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序論:速發表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇土木專題論文范文。如果您需要更多原創資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯系,希望您能從中汲取靈感和知識!
1.1CAE當前研究熱點與未來發展趨勢
(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
土木工程是一個傳統的實踐性專業,該專業的中外合作辦學模式也有長足進步。截至目前,教育部批準設立的本科層次的中外合作辦學項目已達到19項。由于我國高等教育在教學形式、管理模式和文化傳統等方面與西方國家都存在差異,因此在中外合作辦學的新的形勢下,以人才培養目標為出發點,對課程體系進行高效合理的評價,評估教學質量的優劣,是一個值得深入研究的問題。
1.培養目標要求
土木工程專業人才培養目標是對受教方在經過大學階段的學習之后具備良好的專業實踐能力,滿足社會對本專業人才的需求。中外合作辦學的出發點就是充分發揮自身優勢,同時吸收國外的先進經驗和理念,使學生達到具有國際競爭力的水平。所培養的人才是具有對中外土木工程設計和管理理論、理念有較深理解,同時具有國際視野的創新性復合型高級工程技術人才。就業范圍可選擇建筑施工企業、建筑設計院和建筑規劃院等部門,也可出國繼續深造。要實現既定的培養目標,除在課程設置上進行研究外,還需要制訂科學的課程評價體系。
2.課程評價方式
中外合作辦學模式下,充分考慮不同國家之間的差異,對課程提出科學的評價方法,通過在教學和管理中的不斷修正,實現評價方法的逐步完善。具體到某一門課程,評價應該包括以下幾個方面:
一是對授課主導方,即授課教師的評價。對其教學內容和方法、教學內容中中外規范的異同的講授上做出量化評價。為了取得良好的教學效果,需要授課教師對現有的授課模式和授課內容進行改進。授課方式盡量嘗試以學生為中心的小班授課模式。另外在授課方式上進行創新,引入案例教學、討論式教學、現場實地教學、試驗教學等方式,充分調動學生的學習積極性。對不同教學方法的有效性進行評估,確定最佳的教學方式。
二是對受教方,即學生層面,可由任課教師、外方教師討論制訂基于學生反應的課程評估指標。通過制訂教學內容、教學方法和教學效果等條目,在學生完成課程考核之后,以提交問卷的形式完成對該門課程的教學效果的反饋,對有問題的部分可以提出整改方案,不斷促進課程教學質量的完善和提高。此外,對不同教學方法下的互動環節的效果進行評估,可以采取針對一個實際工程問題進行解答的方式來完成。
三是在課程的最終考核環節上進行根本性改革。在傳統的閉卷考試模式的基礎上,增加其他形式的考核方法,并調整相應在總成績中的比重。外方課程可以對學生以小組討論的形式解決一個具體的工程問題,并以答辯的形式進行考核,這也是國外教學中常用的考核形式。也可以根據不同的課程采用課程論文和課程設計的形式進行考核。不同形式的考核的目的是鍛煉學生的動手能力、團隊協作能力和獨立思考解決問題的能力。
四是在英語能力方面的評價。擺脫以往單一的紙面形式的考核形式,增加聽、說的比重,可以通過文獻閱讀、專題論文撰寫提升自身的讀寫能力,通過報告的形式鍛煉聽說能力。通過英語的能力評價和考核,力求在知識的廣度和深度方面能夠實現熟練的英語運用,為將來的職業方向的選擇增加備選方案。
3.結語
中外合作辦學模式下,為實現土木工程專業對人才的培養目標,同時考慮土木工程是一門理論與實踐緊密結合的學科,需要對設置的課程進行科學的效果評價。本文以土木工程專業中外合作辦學形勢下的人才培養目標為出發點,從授課教師、學生學習、課程考核、英語能力四個方面建立了課程的評價體系。任何課程評價體系都有自身的缺點和不足,因此,土木工程專業需要在教學實踐中不斷加以修正,力求能切實地實現既定的人才培養目標。
為滿足國家對高層次工程人才的需求,國家把培養創新型卓越工程師計劃上升為高等工科教育改革的國家戰略,并列入國家長期發展改革綱要。創新型卓越工程師計劃要求通過高等工程教育培養一大批創新性強、能夠適應國家經濟和社會發展需求的各類工程科技人才,著力解決高等工程教育中的實踐性和創新性問題,提高科技創新能力,最終為社會培養一大批具有卓越人才特征的高級專門人才和拔尖創新人才。本文介紹針對卓越工程師培養計劃的要求以及先前的橋梁工程教學中存在的問題和不足,進行《橋梁工程》課程教學內容、教學方法、教學手段及成績評價標準的創新研究和改革的情況
一、創新型卓越橋梁工程師培養體系與課程建設的重要意義
