应用数学和力学
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应用型大学土木工程专业力学知识体系改造

0 引言

应用型大学土木工程专业力学教育的主要目的是培养学生将力学用于实际工程的实践能力,而项目式教学法是目前国际工程教育领域较为流行的教学方法,能够有效地提高学生的工程实践应用能力,因此项目式教学非常适用于应用型大学的土木工程专业力学教育。但目前项目式教学法在我国却难以大规模施行,下面就土木工程专业力学教学中项目式教学所遇到问题的深层原因做具体讨论,并提出解决办法。

1 我国施行项目式教学法的主要瓶颈在于知识体系的不适应性

1.1 项目式教学法的概念

项目式教学法是目前国际工程教学领域比较先进的教学方法,这种方法主张由学生独立或结组完成一个来源于实际的工程项目,教师主要负责观察和引导。项目式教学法强调发挥学生的主动性,遇到问题自己寻找资料,自由探索解决办法,并自行构建知识体系,教师在教学过程中主要起辅助作用。

德国联邦职教所2003年就实行了以行动为导向的项目式教学模式,由教师按照联邦职教所和手工业、工商业行会联合颁布施行的教学计划,仿造实际工程项目制定项目合同,按小组方式,让学生从教师、互联网、业内人士等各种可能接触的信息源中搜集信息、整理信息,并自行制定计划、实施计划、对过程进行监测、评价和总结。教师在这个过程中,主要任务是根据学生实际面对的问题,进行相应专业知识的讲授,以够用为原则,避免大而全的知识灌输方式,并对学生阶段性成果进行评价和建议。

1.2 应用型大学本科阶段土木工程专业力学教育中实行项目式教学的瓶颈

应用型大学以培养注重实践的应用型人才为主,具体到土木工程专业力学教育领域,则应将力学嵌入到土木工程结构设计的具体项目中进行。采用项目式教学,才能知行合一,提高学生的实际应用能力。如果土木工程专业力学教育脱离实际工程应用背景,这种力学教学将成为无根之萍。

但在践行土木工程专业力学项目式教学方法的过程中,却发现了很多问题,导致项目式教学难以顺利实施。除去硬件及师资等可短期解决的问题外,深层原因在于高校传统力学知识体系的不适应性。

项目式教学主张学生自主探索,过程比较灵活,可能会涉及多重知识分支,不拘泥于固定流程。教师在项目式教学实践中,发现主要困难在于我国传统知识体系的知识点联系不明确,学生搜集、整理知识体系的工作量过大,最后在限时完成的压力下,很容易演变成照抄案例。

具体而言,一般学生拿到项目任务要求后,都是从模仿某个案例开始,遇到新问题或新需求则独立探索可行路径。但应用型大学一般是普通本科高校转型而来,其知识体系是按照传统科目进行组织的,所以学生首先需要猜测问题可能属于的科目章节,然后到该章节中进行查找。另外即使找到知识点,但该知识点常常会牵扯到其他知识点,比如在实际项目中常常涉及到大规模试算,就需要学生跳出力学领域,查找程序设计相关的知识点。这种循环往复的搜索工作,对本科学生来说有时是极为困难和繁琐的。如果仅有一两个实践项目需要这么做,还不失为一种很好的训练,但在频繁使用项目式教学法且时间有限的情况下,会带给学生一种挫败感,最后导致学生不愿进行新的尝试,而是照抄原案例。究其原因,在于应用型大学仍然沿袭传统教学的知识体系组织方式,知识点之间关系不明确,理论知识过多,实践类知识较少,知识点过于离散,缺乏一种真正适用于项目式教学的知识体系,学生容易陷入文献搜索这种低效劳动的泥沼,最终无奈放弃而照抄原型案例,导致项目式教学半途而废。

2 应用型大学土木工程力学项目式教学所要求的知识体系与传统知识体系之间的差异性

土木工程专业力学教育中项目式教学法所要求的知识体系和传统教学法的知识体系有着巨大的差别。

2.1 “窄而深”和“宽而浅”的差别

项目式教学每次主要是针对某种专项工程,因此往往具有单核心的特点,几乎所有的知识信息都是围绕某个具体项目深挖细掘,呈现出“窄而深”的特点。

高校传统的力学教学,授课时讲究面面俱到,是多核心的;而且实践项目的匮乏和高校理论知识相对企业生产实践的滞后,又使得高校传统教学中大多数知识点浅尝辄止,不符合工程实践的要求。学生的实践能力有待于进入企业后在实际工作中加强,甚至需要进行再培训才能适应实际生产项目要求,所以高校传统力学知识体系体现得更多的是一种模块化,而不是专业化,呈现出“宽而浅”的特点。