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        以技能大賽為契機促進土工試驗教學改革

        2019-12-02 03:42:54李雪梅劉玉梅
        產(chǎn)業(yè)與科技論壇 2019年20期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理技能工程

        □李雪梅 劉玉梅 白 林

        土工試驗是《工程巖土學》《土力學》《工程地質(zhì)學》等課程的重要內(nèi)容之一,是測試土的物質(zhì)組成及物理力學性質(zhì)、理解相關(guān)概念、探索基本原理和掌握工程應用的重要手段,是相關(guān)專業(yè)學生必備的實踐技能,也是巖土工程勘察的基本手段之一,直接為勘察工作服務。土工試驗在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、實踐動手能力和解決生產(chǎn)實踐中遇到的問題等方面有著理論教學無法替代的作用。

        一、土工試驗教學現(xiàn)狀及存在的問題

        目前土工試驗多穿插于《工程巖土學》等課程的理論教學課程中開設(shè),一般內(nèi)容如表1所示。

        表1 土工試驗項目設(shè)置表

        在教學以及指導土工試驗技能大賽的過程中,發(fā)現(xiàn)目前的土工試驗教學中存在著以下問題。

        (一)各試驗單獨進行,缺乏連續(xù)性和綜合性。傳統(tǒng)的土工試驗依附于理論教學,穿插于理論教學之中分散進行,一般是教師講授過相關(guān)理論知識后,帶領(lǐng)學生進行驗證性試驗,幫助學生加深對理論知識的理解,如講授土的粒度成分之后,采用篩析法和密度計法分別測試粗粒土和細粒土的粒度成分;講授土的基本物理性質(zhì)和水理性質(zhì)之后,進行比重瓶法、環(huán)刀法、烘干法試驗,分別測定細粒土的土粒密度、天然密度、含水率;講授土的水理性質(zhì)之后,測定土的液限和塑限;講授土的力學性質(zhì)理論知識后,進行原狀土的壓縮試驗和直剪試驗。這種課程設(shè)置方式下,強調(diào)的是讓學生學會每個指標的測定方法,并通過試驗幫助學生更好地掌握理論知識,達到了將試驗項目與理論課緊密結(jié)合起來的目的。但存在著一個突出問題,即每個試驗只測得一個指標,學生很難將各個試驗測得的同一個土樣的多個指標有機聯(lián)系到一起。實際工作中,則需要對同一個原狀土樣進行若干試驗,分別測定該土樣的粒度成分、土粒密度、天然密度、含水率、液限含水率、塑限含水率、壓縮性指標和抗剪強度等指標,以綜合分析該土樣的物理力學性質(zhì)。

        (二)課時不足,教師起主導作用,不利于培養(yǎng)學生獨立工作能力。因課時有限,一般局限在2節(jié)課內(nèi)完成一項試驗。為在有限的時間內(nèi)完成試驗項目,基本上是教師準備好實驗器材,講解原理,演示關(guān)鍵實驗步驟,學生著重于跟住教師完成試驗,自己動手操作的機會較少,沒時間仔細觀察試驗現(xiàn)象,更沒時間考慮課內(nèi)試驗與實際生產(chǎn)項目之間的聯(lián)系。這樣的試驗教學模式由于教師參與過多,在試驗中起主導作用,沒有給學生留下足夠的思考空間,不利于培養(yǎng)學生的獨立工作能力和創(chuàng)新思維。

        (三)考核方式區(qū)分度不高。大多數(shù)開設(shè)相關(guān)專業(yè)的院校都沒有充足的試驗資源,保證人手一套儀器,因此,土工試驗多分組進行,試驗過程中無法確保每個學生都親力親為完成整個試驗步驟,試驗成果也都是成組提交,數(shù)據(jù)處理部分也不能確保每個人都自己進行。此種情況導致教師在考核學生的試驗成績時無法確保完全的公平,學生往往不重視土工試驗的考核。

        二、賽教融合的土工試驗教學改革措施

        國家大力開展技能大賽的初衷,是培養(yǎng)大量實踐能力強的應用型人才,培養(yǎng)術(shù)業(yè)有專攻的“大國工匠”,而不是通過競賽選拔出少數(shù)精英,所以高校應明確技能大賽的定位,賽教融合,以大賽為契機,全面改革傳統(tǒng)教學模式。

