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關(guān)鍵詞:土木工程;仿真技術(shù);實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn);應(yīng)用
實(shí)踐教學(xué)是對教學(xué)理論的進(jìn)一步加強(qiáng),學(xué)生在此過程中也能夠有效提升自身的創(chuàng)新精神與動手能力。過去大眾化、講學(xué)式的教育體系對實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的認(rèn)識不夠,因此很多學(xué)生面臨畢業(yè)之后找工作難的窘境。通過加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、推動創(chuàng)新教育的方式,能夠有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì),為現(xiàn)代社會培養(yǎng)更多實(shí)用型人才。
一、土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中仿真技術(shù)的問題
在我國有很多高校的土木工程專業(yè)在教學(xué)時依然沒有創(chuàng)新,還是在按照已經(jīng)過時的模式進(jìn)行教學(xué),雖然也涉及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,但效果不佳,并且基本上只是流于形式,實(shí)際效果有限。通常高職院校會有近一年的實(shí)訓(xùn)期,在這么短的時間內(nèi)是很難進(jìn)行施工實(shí)訓(xùn)的。即使在訓(xùn)練過程中采用集中分散結(jié)合的方式,但施工效果仍舊不理想。由于單一教學(xué)模式的限制,并且對教學(xué)和實(shí)訓(xùn)的安排缺乏合理性,實(shí)訓(xùn)教學(xué)通常難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在以下幾個問題:第一,不重視實(shí)踐教學(xué)的重要性;第二,對課程體系的設(shè)置缺乏合理性;第三,缺乏實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源;第四,缺乏足夠的實(shí)訓(xùn)教學(xué)時間。
二、土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
(一)虛擬場景建模
通過仿真設(shè)計軟件能夠設(shè)計出具有實(shí)際價值的虛擬場景,制作方法為:第一,用攝像頭拍攝現(xiàn)實(shí)場景,然后利用仿真技術(shù)對所得影響進(jìn)行全景圖合成設(shè)計;第二,通過程序設(shè)計語言和編程軟件生成場景[1];第三,使用仿真設(shè)計軟件制作虛擬三維場景。以上步驟需要用到的主要軟件有3DSMAX軟件和VRML軟件,結(jié)合兩款軟件的使用方法為:首先,制作場景貼圖、動畫、造型等;其次,將場景導(dǎo)出至VRML;最后,修改源程序代碼,添加所需文件,并進(jìn)行相應(yīng)操作。
(二)實(shí)現(xiàn)物理建模
通過Export命令,對建模得到的max文件進(jìn)行導(dǎo)出,導(dǎo)出后的文件為wr1文件,然后對導(dǎo)出的文件進(jìn)行建模。這一過程可以通過VRML的傳感器節(jié)點(diǎn)完成,同時通過事件及路由器實(shí)現(xiàn)。
(三)實(shí)現(xiàn)行為建模
以Script節(jié)點(diǎn)定義及改變場景對象的外觀及行為,當(dāng)Script節(jié)點(diǎn)開始初始化,某個程序腳本就會被調(diào)用。該事件在VRML場景中會被檢測出來,并傳遞至JAVA,通過JAVA對其作出相應(yīng)的響應(yīng),也可以進(jìn)行反向傳遞。
(四)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
虛擬的仿真教學(xué)環(huán)境可以對網(wǎng)絡(luò)中的信息資源進(jìn)行高效利用,確保實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有動態(tài)有效性。例如Flashmx等工具能夠進(jìn)行在線虛擬實(shí)習(xí)活動,具有十分廣泛的教學(xué)覆蓋面,在當(dāng)前常用的輔助實(shí)訓(xùn)教學(xué)工具中,最具發(fā)展前景。通過信息技術(shù)能夠建立遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的系統(tǒng)資源共享,這也是虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)未來進(jìn)展的主要方向之一[2]。利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)能夠給學(xué)生提供大量學(xué)習(xí)資料,保證學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)訓(xùn)可以運(yùn)用web三層結(jié)構(gòu)建立B/S架構(gòu)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。