同濟大學橋梁工程系的本科土木工程專業橋梁工程課群組、研究生橋梁與隧道工程專業歷史悠久,辦學特色鮮明,特別強調理論聯系實際,過去多年中參與了國內眾多特大橋梁工程項目的建設和科研工作,解決了許多技術難題,培養出一批批優秀的本科生、碩士生和博士生,其中多數已成為國內相關領域的領導和技術骨干?,F今國家進一步加大基礎設施建設投入,大量鐵路、公路橋梁項目投入建設既為橋梁工程專業提供了廣闊的實踐平臺,但同時也給本專業提出了新的挑戰。為了更好地面對國際化、創新型、競爭性的社會,保持專業的特色和優勢,為社會培養出更多有用的人才,我們必須落實同濟大學提出的“卓越工程師”的培養計劃,建立一個完善的課程體系、實踐教學平臺、國際交流平臺。作為土木工程學院下屬的重要單位之一,橋梁工程系應當著眼于土木工程專業的未來發展方向,根據《同濟大學深入開展高等工程教育改革實施方案》的精神,著力于培養具備人文精神、創新精神、國際視野和專業特色的卓越工程師。通過對當今社會需求以及橋梁工程學科發展需求的透徹分析,橋梁工程系在原有基礎上,經過教授沙龍的多次討論,最終對本科生培養計劃做了大幅度調整。由于學生選擇專業方向之前的大部分課程由其他系老師教授,故新修訂的培養計劃主要針對專業課和實踐環節課程設置。新修訂的培養計劃中,大部分課程自2009年以來首次開課,部分課程由原有課程局部修訂而來,只有極少部分課程沒有改動,所以在未來四年中,新修訂的課程都將納入到“教學質量工程”建設中。同濟大學橋梁工程系將繼續堅持不懈、全面深入地進行本科“教學改革與教學質量工程”建設,以全面提升橋梁工程系的教學水平和質量。因此,開展創新型橋梁工程系卓越工程師培養體系與課程建設項目的教學改革研究,對該領域卓越工程師的培養是非常有必要和實際意義的。
二、先前的橋梁工程教學中存在的不足及原因
創新型卓越工程師的培養內涵就是著力于創新能力的提高,創新意識的訓練,特別是重視強化培養工程意識、工程素質和工程創新精神,以達到提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力為目標,同時高等教育要在培養過程中和行業企業深化合作,創新高校與行業企業聯合培養卓越人才的機制,理論與實踐相統一的工程教育人才培養模式,構建布局合理、結構優化、類型多樣、主動適應經濟社會發展需要的創新型卓越工程師的培養機制。針對這一要求,現行的橋梁工程教學存在以下問題。
1.教學內容滯后于橋梁發展現狀。目前,各專業在總的課程學時保持不變的情況下,通過大幅度精簡課程學時,來增加課程的數量。由于授課學時有限,橋梁工程課程的授課內容仍然重點講授簡支梁橋和拱橋的構造與計算,對于其它橋型只作簡要介紹。根據對學生的調查訪問,我們發現很多學生對橋梁建設技術水平的認識還停留在十幾年前,對最新的科研方向和技術水平知之甚少。
2.對橋梁施工與養護技術不夠重視。近年來,隨著我國交通事業的快速發展,需要修建更多的大跨度橋梁以跨越江河海峽等。橋梁跨度越大,其施工難度也越大。另外,我國既有橋梁坍塌事故頻頻發生,橋梁病害問題令人堪憂,種種現象表明,建國后第一個橋梁養護高峰已經來臨,而養護管理是解決養護工作的靈魂。然而,在教學中我們對這兩方面的重視還遠遠不夠。
3.師生互動交流不足。在國家大力發展教育的背景下,各大學紛紛擴招,專業人數大幅增加。很多學校往往把同一專業的學生們集中在一個大教室中,集體授課。由于在上課時,老師要面對更多的學生授課,從而無法顧及到每個學生具體的學習狀況,師生之間就專業問題也會缺乏充分的交流。
4.實習內容繁雜,缺乏針對性。為了讓學生能夠把所學理論與實踐相結合,教學中學生往往會被安排很多的實習內容。然而,由于教學實踐環節總學時保持不變,從而使每個實踐活動安排的時間減少,這就使得學生對所參加的實踐項目缺乏充分的準備,往往草草了事。
三、針對創新型卓越橋梁工程師培養而進行的課程改革
1.調整橋梁工程課群方向的專業課設置。進一步提高本科教學質量和辦學水平,針對當前社會需求以及橋梁工程學科發展的需求進行透徹分析,在原有的基礎上對本科生培養計劃做適當調整,對本科生教學的課程進行完善,同濟大學橋梁工程系在2009年2月20日、26日和3月3日分別召開討論會和教授沙龍專題討論土木工程專業(橋梁課群方向)專業課設置調整。經過再三討論決定,在學生的培養計劃任選課部分增加“橋梁施工與養護”、“橋梁工程發展與展望”和“軌道交通橋梁”三項內容,相應取消了“橋梁抗震與抗風”、“橋梁電算”和“箱梁分析”三項可選內容;在實踐環節將“簡支梁橋課程設計”、“連續梁橋課程設計”、“拱橋課程設計”和“墩臺與基礎大作業”四項內容穿插在“大跨度混凝土橋梁課程設計”和“鋼與組合結構橋梁課程設計”中。
2.所有課程開設小班教學。在專業課總學分和總學時不變的情況下,為了提高專業課教學效果,鑒于目前土木工程專業(橋梁課群方向)學生人數已達80人左右,滿足開設兩個平行班的基本條件,因此,擬將所有專業課限選課由原來的一個班,修訂為平行開設兩個班。