        (一)完善土工試驗教學體系,分層教學。目前通常將試驗教學分為基礎(chǔ)試驗、綜合試驗和創(chuàng)新性試驗三個層次,按照這種分層方法,傳統(tǒng)的穿插于理論教學中的課內(nèi)土工試驗為基礎(chǔ)試驗,通過測定土的各種物理力學性質(zhì)參數(shù)的試驗來操作驗證課堂所學的基礎(chǔ)理論知識,能串起《工程巖土學》等課程中的大部分知識點,對幫助學生理解理論知識特別有效,所以應該保留。

        綜合試驗則是以學生已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)知識和基本技能為前提,面向?qū)W生開展較為綜合的實驗訓練,可以在課內(nèi)實驗中進行,也可獨立設(shè)置實驗課程。根據(jù)土工試驗的特點,建議增設(shè)至少一周的綜合實訓。因為常規(guī)土工試驗項目中,大部分試驗項目均耗時較長,如測定細粒土的粒度成分的密度計法試驗需連續(xù)觀測一天,而測定土的壓縮性指標的固結(jié)試驗,即使采用相對穩(wěn)定標準(試樣變形量≤0.005mm/h),也需連續(xù)觀測幾天。若無實訓環(huán)節(jié),這些耗時較長的試驗,只能安排學生抽課余時間觀測,有時與其他課程時間沖突,導致數(shù)據(jù)觀測不及時,影響試驗精度。在連續(xù)一周或更長時間的實訓中,學生可以按照土工試驗大賽規(guī)程要求,預先做好試驗設(shè)計,統(tǒng)籌安排每個試驗的時間,反復多次練習用一個細粒土原狀樣進行基本物理力學性質(zhì)試驗,完成土工試驗成果表,為參加技能大賽做好準備。

        創(chuàng)新性試驗為最高層次,有興趣的學生可以申請學校的“大學生創(chuàng)新計劃”基金支持,選擇設(shè)計性強的創(chuàng)新試驗項目,如土的動三軸試驗等,獨立完成查閱資料、擬定方法和步驟、實際操作運行和系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的全過程。此類試驗為學生提供了更多的動手實踐和創(chuàng)新性探索的機會,有利于提高學生分析和解決實際問題的能力。

        (二)開放實驗室,時間上確保試驗連續(xù)性,引入項目工作法。實驗室開放有實驗時間的開放和試驗內(nèi)容的開放兩種模式,時間開放是指課內(nèi)試驗中未完成的內(nèi)容,可以在課外時間完成,以確保試驗的連續(xù)性;實驗內(nèi)容的開放可以是面向課程設(shè)計開放的、面向?qū)W生社團開放的,也可以是為技能大賽訓練而向參賽學生開放的。技能大賽如火如荼開展之前,學院也有開放土工實驗室的活動,但主要是時間上的開放,即允許學生在課余時間在實驗室進行自主試驗,開放實驗室能有效補充土工試驗課時不足,有利于試驗項目連續(xù)進行,但這種目的性不強的開放對學生的吸引力不夠,大部分學生在新鮮感過后,找不到試驗的興奮點,逐漸離開實驗室,開放實驗室未能達到預期效果。

        近些年各類各級別大學生技能大賽方興未艾,每個專業(yè)都有優(yōu)秀學生在大賽中獲獎,既提高了實踐能力,獲得了榮譽,又增加了就業(yè)競爭力。獲獎選手示范作用十分明顯,借此東風,學院以技能大賽為契機,以競賽項目為試驗題目,開放實驗室,引導學生進入實驗室,充分利用學生的課余時間,參加技能大賽使學生在學習過程中目標更加明確,取得了較好的效果。

        (三)賽教融合,將競賽內(nèi)容融入到土工試驗教學中。在講授《工程巖土學》等工程中,有意識地將技能大賽的內(nèi)容和規(guī)程融入到理論教學之中,引導學生思考和討論,力求將知識點落到實處;課內(nèi)試驗和綜合實訓中,改變傳統(tǒng)試驗課由教師全過程講解和演示的教學模式,采用引導式教學,由學生根據(jù)技能大賽的要求自主設(shè)計試驗項目,自主研究現(xiàn)行土工試驗規(guī)范,分析大賽采分點,設(shè)計試驗流程,分工合作,確保每個學生都參與到試驗之中,親自動手操作,真正掌握試驗操作中的難點和易錯點。

