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新工科背景下“土木工程施工”课程教学改革探讨

2024-11-21 92 上传者：管理员

摘要：基于新工科背景下高校人才培养理念，文章对土木工程施工课程教学改革进行探讨。在课程教学现状基础上，指出了课程教学过程中存在的问题，围绕新工科实用性、交叉性和综合性的建设要点，提出将PBL教学方法、案例分析教学方法和信息化技术应用引入土木工程施工课程教学中，同时融入思政元素，实现专业教学与课程思政的协同育人，满足新工科的人才培养要求。

关键词：
“土木工程施工”
人才培养
教学改革
新工科
课程教学
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1、引言

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部着力开展“新工科”建设，推动高等教育的持续发展[1]。自2017年以来，教育部通过召开高等工程教育发展战略研讨会，对当前新工科的内涵特征、新工科建设与发展路径选择的探讨，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并连续发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》和《高等学校人工智能创新行动计划》。可见，我国非常重视新工科的建设，亟需做出符合中国特色的高等工程教育改革方案，培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才[2-3]。

在新工科建设背景下，社会对人才的要求更高，高校作为新工科人才培养的基地，应尽快适应新工科对人才培养的要求，亟需开展各专业课程的教学改革。“土木工程施工”是土建类专业必修的一门重要课程，具有较强的综合性、应用性和实践性，主要内容涉及土木工程中的各项施工技术和施工组织设计等，旨在培养学生掌握施工基本知识，具备独立分析和解决施工问题的能力。但传统的土木工程施工课程在教学中存在许多问题，如教学手段限制、教学过程枯燥、脱离工程实际等，已经不适应新时代人才培养的需求，在新工科建设推动下亟需开展土木工程施工课程的教学改革，利用互联网、大数据、智能化等现代信息技术，改变传统课程教学模式，提高教育教学质量，培养高质量的新工科人才[4-6]。

2、“土木工程施工”课程教学现状

“土木工程施工”是一门综合性课程，涵盖众多工程的基础施工工艺技术和原理、质量标准和验收以及施工组织管理和设计等内容，并且与其他课程知识存在较强的联系，其实践性突出。在以往教学中，学生主要通过教材的文字、图片、示意图等进行课程学习，教师则在教材基础上增加现场图片或视频等更加真实地展现课程内容，达到课程教学目标。但随着新技术、新材料、新工艺的出现，“土木工程施工”这门课程需要对知识体系进行优化和拓展，实现新工科的人才培养目标[7-8]。

“土木工程施工”课程教学内容更新缓慢，教学方式单一缺乏活力，深入现场实践困难，理论与实践联系不够密切，不能满足新工科建设对人才培养的要求。以下将从教学内容、教学方法、教学考核三个方面进行分析。

2.1 教学内容较多且更新缓慢，难以结合工程实际

“土木工程施工”课程的教学内容主要包括施工技术和施工组织两方面，这些内容的基础理论教学需占用大量的课时，但课程的总课时有限，未能将所有知识点进行详细地讲解，可能会影响学生对知识点的全面理解。随着建筑行业的迅速发展，土木工程施工技术也在不断更新，但课堂所用教材一般会选用较为常见的内容，导致教材内容相对落后于不断发展的施工技术，存在教材内容更新缓慢的问题。

此外，“土木工程施工”课程设置了实践环节，旨在使学生能够更加直观了解课堂教学内容，通过现场观摩加深对课程知识的理解。但由于现场实践制约条件较多，如课程学时、学生安全、成本费用等，难以进入施工现场进行观摩学习，不利于学生对施工知识的理解，难以培养学生独立分析和解决复杂土木工程问题的能力。

2.2 教学方法单一缺乏活力，难以激发学习兴趣

土木工程施工课程内容较多，大多教师采用多媒体加板书的教学形式，基于表述、图片展示以及视频对施工知识进行讲解，属于“满堂灌”的教学方式，学生存在被动接受知识的现象，这种单一的知识传授，很难确保学生对课程内容的掌握，从而导致教学质量难以得到保证。土木工程施工课程内容具备较强的专业性，涉及的理论也比较抽象，采用传统的教学方法讲解，学生难以掌握其中的知识，出现畏难情绪，丧失学习信心。“土木工程施工”课程内容叙述多，教师讲解时较为枯燥，缺乏课堂活力及吸引力，难以调动学生学习的主动性，不利于学生发现问题、解决问题，教学效果离达到“金课”的标准还存在很大的差距。