三、土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用仿真技術(shù)的方法
(一)在教學(xué)中建立規(guī)范化的仿真技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)具有人機(jī)互動的特點(diǎn),娛樂性強(qiáng)并且能夠形象直觀地表現(xiàn)畫面,有助于學(xué)生的記憶同互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系,能夠營造出逼真的場景,增加體驗(yàn)樂趣。在學(xué)生開始土木工程施工實(shí)習(xí)的后,采用標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬仿真技術(shù)能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而提升其學(xué)習(xí)主動性,而這一點(diǎn),在傳統(tǒng)的教條主義教學(xué)模式下是難以實(shí)現(xiàn)的。通過規(guī)范的仿真模擬技術(shù),能夠很好地重現(xiàn)施工場景,使學(xué)生完美地融入其中。
(二)在教學(xué)中安全控制仿真技術(shù)實(shí)施
仿真技術(shù)通過虛擬成像的方式營造一個看起來真實(shí)的環(huán)境,但由于其特有的虛擬性,因此情境知識看起來和真實(shí)環(huán)境無異,但卻很好地避免了真實(shí)環(huán)境中才會出現(xiàn)的各種危險因素。學(xué)生可以在課堂中融入真實(shí)的施工環(huán)境中去,在實(shí)踐中應(yīng)用理論知識,在虛擬的環(huán)境中對施工過程進(jìn)行安全控制操作,即使存在不規(guī)范問題或其它缺陷,由于不具有危險性并且并非真實(shí),學(xué)生僅僅會感覺到緊張,但并不會造成危險和損失。虛擬仿真技術(shù)能夠加強(qiáng)學(xué)生規(guī)范化管理建筑施工流程,提高施工的安全水平,降低事故發(fā)生率。
(三)重視仿真技術(shù)的設(shè)計及師資培養(yǎng)
在教學(xué)中引入并應(yīng)用仿真技術(shù),也是加強(qiáng)土木工程師資力量的重要因素。土木工程是一門以實(shí)踐為主的專業(yè),培養(yǎng)的也主要是實(shí)用型人才。因此無論是學(xué)生還是教師,都需要具備一定的施工經(jīng)驗(yàn),才能在將來的工作或教學(xué)活動中,占據(jù)主動。教師在進(jìn)行仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)之前,應(yīng)首先做好完善的準(zhǔn)備工作。在實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的科學(xué)化和精細(xì)化規(guī)劃設(shè)計過程中,教師也應(yīng)具有一定的創(chuàng)新能力。另外,學(xué)校方面也可以積極引入或自行開發(fā)一些具有實(shí)訓(xùn)價值的綜合仿真技術(shù)的土木工程實(shí)習(xí)軟件,充分滿足學(xué)生需求。
(四)在實(shí)習(xí)開展前做好充分準(zhǔn)備工作
在開展實(shí)訓(xùn)之前,教師會根據(jù)實(shí)習(xí)的基本綱要給學(xué)生安排各種實(shí)習(xí)任務(wù),此外土木工程專業(yè)教師也會專門給學(xué)生安排一些工作,學(xué)生需要根據(jù)自己實(shí)習(xí)的內(nèi)容做一份答辯論文。這種方法有助于培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的能力并培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的團(tuán)隊(duì)意識。并且表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生所上交的論文內(nèi)容也能夠?yàn)榻處熑蘸蠼虒W(xué)水平的提升打下良好基礎(chǔ),教師也能從中找到各種有價值的案例以供教學(xué)使用。
結(jié)束語
土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)是非常有必要的,這也符合其側(cè)重實(shí)踐應(yīng)用的專業(yè)特點(diǎn)。在實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用仿真技術(shù),學(xué)校在降低成本的同時,也能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:土木工程;專業(yè)英語;高校
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)10-0025-02