3.創新教學評價方法。創新型卓越工程師人才的綜合素質綜合了知識、能力及人格的培養要求,在教學評價上不僅要重視書本理論知識、專業知識的評價,也要考查學生的自我學習能力、實踐能力及創新能力,要實現能力的培養就要改革傳統的考試方式,重視對學生獲取能力的考核與評價,為不同類型的能力制定相應的操作標準和評價方法,明確能力考核目標。通過建立興趣團隊小組共同完成一個工程實踐或研究項目,學習團隊建設以及團隊成員間的分工合作,討論、答辯以提高運行效率。專業知識通過課堂講授、實驗、訓練、習題練習、課程設計等多種形式進行教與學,具體內容根據課程大綱要求,結合專業課程要求確定實施;專業知識的評價方法可以期中、期末考試成績為主,參考平時能力及人格的表現能力,可采用多種形式如專題論文、課程設計、平時訓練、小組合作完成課程課題等進行單獨或綜合評價。
4.加強師資隊伍、教材方面建設。安排知名教授擔任各課程建設的項目負責人,參與和督促各課程教學大綱的修訂和執行。在教學中,原則上每位教授所帶課程不超過2門,其中專業課老師優先考慮教授。在調研和分析國外著名大學同類課程授課教材的基礎上,參考編著適合本課程的雙語教材,制作、完善各課程的多媒體教學課件。
實踐證明,通過改進課程教學內容、教學方法、教學手段及成績評價標準的創新,同濟大學橋梁工程系形成了具有鮮明特色的創新型卓越工程師課程教學標準方法與途徑,在教學實踐中取得了良好的效果,提高了橋梁工程各課程的教學質量,激發了學生的興趣和積極性。學生的學習熱情,無論是在橋梁工程的理論學習還是在課程實踐方面都有很大的提高,同時學術能力和職業能力得到普遍提升。
參考文獻:
中圖分類號:TV文獻標識碼: A
前言
隨著我國人口的逐漸增加,能源也出現了短缺的問題,尤其是水資源的短缺顯得更加的嚴重。因此,合理的利用雨水資源,能緩解水資源的短缺情況,保護生態水資源。筆者通過對水資源的分類研究,探討雨水資源在回收利用期間所受到的影響因素,為后期在制作雨水回用系統奠定了良好的基礎。
一、雨水回用系統分類
雨水回用的方法有很多,常見的雨水回用的系統主要有集蓄回用、回滲土壤和涵養利用三種。集蓄回用就是將雨水直接利用的一種方式,雨水在經過管網收集和棄流之后,使用蓄水構建筑物儲存起來,通過凈化處理之后進行回用的方式。這種回用的方式,可以進行適當的對雨水進行排放,一方面可以節約水資源,另一方面也能起到節能的作用?;貪B土壤就是雨水通過滲透的作用,深入到地表中,補充土壤中的水資源。使得雨水直接的被土壤所吸收?;匮a土壤的水分大部分被植物的根系吸收,一部分回補地下水或天然河道,水資源得到自然循環。涵養利用就是水資源的綜合利用,其中主要包括雨水資源的回滲、重新利用等,充分保護生態環境,減少水資源的浪費。
二、影響因素
(一)降雨量的多少
降雨量的多少直接影響雨水回用系統的設計。但是要計算降雨量,就需要某地區近十年的降雨量情況,如果降雨量的資料缺乏的時候,就可以參照《建筑與小區雨水利用工程技術規范》中的相關內容。在資料中,明確的規定了當年降雨量大于400毫米的時候,就適合對雨水進行重新回收和利用。事實上,降雨量的分布是人為對已經發生的降雨量進行氣象和水文上分析的結果,因此設計人員只能根據推導出的年均降雨量進行分析。
(二)雨水的水質問題
降水是指降落在任何地方的雨水,廣義上可以理解為雨水的自行重新吸收的過程。雨水作為直接供給的部分可以分為建筑物的屋面和場地兩部分。一般情況下,屋面的雨水相對比較干凈,而且雨水水質中的成分也比較簡單;而場地的雨水成分比較復雜,里面包含的化學成分也較多。在進行設計的時候,雨水的水質中主要含有的污染指標有BOD5、CODcr、TP和重金屬及石油類物質等,此外,水中的溶解氧、渾濁程度和PH值也是需要關注的。渾濁度是一個最直觀的污染,有時候眼睛也能看得見。
1.房屋雨水
屋面雨水的水質主要受大氣質量和屋面的清潔程度兩大因素的影響。大氣的質量和整個城市的環境有著最直接的關系。屋面本身存在沒有綠化屋面和綠化屋面兩種。在采取無綠化屋面時,屋面有少量的灰塵及漂浮物,導致雨水水質較差,此時的雨水應該選擇棄流。當采用了綠化屋面的時候,設計人員應該根據屋頂綠化的設計方案具體確定雨水是否要棄流。
2.場地雨水
場地雨水的水質成分很復雜,水質也收到了多方面的影響因素,設計人員在進行分析的時候存在一定的困難。一般情況下,最直接的方法是對初期的雨水選擇棄流,當水質達到一定的標準之后在進行回收。
(三)初期雨水棄流的方式
對初期雨水進行控制常用的方法是設置初期雨水棄流裝置,對每場雨只對屋面實施2毫米的棄流處理。由于在降雨的過程中,雨水吸收了空氣中大量的污染物,使得其污染更加嚴重。雨水徑流有明顯的初期沖刷作用,污染物集中在初期的數毫米雨量中,所以在進行雨水回收的時候必須要經過初期雨水棄流裝置。在初期棄流裝置之前一直采用的是容積法棄流方式和管道法棄流方式。
1.容積法棄流方式
