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道路工程概论课程实验实习环节

作者:admin 更新时间:2018年08月07日 10:47:44

  摘要:针对当前概论课程教学的问题,以土木工程概论和道路工程概论课程为例,通过改进实验实习环节教学、充分利用企业和校友资源为学生创造实验实习条件等措施,增强学生感性认识,激发学生学习兴趣,获得单纯理论教学无法实现的教学效果。同时,在实验教学中,引入虚拟仿真技术获得了更好的教学效果。


  关键词:概论课程;实验;实习;虚拟;


  作者简介:王泽(1980-),女,硕士,实验师,主要从事结构工程方面的研究。


  作者简介:刘立(1958-),男,博士,教授,主要从事岩土工程方面的研究。


  工科各个专业学生都要上概论类课程,该类课程知识点涉及范围广,上课学生人数多,学时紧张,教师要想尽办法提高概论课程教学效果。经过十多年教学实践,我们有几点概论课程的心得体会与大家分享。


  实验作为高校培养学生动手能力、分析和解决问题能力的重要方式[1],对概论课程教学有着理论教学无法代替的作用。参观、认识、实习等实践性教学环节对学生学好概论课程也有重要意义。


  1概论课程的特点


  1.1概论类课程学时紧张


  概论课普遍存在课时少的问题,西华大学的道路工程概论短短30个学时内[2],讲授公路、铁路、城市道路、桥梁、隧道等专业知识,实在有点难以安排。土木工程概论课程减少到只有16学时,而且是大土木的概论,学时与教材很难配套,只能粗略地讲。教师在授课时不得不为保证主要的知识点的授课时间,而把相对次要的知识点一笔带过。同时还不得不满堂灌,启发式教学难以实现。


  1.2概论类课程对教师要求高


  不同专业的学生上概论类课程,教师上课时的侧重点也应该不同,对不同专业学生着重讲授不同的知识,既可以激发学生的学习兴趣,更是对学生的未来发展负责。但是,教师本身是有专业和研究方向的,很难做到概论课程所有教学内容都熟烂于心,更谈不上都具有独到的见解。


  土木工程概论课程教学内容应该把工程案例做为切入点,全面展示土木工程的造价、技术、材料,施工中常见问题及其处理方法。这样可以拓展学生视野,奠定学生专业知识和制定职业发展规划的基础[3]。这对于教师的专业素养和教学方法提出了很高的要求。


  1.3学生专业知识基础不理想


  上土木工程概论课程的学生多为专业知识一片空白的大一新生。道路工程概论课程是对其他专业的学生开设的,学生无专业知识基础。这样导致几乎每个概念都要通俗易懂地加以解释,需要大量时间,也使得有限的课堂教学时间更加紧张。


  2通过实验实习提高概论课程教学效果


  我们通过大量阅读文献和调研,发现下列方法可以改进概论课程教学效果。


  2.1加强实验环节教学


  经过实验教学环节,可以提高学生动手能力和独立思考、解决问题能力[1]。作为实践性强的专业课程,实验是培养学生的创新能力的重要方式[4]。同时,实验环节可以变“填鸭式”教学为“以学生为主体”教学[5],鼓励学生探索,激发他们的学习兴趣。


  对于初次接触专业知识的概论课程的学生,实验环节尤为重要。通过参观实验室等环节可以加强学生对专业知识的感性认识,培养对所学专业的兴趣和爱好。笔者就读过的吉林大学和西南交通大学都有组织新生按批次参观所在专业的实验室的制度和做法,这对于学生加强对专业、对学校的认识,乃至更好地开展爱国爱校教育都有重要意义。


  通过开设演示实验等方式可以让学生对专业知识有更深刻的认识,培养学生专业素养。在为研究生或者高年级本科生开展专业实验时,也可以分期分批组织概论课程的新生参观学习。


  2.2加强实习环节教学


  工科专业学生在校期间接受工程师素质培养时,实习是不可缺少的环节。对于概论课程学生而言,认识实习可以增强对专业知识的感性认识,促进理论知识学习,是非常重要的一个教学环节。由于土木工程专业学生的培养目标是高级应用型工程技术人才,而且大多数的毕业生面向施工单位就业,认识实习必不可少。


