网络环境下土木工程专业课程设计指导的教学探讨

来源：论文查重 时间：2019-12-02 20:26:39

摘要：土木工程专业适应性强、就业面宽，要求学生掌握的知识能够经得起实践检验。培养学 生的动手能力，使其与工程界的需要接轨，是教改的重中之重。立足于网络环境进行教改，是 当今新农合时期提升土木工程专业本科实践教学效果、提高学生实践能力的突破口。以混凝 土结构课程设计为例，从课程设计的教学目的、教与学的过程、教学效果等方面进行论述，指出 课程设计的指导教师应同时拥有理论知识和工程实践经验，在教学中理论联系实际，利用网络 环境，创新指导方法，既授学生以鱼，又授学生以渔。
关键词：网络环境；土木工程；混凝土结构；课程设计
工程师职业与其他职业的不同之处，就在于其很 强的实践性和高度的综合性¨1。工程实践能力的培 养与工科学生的职业发展、职业认知有直接关系，首 先反映在职业生涯道路中的第一步——就业，用人单 位首先考量的是学生实践能力。本科阶段工科学生 的工程实践能力的培养，即实践技能的获取主要来源 于实践教学环节。教育部卓越工程师教育培养计划 出台以来，我国开设土木工程专业的高校更加注重实 践教学改革，人才培养方案中实践环节占总学时的 20％以上，实验、认识实习、生产实习、社会实践、课程 设计和毕业设计是实践环节的主要形式怛J。然而， 从土木工程专业行业调查与本科毕业生就业反馈的 结果来看，目前我国土木工程专业本科阶段教育培养 与土木工程行业发展需求之间存在较大的差距。
要培养与土木工程行业发展相匹配的人才，缩短 本科毕业生与行业发展需求之间的差距，要有针对性 地进行教改，深入调查研究学生的学情和土木工程专 业社会实践环境需求，从实践教学环节的改革出发， 改革实践教学的方式方法。充分利用网络环境，在实践环节教学改革中摸索前行，不断积累经验。本文以 混凝土结构课程设计为例，就存在的问题进行分析， 从指导教师的“教”与学生的“学”两方面提出意见与 建议。
一、课程设计的目的、过程、效果分析
传统的教学过程强调的是教师“教”的过程。现 代社会快速发展，网络环境下多渠道获取知识更加便 捷，课程设计的教改也应改革教学大纲，应修订、补充 以教师为主体“教”的目的，补充并强调以学生为主 体“学”的过程。
(一)混凝土结构课程设计的教学目的
学生应根据题目所给的课程设计条件，有针对性 地查阅资料、调查研究，确定结构设计方案，编写设计 计算书，绘制设计图纸；通过该过程的训练，可以培养 学生综合运用所学的基础理论和专业知识的能力，对 所遇到工程问题进行综合分析和解决处理问题的能 力。这是混凝土结构课程设计的教学目的。具体地 说，课程设计结束后，学生应该具有钢筋混凝土楼盖 设计计算与绘制施工图的能力，能够解决相关的实际工程问题，这是直接的目的，问接的或称为远大的目 标，则在于为学生将来学习新知识、新技能，解决更多 更复杂的工程技术问题提供一种方式。这是本课程 设计针对学生的教学目的。
目的是结果，过程是为目的服务的。课程设计是 实践教学，学生提不出问题、没有接收课程设计指导 教师的全部信息，就无法独立地思考和完成课程设 计，也就无法实现前述课程设计的目的。今天网络环 境下，学生在网络上获取问题的答案更为快捷、有效， 然而学生是否会将精力投入到本课程设计中来，在设 计中是否会提出问题，是否会主动在网络上寻找答 案、判断答案的正确性，将答案应用于设计中，这是教 师的教学目的。
(二)混凝土结构课程设计的教学过程
