很不正常的英语水平考试。难道我们的学生从小学到博士近18年的英文教学是越来越差吗?答案肯定是否定的。但不得不承认,我们的普通英语教学对学生的说和写训练较少,是纯粹的应试教育,长远来讲是很不利的。上海可以说是我国英语平均水平最高的城市,全英语课程中,上海籍学生较少有听不懂的,但西部等偏远地区的学生相对就要差些。国内“大学非常强调语法基础,实际上只要具备了一定的听的能力和读的能力,就可上全英语课了”“,在国外往往不是学好了英语再去上全英语课,而是在使用中,在上全英语课程中提高英语的”。这一点对于我国的大学全英语教学很有借鉴价值。全英语模式也有一个适应过程,对课程阅读材料,尤其是专业词语,他们都需要课前花时间预习,课后花时间复习。归根到底,全英语教学需要老师和学生共同花费几倍于中文教授的精力去教授和学习。

3全英语教学的问题和策略

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土木工程制图教学改革分析

[摘要]“互联网+教育”理念的提出,使各学科教学手段更为丰富,为课堂教学与实践教学创新提供方向。基于此,文章将土木工程制图教学为研究对象,指出其现有教学方式的不足,结合教学实例,提出基于BIM的土木工程制图教学改革方案,提升学生参与学习的积极性,为社会培养更多优秀土木工程制图人才。

[关键词]BIM技术;土木工程;制图教学

BIM是指建筑信息模型,能够根据建筑相关信息,构建三维模型,更为立体地展示建筑结构。将其引入土木工程制图教学中,可将传统教学中的二维图形拓展至三维模型,培养学生的三维立体感。同时,BIM软件在工程实践中应用广泛,将BIM为基础开展土木工程制图教学,可培养学生的岗位素养,使其符合社会对人才的需求。

1土木工程制图教学不足

目前我国土木工程制图教学以CAD模式为主,仅能够在二维平面完成设计制图与出图,在学生三维立体感培养方面稍显不足。尤其是在复杂结构中,内部节点较多,构件形状复杂,缺乏空间想象力的学生学习难度较大,难以准确合理进行设计制图。另外,土木工程制图课程属于实践性较强的内容,部分院校的土木工程制图教师未参与过项目,实践经验缺乏,其在土木工程制图教学中表现出理论化现象,教学内容与工程实际脱节,且学生的课程实践部分较少,土木工程制图经验不足,难以在就业市场中占据优势。针对该问题,土木工程制图教师需创新教学理念,引入BIM技术,像CAD制图取代人工制图一样,将BIM支持下的三维制图替代二维制图,使土木工程制图教学与行业生产实践更为贴近,培养学生的实践技能[1]。

2基于BIM的土木工程制图教学改革

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VR技术在土木工程教学的应用

摘要:基于VR技术在我国高校土木工程专业教学领域的建设与应用现状,从研究探索、应用推广及网络共享三个主要阶段,系统阐述了VR技术在土木工程专业教学领域的发展历程,指出目前VR技术形成了高校数量多、课程范围广、项目效果好、资源云共享的应用现状,解决了传统实验课程存在的部分问题,激发了学生学习兴趣、提升了教学质量、实现了教育公平,取得了良好的教学效果。但VR技术的应用存在部分专业建设薄弱、部分课程重复建设、部分实验亟须完善等问题,随着技术的完善以及应用场景的增多,这些问题终将迎刃而解,VR技术终将在我国高校土木工程专业教学领域具有重要的参考价值和广阔的应用前景。

关键词:VR技术;土木工程专业;虚拟仿真;实验教学;云平台

VR技术是涵盖了计算机图形学、仿真、多媒体与人工智能等多种技术,可模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能的计算机高级人机交互技术,具有多感知性、浸没性、交互性、可控性等特点[1],在教育、军事等领域获得了广泛的应用。土木工程专业所开设的各种实践课程存在风险大、成本高、周期长等问题,VR技术的多感知性、交互性和可控性等特点在解决这些问题上具有天然的优势。本文基于VR技术在我国高校土木工程专业教学领域的建设与应用现状,从研究探索、应用推广及网络共享三个主要阶段,系统阐述了VR技术在土木工程专业教学领域的发展历程。

1VR技术在土木工程专业教学的研究探索阶段

21世纪初,土木工程专业教学实验成本高、风险大等问题日益突出,国内部分高校尝试将VR技术和土木工程实验教学相结合,开发出适用于土木工程教学的虚拟仿真实验项目。2008年,江西理工大学尝试将VR技术融入土木工程实践教学领域,并于2017年开发出一套“组合结构构件力学性能虚拟仿真实验”系统[2]。2011年,宁夏大学开始研究探索VR技术在土木工程专业实验教学当中的应用,建立“新工科背景下土木工程施工技术虚拟仿真及VR模拟实验室”;同年,大连大学展开VR技术在土木工程专业路桥方向实验教学应用研究,对桥梁质量检测及荷载测定存在的高风险等问题,利用Unity3D等工具,开发出了一套“桥梁检测及荷载试验虚拟仿真实验”;2012年前后,山东建筑大学、兰州理工大学、北京工业大学等高校开展了VR技术在混凝土结构设计原理等方面的教学应用研究[3-6]。

