基于土木工程专业学生创新及实践能力培养的教学探索
———以“高层建筑结构设计”课程为例
张 璐1 李海洲2∗ 王 军1
(1.山东理工大学建筑工程学院 山东淄博 255000;2.山东理工大学大学资源与环境工程学院 山东淄博 255000)
【 摘 要 】 以当前土木工程专业学科发展改革为背景,以加强学生创新能力和实践能力的培养为目标,对土木工程本 科专业的主要结构设计课程———“高层建筑结构设计”教学现状及发展趋势进行了综合分析;结合专业背景 和学生适应能力的需求,提出创新教学模式、翻转学习理论及终生学习能力培养的新理念。对多维度教学 方案和持续改进教学模式的构思进行探讨。
【 关键词 】 实践能力;创新能力;高层建筑结构设计;教学改革 DOI:10.18686/jyyxx.v2i12.39332
我国本科教育的趋势是强调培养卓越的实践能力,并 将创新能力的培养作 为 素 质 教 育 的 基 本 要 素[1]。对于土 木工程专业而言,结构类课程最能体现出学生符合培养目 标要求的情况。“高层建筑结构设计”是本科四年最后一 门设计类课程,是前期基础专业知识的综合运用,也是结 构课程知识体系的升华,在培养学生创新和实践能力方面 起着关键性的作用。
现如今的教育教学 方 法 决 定“高层建筑结构设计”课 程的教学刚性强、教学方式单一的问题,导致教学效果无 法得到明显提升[2]。虽然课程经过多次调整已具备完善 的教学目标、教学纲领,也具有相对成熟的教学思路和完 备的教学过程,但是在提升实践能力方面的教学理念和融 入创新教学思维方面始终没有具体的方法和指导性理念, 导致教师在教学上比 较 片 面,学生机械性的学习,从而降 低了学习效率[3]。为了从根本上扭转这一瓶颈性问题,本 文从“高层建筑结构设计”课程的教学现状入手,针对课程 教学的存在问题和反思展开讨论,最终给出基于实践和创 新能力培养的教学模式探讨,以期达到教学统一,为“高层 建筑结构设计”课程改革提出创新性的教学思路。
1 课程教学现状
“高层建筑结构设计”是多学科交叉的综合性设计类 课程,涉及的专业领域既包括土木结构设计、高层建筑设 计规范,还包括项目管理专业知识以及与周边环境的适应 性分析,同时与可建筑材料的持续发展及建筑构配件设计 也有一定相关性,因此属于复杂结构设计。课程开设在大 四第一学期,这个时期的学生已具备比较全面的专业知识 和基本的实践能力,但是面对高层建筑如此复杂的设计问 题,很难同步协调前期各科知识并融会贯通的运用到设计 中,这给教师的教学和学生的学习带来很大困难。并且, 课程知识点设置和教学方法 本 身 仍 然 存 在 许 多 需 要 深 入 探讨的问题,导致简单的问题重复教、复杂的问题简化教, 教学质量难以保障。
2 课程存在的问题
针对“高层建筑结构设计”课程存在教学现状,可以总
结出存在以下问题。
2.1 沿用传统的教学模式
传统的教学模式是以教师课堂讲授为主,学生很少在 课堂时间内进行交流 和 讨 论,作业在课下完成,缺少必要 的监管从而导致作 业 重 复 率 高。传统的教授模式适合低 年级学生的专业课学习,但对于已有初步设计知识和设计 理念的大四学生,显然过于形式主义。学生愿意与教师沟 通互动,表达自己独特的想法,展示设计思路,更期望教师 对学生的表达能力和设计理念给予评定和指导,然而在现 实课堂上,这一想法很难实现。学生被动的学习环境导致 学生成为课堂上的倾听者而不是参与者,从而失去学生兴 趣,大大降低了学习主动性和学习兴趣。
2.2 缺乏实践能力培养
结构设计类课程,很难从正确与错误的角度展示设计 成果。尤其是高层建筑结构的设计,受建筑的功能、效果、
地域和社会认可方面的制约,设计过程应该是不断寻求最 佳方案的过程。因此设计类课程按照知识点的章节讲授, 显然违背了设计类课程开设的初衷。设计类课程应该是以 培养实践能力为主,将知识点贯穿在整个设计体系中,以知 识点支撑设计方案,这就要求必须设计出符合行业背景和 时代需求的案例,以加快学生适应行业需求为目标,统筹安 排课程内容,显然,在如今以课本为主、教师为主、习题为主 的本科教育中,实践能力培养问题常常是被忽略的。
2.3 缺乏创新能力的培养
毕业班的学生很快就将迈入社会,可以说大四阶段是 他们完成从学生到 社 会 活 动 参 与 者 的 重 要 时 期。现实社 会中高层建筑结构的设计是一个相当复杂的过程,具有很 强的不可确定性及变异性,如何运用固定的专业知识解决 瞬息万变的设计问题,是每个土木工程参与者必须面临的 问题。此时创新能力培养起到了关键的作用。结构设计 是严谨、精密,充满逻辑性和合理性论证的过程。现在的 教育体系相对复杂,设计问题过于简单和死板,而且专业 课本的变化完全跟不上日新月异的行业发展,唯有在学生 的教育中不断灌输创 新 理 念、培养创新能力,才有可能帮 助他们适应行业要求,满足设计类课程的教学特性。
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3 教学探讨
3.1 创新教学模式