  土木工程概论、道路工程概论等课程与认识实习结合起来进行教学,能收到良好的效果。为了让学生更直观地学习,当讲到某一工程知识时,授课教师在课余时间带领学生去工程现场学习[6]。我们在教学过程中引入实习,获得了很好的教学效果。学生实习后纷纷表示对于路基施工,尤其是路桥过渡段处理等原来觉得困难的知识有了更好的理解。图1为带领学生去成都市第二绕城高速公路施工现场参加认识实习的情况。


  学生在参观认识实习过程中对建筑、道路、桥梁等工程有了一定程度的感性认识[6]。因此,教师在授课时有效地结合土木工程概论课程特点,用周围建筑、道路、桥梁等工程对学生进行启发教学和互动式教学。这样不仅可以促使学生更好地学习专业知识,还可以提高学生对所在专业的兴趣[6]。文献[6]的工程实践现场教学与课堂教学有机结合的经验值得借鉴和推广。


  我们在教学过程中发现学生理解桥梁的横隔梁的概念很困难,通过组织学生到如图2所示的工程现场,开展现场教学,获得了很好的教学效果。


  目前很多高校的土木工程专业都开设了认识实习,实习时间和概论课程也安排在同一学期,完全可以把二者结合起来进行教学。概论课程老师和实习老师协调组织,实习用车统一安排,教学效果更好。概论课程和认识实习成绩的评定方法也可以改革,通过实习报告和考试相结合的方式,能收到更好的概论课程教学效果。


  3利用企业和校友资源为学生创造实验实习条件


  对于土木工程等专业,在校内开设部分大型现场实验,如软土地基路堤堆载预压沉降观测等实验比较困难,可以通过校友联系施工单位,组织学生去现场参观学习。笔者在读本科期间参观现场实验获得的感性认识对于后期专业知识学习受益匪浅。


  校企共建实验实习基地可以使学生及时参与工程实践,积累工程经验。同时学生可以尽早了解行业现状,建立职业规划,在后期专业课程学习中也更有针对性。校企共建可以实现“1+1>2”的效果。政府牵头主导,构建学校、企业、学生为主体,产学研一体化深度合作的机制[7]。可以组织学生去企业参加认识实习,学生还可以通过去企业参加顶岗实习熟悉岗位,积累人脉,为将来就业打下基础。


  校企合作、互利、同赢,用企业资源建立稳定的实习基地,同时聘请一批具有较强实力的企业拔尖人才,指导学生实践环节教学[8]。


  概论课程的部分教师挂职锻炼少、实践能力相对理论知识比较欠缺,概论课程学生多而教师少[9]。针对这些现实问题,土木工程专业可以组织施工单位就业的校友和授课教师一起指导学生的认识实习和生产实习。通过校友对在校生的传帮带,可以获得更好的教学效果。


  4虚拟实验对概论课程的促进作用


  虚拟实验借助多媒体技术、仿真技术和虚拟现实技术在一个虚拟的实验环境(平台仿真)之上,营造部分甚至全部替代传统实验的操作软硬件环境。实验者像在真实操作一样开展各种实验的项目,实验效果等价甚至超过在真实操作的效果。虚拟实验室的开发与应用将会对实验教学产生变革性的影响。


  对于一般本科院校,尤其是西部院校的概论课程教学,由于办学历史和资金等方面的限制,存在着实验设备台套数比较少、概论课程学时有限、学生专业知识欠缺等问题,采取虚拟实验的方式是个解决问题的好方法。


  虚拟实验特点是沉浸性、想象性、自主性、协作性、交互性、扩展性[10]。对于90后大学生,虚拟实验是乐于并且容易接受的。


  虚拟实验优点是消除了时间和空间对传统实验的制约,学生可以随时随地进行实验。学生自由、放心地通过网络进入虚拟的实验室操作仪器,在课外时间进行虚拟实验,解决了学时少的困难,弥补一般本科院校实验条件的不足,可以解决现在扩招后学生人数激增的问题。虚拟实验节约办学成本,有效缓解高校在经费、场地、器材等方面压力。同时减少耗材的消耗,符合资源节约型、环境友好型社会建设现实需求。还可以规避安全风险,值得概论课程中应用推广。


  5结束语


  开展好概论课程教学有一定困难。概论课程学生的实践环节采取参观实验室、开设演示实验、现场认识实习、虚拟实验等方式,可以增强学生感性认识,激发学习兴趣,获得更好的教学效果。