進(jìn)入21世紀(jì)以來,互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展,社會信息化進(jìn)程不斷加快,同時,隨著我國綜合國力的增強(qiáng),參與國際化工程與事務(wù)不斷擴(kuò)大,英語的作用越來越重要[1]。如何培養(yǎng)既懂專業(yè)又會英語同時具備創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才是時代對高等院校提出的迫切要求。因此,高校專業(yè)英語教學(xué)的重要性日益突顯。為適應(yīng)時代要求,筆者就如何改變傳統(tǒng)教學(xué)模式,探索將土木工程專業(yè)英語教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)之路做了有益嘗試。
一、高校專業(yè)英語教學(xué)現(xiàn)狀
目前,全國各高等院校在專業(yè)英語教學(xué)方面采取了各種措施以提高英語教學(xué)水平,加強(qiáng)學(xué)生的英語應(yīng)用能力[2-3]。然而,高等學(xué)校專業(yè)英語教學(xué)中還存在以下較為突出的矛盾和問題[4]。比如仍然采用傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、方
法,教學(xué)手段缺乏創(chuàng)新;專業(yè)英語課程不受重視;師資力量薄弱;生源基礎(chǔ)相對較弱,學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)不一;學(xué)生不會自主學(xué)習(xí),應(yīng)用與創(chuàng)新能力明顯不足等。
二、土木工程專業(yè)英語教學(xué)實(shí)踐的策略
(一)多角度與多目標(biāo)激發(fā)學(xué)生的興趣
為了激發(fā)學(xué)生求知欲、積極性、主動性,針對不同類型、不同目標(biāo)的學(xué)生,向他們介紹專業(yè)英語課所能起到的多重作用:其一,有助于鞏固學(xué)生的英語知識,激發(fā)學(xué)生考過大學(xué)英語四六級的興趣,對于準(zhǔn)備考研的學(xué)生,專業(yè)英語對其入學(xué)英語考試及考研面試有極大的幫助。其二,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識,尤其是遇到專業(yè)英語句子翻譯不通順和不理解時,激發(fā)學(xué)生鉆研專業(yè)知識,幫助學(xué)生擴(kuò)大知識面。其三,有助于提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量,順利通過畢業(yè)設(shè)計答辯環(huán)節(jié)。其四,提高英語知識的應(yīng)用水平,不僅掌握專業(yè)方面的英語表達(dá)方式、翻譯以及寫作技巧,而且提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)與交流能力。利用多媒體與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從文字、動畫、圖片、視頻、聲音等多角度激發(fā)學(xué)生的興趣,增加課堂信息量,從而形成一套完善的多媒體教學(xué)課件,為專業(yè)英語教學(xué)提供新手段,提高了教學(xué)效率。
(二)應(yīng)用基于工程實(shí)踐的教學(xué)方式
課堂教學(xué)中,除重點(diǎn)講授與專業(yè)相關(guān)的詞匯、句法、語義以及語篇分析外,更注重提高與土木工程實(shí)踐有關(guān)的應(yīng)用能力培養(yǎng)。例如,介紹土木工程專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大型商業(yè)仿真軟件ANSYS、FLAC、ADINA、ABAQUS等的英文說明書,在學(xué)習(xí)專業(yè)英語的同時,也使他們真正理解和掌握軟件的使用方法以及計算原理。把本專業(yè)相關(guān)的圖片、視頻等有機(jī)地融入到課程教學(xué)中,例如美國的探索頻道,國家地理偉大工程巡禮等節(jié)目,對馬來西亞精明隧道做了較專業(yè)的專題介紹,課堂上邊觀看錄像邊講解,直觀生動,不僅引發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,也提高了學(xué)生的專業(yè)知識水平和英語聽力水平。
鼓勵學(xué)生網(wǎng)上收集和學(xué)習(xí)土木工程領(lǐng)域?qū)<业挠⒄Z講座,使他們更應(yīng)珍惜校內(nèi)的英文學(xué)術(shù)講座,這一過程不僅能使他們了解本專業(yè)的科技前沿,又能提高自身英語聽說的交流能力。在教學(xué)中引入工程實(shí)例,閱讀工程實(shí)踐的專業(yè)資料,如英文學(xué)術(shù)論文、英文圖紙、英文合同等,以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)英語于工程實(shí)踐能力的目的。
(三)加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
專業(yè)英語應(yīng)把教學(xué)的重點(diǎn)從學(xué)習(xí)語言本身轉(zhuǎn)移到通過學(xué)習(xí)學(xué)科知識來獲得目標(biāo)語言的能力上[5-6],基于
CBI教學(xué)理念,專業(yè)英語教學(xué)中變以教為主為以導(dǎo)和練為主,課前自學(xué),課堂上進(jìn)行講授與討論,課后探究。從教學(xué)的全部過程中對學(xué)生進(jìn)行知識應(yīng)用和創(chuàng)新能力訓(xùn)練(如圖1)。