容積法氣流方式就是通過在雨水管或雨水匯集口處按照所需棄流的雨水量設計棄流池,一般采用的是混凝土現澆的方式。這種棄流的方式主要是根據雨水的徑流和雨水的沖刷規律來決定棄流量。
2.管道法棄流方式
管道法棄流方式就是在雨水檢查井之間設立連接上下水井的兩根連通管,在兩個連通管入口處設置手動或電動閥門進行切換。在進行控制的時候要根據雨水的流量和水質來進行判定。由于在整個降雨的過程中,初期的水質和流量都相對較差。因此,在進行初期水質較差而且流量小的雨水的時候,可以通過該管道排放,超過該管道的排放能力的時候可以采取雨水回收裝置。這種方法的優點就在于能夠自動棄流,但是在棄流的過程中棄流量很難以控制。
3.機械式棄流方式
機械式棄流裝置主要是安裝在雨水的后期匯水管上,處理面積比較大的屋面。機械式棄流裝置主要可以分為旋流分離式和自動翻板式兩種。旋流分離式在進行初期雨水棄流的設備主要是將雨水管道收集的雨水沿切線方向流入旋流篩網,篩網是由合金材料組成的。這種裝置的特點是可以通過控制篩網的目數來控制雨水的棄流量。
自動翻板式初雨分離器的工作原理是利用自動翻轉的翻版進行棄流。在沒有雨水的時候,翻板就處在棄流管的位置,降雨量增多的時候,初期的雨水再沿著翻板從棄流管中排放出去。
(四)雨水的處理工藝
1.物理處理的方法
通過物理的方法進行的就是分離的方法。
圖一:設置篩網過濾器的雨水凈化系統
圖二:設施旋流分離器的雨水凈化系統
上圖中的兩個設計工藝都是使用物理處理的工藝。其主要的目的都是為了將水中的顆粒從水中分離出來。但是由于旋流分離器的運行需要借助電力,因此這兩個工藝的處理成本太高。目前,我國還在逐漸的對篩網過濾器進行研究和改進,在分析的過程中發現在離心和重力作用下進行凈化的設備,這種設備可以流出大于篩網的顆粒,同時也能攔截小于篩網的顆粒,提高了水的凈化質量。
2.物化處理工藝
含氮和磷濃度相對較高的初期雨水在進行物化處理的過程中必須要采取兩級藥劑混凝沉淀的方法。一級沉淀投加磷酸鈉、堿和硫酸鎂;二級沉淀投加堿和硫酸鋁。
圖三:物化處理的流程過程
3.人工濕地處理的系統
人工濕地處理就是使用人工建造的方法有效的控制雨水水質。和沼澤基本類似的地貌,建在一定長寬比及底面坡度的洼地中,填料床是由填料和土壤混合組成,雨水可以在床體的填料縫隙中流動,也可以在床體的表面流動,并在床的表面種植具有處理性能好,成活率高,抗水性能強,成長周期長,美觀及具有經濟價值的水生植物,形成一個獨特的生態系統,對雨水進行處理。人工濕地的處理方法可以有效的清除水中的BOD和COD成分。但是在經過長時間的運行之后,需要更換低層的填料。
4.土壤過濾系統
土壤過濾系統是指利用土壤中的有機質、微生物的作用對雨水進行處理的一種方法,土壤過濾對于營養鹽和重金屬有較好的去除效果。
經過上述的處理方法可以得出,處理工藝的選擇與雨水本身的水量、水質以及回用目的息息相關。設計人員必須針對不同的雨水水質以及地區特點選擇正確的處理工藝。
結束語
通過文中對雨水回用系統的各種影響因素的綜合性分析可以得出,雨水回用系統是一項綜合性較強的工程,因此,在進行設計的時候,設計人員應該綜合按照各個設計的理念和設計的影響因素出發,了解各個影響因素,同時也要綜合了解每一個設計工藝的優缺點,處理好在設計中的每一個環節,結合本地的實際,設計出適合的工藝和系統,全面保證水資源的充分重復利用。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)28-0162-02
近年來,我國高等教育界開始關注和研究應用型本科人才的培養。應用型本科院校辦學定位在培養高級應用型人才,多數借鑒國外應用科技大學的成功培養模式,在理論認識和教育實踐方面目前還都處于摸索階段。由于培養的是應用型人才而非學術型人才,著重培養學生的實際應用能力,學生畢業后主要從事一線生產和管理工作,因此也就產生了在培養過程中融入科學史這樣以提高科學素養和培養創新意識為目的的課程教育問題。
一、科學史的作用
科學史是一門較新的學科,科學史教育在培養學生獲得科學素養方面能起到關鍵的作用。由于它比較全面和深刻地揭示了科學本身以及與其內外相關的因素,因此有利于學生了解每項科學成果產生的曲折經歷,體會到科學家探索科學奧秘的艱辛,激發他們投身科研、服務大眾的激情。具體來說,科學史可以幫助人們理解科學和認識科學的應用,具有一般普及性教育方面的功能。同時,科學是由不同文化中不同的人來創造的,科學是人類共同努力的結晶,許多人對科學傳統或傳承做出了貢獻。從“地心說”到“日心說”的演變可以看出,科學的革新要打破傳統的認識,并且獲得大多數人的認同,曾經是一件十分困難的事情??茖W史可以作為科學決策的基礎依據,研究科技政策史,有利于科技政策的開發和創新,引導教育政策的制定和改進,為社會培養更多的人才。對于高校學生來說,通過科學史的教學,不僅能學到具體的科學知識,而且還能學會使用科學的方法來進行自身學科的學習和研究,開闊視野,更能把握科學的概念和方向。
