牛龍龍,張士萍,趙冰華 (南京工程學(xué)院 建筑工程學(xué)院,江蘇 南京 211167)
為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展,推動科學(xué)技術(shù)應(yīng)用,加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,應(yīng)用型本科院校應(yīng)運而生,以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。應(yīng)用型人才更加注重實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng),因此實踐教學(xué)是實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障,也是提升學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的重要途徑。
應(yīng)用型本科院校是從普通本科院校轉(zhuǎn)型而來,由于教育經(jīng)費一般較少,導(dǎo)致實踐教學(xué)相關(guān)設(shè)備不能及時更新。此外土木工程專業(yè)實踐教學(xué)呈現(xiàn)出獨特特點:①實驗構(gòu)件體量大、用量多,實驗費用高等問題,不能使學(xué)生全部參與操作過程;②工程建設(shè)周期長,學(xué)生在實踐中無法體驗工程建設(shè)的全過程;③影響因素多,難以從不同的視角感受各個因素的作用。土木工程專業(yè)較高的實踐性和應(yīng)用性要求與實踐條件不足的矛盾,嚴(yán)重制約了實踐教學(xué)實效與應(yīng)用型人才培養(yǎng)。
為解決實踐教學(xué)條件不足與學(xué)生實踐創(chuàng)新能力提升之間的矛盾,提高實踐教學(xué)的實效,滿足高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。通過信息技術(shù),豐富教學(xué)資源,完善自主學(xué)習(xí)平臺;利用3D全息仿真技術(shù),創(chuàng)建具有智能化教學(xué)系統(tǒng),從而使學(xué)生能夠便捷地獲取優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源和仿真實踐,補(bǔ)充和創(chuàng)新實踐教學(xué)。基于信息技術(shù),把仿真模擬與實踐操作相互融合,以土木工程專業(yè)為例,從實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計,實踐教學(xué)實施以及教學(xué)保障等方面,對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)體系進(jìn)行更為科學(xué)、完善的優(yōu)化,提升教學(xué)效果,培養(yǎng)具有工程實踐創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。
隨著社會發(fā)展,對畢業(yè)生要求也相應(yīng)提高。信息技術(shù)可以實現(xiàn)全世界范圍內(nèi)資源共享,學(xué)生可以自由地搜索、選取相關(guān)知識,從局限的課堂進(jìn)入廣闊的知識海洋,極大地豐富學(xué)生的知識面,拓展學(xué)生的視野。例如,通過優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源,讓學(xué)生在土木工程專業(yè)認(rèn)識實習(xí)中,了解不同類型的土木工程案例;工程測量實訓(xùn)中,通過3D全息仿真平臺模擬不同的測量情景,從而分析不同場景中測量方案的確立,提高其實踐能力和應(yīng)用能力。
傳統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容單一、枯燥,難以調(diào)動學(xué)生積極性。通過信息技術(shù)不僅可以多種渠道圖文并茂地向?qū)W生傳授相關(guān)知識,把晦澀難懂的問題簡單化,讓學(xué)生更容易接受、領(lǐng)會和記憶,而且更為重要的是,利用信息技術(shù),通過視頻或者3D全息仿真動畫方式,創(chuàng)建智能仿真系統(tǒng),從整體視角,把本學(xué)科實踐教學(xué)內(nèi)容有機(jī)統(tǒng)一,讓學(xué)生深入認(rèn)識實踐教學(xué)內(nèi)容之間相互交叉與滲透的內(nèi)在關(guān)聯(lián),從而建立更為科學(xué)、完善的優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容體系,在學(xué)生面對工程問題時,能夠認(rèn)識問題的本質(zhì),從而提高學(xué)生工程實踐創(chuàng)新能力。
土木工程材料課程試驗中,混凝土強(qiáng)度試驗與混凝土集料級配、混凝土拌合物性能以及水泥膠砂強(qiáng)度測試試驗均有緊密聯(lián)系,并與后續(xù)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程試驗有很大關(guān)聯(lián),創(chuàng)建智能仿真系統(tǒng),把整個學(xué)科的實踐內(nèi)容有機(jī)統(tǒng)籌聯(lián)系,使學(xué)生在進(jìn)行單個試驗時,能夠深入了解該試驗項目在整個學(xué)科中與其相關(guān)的內(nèi)容以及在實際工程中的作用,提高其在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
在信息化的實踐教學(xué)中,并不是學(xué)生完全依靠互聯(lián)網(wǎng)信息進(jìn)行自學(xué),替代實際中的實踐教學(xué),而是在老師的指導(dǎo)下,具有明確的目的性和方向性,利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù),拓展實踐學(xué)習(xí)的視野,豐富實踐內(nèi)容,提高分析問題的能力,克服實際中的實踐教學(xué)的單一、孤立、枯燥等問題以及儀器設(shè)備與工程場景的不足和限制,進(jìn)而深入理解、強(qiáng)化應(yīng)用,提升實踐教學(xué)質(zhì)量,從而提高學(xué)生的工程實踐創(chuàng)新能力。