課前為學(xué)生布置任務(wù),三人一組,充分利用圖書館與互聯(lián)網(wǎng)檢索查找與專業(yè)相關(guān)的英文文獻(xiàn)資料,進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí),制作ppt課件準(zhǔn)備進(jìn)行課堂匯報。
課堂教學(xué)中,精講內(nèi)容限于教材重難點(diǎn)或新進(jìn)展。鼓勵學(xué)生上講臺對課下準(zhǔn)備的ppt進(jìn)行英文匯報和講解,在匯報(實(shí)踐)的過程中,將專業(yè)知識和語言技能結(jié)合起來,有助于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)和語言知識的綜合運(yùn)用能力。匯報后,就講解或匯報內(nèi)容展開交流與討論,為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、討論問題的機(jī)會,激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神,課堂上就學(xué)生ppt匯報和討論中學(xué)生不能正確理解和掌握的內(nèi)容再進(jìn)行講解,鼓勵新思想、新改進(jìn)、新發(fā)現(xiàn)。由于活動內(nèi)容涉及面廣,信息量大,通過討論與交流,極大地拓寬了學(xué)生的知識面。鍛煉學(xué)生ppt課件制作,上講臺講解,為學(xué)生大四畢業(yè)設(shè)計及答辯和將來的工作匯報打下基礎(chǔ)。學(xué)生在活動中學(xué)習(xí)了知識,培養(yǎng)了人際交往、思考、決策和應(yīng)變能力,有利于學(xué)生的全面發(fā)展。鼓勵學(xué)生撰寫英文論文,通過此練習(xí)活動,不僅掌握英文論文的撰寫格式,也將其創(chuàng)新思想表達(dá)出來,為學(xué)生將來撰寫論文和進(jìn)行專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(四)注重形成性考核,考核方式靈活
總結(jié)性考核評價注重期末最終的考試結(jié)果,忽略了學(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀態(tài),這樣造成部分學(xué)生平時不學(xué)習(xí),只在學(xué)期末幾周突擊各門課程,而且往往能夠順利過關(guān)。為改變這種現(xiàn)象,采用了形成性考核。形成性考核強(qiáng)調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核評價,從學(xué)生平時課堂出勤、課堂口語表達(dá)、翻譯情況、ppt匯報、小組討論以及撰寫英文小論文等多方面進(jìn)行考核,這樣,學(xué)生除了在課堂上學(xué)習(xí)教材上的知識外,課后還需要自主學(xué)習(xí)更多的專業(yè)和英語知識。靈活多樣的考核方式有利于全面評價學(xué)生的能力,為他們提供了展示其個性特征、創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力的空間,促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和探索性,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合實(shí)踐能力。
三、土木工程專業(yè)英語教學(xué)創(chuàng)新的設(shè)想
(一)提升專業(yè)英語師資力量
加強(qiáng)本校專業(yè)英語教師的培訓(xùn)。對于愛崗敬業(yè)、勇于創(chuàng)新、獻(xiàn)身教育的專業(yè)英語教師應(yīng)把他們派往名校甚至讓其出國培訓(xùn)。積極引進(jìn)國外智力資源進(jìn)課堂。不僅對英語專業(yè)的任課教師引入外籍教師,更應(yīng)該在各個專業(yè)領(lǐng)域引入專業(yè)課教師,讓學(xué)生了解本專業(yè)領(lǐng)域前沿知識的同時,提高了自己的專業(yè)英語水平,也為校內(nèi)專業(yè)英語教師創(chuàng)新教學(xué)起到拋磚引玉的作用。
(二)加強(qiáng)專業(yè)英語教材建設(shè)與更新
研究型高校專業(yè)英語教材不適于普通本科高校專業(yè)英語教學(xué),需要有相應(yīng)的教材,然而現(xiàn)有的一些普通本科院校專業(yè)英語教材質(zhì)量卻不是很高,與之相應(yīng)的教輔書更是少而又少,遠(yuǎn)不如公共英語課的聽、說、讀、寫、譯教程來得全面系統(tǒng),所以精心打造高質(zhì)量的重在應(yīng)用的專業(yè)英語教材與教輔書并不斷更新是目前應(yīng)當(dāng)著力建設(shè)的。
(三)增加專業(yè)英語課時,建立專業(yè)英語等級制度
由于我國英語學(xué)習(xí)起步階段已經(jīng)提前至小學(xué)甚至幼兒園階段,大學(xué)階段學(xué)生的英語知識已經(jīng)較為系統(tǒng)和扎實(shí),因此,可適當(dāng)縮短大學(xué)英語的課時,而把結(jié)余的這部分課時補(bǔ)到專業(yè)英語上。同時,可仿照大學(xué)英語四六級證書,建立各專業(yè)英語等級證書制度,這樣一方面引起學(xué)生、學(xué)校的高度重視。另一方面,真正將英語教學(xué)引入重在專業(yè)應(yīng)用的正確軌道。