二、應用型本科人才的特點
按照人們在生產過程中所發揮的作用不同,可以將人才劃分為理論學術型和應用型兩大類。通常,社會發展是從科學到技術再到生產的過程,是發現、創新、應用和生產的過程。理論學術型人才,富有創新和研究能力,在經濟社會發展中承擔發現和創新的重任;應用型人才,把發現和創新變成實踐,主要承擔應用和實際生產的任務。從提高生產效益和工藝水平上講,應用型人才的作用更為直接和顯著。按照生產活動過程中的創新程度、解決問題的復雜度,還可以將應用型人才再劃分為工程型、技術型和技能型。應用型本科人才應該主要定位在工程型和技術型人才上。工程型人才主要依靠所學專業的基本理論知識和技能,將科學原理和學科知識轉化為設計方案或圖紙;技術型人才主要從事產品開發、生產管理和經營等活動,將設計方案與圖紙轉化為產品。他們也就是社會上常說的工程師和技術員。應用型人才在擁有“應用”特征的同時,還應該擁有“高素質”的特征。在知識方面,高素質體現在知識的廣度和知識的深度。在知識廣度上,他(她)們不僅要有一定的理論知識,同時還要有較強的實際技能;不僅要有廣博的專業基礎知識,還需要有扎實的應用性知識;另外,還要有一定的人文和財務管理方面的知識。在知識深度上,他(她)們要從“夠用”和“實用”的基本要求逐步向“基礎扎實、增強后勁”轉變,要從掌握職業技能和技術操作的基本要求向掌握完整和系統的專業知識體系轉變。在能力方面,高素質體現在他(她)們不僅要有一定的實踐操作能力,還要有較強的創新能力。在以技術規范為基礎,具有從事某種崗位的職業技能和實踐運用能力的同時,這些人才還要具有應用知識進行技術創新和二次開發的能力,不斷適應市場的需求,制造出符合實際的產品或服務。
三、應用型人才培養過程中進行科學史教育的必要性
應用型人才培養過程中進行科學史教育其基本出發點包括三個方面:首先符合國家應用型人才的素質要求,其次滿足新世紀工程師教育的要求,最后適應科技發明與發現的多層次性要求。
(一)國家對應用型人才的素質要求
應用型本科人才應該具有一定的科學素養品質,包括:良好的科學態度、正確的科學判斷力、較強的思維能力。擁有良好的科學態度,對待事情要善于正確運用科學的觀點去判斷,不能盲從或目無一切;對待問題要善于從抽象角度出發,用科學的觀點去解釋和解決問題,要有較強的思維能力。應用型本科人才屬于國家高級技術類人才,擔負著技術轉化和應用的職責,應該是生產力水平提高的主體力量,其對待技術問題的看法,也即技術觀,可能會影響到社會整體的科學素質。
(二)新世紀工程師教育的要求
科學家是發現一個已經存在的世界,而工程師是創造一個不曾有過的世界;科學家的任務是認識自然,工程師的作用是與自然協調地發展人類社會。新世紀的工程師面臨著技術高速發展、全球化、計算機普及以及信息交流迅速的大環境,對新世紀工程師教育的要求影響到工程師的培養效果。在創造性上,科學家強調原創,誰先發表,誰就是領先,就是原創;工程師則不一樣,在紐約建一棟結構復雜的大樓和在上海蓋一棟結構復雜的大樓,兩者地基條件不同、設計方案不同,不能說誰比誰強,都是技術上的創新。對新世紀工程師來講,不一定要原創,可以是創新,也可以是不同條件下的新的實踐。因此,對新世紀工程師教育的一個要求,就是要強調創新。在快速變化的時代,應用知識解決現有的新問題,解決問題的方法有工程師自身的因素也有歷史傳承的因素,科學史是一個良好媒介,研究技術發展史,可以更快更好地跟上時代的步伐。
對新世紀工程師教育的另一個要求,就是把知識要求放在能力要求的后面。因為知識發展很快,想把所有的知識傳遞完,沒有足夠的時間,怎么辦?只有把學生的能力訓練出來。因此,對學生來講,知識、能力和素質都非常重要,但不是一個層次的東西,能力比知識重要,素質比知識更重要,這是新時代對工程師教育三個層次方面的要求。還有,對新世紀工程師的一個要求,就是對技術的熱情。沒有對技術的熱情、對本專業的熱愛,是不可能做出任何成果的??茖W史的教育和熏陶,正好能傳達這些思想。在無數科學家和工程師的成功與失敗中,引領了一代又一代學子獻身科技事業,不斷提高自身的技術能力和技術熱情。
(三)科技發明與發現的多層次性要求
科技發明與發現并不是理論學術型人才和科學家的專利,在社會經濟生活的各個方面、不同層面都有發明和發現的因素,應該說科技發明與發現具有多層次性。工廠車間生產工藝的革新和施工現場的實際操作方法變革等,都會在日常的生產中出現,這些多數都是應用型人才服務的領域。高尖端科技的研究由高尖端理論型人才去解決;常規民用科技的開發與革新,顯然離不開應用型層次的人才。應用型人才在培養過程中也需要灌輸創新意識和傳授創新方法,這些也需要科學史教育作為輔助的手段。
四、應用型人才培養過程中進行科學史教育的途徑
(一)開設科學史通識課
