环保理念下土木工程专业教育教学实践与创新                 

环保理念下土木工程专业教育教学实践与创新

林少青

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摘要：随着计算机信息技术的发展，结合高等教育信息化建设背景，土木工程专业实践教学改革势在必行，“虚实结合”是其重要发展方向。基于《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，教育部决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，鼓励高校推广多媒体虚拟现实技术、数值计算仿真技术。打造高度仿真的虚拟实验环境，可切实解决土木工程专业教学和学生实践中的常见问题，加深学生对于书本内容的理解，提高学生的综合素养，为社会输送高素质工程应用型创新人才。

关键词：环保理念;土木工程;教学实践

引言

当前,随着5G、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等新一代网络信息技术在本科教育领域的推广应用,本科教育信息化正在开启新的时代。随着我国土木工程建设的高速发展,实践中应用的土木工程施工技术越来越注重多项技术的交叉融合,而且技术更新的速度也越来越快,这就倒逼“土木工程施工”课程的讲授内容不仅要信息量大而且要及时更新,但相应教材内容的更新明显滞后。因此,在“土木工程施工”课程的教学中,教师除了采用常规的课堂教学手段,还有必要采用一些信息化的教学手段,以提高学生的学习效果。目前信息化教学手段多种多样,但应用到具体课程的教学中应“因课而异”,“土木工程施工”课程的信息化教学手段重在“合适”,不能盲目照搬其他学校或其他课程使用的手段。对于湖南科技大学开设的“土木工程施工”课程,教师除了采用“PPT+板书”的常规课堂教学手段,还可以采用“QQ群+微信+仿真技术”的手段进行信息化教学。

1土木工程“建筑材料”课程的特点

土木工程课程建筑材料知识丰富，内容复杂，涉及各种建筑材料，包括水泥、混凝土、砂浆、无机硬混凝土、建筑钢材、防水材料、高聚合物材料、隔热材料等。随着中国科技的进步，出现了许多新的或合成的建筑材料，使得课程内容不断更新，学生学习需求越来越大。除了了解各种土木工程建筑材料的性质、使用和使用之外，该方案还包括学习各种检测和试验方法，主要是为了培养学生的实验操作技能。此外，该方案还要求学生充分了解各种材料的选择和使用情况，因此必须融入土木工程实践，以增加他们参与项目的机会。目前，大多数建筑材料土木工程课程侧重于描述性的理论知识，涵盖复杂类型的建筑材料和更广泛的应用，涵盖工业和民用建筑、道路、铁路、隧道、桥梁等工程项目。以及这些材料之间的联系薄弱和系统化，例如建筑材料，如水泥和建筑钢材，它们的状况和基本物理化学性质完全不同。因此，建筑过程中的用途也不同，唯一的建筑材料——水泥——按照gb 175—2007国家标准分为六大类，每一类都有不同的成分和用途。例如，硅酸盐水泥由于具有较强的抗冻性，更适合寒冷地区；此外，与火山硅酸盐水泥一样，通过向普通硅酸盐水泥熟料中添加火山氧化性材料和石膏，可获得抗磨损性和抗硫酸盐腐蚀性。这也表明，对于土木工程课程建筑材料，每个建筑材料的学习是独立的，不同材料之间没有密切的联系，从而使学习更加困难。

2土木工程专业课程教学现状

我国建设事业的发展，使传统的教学模式对学生的培养效果已经渐渐不能满足实践实用型人才的需要。创新教学模式及教学方法，不断提高课堂教学效率，这就要求我们在教学中真正树立“以学生为中心”的教学理念。课堂教学的“教”与“学”发生了本质上的创新，同时也产生了不少困难和问题，加上教师个人素养及教学风格因人而异，单靠教师个体解决难以取得理想的效果。传统教学模式已不能适应当下教育改革的变化，同课同构的教育理念应运而生。但在高等院校中，有关同课同构教研模式的相关研究报道非常少。所谓同课同构，就是由承担共同教学课题的教师共同构筑统一的教学设计方案。具体而言，就是承担同一个教学课题的教师采用集体备课的方式，每一位教师共享自己的教学资源、教学理念、教学思路，在充分讨论的基础上整合优势资源、思路及方法，确定统一的教学目标、教学内容、重点难点、教学方法和手段，采用相同的教学设计、教案、多媒体课件等进行课堂教学。但同课同构并不是千篇一律、毫无特色，不同的老师性格特点不同，个人素养也不同，教学风格存在一定的差异。考虑到土木工程专业具有很强的实践性，作为土木工程专业任课教师的知识结构应具有合理的广度和深度，但由于学习经历、社会实践经历等方面的原因，教师个体的知识体系可能呈现单一性，对其他相关专业知识涉猎不广或认识深度不够，综合性不强，以致于影响了教师的教学输出进而影响教学效果。因此，考虑土木工程专业课程教学实际情况，创新应用同课同构的教育理念进行教学改革，并以此促进教师的教学手段及业务能力提升，是提高本科教育质量的有效途径。