此外，相对于多媒体教学，实践活动的设置能够很好地弥补课堂教学的不足，促进学生对理论知识的掌握。但在实践活动中，学生很难参与到实际工程项目的全过程，有的甚至难以进入现场参观工程项目的建设，存在走马观花现象，导致学生未能完全掌握实际工程施工工艺流程、方法及技术，实践效果较差，难以培养学生理论联系实践的能力和提升学生实际应用的能力。

2.3 教学考核单一，难以反映实际效果

“土木工程施工”课程的考核一般包含平时作业、实习实训和期末考试等，从而确定学生的最终成绩。其中，期末考试主要是闭卷形式，题型侧重于对课程知识点的记忆，如填空题、选择题、判断题、简答题等。学生通过死记硬背就可以通过考核，导致学生对学习产生轻视心理，并且学生对课程知识点的学习也只停留在记忆层面，未能突出学生理论知识应用于实践的综合应用能力，难以反映学生学习的实际效果。

通过以上分析，对于“土木工程施工”课程，传统的教学方法不利于培养学生独立分析和解决实际工程问题的能力，难以达到新工科的人才培养要求。因此，对传统的“土木工程施工”课程进行教学改革是未来发展的必然趋势，尤其是信息化技术的不断发展，逐步渗透到建筑行业，亟需开展新工科背景下土木工程施工课程教学改革工作，为土建类专业培养高素质的复合型专业人才，满足目前和未来建筑行业发展的需求。

3、“土木工程施工”课程改革探讨

新工科强调学科的实用性、交叉性和综合性，尤其是现代信息化技术与传统行业技术的紧密结合。“土木工程施工”课程具有实践性、应用性和综合性的特点，十分契合新工科的建设要求，但传统的“土木工程施工”课程教学存在许多问题，不能满足新工科建设要求下的人才培养，亟需开展“土木工程施工”课程的教学改革，培养能够利用现代信息化技术解决实际工程问题的复合型、应用型人才。

在新工科背景和要求下，“土木工程施工”课程教学应将理论教学与实践教学相结合，在课程教学过程中，把实践教学贯穿在理论教学中，让课程中抽象的知识展现的更加具体，使学生有更为直观的感受，从而提升学生学习的主动性，加深学生对课程内容知识的全面理解和掌握。紧紧抓住“学科的实用性、交叉性和综合性”的要点，围绕“土木工程施工”课程教学方法进行改革，包含PBL(Problem-Based Learning）教学方法、案例分析教学方法和信息化技术应用，分别对应土木工程施工课程综合性、应用性和实践性的特点，如图1所示。以下将从PBL教学方法、案例分析教学方法和信息化技术应用三个方面探讨课程教学改革的必要性。

图1“土木工程施工”课程教学方法

3.1 引入PBL教学方法

“土木工程施工”课程知识点众多，具有较强的综合性，其教学目标是使学生具有独立分析和解决实际工程问题的能力。本文从教学目标出发，将PBL教学方法引入到课程教学，该方法是以问题为导向，以学生为主体，以教师为主导，能够充分调动学生学习的积极性，增加学生在教学活动中的参与度，培养学生分析问题、解决问题的能力。该方法在课程教学改革中的具体实施步骤：第一，在课程讲述之前，教师需要针对教学内容提出问题，不仅要求教师熟悉教学内容，而且要掌握学生的学习情况；第二，将学生分为若干小组，围绕问题进行分析，收集资料、学习教材知识点、交流讨论等，形成一个解决问题的方案，从而实现学生自主分析问题、解决问题；第三，将学生小组的方案在课堂上展示，依据方案的情况，教师做出相应的评价，从而提高学生在课堂中的参与度；第四，教师围绕提出的问题，结合课程知识点，开展课程内容的讲述，从而加深学生对课程知识点的理解。图2为PBL教学方法实施路线，明确了教师和学生在教学过程的参与情况，学生不仅增加了教学过程的参与度，更加深入地掌握和理解课堂知识，而且能够高效地培养学生分析问题和解决问题的能力。

