賈艷東

［摘 要］為了達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)具有的12個(gè)方面能力的要求，文章主要研究如何在公共基礎(chǔ)課程教學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)、專業(yè)理論課程教學(xué)、專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)、創(chuàng)新課程及活動(dòng)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的能力。如以數(shù)學(xué)、物理為例，在公共基礎(chǔ)課程教學(xué)中把知識(shí)點(diǎn)教學(xué)與土木工程專業(yè)應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)與具體的工程應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，在知識(shí)應(yīng)用中重視專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的使用，培養(yǎng)學(xué)生用專業(yè)知識(shí)分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力和法治意識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下進(jìn)行創(chuàng)新。最終形成系統(tǒng)、不斷線的教學(xué)內(nèi)容傳授與能力培養(yǎng)的體系框架。

［關(guān)鍵詞］OBE；土木工程；課程教學(xué)；能力培養(yǎng)

［中圖分類號(hào)］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）02-0084-04

按照我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)該具有12個(gè)方面的能力。能力培養(yǎng)與課程直接相關(guān)，課程質(zhì)量決定人才培養(yǎng)質(zhì)量，改變課程教學(xué)模式、全面構(gòu)建教學(xué)與工程實(shí)際相結(jié)合的課程教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力至關(guān)重要[1]。要想培養(yǎng)一流的土木工程專業(yè)人才，無(wú)論是應(yīng)用型還是研究型的，都需要滿足最基本的能力培養(yǎng)要求。而能力培養(yǎng)和工程應(yīng)用是一體的，而不是單一的各門課程教學(xué)的簡(jiǎn)單疊加，只注重課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)無(wú)法讓學(xué)生領(lǐng)悟知識(shí)在實(shí)際工程中怎么運(yùn)用，這會(huì)使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)沒(méi)有明確的目標(biāo)，動(dòng)力不足，興趣不強(qiáng)。尤其是基礎(chǔ)課教學(xué)，如果學(xué)生不清楚所學(xué)知識(shí)的用途，到學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)，也就不清楚如何用基礎(chǔ)知識(shí)去解決專業(yè)問(wèn)題。因此，教師要盡可能地把本門課程的知識(shí)點(diǎn)在其他課程以及工程中的應(yīng)用講清楚，使學(xué)生知道如何學(xué)有所用，從而培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。

一、在傳授基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力

（一）公共基礎(chǔ)課程教學(xué)中的學(xué)生能力培養(yǎng)

雖然公共基礎(chǔ)課程的知識(shí)在后續(xù)的課程中應(yīng)用得較多，其他課程的教師也可以進(jìn)行知識(shí)應(yīng)用的引導(dǎo)，但公共基礎(chǔ)課教師還是需要在教學(xué)中把一些知識(shí)點(diǎn)與專業(yè)工程應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行講解。公共基礎(chǔ)課教師通過(guò)與專業(yè)課教師一起研討，首先了解公共基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容在工程中如何應(yīng)用，然后講解知識(shí)的應(yīng)用方法，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)用于解決土木工程實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，講解數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，用y=x和y=x3這樣簡(jiǎn)單的函數(shù)曲線對(duì)比，結(jié)合慣性矩I=bh3/12就可以解釋為什么要采用提高梁的高度的方法來(lái)降低梁的撓度而不是采用加大梁的寬度的方法來(lái)降低梁的撓度。在施工技術(shù)與組織中可以利用高等數(shù)學(xué)的微分求和去求一塊不規(guī)則的土地面積以及計(jì)算面積下的土方體積，在水力學(xué)中利用積分求曲面上靜水壓力，在荷載位移曲線中利用微積分求和計(jì)算曲線下面積得到能量。面向土木工程專業(yè)的學(xué)生講授大學(xué)物理中的力學(xué)，完全可以結(jié)合建筑受力的問(wèn)題來(lái)展開(kāi)，比如講解牛頓定律時(shí)，無(wú)論是牛頓第一定律還是第二定律，都可以聯(lián)系地震對(duì)建筑產(chǎn)生的作用影響來(lái)講解。在地震作用下，建筑質(zhì)量越大慣性越大，地震作用力也越大，因此，需要研究建筑輕質(zhì)化來(lái)減輕地震作用。這些問(wèn)題雖然是專業(yè)問(wèn)題，但若教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用，學(xué)生在初入大學(xué)階段就會(huì)對(duì)其有深刻的印象，在未來(lái)進(jìn)行工程應(yīng)用和研究時(shí)就會(huì)知道如何利用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

（二）專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的學(xué)生能力培養(yǎng)