在應用型本科人才的培養初期,開設科學史通識課程。具體學習方式可以采用傳統課堂授課、專題講座和在線自學等多種形式。科學史通識課的學習效果,可以采取寫學習報告或專題論文的方式進行評價。通過讓學生在學習的早期就了解有關科學史的系統理論知識,為后期學習各自專業課程和研究打下良好的基礎。
(二)將科學史融入專業課程教學中
將科學史融入專業課程教學中,所強調的是針對各學科的特點進行教學設計,在教學的過程中將歷史上科學家或工程師們所產生過的爭論、質疑和錯誤等呈現在學生面前,使得學生了解到目前該問題的解決方法的由來、優缺點以及發展方向等,在高一層面上讓學生對所學知識和理論有著深刻的認識,為下一步應用或創新打下扎實的基礎。以土木工程類專業的橋梁工程課程教學為例,該課程的內容包括橋梁的設計、施工與養護等。就橋梁材料而言,目前有鋼筋混凝土橋梁、預應力混凝土橋梁、鋼橋梁以及新型材料橋梁,各種材料橋梁的特點和構造很多,學生一時難以完全掌握。通過教學設計,在講述橋梁材料分類的過程中,可以添加橋梁材料演變歷史的講解,讓學生知曉不同材料的橋梁在不同時期出現的原因和應用方法,了解當時的技術水平和橋梁設計理論的發展過程,增加學習興趣,提高學習效果。在學生做課程設計的過程中,要指導學生帶著科學史的觀點,分析自己所做的課程設計與前人的科技成果有無不同之處、有無改進之處和有無實際價值之處,讓學生在完成課程和課程設計以及獲得學分的同時,得到知識的積累和思維的提升,這樣有助于實際工作能力的提高。
(三)適當地進行科學訓練
在應用型本科人才的培養過程中,根據學生的實際狀況,適當地進行科學訓練。科學訓練是針對小部分學生群體,在不影響正常學習的情況下進行的??茖W訓練采取的方式可以是開展科技大賽或設計大賽等。通過各種競賽對學生進行科學強化訓練,快速提高學生的科技水平,對學生今后在工作中發揮創造力有很大益處。
五、結語
在應用型本科人才的培養過程中需不需要進行科學史教育,回答是肯定的。這樣做符合國家應用型人才的素質要求,滿足新世紀工程師教育的要求,并且適應科技發明與發現的多層次性要求。對學生進行科學史教育,可以更好地提高學生的科學素養,培養學生的創新意識,拓寬專業視角,提高全民族的整體素質。
參考文獻:
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摘 要:結合應用技術型本科院校的自身特點和辦學定位,以扎實理論基礎、突出創新意識和強化實踐應用為培養目標,從理論教學、實驗教學和考核方式三方面進行了材料力學課程教學改革探索,實踐證明,通過改革取得了較好的教學效果.
關鍵詞 :應用技術型本科;材料力學;課程改革
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-260X(2015)07-0236-03
從2014年年初教育部2014年工作要點中提出“探索本科層次職業教育”,到2月26日國務院常務會議做出“引導部分普通本科高校向應用技術型高校轉型”戰略部署,再到3月25日教育部在京召開2014年度職業教育與繼續教育工作會議提出“推動地方本科學校轉型發展”,再到4月25日在河南省駐馬店市舉辦首屆“產教融合發展戰略國際論壇”形成關于建設應用技術型本科院校的“駐馬店共識”,一系列部署引起了社會各界尤其是教育界對應用技術型本科教育的廣泛熱議.應用技術型高校以培養應用技術類人才為辦學定位,其培養的學生動手能力強于研究型大學培養的學生,理論基礎和專業能力又強于高職院校培養的學生.對學生的教育不能沿襲傳統本科的教育模式,需要進行一系列地改革.
材料力學是機械類、土木類等工程類專業的一門主干課程,是某些專業碩士研究生入學考試的一門專業基礎課.在教學過程中要綜合運用課程中所學到的有關知識與技能,結合各種實踐教學環節,進行工程技術人員所需的基本訓練,為學生進一步學習有關專業課程和有目的從事工程設計工作打下基礎,因此材料力學課程在工程類專業的教學計劃中占有重要的地位和作用.
筆者通過近幾年的材料力學教學經驗,為適應應用技術型本科教育,總結了該課程在理論教學環節、實驗教學環節和考核方式三方面的改革,通過實踐證明,取得了良好的教學效果.
1 理論教學環節改革措施
1.1 適應工程實踐的需求,編寫突出工程應用理念的教材
材料力學與很多領域的工程緊密相關應用廣泛,它的概念、原理及公式看似簡單枯燥,其實際是把工程中的實際問題抽象為理想的力學模型.首先,教材在內容安排上要保證學生有較厚實的基礎滿足本科教學的基本要求,使學生日后具有較強的理論基礎和發展后勁.其次,教材的內容、結構遵循“知識新、結構新、重應用”的方針,突出特色,強化應用.圍繞培養目標,以工程應用為背景,通過理論與工程實際相結合,構建工程應用型本科教材.教材在概念的說明和例題的選擇上要有一定比例的實際問題,將知識深入淺出、生動形象、耐人尋味,使學生能夠將理論與工程實際相對應,在以后的工程實際中準確靈活的應用.