图2 PBL教学方法实施路线图

3.2 引入案例分析教学方法

“土木工程施工”课程具有较强的应用性，国内存在非常多的代表性工程，可将这些工程作为案例进行分析，发挥出理论联系实际和思政元素育人的作用，如图3所示。在理论联系实际方面，通过案例教学，将课程内容与工程实际相结合，体现课程特色，更加直观地展现所采用的施工工艺技术，了解施工技术在工程中的应用，以此来吸引学生的注意，激发学生学习的积极性，加深学生对课程知识内容的理解与掌握。在思政元素育人方面，选取的代表性工程案例，应具有明显的中国建造特色，更好地融入思政元素，挖掘德育教育内涵，让学生明白万丈高楼平地起的艰辛与不易，明确工匠精神和敬业精神在建筑行业中的重要性，展现出中国建造的魔力与速度，改变学生对传统建筑行业的认识，加深学生的爱国情怀和民族自豪感，从而实现专业教学与课程思政的协同育人。

图3 案例分析教学方法实施路线图

3.3 引入信息化技术

“土木工程施工”课程具有较强的实践性，实践教学与理论教学应达到相辅相成的效果。借助网络化、数字化、智能化等信息化技术和网络平台，如VR安全教育系统、智慧工地监管平台、智能实测实量系统、智能AR固态沙盘、施工AI监控系统、塔吊安全监控系统、升降机安全监控系统等（图4）。这些设备和平台可更好地展示课程内容，学生可以更直观地了解工程主体结构、施工平面布置、施工阶段主要工序和工艺等，弥补现有教学模式的不足，展现建筑行业未来发展的前瞻性、开拓性和创新性，激发学生的学习兴趣，扩大学生对建筑行业的认识，同时有助于提升课程教学质量，更好地培养能够利用信息化技术解决工程问题的复合型、应用型人才，满足新工科的人才培养要求。

图4 信息化技术在教学环节中的应用

通过上述三种教学方法，“土木工程施工”课程教学改革能够满足新工科的人才培养需求，并实现以下目标：引入PBL教学方法，将课程内容以问题的形式展现，使学生作为课程参与的主体，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力；引入案例分析教学方法，激发学生学习的主动积极性，加深课程知识的理解和掌握，培养学生理论联系实际的能力，同时融入课程思政元素，实现专业课与课程思政的协同育人；借助信息化技术和网络平台，以建造领域的数字化为支撑，更直观地展现课程内容，弥补现有实践教学的不足，提升实践教学质量，培养学生的实践能力、创新能力，推动新工科高素质应用型人才的培养。

4、结语

面对当今社会发展的新形势，我国高等教育也进入新的发展阶段，工程教育改革是高等教育的未来发展趋势。“土木工程施工”课程具有实践性、应用性和综合性的特点，十分契合新工科的建设要求，但传统的“土木工程施工”课程教学存在许多不足，亟需将新工科理念融入到日常的课堂教学，并且通过课程教学改革来提升教学质量与效果，培养出利用现代信息化技术解决实际工程问题的复合型、应用型人才，从而实现新工科的人才培养目标。

参考文献:

[1]崔庆玲,刘善球.中国“新工科”建设与发展研究综述[J].世界教育信息,2018,31(4):19-26.

[2]文进,赵春霞,陈海霞.以需求为导向的新工科人才培养模式探索[J].大学教育,2021(9):21-23.

[3]刘占省,李安修,杜修力,等.新工科背景下融合信息技术的土木工程教学实践创新[J].高等建筑教育,2023,32(1):15-23.

[4]程旭东,王积静,高福聚,等.新工科背景下土木工程施工课程教学改革与实践[J].大学教育,2021(2):90-92.

[5]付丽,马丽珠,刘钰.新工科背景下土木工程施工课程教学改革探索[J].产业与科技论坛,2022,21(23):214-216.

[6]石晓娟,柳明慧.“双一流”建设背景下土木工程施工课程教学数字化教学建设思考[J].创新创业理论研究与实践,2023,6(02):32-34.

[7]王建虎,秦拥军,谢良甫.“土木工程施工”课程探究性教学研究[J].科技与创新,2022,(22):77-79,82.

[8]韩硕,孔祥清,董锦坤.土木工程施工课程的教学改革[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2022,24(06):119-121.

基金资助:嘉兴大学2023年教学改革项目(85152335);

文章来源:栗晓林,王恩茂,博洋,等.新工科背景下“土木工程施工”课程教学改革探讨[J].安徽建筑,2024,31(11):128-130.