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[摘要] 结构设计能力是土木工程专业人才的核心能力,结构设计课程在课程体系中占有重要的地位。本文分析了应用型土木工程专业的知识单元和知识点,介绍了基于知识点构成的土木工程结构设计课程体系。
[关键词] 知识单元;知识点;土木工程;结构设计课程
一、引言
应用型本科专业课程体系的设置和课程教学内容应该结合岗位需求且有助于专业应用能力培养。皖西学院以转变教育思想观念为先导,以学科专业建设为龙头,以教学为中心,致力于培养面向基层,服务一线,德智体美全面发展,地方用得上、留得住,具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才。自2003年开办土木工程本科专业以来,不断加强教学研究,对结构设计类知识单元和知识点进行了研究并重新集合,构建了基于知识点的结构设计课程体系。
二、现有结构设计课程体系的不足
结构设计能力的培养是土木工程专业的主线,贯穿于专业培养的全过程,且工程实践性很强。结构设计类课程所讲授的内容不仅是设计工作的核心知识,也是施工、管理类工作必要的基础知识,是结构设计类核心课程、工程基础的综合应用平台、从“理论设计”到“工程设计”的桥梁、工程实践的交会点,对学生的工程素质和工程能力培养具有不可替代的作用[1]。《高等学校土木工程本科指导性专业规范》条文说明中指出,“培养高级专门人才需要进行严格的设计训练,而设计能力是创新型工程科技人才的核心能力”[2]。但是目前的结构设计课程体系主要还是按照学科理论来设置的,强调理论知识的系统性,重视知识的传授,不重视设计能力的培养。对工程问题的分析和设计能力,完全依赖毕业设计来训练[3]。不能适应应用性人才培养需要。
同时,结构设计类课程目前主要依据结构类型和结构材料的不同分别设课,存在课程之间相对封闭独立,内容重复,结构不合理等问题[4]。因此,有必要对结构设计课程进行优化和调整。通过对设计类课程的整合与改革,形成以结构分析、结构原理为基础、结构设计为主线,以工程应用为目标的一套新的设计课程体系,从整体上提高学生的土木工程设计能力。
三、结构设计课程体系构建应遵循的原则
1.以《规范》为指导
《高等学校土木工程本科指导性专业规范》(以下简称《规范》)是由全国高等学校土木工程学科专业指导委员会按照教育部高教司和城乡建设部人事司的要求负责编制并指导各高校加以实施的,《规范》是国家教学质量标准的一种表现形式,是国家对本科教学质量的最低要求,主要规定本科学生应该学习的基本理论以及掌握的基本技能,是本专业教学内容应该达到的基本要求。《规范》规定了土木工程专业课程体系必需涵盖的全部核心知识单元和知识点,并按不同专业方向分别给出了选修知识单元和知识点的建议内容。《规范》对核心知识的要求是刚性的,课程的设置必须涵盖规范规定的全部107个核心知识单元及相应的425个知识点。因此,对结构设计课程体系的调整,必须以《规范》为指导,在满足规范对核心知识的要求以后,再根据本校的实际适当安排选修知识单元。
2.以知识点为基础
知识点是人的认知单位。人学习知识,是以知识点为单位、逐个知识点地学习。这是由知识点的构成特点和人的认知特点共同决定的[5]。在课程体系中,知识点是对知识结构要求的基本单元,是落实《规范》知识要求的基本载体。
把知识体系划分为知识领域、知识单元和知识点三个层次,由知识领域、知识单元、知识点形成“网状”专业教学知识体系。在课程体系中,一门课程可以包含取自若干个知识领域的知识点。一个知识领域中知识单元的内容按知识点可以分布在不同的课程中。通过知识点的集合,构建既满足《规范》要求,又能体现学校、专业特色的课程。
3.突出应用性