3环保理念下土木工程专业教育教学实践与创新策略

3.1强调教育和教学体系中的实际教学内容

目前，许多高等教育机构的特点是:科学研究密集，教学轻微，重视理论教育，无视实际教学和课堂教学，无视课外教育，资金有限，有时甚至严重不足由于教育资源有限，学校课程和职业实践存在问题，导致实践教学成绩差，学生普遍存在一些问题，如实践能力差、工作适应能力差和创新能力差。环施工专业和土木工程专业在培训目标方面有很多共同点环施工专业重点培养具有建筑内外环境、供暖、通风和空调系统及设施设计、安装和管理技术以及建筑设备合理配电能力和供热科学合理运行等方面的技术人才土木工程专业侧重于培养具有实际规划、设计、施工和管理能力的技术人才，环的施工与建筑施工密不可分，建筑环境和设备的变化要求工作人员具备土木工程方面的基本知识。因此，建筑和土木工程专业的某些教学实践相互融合，有助于加强建筑和土木工程专业的融合，提高学生解决实际问题的能力。这有助于缓解学生适应能力低下和创新能力不足的问题，并有助于培养符合社会发展需要的人才。

3.2教师利用BIM仿真技术进行教学

在“土木工程施工”课程中,教师利用BIM仿真技术进行教学,主要是针对某些复杂的土木工程施工过程,如果学生仅仅依靠“文字+图片”理解起来较困难,教师可建立过程可视化的BIM仿真模型,模拟建筑物真实全面的时空信息,从“长度+宽度+高度+时间+成本”的五维角度讲解施工过程,从而使学生进行全面准确地进行理解。另外,随着土木工程施工技术越来越复杂,学生毕业后成为技术员,在给工人师傅进行复杂工程的技术交底时,如果还用过去的平面纸质技术交底就会使工人师傅难于理解,因此可考虑使用手机BIM多维可视化技术交底。这样学生在“土木工程施工”课程学习中,也能学习到教师是怎样利用BIM仿真技术讲解复杂工程问题的,由此及彼,这对于自己将来利用BIM仿真技术对工人师傅进行技术交底是非常有益的。

3.3实验与理论融合

实验课程常用来衬托理论课程这个“主角”，但偶尔让其承担“主角”，让理论课程为实验教学服务，也能取得意外的效果。要求学生在较少学时的实验课堂上一下涌出很多思路、方案，这是有难度的，何不让学生从理论学习时就去思考、准备呢？在理论课程教学时，教师一般都会结合科研项目、实际工程问题、前沿热点等为学生拓展很多内容，抑或采用“翻转课堂”模式，让学生去查资料、写读书笔记，然后在课堂上与同学分享、讨论。理论课程的这种启发式、探究式教学，能为学生进行综合设计型、研究探索型实验提供思路。

3.4“虚实结合”实践教学模式的构建

在“虚实结合”的土木工程专业实践教学模式下，虚拟仿真技术需充分结合现实实践，基于此，各环节改革要点如下：实验教学环节：在土木工程专业实践教学过程中，必然会有一些不便进行真实试验的内容，如大型结构试验、结构抗震试验等，针对这种情况，可利用有限元软件ansys、abqus开展虚拟仿真模拟实验，这样学生可直接观察到各种荷载和外部环境状态下的结构变形情况。实习环节：在土木工程专业实践教学过程中，实习是一项重要内容。通过虚拟现实技术的应用，可在模拟环境中演练很多施工操作程序，将工程现场、实验搬进课堂，学生可通过虚拟仿真教学平台认识工程、丰富实践经验、提高专业素养，主要的素材包括实际拍摄的照片、视频及制作的三维数字化课件等，教学效果较好。设计环节：内容包括课程设计、毕业设计。学生在做毕业设计时，多是以实际工程的相关参数为基准进行分析和设计，以贴近实际情况；在做课程设计时，多以虚拟参数为基准，侧重于日常训练。科技训练与技术创新环节：该环节为高素质工程应用型创新人才培养的关键环节，通过虚拟仿真技术、BIM软件开展建模、计算及分析工作，组织学生参与各类竞赛活动，增强学生协作、创新与实践的能力。

3.5考核评价体系的改革

考核评价体系具有指导、监控及评价的作用，是学生对专业课程掌握情况的综合反馈，也是教学活动开展质量的重要依据。强化以综合素质和能力培养为主的评价导向，推行过程性考核，完善考核评价方式，建立全面的人才评价体系，从而有效地评价学生的知识体系、能力发展和素质培养等方面。首先，专业教师要立足学校办学定位、明确应用型创新人才培养内涵、制定科学合理的教学大纲。其次，根据课程性质和课程特点确定知识掌握能力、劳动操作能力、创新实践能力等考核内容，旨在全面考核。此外，为客观评价学生全过程的学习情况，将课堂互动、阶段测试、实验操作、课程作业等纳入成绩评价体系。其中，课程作业可包括书后练习、习题指导书、论文报告、读书笔记、作品制作等。最后，授课教师将作业评语和报告中错误、试卷易错问题等考核情况反馈给学生，学生清楚自己的薄弱点以便有针对性改正问题，教师也可以进一步调整教学内容和改进教学方法，从而在后续授课中持续改进。

结束语

土木建筑专业是一门重要的技术基础课程，对其进行教学改革时，教师所有的思考与建议都要基于一个共同的出发点，即为了培养出国家需要的多层次、多类别高素质土木建筑专业技术人才。因此，在今后的教学工作中，教师只有明确培养目标，不断改进教学方法，与时俱进地更新教学内容，运用最新科技发展平台，不断提升自身能力本领，才能使培养出的学生肩负起时代赋予的重任。

参考文献

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