章节化的知识点讲授方法是传统本科教育模式,存在 一定弊端。针对“高层建筑结构设计”课程的特殊性,将知 识点模块化,依据设计分区划分设计模块,每个独立的模 块可以划分相应的 主 题。教授过程可以依据规范将独立 的主题理论讲清楚,然后依据模块设计案例,将学生分小 组完成模块案例的设 计,同时组织讨论优化,在优化过程 中加深重点知识点 的 掌 握。模块化教学模式的优势在于 不需要重读讲解知识 点,设计细节设计到案例中,模块化 后的知识点更成体系,便于学生集成化的掌握设计理念, 规范设计思路,并能在案例分析过程独立思考,也可以从 成熟的设计 方 案 中 体 会 成 熟 设 计 人 员 缜 密 的 设 计 思 路。
在传统教学模 式 的 基 础 上,创新性的加入启发式教学模 式、讨论和参与式教学模式、研究性教学模式等多元教学 手段,最大限度地运用互联网+教学资源,借助可视化的 教学手段,使教育教学与时代接轨。
3.2 注重操作性的实践能力培养
实践能力的培养过程是一个严格而紧凑的教学系统。
从前期的调研分析、可行性论证,到中期的研究分析、价值 分析、资源协调,到后期的方案收集、方案比选、方案优化 无一不体现出对学 生 实 践 能 力 的 考 察。学生在整个过程 中高度参与,有明确的目标趋势,依据任务和兴趣发挥自 己的优势争取完成 任 务。实践能力培养的过程就是引导 学生建立教学与实践 的 密 切 关 系,从而准确、有序的完成 设计目的,过程注重操作性而不是流于形式。学生尝试独 立完成设计方案并从各个角度对前期工作反复修正,加深 设计理念,注重建筑与环境、建筑与资源、建筑与可持续发 展等一系列问题。通过课堂讨论对设计成果进行更新和 补充。这一教学过程对学生快速适应工作的设计深度和 广度具有深远的意义。
3.3 创新能力的培养
创新性的能力培养体现的是多维度的教学理念。
首先,创新教育必须提到翻转课堂,从传统的教学模 式翻转为以学生为主体的教 学 模 式 的 确 吸 引 了 一 大 部 分 教育人员的关 注,但是实际操作中翻转课堂存在许多问 题,导致教学改革实践逐步偏离初衷。翻转课堂是创新教
学的第一个阶段,也是准备阶段,翻转学习是创新教学的 第二个阶段。翻转学习可以认为是翻转课堂的延伸和发 展;翻转课堂是学生集中化获取基本专业知识,分组内化 和巩固,其实质与传统讲授相一致,是知识形式上的翻转;
翻转学习是学生分组后,通过各自的渠道,发挥个体优势, 在互联网、信息库中利用大数据获取相关知识,集中化后 相互沟通、讨论、交换和创新。可以认为翻转课堂仅仅提 供了创新的课堂环境,翻转学习理论才是真正地实现了学 生的自主学习和深度学习。
其次,学生的创新能力必须涵盖其终生学习、持续学 生的理念,为了适应毕业后继续教育和自主教育的需求, 学生必须有持续自 我 学 习 的 能 力。现代智能科技为持续 学习能力提供了可选的教学 软 硬 件 设 备,互联网、MOOC 群、智能手机等可视化工具都是可以持续利用的资源。这 需要教师引导学生了解什么是网络化持续学习,培养学生 熟练掌握正规网络知识的获 取 途 径 并 充 分 了 解 网 络 知 识 的重要性。通过课堂高效的指导,为学生走出校园后的持 续学习打下良好的基础。
此外,创新能力还体现在团队协作能力方面,小组讨 论制有利于实现学生的独立思考和相互借鉴相结合,既能 将自己的设计理念充 分 发 挥,又可以相互比较彼此督促。
小组之间的沟通和交流还有利于反思彼此的优势和不足。 教师的参与发挥顾问和指导作用,把握整体节奏并通过总 结与反馈实现课堂的有序性。
4 结语
“高层建筑结构设计”课程教学是一个完整、严谨、充 实的过程体系。教学最重要的目标是将创新性的结构设 计理论和前沿性的 设 计 思 维 方 式 贯 穿 于 设 计 中。因此教 学中必须充分利用现 有 行 业 资 源,不断完善教学体系,增 强学生的实践能力和 创 新 能 力,发挥高等教育的优势,培 养学生终生学习的能力,为他们迈入社会后发挥专业骨干 作用奠定坚实的基础。
作者简 介:张 璐 (1983—),女,山东济南人,讲师;通讯作 者:李海洲(1982—),男,辽宁锦州人,讲师。
基金项目:本文系山东理工大学2019年课程综合改革项 目《高层建筑结构设计》(项目编号:JX20190233)。
【参考文献】
[1]Guryeva,IrinaY,Kotov,etal.TheModernisationofHistoricalEducationinaHigherEngineeringSchool(TheCaseofTom- skPolytechnicUniversity)[J].TomskStateUniversityJournal,2019,449:109-119.
[2]DeeshaChadha.HowDoWePreparetoTeach? ExploringScienceLecturers’AuthenticApproachestoTeachinginHigherEd- ucation[J].ResearchinScienceEducation,2020,36(6):531-537.
[3]Hayes,KathrynN,Inouye,etal.How Facilitating K-12ProfessionalDevelopmentShapesScienceFaculty'sInstructional Change[J].ScienceEducation,2020,105(1):99-126.
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