        土工試驗技能大賽由試驗操作和數(shù)據(jù)處理兩部分組成,不僅考核動手能力,也非常重視試驗后期的數(shù)據(jù)處理能力。以往教學中,學生分組進行試驗,組員共用一套試驗數(shù)據(jù)編寫實驗報告,往往由個別同學處理數(shù)據(jù),其他組員直接用數(shù)據(jù)處理結(jié)果,因為缺失了數(shù)據(jù)處理過程中的思索,很難通過數(shù)據(jù)處理過程培養(yǎng)創(chuàng)新思維。引入競賽形式后,為節(jié)約時間,盡快完成試驗,組員要分工合作處理數(shù)據(jù),每個人都要熟悉數(shù)據(jù)處理過程。

        (四)校企合作,突出工程能力培養(yǎng)。工程能力是工科學生在工程實踐中展現(xiàn)出的實際本領(lǐng),包括知識的學習與應用能力、思維判斷與分析能力、工程設(shè)計與實踐能力、表達與交流能力、創(chuàng)造創(chuàng)新能力。對水文與工程地質(zhì)專業(yè)學生來說,一個重要的工程能力就體現(xiàn)在能獨立完成土工試驗操作和數(shù)據(jù)處理。

        以往開設(shè)的土工試驗課,主要為配合《工程巖土學》《土力學》等理論教學,在校內(nèi)實驗室中進行,幾乎不與企業(yè)合作,往往缺乏真實的工程教育環(huán)境。土工試驗技能大賽為貼近生產(chǎn)實踐,著重于強調(diào)考察參賽學生的工程能力。因此,學校應與生產(chǎn)單位聯(lián)系,共同構(gòu)建校企合作實踐基地平臺,以完成某勘察項目為目的,讓學生全程參與工程勘察項目,到現(xiàn)場觀摩土樣采取過程,在實驗室中完成拆樣、切土、試驗操作的全過程,并進行數(shù)據(jù)處理,完成土工試驗成果表,參與勘察報告的編寫,了解土工試驗在整個勘察工作中的作用,以培養(yǎng)學生的工程能力。

        (五)改革考核方式,以賽代考。土工試驗作為課內(nèi)試驗時,考核時占一定比例分數(shù),近些年來為突出實踐技能的重要性,試驗部分的分數(shù)往往占比較高。但是由于試驗分組進行,實際操作和數(shù)據(jù)處理都是小組集體成果,無法細致區(qū)分每個人的水平,是以區(qū)分度不高。

        融入競賽思想后,考核時按競賽規(guī)程要求,將耗時較長不適合課程考核的競賽拆分成小模塊,利用開放實驗室的課外時間組織三人一組的小競賽,按照競賽評分標準,細致到每個評分點,以賽代考。

        引入這種考核模式后,學生在日常教學過程中即可體驗到競賽氛圍,獲得競賽優(yōu)勝的喜悅,對培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣大有益處。

        三、教改實踐成果

        吉林大學應用技術(shù)學院自2012年以來,已成功舉辦6屆水文與工程地質(zhì)專業(yè)綜合土工試驗技能競賽。通過反思在競賽中和教學中發(fā)現(xiàn)的問題,教師團隊研討后逐漸落實以上改革措施,取得了可喜的成果。第一,學生學習積極性明顯提高,上課低頭看手機、實驗課溜邊的現(xiàn)象大為減少,以往松散的試驗小組凝聚力增強,學生競爭意識提高,絕大多數(shù)學生都能積極參與到課堂討論和試驗過程中。第二,跟蹤參賽學生畢業(yè)后在工作崗位上的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)獲得大賽獎項的畢業(yè)生多數(shù)已成為單位的骨干,且有部分參賽選手成功考取碩士研究生,這些學生在回訪中均表示大賽幫助他們更好地掌握了理論知識,夯實了實踐技能,對今后的工作崗位升遷和學歷提升有非常大的幫助。第三,土工試驗教學改革后,試驗儀器使用率大大提高,教師團隊得到了鍛煉,教學水平有較大提高,進一步推動了科研工作的發(fā)展。

        綜上所述,技能大賽的開展,極大地激發(fā)了學生的學習熱情,也暴露出傳統(tǒng)土工試驗中存在的問題,應以技能大賽為契機,以賽促學,賽教融合,促進土工試驗的教學改革。

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