(四)營造專業(yè)英語學(xué)習(xí)環(huán)境
校園內(nèi)可開辦校園專業(yè)英語角、播放專業(yè)動態(tài)的校園英語廣播、專業(yè)英語演講賽、辯論賽、專業(yè)英語板報等。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備操作等附帶英文說明,中英文的專業(yè)教材甚至采用原版的英文專業(yè)教材,鼓勵和激勵專業(yè)課教師進(jìn)行英文教學(xué),比如在課時量計算時給予適當(dāng)提高,評優(yōu)評先,晉升職稱給予傾斜等,以激勵專業(yè)課教師采用英文教學(xué)。鼓勵和激勵學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成果采用英文,畢業(yè)答辯采用英文匯報等。同時,擴(kuò)大對外交流,讓校內(nèi)教師和優(yōu)秀學(xué)生到國外學(xué)習(xí),引進(jìn)國外師生來校任教和學(xué)習(xí),吸收國外先進(jìn)的教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn),不斷探索適應(yīng)本校的基于工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)方法。逐步開發(fā)人機(jī)對話學(xué)習(xí)和考核輔助系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)方便、快捷、高效、具有難度區(qū)分的自主式學(xué)習(xí)和客觀、公正的考評結(jié)果。
專業(yè)英語在大學(xué)英語教學(xué)中具有舉足輕重的地位。在專業(yè)英語教學(xué)中應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變觀念,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,使學(xué)習(xí)過程由“被動適應(yīng)型”變?yōu)椤白灾鲗W(xué)習(xí)式”,讓學(xué)生由“知識接受者”變?yōu)椤爸R參與者”,從英語口語表達(dá)、翻譯、英文論文寫作、ppt課件制作、互聯(lián)網(wǎng)檢索與利用等多方面拓展學(xué)生專業(yè)英語的綜合運(yùn)用能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、注重培養(yǎng)能力,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主探究式學(xué)習(xí)方法,采用靈活多樣的形成性考核方式,探索專業(yè)英語課程教學(xué)的創(chuàng)新之路,不斷培養(yǎng)出能夠走出國門,適應(yīng)時代要求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
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京航空航天大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2009,(3).
關(guān)鍵詞:畢業(yè)設(shè)計;創(chuàng)新思維;巖土工程;畢業(yè)選題
現(xiàn)代社會發(fā)展、特別是信息技術(shù)的發(fā)展對教育提出了新的、更高的要求。要構(gòu)建適應(yīng)信息社會發(fā)展的高等教育體系,必須在教育體制、教育方式、教學(xué)方法等諸多方面有創(chuàng)新性發(fā)展,培養(yǎng)創(chuàng)新性人才,為“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”的戰(zhàn)略提供人才和知識支持。本科畢業(yè)階段的實(shí)踐環(huán)節(jié),即畢業(yè)設(shè)計(論文)是教學(xué)過程的最后階段,通過該階段訓(xùn)練能使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識和技能,進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的練習(xí),對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維,提高綜合素質(zhì)有重要作用,也是高等工程教育教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。近年來,許多高校進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計階段的改革與探索,從畢業(yè)設(shè)計教學(xué)創(chuàng)新體系建設(shè)、立題和過程管理、畢業(yè)設(shè)計全過程考核評價體系建設(shè)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面取得了豐富成果[1-3]。
一、對大學(xué)生創(chuàng)新能力的認(rèn)識