应用型本科院校的课程设置必须突出应用性,强调学生创新思维、创新方法和创新能力的培养,以知识体系和实践体系为载体,选择合适的知识单元和实践环节。不要求知识的全面系统,但要求理论基础扎实,专业知识面广,实践能力强,综合素质高,并有较强的科技运用、推广、转换能力等,要求理论知识与实践能力的最佳结合,以培养能够熟练运用知识、解决生产实际问题、适应社会多样化需求的应用型创新人才[3]。
4.以能力培养为主线
在教学的各个环节中努力尝试“基于问题、基于项目、基于案例”的研究型学习方式,把合适的知识单元和实践单元有机结合起来,以工程设计过程为主线组织教学。按照“提出工程问题—结构选型与布置—结构分析—结构设计—构造措施”的程序,以项目组织教学,培养学生的工程应用能力。以实际工程为背景的大平台,完成相关知识的集成,使学生从理论设计过渡到工程设计。加强基础理论教学与实践应用的相互融合,通过实践项目提高学生解决实际问题的能力。
5.适应宽口径培养要求
结构设计课程涉及面很广,房屋建筑、地下建筑、桥梁和道路的结构设计方法与设计规范不尽相同,要求学生全面学习各个专业方向的结构设计知识是不现实的。因此,有必要分专业方向组织教学,但应注意专业口径不能过窄。把各专业方向共性的基础部分作为公共必修课,形成较宽的结构设计知识平台,适应宽口径培养要求。
四、结构设计领域的知识单元和知识点
结构基本原理与方法知识领域的核心知识单元,包括有工程结构荷载、结构可靠度设计原理、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理和基础工程方面共计22个知识单元,94个知识点。新构成的课程体系应包含全部核心知识单元。
考虑到安徽省全境均为抗震设防地区,各就业岗位均对抗震知识有较高要求,新课程体系中将结构抗震设计原理列入专业平台课程,各专业方向均必修。
选修知识单元,按专业方向分别设置。建筑工程方向选修建筑结构设计方面5个知识单元及结构试验与检验方面的7个知识单元,路桥方向选修桥梁工程设计方面的7个知识单元及桥梁检测与加固方面的5个知识单元。
五、基于知识点的结构设计课程体系
知识的传授与技能的培养最终要通过课程来实现,我们打破传统的以材料和理论体系划分的课程体系,以结构类型为对象,以知识点为基础,重新组织知识单元并形成新的课程体系。
六、结语
1.按照知识单元和知识点要求,把结构设计类课程从传统的以学科体系和材料划分的课程体系,重新整合形成以工作过程为主线的课程体系,有利于组织基于工作过程的教学,有利于学生工程能力、工程素养的训练。
2.新课程体系对教师的工程能力要求较高,教师应熟悉工程设计工作流程,熟练掌握工程设计方法。因此,需要形成一支具有丰富工程经验和较强工程能力的应用型师资队伍。
3.各门课程的教学内容与传统课程相比有很大的不同,目前还很难找到合适的教材。要加强教材建设,要组织教师积极编写适合新课程体系的高质量的应用型教材。
参考文献:
[1]黄镇,李爱群等. 土木工程设计类课程资源库建设研究与实践[C]//陈国兴等. 高等学校土木工程专业建设的研究与实践:第九届全国高校土木工程学院(系)院长(主任)工作研讨会论文集,北京:科学出版社,2008.
[2]高等学校土木工程学科专业指导委员会. 高等学校土木工程本科指导性专业规范[M],北京:中国建筑工业出版社,2011.
[3]潘懋元. 什么是应用型本科[J]. 高教探索. 2010,(1):10-11.
[4] 王小岗. 地方高校“大土木”工程专业主干课程体系整合探索[J]. 台州学院学报,2007,29(3):85-88.
[5] 隋光远. 知识点认知规律的实验研究[J]. 心理科学,2003,26(2):308-311.
作者简介:
常光明(1973-),安徽寿县人,讲师,硕士,国家一级注册结构工程师。