课程设计的过程是教学的“播种”之旅，过程决 定结果。混凝土结构课程设计教学过程通常如下，学 生按照课程设计任务书中的具体任务、要求、步骤分 阶段完成课程设计。指导教师在编制的课程设计任 务书中，明确了钢筋混凝土楼盖设计的具体题目，设 计的建筑条件与自然条件、设计依据、设计内容及其 要求等。学生据此进行设计。一般工作顺序如下：文 献检索、准备所用的参考书与设计规范，确定钢筋混 凝土楼盖结构布置方案，进行结构构件设计计算，依 据计算结果进行楼盖结构梁板图纸绘制，最后是成绩 评定，共五个阶段。早期的教学改革注重教师与学生 面对面的指导，目的是强调学生设计成果的正确性。 网络环境下，学生旨在获取设计成果正确性的渠道是 畅通的，学生学习知识获取技能的能力是需要在课程 设计的过程中获得的。重视课程设计学习过程中的 指导过程，是当今基于网络环境下教学改革的方向。
在混凝土结构课程设计初期，教师集中指导学生 进行楼盖中梁板的结构布置，梁、板的截面选取，确定 梁板结构构件的计算简图，荷载计算等。在这个阶段 也称楼盖结构方案确定阶段，教师起着指挥、引导的 作用，学生依据已掌握的知识、通过分析、判断，完成 这些工作。该阶段教师的重点是以逻辑性知识点为 引导，培养学生的学习兴趣，激发其学习热情；遇到学 生基于网络环境提出的各种问题，教师与学生互动， 引导学生逐步进入混凝土楼盖课程设计的氛围中。
接下来，混凝土楼盖课程设计进人以学生自主学 习、相互学习为主导的设计计算阶段，即“结构构件 设计计算”阶段。这个阶段，教师的鼓励与引导同样 是不可忽视的。学生参照参考资料或教材例题的步 骤、进行梁板等结构构件的设计计算。学生运用前续 课程所学的理论知识进行内力、配筋的计算。遇到问题的时候找教师帮助解决设计计算中遇到的具体问 题。这个阶段，以学生为主导。经常遇到学生因梁板 截面取值不当、计算跨度取值有误、计算错误等问题， 导致该阶段的设计计算工作返工。计算完成后，需要 将计算结果在图纸中表达出来，进入依据计算结果进 行楼盖结构梁板图纸绘制阶段。该阶段需要教师集 中指导，强调本次课程设计图纸绘制必须严格遵守这 些规范的各项规定。教师充分备课，把即将用到的房 屋建筑制图规范、G101图集、}昆凝土结构设计规范中 的主要条文或具体相关内容进行仔细、全方位的展示 与讲解；教师同时要针对往届学生经常出现的问题进 行讲授，如钢筋截断位置违反混凝土结构设计规范的 构造规定，打印出来的图纸内容表达不全、不规范等 情况，尽量提高学生的工作效率，减少反复修改图纸 的过程。
学生经过辛苦的训练，感受到设计工作过程的艰 辛与获取设计成果的快乐。课程设计的成果，需要教 师的评判，课程设计进入最后阶段，即学生的计算书 与图纸交给教师进行成绩评定。教师既要评阅、检查 计算内容的正确性，也要评阅、检查图纸内容的正确 性、图纸表达的规范程度，对课程设计成果给予公平 公正的评判。
混凝土结构课程设计是学生亲自动手将已经掌 握或者初步掌握的知识进行综合运用，进行钢筋混凝 土楼盖设计的过程，对他们来说，这是基础训练、是非 常有意义的。
在教室里指导课程设计与网络上的课程设计指 导是有很大差异的，将两种形式结合起来指导学生在 教学中得到了广泛使用。对于教师来说，在教室进行 课程设计辅导、答疑，常常出现这样的场景，同样的问 题或类似的问题，有学生多次反复问，教师要反复回 答；学生对自己提出的问题通常缺乏独立分析、思考 的过程，直接向教师寻求答案。对于学生来说，非集 中指导时间，学生很难找到教师解答问题，学生在做 课程设计过程中遇到问题得不到及时解决，课程设计 无法顺利进行下去。基于网络环境下课程设计指导 是教室外教学的有效形式，受到师生普遍欢迎。