創(chuàng)新思維不同于常規(guī)的模仿思維,具有跳躍性、發(fā)散性、獨(dú)創(chuàng)性等特征。它主要利用已有認(rèn)識和知識為基本素材,采用非常規(guī)思維來認(rèn)識未知世界。新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)、市場歡迎的產(chǎn)品的研發(fā)、優(yōu)秀藝術(shù)作品的創(chuàng)作、有效的企業(yè)管理模式都是創(chuàng)新思維的結(jié)果。所以,從學(xué)校教學(xué)教育入手,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維,對學(xué)生走向社會后的發(fā)展會產(chǎn)生重要影響[4]。創(chuàng)新的關(guān)鍵在一個“新”字,從工程學(xué)科角度看,所謂新,既包括基本原理和基本理論的創(chuàng)新,也包括工程方法、手段的創(chuàng)新。所以,應(yīng)該針對學(xué)生學(xué)習(xí)成績、興趣等,有不同的要求,更要允許學(xué)生大膽突破傳統(tǒng),在已有基本概念基礎(chǔ)上開拓思維、發(fā)展新理論,創(chuàng)新新方法。而對于絕大部分學(xué)生來說,他們未來主要從事實(shí)際工程問題,應(yīng)以解決工程問題為目的,在解決問題的過程中從工藝、設(shè)備等角度進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新,這樣日積月累,也可以產(chǎn)生大的理論創(chuàng)新。以巖土工程為例,由于巖土體的特性,雖然主要理論體系已形成,但其中許多理論和工程實(shí)踐仍帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性,在工程實(shí)踐中需要綜合判斷。這種現(xiàn)狀為該學(xué)科理論創(chuàng)新提供了很大空間,比如非飽和土的有效應(yīng)力及有效應(yīng)力原理、土的本構(gòu)理論等,遠(yuǎn)沒有達(dá)到理論完善,工程應(yīng)用中往往將計算結(jié)果做為參考,而經(jīng)驗(yàn)判斷仍然十分重要。在目前巖土工程中常見的基坑支護(hù)及基坑穩(wěn)定性、高填方工程工后沉降及穩(wěn)定性等方面,不管是理論基礎(chǔ)還是工程方法都有許多問題需要解決。這些說明,創(chuàng)新的空間存在于學(xué)科任何知識點(diǎn),關(guān)鍵是在平時課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中如何提高學(xué)生對學(xué)科和未知世界的興趣,繼而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
二、畢業(yè)設(shè)計方式創(chuàng)新
畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)最后一個環(huán)節(jié),也是對整個教學(xué)效果的檢驗(yàn)和綜合應(yīng)用。畢業(yè)方式創(chuàng)新包括選題環(huán)節(jié)、設(shè)計過程環(huán)節(jié)、評價環(huán)節(jié)等的創(chuàng)新。從選題環(huán)節(jié)看,目前工科專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計大都采用指導(dǎo)教師指定設(shè)計題目、學(xué)生按照畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書進(jìn)行設(shè)計、指導(dǎo)教師定期或不定期進(jìn)行輔導(dǎo)或檢查,最后進(jìn)行畢業(yè)答辯的過程。目前存在的主要問題是,沒有注重啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題這個環(huán)節(jié),而是直接給學(xué)生某一問題讓他去解決,而這個問題本身可能并沒有多少科學(xué)價值,畢業(yè)設(shè)計方式也顯得單一[5]。要創(chuàng)新,首先要能發(fā)現(xiàn)問題,不能發(fā)現(xiàn)問題也就不可能有發(fā)明創(chuàng)造。目前,學(xué)生選題都流于形式,由指導(dǎo)教師直接指定,這是由于目前大學(xué)教育評價方式?jīng)Q定的。重科研輕教學(xué),老師沒有時間、也不愿意在這方面耗費(fèi)精力。畢業(yè)設(shè)計階段應(yīng)留有一定時間讓學(xué)生自己通過調(diào)研、查閱資料、和老師交流等方式,發(fā)現(xiàn)需要解決的科學(xué)問題,形成解決問題的科學(xué)思路和方法。這個時間段甚至可以更早些,可提前數(shù)周就讓學(xué)生準(zhǔn)備。當(dāng)然,這個過程需要教師細(xì)心指導(dǎo),多溝通,最終也不是每個學(xué)生都能通過這個方式進(jìn)行選題的,但這個過程毫無疑問對學(xué)生是個鍛煉和培養(yǎng)。有些雖形不成科學(xué)問題或沒有形成解決的具體方法,但可能成為以后發(fā)現(xiàn)或解決科學(xué)問題的基礎(chǔ)。創(chuàng)新的基礎(chǔ)是思維創(chuàng)新,需要輕松的環(huán)境,也需要有一定的壓力。