依托虛擬仿真、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),創(chuàng)建具有實踐性及實用性的智能實踐教學(xué)系統(tǒng),學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中開展實踐教學(xué)的演示、方案的設(shè)計、實踐探索、模擬操作以及數(shù)據(jù)處理、能力測試等實踐活動,滿足虛擬仿真實踐教學(xué)需求。同時虛擬仿真系統(tǒng)中的各個實踐內(nèi)容不是簡單的疊加,而是有機(jī)統(tǒng)籌相互聯(lián)系,橫向聯(lián)系基礎(chǔ)知識,縱向拓展前沿科學(xué),使學(xué)生不僅僅能夠了解學(xué)習(xí)實踐項目的應(yīng)用,而且讓其理解與其相關(guān)的內(nèi)容,使其具有整體觀和工程科學(xué)意識。
基于信息化的實踐教學(xué)具體實施:在實踐教學(xué)開始之前,教師根據(jù)學(xué)生掌握的理論知識,通過互聯(lián)網(wǎng)開放資源以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí),同時讓學(xué)生參與到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)和完善,根據(jù)學(xué)習(xí)情況,讓學(xué)生在智能實踐教學(xué)系統(tǒng)中仿真實踐,并收集展示實踐內(nèi)容中學(xué)生自主設(shè)計的典型案例,以激發(fā)學(xué)生自主探究的動機(jī)和興趣,充分發(fā)揮學(xué)生的能動性。教師根據(jù)學(xué)生仿真實踐以及網(wǎng)絡(luò)智能平臺測試結(jié)果,引導(dǎo)學(xué)生討論,并在實踐場地進(jìn)行實訓(xùn)或?qū)嶒?,從而提高其工程實踐創(chuàng)新能力。實踐結(jié)果與考核的評定不僅僅是其實踐的結(jié)果,包含整個實踐過程,從自主學(xué)習(xí)知識的掌握情況,虛擬仿真學(xué)習(xí)情況,測試討論、實踐方案設(shè)計以及實際實踐情況等,多層面、全方位地評價其實踐成績。實施過程中各個環(huán)節(jié)流程如下圖所示。
基于信息化的實踐教學(xué),其傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的有效實施,優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺搭建成為關(guān)鍵所在。建立自主學(xué)習(xí)與開放共享的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,創(chuàng)建智能實踐教學(xué)系統(tǒng),使學(xué)習(xí)者能夠便捷地獲取優(yōu)質(zhì)資源和仿真實踐,充分發(fā)揮信息技術(shù),深化實踐教學(xué),關(guān)乎到應(yīng)用型人才工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
基于信息技術(shù)的實踐教學(xué)實施流程圖
優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)以課程團(tuán)隊形式,構(gòu)建信息化教學(xué)教研小組,共同篩選制作,協(xié)作完成信息化實踐內(nèi)容的開發(fā)與建設(shè)。開展多學(xué)科的交叉融合,統(tǒng)籌資源,實現(xiàn)多元主體的協(xié)同創(chuàng)新,以產(chǎn)業(yè)需求和前沿發(fā)展更新教學(xué)內(nèi)容、深化實踐教學(xué)改革,提升實踐教學(xué)體系的質(zhì)量。
智能實踐教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)需要投入大量的人力物力,耗費較高,但是其后期維護(hù)費用較低,以國家、行業(yè)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、學(xué)校等多方力量協(xié)同參與教育信息化建設(shè),根據(jù)市場需求共同開發(fā),建立優(yōu)質(zhì)的仿真實踐系統(tǒng),并把校內(nèi)外實踐教學(xué)基地相互聯(lián)動,打通融合渠道,實現(xiàn)資源共享、平臺共建。
信息技術(shù)為實踐教學(xué)帶來的新形式,改變了教與學(xué)的方式,但是這只是一種輔助和改進(jìn)教學(xué)的手段,發(fā)揮信息化實踐教學(xué)效果,不僅需要優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,教師的信息化教學(xué)能力也至關(guān)重要。
教師信息化教學(xué)能力除了信息化平臺的應(yīng)用能力外,也應(yīng)包括教師信息獲取與處理能力以及信息化教學(xué)設(shè)計與實施能力。通過專題講座、教學(xué)沙龍、系統(tǒng)化培訓(xùn)以及以賽促學(xué)等多種模式,提升教師信息化教學(xué)能力和水平,以充分發(fā)揮信息技術(shù),引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)與工程實踐創(chuàng)新能力訓(xùn)練。實現(xiàn)應(yīng)用型人才工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)。同時,由于信息技術(shù)日新月異,教師信息化教學(xué)能力,不僅僅掌握相關(guān)知識的發(fā)展前沿,而且也要時刻了解掌握新的信息技術(shù)實施與應(yīng)用,建立教師信息化教學(xué)能力提升平臺與發(fā)展路徑,發(fā)揮教師信息化教學(xué)積極性,提高信息化教學(xué)能力。
信息技術(shù)是提高實踐教學(xué)的重要手段和有效路徑,也為推進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供了新的機(jī)遇和突破口。信息技術(shù)為開展高效的教學(xué)實踐提供了豐富多樣的資源,也提供了各種裝備、技巧與技能,便利的交流互動以及各種虛擬仿真情境有助于學(xué)生對知識的直觀體驗與領(lǐng)會。信息技術(shù)讓學(xué)生可以獲取海量信息,多樣化教學(xué)資源,豐富拓展實踐應(yīng)用,構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境,有機(jī)統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容,實踐教學(xué)在信息化的基礎(chǔ)上新形態(tài)、新空間、新平臺,充分利用信息技術(shù)與實踐教學(xué)深度融合,培養(yǎng)具有工程實踐創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。