1.2 以“技術需求”作為教學主線,融入“工程化”的教學內容
以“技術需求”作為教學主線,就是使教學主題具有實際工程針對性,明確應用型本科院校教師的教學目標及學生的學習目標.“理論聯系實際”是材料力學這一專業基礎課程教學改革的一貫宗旨.現代高等教育提倡的理論聯系實際的目的已不僅限于要利用形象直觀的事物去幫助理解抽象難懂的理論,更要直接明白理論是如何運用到實際中的.在教學課堂上不同的內容中不同程度地融入“工程化”思想,合理、自然、準確地在理論課教學中融入“工程化”的教學內容[1],基本思路如下:(1)理論性強的內容,盡可能地用實驗的例子或從實際結構的角度去消化理解.(2)文字描述性的內容,最好把它歸納在實際應用上.(3)例題的講解要引發學生對解決實際問題的思考.(4)把實際工作經驗和體會適時地引入到不同的教學內容中.(5)注重對學生工程意識的培養.
1.3 轉變教學模式,推廣案例式啟發引導的教學方法
案例教學是通過對一個來源于生產生活實際的、蘊含問題的具體教育情境的描述,教師與學生共同參與,引導學生對特殊情境進行討論的一種教學方法[2].課堂的45分鐘時間非常寶貴,要在有限的時間內高效地傳授知識就需要充分調動學生的學習積極性.案例教學法則是以案例為出發點引出學習內容,采用以學生討論發言為主教師啟發引導為輔的方法.案例給學生提供了同樣的情景和信息,學生從不同角度進行思考、分析,通過課堂討論提出不同見解、產生多種解決問題的方案,可以開拓學生的思路,調動學生的主觀能動性和學習積極性,誘發學生發現真理、提高其分析問題和解決實際問題的能力,是傳統教學方法的升華.例如通過新聞報道河南沁陽一中在建圖書館因高支模失穩造成的倒塌事件引入“壓桿穩定”的概念、公式及工程實用性,再以著名的加拿大圣勞倫斯河魁北克大橋壓桿失穩為案例,讓學生構件力學模型,運用公式計算定量地說明失穩原因,最后讓學生討論和總結哪些構件還會出現失穩.通過案例教學讓學生深刻感受到所學知識的重要性和應用性,也從工程實際層面加深對理論知識的理解.
1.4 借助網絡平臺,創新教學手段
網絡的迅猛發展為現代教育手段提供了更好地平臺.大學生有迅速掌握新信息、新知識、新技能的能力,大學生對網絡的應用也是最廣泛最普遍的群體,我們要充分利用這一特點在教學工作中進一步轉變教育教學思想、更新教育教學觀念,充分運用網絡教學平臺.例如慕課(MOOCs,Massive Open Online Courses)即大規模在線開放課程,借助先進的網絡平臺匯聚海量名校名師名課,就是網絡技術與現代教育理念的融合產物.筆者所在的院校引入了“慕課”,教師和學生可以從這一網絡平臺上汲取廣泛的、珍貴的、多樣的專業知識,更為重要的是為教師和學生提供了專門交流學習的平臺,教師可以通過網絡平臺對所授課程班級的學生網上布置作業、批改作業,發起測驗,上傳教學資料,推薦學術視頻,及時答疑,發起討論,通知等,大大增加了與學生交流的機會,改善了授課學時的局限性,豐富了教學內容,拓展了教學手段.通過使用發現采用這種全新的教學手段,教師和學生不僅能夠快速適應而且有極大的熱情,對教師的教學水平和學生的學習效果都得到了一定程度的提升.
2 實驗教學環節改革措施
2.1 加強實驗室建設,為實驗教學提供可靠保障
實驗教學是加強專業知識教育,增加學生的感性認識,培養學生的實踐能力和創新能力的重要教學環節,實驗室的規劃與建設對實驗教學十分重要.一是要加強實驗室的硬件設備建設.目前我校材料力學實驗室有2臺微機控制萬能試驗機、2臺微機控制扭轉試驗機、10套多功能組合實驗組合裝置、10套程控靜態應變儀,可以滿足同時多組學生做力學實驗的能力及材料力學基本型、綜合型、設計和研究型實驗的開設.二是要加強實驗室的軟件建設.建立“實驗室管理信息平臺”,提高實驗員業務水平,建立實驗室開放式運行機制,打破學科和專業壁壘,建立面向多學科、多專業的實驗教學中心,滿足學生的自主實踐和研究性學習,提高實驗室的使用效率和服務水平.
2.2 加強虛擬實驗室建設,拓展實驗內容
目前許多應用型本科院校只開展驗證型實驗、演示型實驗,但這必定會影響應用型人才培養的質量,已不能滿足新形勢下的教學要求,而加強虛擬實驗室建設可以有效地拓展實驗內容,提升實驗教學質量.虛擬實驗室是一種基于Web技術、VR虛擬現實技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統,是現有各種教學實驗室的數字化和虛擬化.虛擬實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統組成.虛擬實驗室為開設各種虛擬實驗課程提供了全新的教學環境.虛擬實驗臺與真實實驗臺類似,可供學生自己動手配置、連接、調節和使用實驗儀器設備.學生利用虛擬器材庫中的器材不僅可以進行傳統的基本驗證型實驗還可以自由搭建任意合理的綜合型實驗,案例實驗和設計研究型實驗.基本型實驗以了解材料的力學性能為知識重點,著重培養學生掌握使用操作實驗設備、獨立完成實驗的能力;綜合型實驗以綜合性理論分析與實驗分析相結合為知識重點,著重培養學生完全獨立的實驗分析能力.案例實驗和設計研究型實驗以工程實際或模擬工程實際為背景,著重培養學生綜合的工程分析能力[3].以虛擬實驗室為平臺拓展材料力學實驗內容,有利于培養學生的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創新意識.在虛擬實驗室中,學生更易獲得相關的知識,科學的指導和敏捷的反饋.作為走在時代最前沿的教育工作者,應積極地把虛擬化技術運用到實驗室開發中,把握時代脈搏,發揮虛擬實驗室在新時代教學和科研中的巨大作用.