所謂環(huán)境輕松,主要是要給學(xué)生思考的自由,敢于挑戰(zhàn)現(xiàn)有理論和權(quán)威,要有和老師進(jìn)行自由討論、辯論的環(huán)境,而這是我們的教育最缺乏的。對于敢于提出問題的學(xué)生要給予鼓勵和獎勵,對通過自己思考發(fā)現(xiàn)了重要科學(xué)問題并選擇畢業(yè)設(shè)計題目或方向的學(xué)生,其結(jié)果不一定是圓滿的,或者有可能在有限的時間中沒有得到預(yù)期的結(jié)果。對于這種情況,應(yīng)該在教學(xué)規(guī)定上給予指導(dǎo)教師一定靈活度,比如延長畢業(yè)設(shè)計時間,或者達(dá)到某一程度也可認(rèn)為達(dá)到畢業(yè)要求等。給學(xué)生壓力也是必要的,由于社會大環(huán)境的影響,部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大,不專注于畢業(yè)設(shè)計。因此,指導(dǎo)教師應(yīng)嚴(yán)要求、勤檢查,對學(xué)生和社會負(fù)責(zé),沒達(dá)到畢業(yè)要求的學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)定處理。在畢業(yè)設(shè)計過程中培養(yǎng)創(chuàng)新。創(chuàng)新首先是思維創(chuàng)新,要從基本概念上下功夫。在某一學(xué)科的創(chuàng)新是一個逐漸形成、完善的過程。在畢業(yè)設(shè)計階段,學(xué)生可以在具體、細(xì)節(jié)的某一點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新,如計算方法、應(yīng)用原理、設(shè)備或工藝、程序方法等的改進(jìn)。為此,指導(dǎo)教師要讓學(xué)生首先理解畢業(yè)設(shè)計中遇到的現(xiàn)有規(guī)范、手冊、教材中各種規(guī)定或方法的原理、機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中不完善、甚至錯誤的東西,通過小組討論提高對問題的認(rèn)識,把年輕人的活躍思維充分調(diào)動起來,讓學(xué)生敢于思考、敢于提出問題和解決問題的辦法。對學(xué)生的不同觀點(diǎn)和認(rèn)識,老師要以科學(xué)的態(tài)度對待,通過分析、討論達(dá)到共識,若達(dá)不到統(tǒng)一認(rèn)識,可留待以后繼續(xù)研究。此外,我們強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維,并不是要求每個學(xué)生在畢業(yè)生設(shè)計中一定要有創(chuàng)新性成果。每個學(xué)生基礎(chǔ)知識水平不同、長期形成的思維模式不同、個性不同,畢業(yè)設(shè)計水平自然不同。對大部分學(xué)生,首先是培養(yǎng)一種創(chuàng)新意識,對以后工作和人生起到良好作用。畢業(yè)設(shè)計中能滿足正常任務(wù)要求,達(dá)到工程設(shè)計等目的就是合格的。
三、畢業(yè)設(shè)計選題創(chuàng)新
除了前述讓學(xué)生參與或自主選題的要求外,畢業(yè)設(shè)計題目本身對畢業(yè)設(shè)計的效果十分重要[6]。畢業(yè)設(shè)計所包含內(nèi)容可以覆蓋較多知識體系,也可以集中在某一點(diǎn)。在巖土工程專業(yè)或方向畢業(yè)設(shè)計中,可以完成建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括上部結(jié)構(gòu)和巖土工程部分,后者可以是地基基礎(chǔ)、基坑支護(hù)、邊坡支護(hù)等;也可以全部進(jìn)行巖土工程的內(nèi)容。具體選擇可根據(jù)學(xué)生興趣、特長,對已確定工作單位的學(xué)生,還可以依據(jù)可能的工作性質(zhì)等確定。從畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容上看,我們在近幾年實(shí)踐中,巖土工程方向畢業(yè)設(shè)計主要包括以下內(nèi)容:1.巖土工程勘察。巖土工程勘察是巖土工程的基礎(chǔ),通過該內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計,可使學(xué)生具體掌握巖土工程勘察的方法、步驟、內(nèi)容,增強(qiáng)對巖土體的認(rèn)識,讓學(xué)生充分理解土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的獲取方法、用途和相互關(guān)系,學(xué)會從勘察的角度對建筑場地和地基進(jìn)行評價,認(rèn)識工程勘察與工程設(shè)計、施工之間的關(guān)系。進(jìn)行巖土工程勘察畢業(yè)設(shè)計對學(xué)生以后工作和學(xué)生在巖土工程學(xué)科進(jìn)行創(chuàng)新有非常重要的作用。由于巖土體性質(zhì)的不確定性非常突出,因此,對其認(rèn)識方法、手段和評價顯得非常重要,而目前的工程和科研實(shí)際存在許多不足之處。正確認(rèn)識這些問題,有利于學(xué)科創(chuàng)新。巖土工程勘察是一個系統(tǒng)的過程,但由于條件和時間限制,完成整個過程的勘察是不現(xiàn)實(shí)的。