(三)混凝土结构课程设计指导效果分析
教学效果是检验教学过程的尺子，学生工程实践 能力是否得到了大幅度的提高，是混凝土结构课程设 计的教学效果的具体体现。教师的专业理论水平、职 业道德水准、工程实践经验、教学能力，以及教学方式 方法与学生的学风学情的匹配状况等都直接影响着 教学效果。
传统意义上的混凝土楼盖课程设计指导，在教学过程中主要强调以教师讲授为主的教的过程，师生之 间的互动占比较少，忽视了学生个体学习能力的差异 性。课程设计中主要由教师按计划在规定的时限内 进行指导，在课堂上与学生面对面完成指导工作，学 生则像做课后习题一样进行课程设计，学生工程实践 能力提高幅度有限，效果欠佳。每位学生对必要知识 的理解、消化快慢不同，处理问题的方式不同，课程设 计的进度不同，课堂指导难以发挥学生自主学习的能 力、无法顾及学生个体的差异性。
大多数混凝土结构课程设计的题目与深度要求 与教材中的例题相似，难度系数低，与实际工程难度 差距较大。学生像做习题那样，按照教师的要求、规 定、依托教材例题，确定结构布置方案，进行设计计 算。对学生来说，以教材为中心，被动学习；致使学生 在学习过程中不善于或者懒得提出问题、分析问题和 解决问题。学生主动思考提出问题的思维方式边缘 化，影响学生创新思维的建立，影响其个性化和创新 精神的发展。对教师来说，这样的课程设计指导容易 按计划完成教学任务。但缺少学生之间对工程的探 讨，缺少与师生之间对工程问题的互动，学生自主学 习的能力不能得到有效地锻炼，解决工程实际问题的 方式方法没有真正交给学生。
提高工科学生的实践能力，需要从培养他们的学 习兴趣，探究精神，调动他们自主学习的积极性出发， 要让他们感受到获取知识、解决问题的艰辛历程与成 就感。利用网络对学生进行课程设计指导，有的放矢 地及时答疑解惑、实时引导，与课堂教学相互补充；利 用网络对学生进行课程设计指导，是基于学生自主学 习的状态下，学生个体接受知识的差异得到释放，学 生根据自己的认知提出问题，同时受到其他同学所提 问题的启发进行思考，是深入学习、调整思维的过程。 在这个过程中，学生自主学习的能力得到有效的锻 炼，学生的学习视野开阔了，解决工程实际问题的能 力得到逐步提升。
二、学生的自主学习
自主学习法源于20世纪70年代初期，80年代 逐渐发展成为教育领域研究的热点。自主学习作为 一种学习方式，是指学习者在学习过程中自我认知、 自我选择、自我管理、自我培养，强调在认知活动中学 习者的自我管控，培养学习者形成特有的思维方式， 面对变化能做出有效地反应"J。课程设计指导教师 运用自主学习的方法，就应该引导学生利用已学知 识，学会处理或解决课程设计中遇到的数学、力学、混 凝土结构等相关课程中的问题，引导学生自主学习， 在磕磕绊绊中循序渐进地完成混凝土楼盖结构布置、结构构件设计计算、梁板图纸绘制的全过程。
近些年，我们落实卓越工程师教育培养计划，强 调实践能力的培养，土木工程专业人才培养方案不仅 加大实践环节课时量，而且针对课程讲授教学存在的 问题，进行了翻转课堂、开放式教学、学生参与成绩评 定以及答辩考核等教学改革探索。实践证明，弱化课 堂上下教师为主的教，强调以学习者为中心的学，旨 在强调以教学中更好的体现学习者的自我认知、自我 选择、参与性和创造性；注重培养学生的实践动手能 力和探索精神，成效显著。这对土木工程专业教师的 工程背景、实践能力提出了更高的要求。
学生在进行混凝土结构课程设计过程中，教师在 一些关键节点予以引导、指导是必要和重要的，是学 生将所学理论知识运用到工程实践中土木工程专业 学习思维方式转变的关键点，是引导学生运用专业思 维进行自主学习的关键环节。