2.3 改革實驗教學方式,調動學生的主觀能動性
常規實驗課教學模式是教師講解—教師演示—學生分組實驗,這樣的教學模式比較單調,只有小部分主動的學生認真聽講動手操作,大部分學生只是圍著看并不動手,這樣就不能集中所有學生的注意力,達到鍛煉學生動手實踐的目的.因此筆者在實驗課的教學方式進行了改革,綜合運用以下幾種方法:(1)首先教師講解實驗原理,然后教師指導學生進行實驗操作演示,再分組實驗.這種方式使教師能及時發現并糾正學生首次操作時易出現的問題,提醒學生實驗注意事項,且由于學生操作過程中會出現各種可能性,可以大大提高學生的興趣.(2)首先學生講解實驗原理,然后指導教師進行實驗演示的過程中隨機抽取學生說明實驗的下個步驟.這種方式可以督促學生課前預習實驗原理和步驟,由于隨時可能被提問,教師講解時所有學生的注意力也會被集中.(3)對于時間較短的實驗(如鑄鐵扭轉實驗),在實驗中實行“學生互相指導”方式,即由前一學生指導后一學生進行實驗操作,教師全程監控.這種方式可以讓每位學生都作為“指導老師”,鍛煉所有學生的語言表達能力,達到扎實地掌握實驗步驟的目的.(4)學生分組實驗時每個同學都有任務,進行分工協作.這種方式使每個學生都要參與實驗,可以調動學生的學習熱情,協作能力和集體意識.(5)綜合型和設計研究型的實驗,要求學生自己消化實驗原理,熟悉儀器設備,擬定實驗方案[3],在開放式實驗室開放期間獨立完成實驗內容,撰寫實驗報告.這種方式可以培養學生的自學能力、鉆研能力,創新能力以及給學生提供充分研究實驗的平臺.實踐證明,通過以上方法的綜合運用,學生對待實驗的責任心增強了,興趣濃厚了,學習效果和動手能力得到了顯著提高.
3 考核方式的改革
材料力學在課程設置上為必修課,考核方式為考試,以閉卷筆試為主,成績采用百分記分制,該門課程的考核方式一般依據課終考核成績和平時成績評定,即:總成績=(課終考核成績×百分比)+(平時成績×百分比).課終考核成績占70%—80%,平時成績占20%—30%.依據上述理論教學環節和實驗教學環節的改革方案,筆者對材料力學的考核進行了以下改革.
3.1 豐富考題,注重主觀題的考核
應用型本科生不僅要有扎實的專業理論基礎知識,還要有一定工程分析能力,因此在期末考卷上不能只有基本的概念、理論和計算類的客觀題,還要有一定比例的設計類、分析類的主觀題.設置的主觀題可以沒有固定的標準答案或者有多種答案,注重考查學生對知識的應用能力、分析問題和解決問題的能力及創新能力[4].
3.2 豐富平時成績的考核項目,注重平時學習過程
平時成績主要由學生出勤、課堂表現(包括課堂提問、課堂討論、回答問題、精神面貌等)、平時作業(包括課后習題、慕課系統的登陸學習情況及教師在系統里布置的作業、測試完成情況)、階段性測驗(閉卷、開卷或口試)、課程實驗、研究競賽等部分組成.任課教師要認真、細致地總結每個學生的平時學習過程,嚴格抓好實施過程中的各個環節,保證平時成績的真實、準確,切實發揮平時成績考核的引導作用,促進教學質量的提高.
3.3 豐富考核形式,實行多元化的考試方式
改變一考定乾坤和以閉卷筆試成績為主的考試理念,考試目標采取多樣化的考試形式,如進行課堂討論、實際案例分析、寫專題論文等,以全面考察學生對知識的理解和實際應用能力,改變過去學生為考而學,教師為考而教的局面[5-6].
3.4 注重考試分析,以考促教
考試的反饋信息具有重要的作用,它是評價教學效果的主要參考依據,也是教師改善教學效果的重要條件[4].筆者所在院校采用本校教師自主研發的試卷評價系統對考試類試卷進行試卷分析.試卷分析指標有分數值、最高分、最低分、全距、中位數、平均分、標準差、難度、區分度.教師對試卷批閱后,在試卷評價系統中輸入每個學生每項題型的得分,系統將自動生成每個題型的指標值,教師從中可以明了地看出出題的難易程度,學生對不同題型的掌握程度,學生的成績分布,進而進行試卷分析、教學分析及其他存在問題,并提出改進措施和教學建議.通過考試分析,以考促改,以考促教,有針對性地指導教師進行教學改革,提高教學水平、教學質量和教學效果.
4 總結
新建本科院校向應用技術型本科院校轉型是自身發展的必然選擇.積極開展關于應用型人才培養的研究,努力探索適合應用型人才培養的教學方法,為深化材料力學課程改革,推進大學教育,提高應用型人才培養的水平和質量盡一份力.
參考文獻:
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