為此,我們將畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合,比如,現(xiàn)場描述和土類命名主要通過正在進(jìn)行的工程的實(shí)習(xí)完成,由現(xiàn)場技術(shù)人員講解。畢業(yè)設(shè)計任務(wù)中提供的現(xiàn)場描述和室內(nèi)試驗(yàn)、原位測試數(shù)據(jù)都是實(shí)際工程原始數(shù)據(jù)。學(xué)生根據(jù)原現(xiàn)場描述和土工試驗(yàn)對土進(jìn)行分層,然后進(jìn)行各分層土性指標(biāo)的統(tǒng)計和評價等工作。2.地基基礎(chǔ)設(shè)計。根據(jù)我校地處西部特點(diǎn),主要進(jìn)行黃土場地地基基礎(chǔ)設(shè)計,包括濕陷性黃土地基處理、CFG地基處理、樁基礎(chǔ)等。上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、傳至基礎(chǔ)頂面的荷載等都是由設(shè)計院提供的實(shí)際工程案例。學(xué)生根據(jù)自己完成的巖土工程勘察數(shù)據(jù)或者指導(dǎo)教師提供的土層工程特性指標(biāo)和相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行相關(guān)設(shè)計。進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計時,地基基礎(chǔ)選型是很重要一環(huán),既要滿足安全要求,還要經(jīng)濟(jì)可行。比如高層建筑的CFG樁復(fù)合地基、樁基礎(chǔ)和與筏板基礎(chǔ)之間的選擇,要通過承載力、變形和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較才能確定,既涉及到巖土工程特性指標(biāo)的合理選擇、地基基礎(chǔ)基本概念的正確理解,也與工程實(shí)踐中施工、造價等有關(guān)。通過多環(huán)節(jié)分析、設(shè)計,既可提高學(xué)生對本專業(yè)的興趣和認(rèn)識水平,也有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,為學(xué)科提高和創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造條件。3.基坑工程設(shè)計。在巖土工程方向課程設(shè)計中已進(jìn)行過基坑支護(hù)設(shè)計,但其基坑深度較淺,通過土釘墻或單排錨索+排樁即可達(dá)到支護(hù)目的。畢業(yè)設(shè)計中完成的基坑工程深度較深,設(shè)計計算明顯復(fù)雜。學(xué)生可完成基坑支護(hù)或基坑降水設(shè)計。前者通常為3~4排錨索+排樁支護(hù),后者為井點(diǎn)降水。4.邊坡治理。設(shè)計任務(wù)書中,建筑場地位于邊坡底或頂部,要求學(xué)生完成邊坡的安全性評價和加固處理設(shè)計。以上幾部分內(nèi)容之間可組合為一個完整的畢業(yè)設(shè)計。而以下內(nèi)容可分別單獨(dú)為一個畢業(yè)設(shè)計。5.地下結(jié)構(gòu)設(shè)計。一般為地下車庫、商場、地鐵車站等,因?yàn)榇瞬糠衷O(shè)計包括功能要求,所以需配備建筑學(xué)專業(yè)的指導(dǎo)教師。該設(shè)計內(nèi)容包括了建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)工程和巖土工程。6.動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計。對于大型機(jī)器設(shè)備,如發(fā)電機(jī)組等,其不同于一般建筑物地基基礎(chǔ),基礎(chǔ)設(shè)計有其特殊性。設(shè)計題目取自于設(shè)計院的實(shí)際工程,通常設(shè)計內(nèi)容包括動力荷載計算、動力基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和樁基礎(chǔ)設(shè)計等。7.隧道設(shè)計。對取自實(shí)際隧道工程的題目,讓學(xué)生完成隧道圍巖分級、圍巖壓力、圍巖支護(hù)設(shè)計與施工等。8.其他。除了以上內(nèi)容外,根據(jù)實(shí)際情況,我們還有學(xué)生依托老師的科研或生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)、計算、理論分析等,完成畢業(yè)論文。結(jié)語在畢業(yè)設(shè)計中培養(yǎng)創(chuàng)新思維,是一項(xiàng)需要長期探索的系統(tǒng)工程。通過這些年的實(shí)踐,我們初步建立了一套既能滿足正常專業(yè)培養(yǎng)要求,又能在一定程度上有所提高、有所創(chuàng)新的畢業(yè)設(shè)計模式,以針對具體情況,適應(yīng)不同學(xué)生的要求。但為了適應(yīng)未來形勢的要求,還必須與時俱進(jìn),繼續(xù)探索,以使工科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計不斷創(chuàng)新,使學(xué)生創(chuàng)新能力不斷提高。
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