对于学生来说，能够根据自己的实际情况确定学 习目标，能够据此目标来管控自己的学习时间、学习 内容，有的放矢地自主进行学习。学生带着明确的目 的，自主探研、自主解悟。这个过程强调学生应以自 主学习为主要学习方式，让学生深刻感受到自己才是 知识的建构者。学生可以根据各自的设计进度、对知 识的掌握程度在网络上畅所欲言；教师应将自己置于 辅助地位，帮助学生自主完成学习而不是直接提供问 题答案，是要站在学生的视角回答学生的问题。网络 环境下课程设计指导教师有深入思考学生所提问题 的时间，能够将正确的答案或引导思路告诉学生；学 生的提问，可以让指导教师顾及到学生个体接受能力 的差异，帮助接受能力慢的学生完成课程设计教学计 划的基本要求，又有利于发现和培养拔尖人才。
三、教师的知识结构与指导方法
混凝土结构课程设计是土建工程师学习中的基 本训练，它为学生提供了特定的学习目标、学习内容， 是培养学生自主学习能力、创造自主学习环境、提升 学生对土木工程专业认知的工程实践环节。我们以 学习者为中心，探讨提高混凝土结构课程设计学习效 果与质量的教学方式方法、实现传授专业知识和提高 学生工程实践能力的目的。
学生希望指导课程设计的教师是百宝箱、是百科 全书，同时拥有高深的理论知识和丰富的实践经验。 这对指导教师提出了很高的要求。土木工程专业实 践性强，不是纸上谈兵，学生今天从学校学到的知识 与技能，毕业后到工作中接受检验，这就要求教师教 的必须是现在工程界应用的知识、技能，既不是过时 的，也不能不切实际。打铁还需自身硬，教师自身的工程理论与实践经验背景与能力是非常重要的。教 师以学习者为中心进行混凝土结构课程设计的指导， 引导学生自主学习，提高学生的自学能力，教导学生 运用土木工程专业思维方式发现问题、解决问题；培 养他们的工程实践能力；从而提升教学效果，这是我 们教师不懈努力追求的目标。工科实践环节的指导 教师需要具有精湛的工程实践教育能力，这是时代的 要求。
我国高校工科教师的现状是，多数教师硕士、博 士毕业出校门进校门，直接走上高校讲台，没有或缺 少工程背景，不了解工程思维的特征，工程经验匮 乏HJ。今日的工科学生就是未来的工程师，他们工 程实践能力的培养需要有本行业实践经验的双师型 教师。
反映在混凝土结构课程设计指导中，工科教师的 教育教学水平不仅是指课堂上的教学能力，而且包括 指导学生进行工程实践的能力与经验，以及在工程实 践中对学生的示范作用”J。要求指导教师自己具有完成较复杂钢筋混凝土楼盖的设计能力，且其成果与 工程界接轨。
四、结论
混凝土结构课程设计的教学效果源自课程设计 指导的教学过程，与学生自主学习过程直接相关，与 教师工程素养、指导过程中的掌控能力、教学引导的 方式方法以及师德等多方面直接相关。混凝土结构 课程设计是培养、提升土木工程专业学生工程实践能 力的重要环节¨J。需要教师的知识结构与指导混凝 土结构课程设计需求相匹配，能够充分利用课堂与网 络指导时间，有效进行混凝土课程设计指导与学习引 导工作，创新指导方法，调动学生自主学习的积极性， 通过查阅规范资料、浏览类似工程图纸、网络上的互 动问答、同学问的讨论、师生间的互动答疑等多种形 式进行自主学习。实现传授知识、保护学生个性、培 训学生技能、培养学生创新能力，提高学生工程实践 能力的目的，既授学生以鱼，又授学生以渔。

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