2VR技术在土木工程专业教学的应用推广阶段

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土木工程毕业设计教学改革探索

1毕业设计中存在的问题

(1)学生专业知识不扎实。目前,个别学生在专业课的学习过程中已经习惯了教师机械式的知识灌输,因而,查阅资料进行自主学习的能力有限,长期的被动学习使学生所掌握的专业知识不够扎实,而且由于资料检索以及调查研究能力有所缺乏,在毕业设计的进行中缺乏积极主动的自觉性。(2)选题种类单调。毕业设计中选题多是虚拟课题、范例课题,而真正与实际相密切结合的新型课题很少,土木工程专业的毕业设计两个选题方向,道路桥梁工程主要集中在设计二、三级公路,小型桥梁或连续桥的几个方向;建筑工程主要集中在设计教学楼、办公楼、医院、居民楼、图书馆等的多层建筑。(3)指导教师缺乏实践经验。很多指导教师是年轻的博士,他们缺乏在工程中的实践经历,没有工程研究与设计的经验,即便是一些工龄较长的老师,他们由于长期在学校处在教学环境,也缺乏工程实践能力。因而,在指导学生进行毕业设计时,很难做到对学生工程实践能力和综合素质的培养与提高。另外,这些年轻教师还忙于科研任务,精力与时间也限制了对学生毕业设计的指导。(4)师生缺乏交流。一方面,由于大多数教师不住教师宿舍,而居住地又与学校距离较远,在来回路上的奔波也浪费不少的精力与时间,在毕业设计方面与学生的交流互动就受到了影响。另一方面,由于学生长期以来已经习惯了灌输式学习,缺乏探究知识的热情,遇到问题选择逃避,而不去积极主动地与指导教师交流疑惑。(5)网络技术带来的负面影响。虽然先进的网络技术为人们的学习、工作、生活带来极大的便利,但是在毕业设计中许多学生利用便利的网络进行内容的拷贝,或者利用软件完成设计内容,甚至,学生们之间也会互相“帮助”,通过手指轻轻一点进行拷贝复制,轻松完成任务,网络技术所带来的这些负面影响为毕业设计质量的提升带来了极大的挑战。(6)就业压力的影响。土木工程专业的毕业设计往往被安排到最后一学期,然而这个时期是学生面临求职择业压力最大的一个时期,学生的精力主要集中在找工作,很难一心一意投入到毕业设计中去。也有一些学生找到了工作,他们会认为工作已经找到,毕业设计的成绩对工作已无大碍,而且提前上岗也会使学生容易产生应付毕业设计的心理。

2提高毕业设计质量的措施

(1)选题多样化。土木工程专业的毕业设计课题可以依据学生的不同兴趣方向分为科研类、设计类、工程类。科研类方向主要是进行科研项目的研究,学生将扎实的专业知识应用于实验操作、软件使用等方面,研究过程中熟练掌握科研的基本内容;设计类方向的学生要扎实掌握建筑结构受力分析、学会使用土木类专业的计算机软件;工程类方向主要通过对现场施工工程项目的组织与管理,培养工程项目的实践管理能力。多样化的选题不仅有助于学生朝着自己感兴趣的方向进行发展,而且有助于学生更加积极主动地参与到毕业设计中。(2)加强师资队伍的建设。学生较高的专业素质以及工程实践能力的培养都需要卓越的教师指导,土木工程专业需要组织教师定时进行实践,将学科知识与具体实际结合起来,知识与能力同时具备的教师对学生的毕业设计起推动作用。(3)提前开始毕业设计。为避免学生在毕业设计中时间紧迫,又面临就业、升学压力的影响,学校可以在保证教学进度的同时适当地提前毕业设计,在第八学期开展毕业设计,所以在第七学期就可以着手资料的查阅与搜集,与此同时,教师也在第七学期讲授相关的专业知识,以便学生可以在第八学期做好准备进行毕业设计的相关实验与研究,更好地安排毕业设计的进度。(4)毕业实习与毕业设计结合。毕业实习是为毕业设计奠定基础,安排学生到科研院所、设计院或项目工程,通过教师的指导,使学生将本科学习期间的专业知识运用于实践中,培养学生们的实践动手能力,未来走出学校后可以更好地与社会接轨,而且学生按照自己的兴趣方向到相应的实习单位实习,也有助于学生在完成毕业设计时,做到理论联系实际,将毕业实习掌握的能力与学到的经验在毕业设计中灵活应用。(5)通过互联网进行指导。互联网的先进技术给人们的学习生活带来了极大的便利,在毕业设计的完成过程中指导教师可以通过建立网络交流互动平台,利用计算机网络教师可以及时地答疑解惑,促进学生毕业设计的顺利进行。(6)建立健全考核体系。要对毕业设计从课题选择,开题报告,中期检查到论文答辩等都制定严格的监督管理系统,保证在选题科学且符合学生实践的基础上,对毕业设计的各个环节进行严格的把控,对开题报告的可行性进行审阅,指导教师定时检查毕业设计进展情况,及时解决所出现的问题,并为学生提出建议,答辩前,指导教师对学生的毕业设计全面审查后决定其是否进入答辩阶段,毕业设计的总成绩也应由指导教师、答辩教师的评定以及答辩成绩共同构成。

3结语

就土木工程特色专业的毕业设计而言,个别学校、教师、学生都存在着一些问题,学生专业知识不扎实,毕业设计中教师所给选题种类单调,指导教师缺乏实践经验,以及网络技术和就业压力带来的负面影响等问题阻碍着毕业设计质量的提升。因而,加强师资队伍的建设,安排学生提前开始毕业设计,将毕业实习与毕业设计相结合等教学改革,进而有效提升土木工程专业毕业设计质量,同时也培养学生的工程实践能力。

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