專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段是培養(yǎng)學(xué)生工程能力、豐富學(xué)生專業(yè)底蘊(yùn)的重要專業(yè)學(xué)習(xí)時(shí)段。把專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí)與工程問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)講很有必要，能夠把土木工程專業(yè)的工程問(wèn)題進(jìn)行建模和計(jì)算是該專業(yè)學(xué)生最基礎(chǔ)和關(guān)鍵的能力，也是學(xué)生未來(lái)工作中專業(yè)能力提升的底蘊(yùn)保障。例如，在結(jié)構(gòu)力學(xué)中一根梁搭在兩端磚墻上簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁；一根鋼筋混凝土次梁與兩端的鋼筋混凝土主梁澆筑在一起，次梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，但要考慮端部主梁對(duì)次梁有一定約束，就會(huì)有一定的負(fù)彎矩；講多跨靜定橋梁，就要講為什么不用連續(xù)梁橋，并結(jié)合電影《橋》中如何炸橋講計(jì)算模型中的基本部分和附屬部分；講拱就要聯(lián)系趙州橋，談拱橋?yàn)槭裁纯缍群艽髤s可以用石塊建造的原理；提到結(jié)構(gòu)上的作用力，要講力的來(lái)源——建筑中豎向荷載多數(shù)是自重，水平荷載多是風(fēng)荷載或地震作用。這樣學(xué)生就能把工程與力學(xué)聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)用力學(xué)概念和方法解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)與能力。模型正確，才能保證計(jì)算與實(shí)際相符。講矩陣位移法可以利用計(jì)算機(jī)軟件編程來(lái)解決矩陣位移法的計(jì)算問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生將不同學(xué)科知識(shí)交叉應(yīng)用的意識(shí)和能力，滿足新工科對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)要求。在土木工程制圖中需要結(jié)合制圖標(biāo)準(zhǔn)和常用的22G101-1圖集，利用實(shí)際工程圖，講解圖幅、比例、圖線、圖形表達(dá)的含義等，非常直觀地把制圖與實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生制圖、識(shí)圖的工程語(yǔ)言表達(dá)能力。在介紹土木工程各類材料的同時(shí)，要結(jié)合工程應(yīng)用講授相關(guān)知識(shí)與技能。如介紹混凝土?xí)r，需要把工程對(duì)混凝土選用的要求、混凝土如何提高性能、如何選用外加劑且考慮耐久性要求、如何使用再生材料以滿足節(jié)能環(huán)保及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求、如何進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)砂石的檢測(cè)以滿足工程要求且避免堿骨料等帶來(lái)的嚴(yán)重工程問(wèn)題等這些與工程相關(guān)的內(nèi)容講清楚。在培養(yǎng)學(xué)生基本的材料應(yīng)用能力的同時(shí)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的新材料研發(fā)能力和節(jié)能環(huán)保意識(shí)。在講解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中構(gòu)件在拉、壓、彎、剪、扭力的作用下截面承載力的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，需要把構(gòu)件放到工程中，并且要考慮一個(gè)構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)的兩種截面計(jì)算問(wèn)題，例如一根框架梁的跨中和支座邊緣分別是單筋矩形截面和雙筋矩形截面，要講清楚兩種截面類型產(chǎn)生的原因，使學(xué)生對(duì)框架梁跨中和支座邊緣的配筋特征形成明確概念，在施工中避免產(chǎn)生工程問(wèn)題。同時(shí)，在截面承載力計(jì)算和構(gòu)件實(shí)驗(yàn)中要側(cè)重結(jié)合力學(xué)分析，把構(gòu)件的內(nèi)力與破壞現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，將截面破壞的力學(xué)內(nèi)因介紹清楚，培養(yǎng)學(xué)生研究、分析、處理工程事故與缺陷的能力。例如，一根鋼筋混凝土梁在三點(diǎn)、四點(diǎn)彎曲時(shí)梁內(nèi)力會(huì)產(chǎn)生彎矩和剪力，最終可能還會(huì)產(chǎn)生跨中裂縫和支座與加載點(diǎn)之間的斜裂縫，將這些裂縫與梁內(nèi)的主拉應(yīng)力曲線和主壓應(yīng)力曲線聯(lián)系起來(lái)講，就可以直觀地建立起裂縫的產(chǎn)生與應(yīng)力狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，讓學(xué)生清楚不同的裂縫是什么應(yīng)力造成的，通過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，這樣才可以有針對(duì)性地采取措施處理工程問(wèn)題（如圖1所示）。

在講解鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理在構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算中的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程中的事故，特別是鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的坍塌事故，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定破壞問(wèn)題，分析出現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題的原因，使學(xué)生形成重視整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的工程意識(shí)，培養(yǎng)其對(duì)工程問(wèn)題的分析和處理能力。在土力學(xué)中可結(jié)合建筑墻體裂縫、整體傾斜事故等問(wèn)題講解分層總和法計(jì)算地基沉降，結(jié)合基礎(chǔ)開(kāi)挖中的邊坡支護(hù)講解土坡穩(wěn)定問(wèn)題，準(zhǔn)確地把工程問(wèn)題與理論結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生的工程認(rèn)知與能力在潛移默化中得到提升。

二、在傳授專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力

（一）專業(yè)理論課程教學(xué)中的學(xué)生能力培養(yǎng)

專業(yè)理論課教學(xué)的主要目標(biāo)是使學(xué)生形成專業(yè)整體概念。這部分課程的教學(xué)與工程、規(guī)范聯(lián)系得更密切，因此應(yīng)該在介紹理論的同時(shí)，緊密聯(lián)系相關(guān)規(guī)范，介紹規(guī)范要求及做法，講授工程對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，培養(yǎng)學(xué)生遵守規(guī)范的責(zé)任意識(shí)和建造精品的工匠精神。例如，講房屋建筑學(xué)就像醫(yī)學(xué)中的人體構(gòu)造，學(xué)完房屋建筑學(xué)，就會(huì)知道建筑由哪些部分構(gòu)成，每部分理論上該考慮什么，實(shí)際上工程技術(shù)人員和規(guī)范又是怎么做的，這樣在設(shè)計(jì)、施工、預(yù)決算工作中才能做得好且不會(huì)漏項(xiàng)。在樓梯設(shè)計(jì)中，除了介紹樓梯的作用及類型，還要說(shuō)明樓梯踏步、平臺(tái)、欄桿的尺寸直接關(guān)系到人行走的安全和舒適度，因此需要結(jié)合不同建筑的規(guī)范，講授樓梯設(shè)計(jì)中各尺度的確定?！吨行W(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50099-2011）針對(duì)各類小學(xué)規(guī)定了樓梯踏步的寬度不得小于260 mm，高度不得大于150 mm，而各類中學(xué)的樓梯踏步的寬度不得小于280 mm，高度不得大于160 mm。踏步寬度、高度要求的變化，直接影響了中小學(xué)校園內(nèi)的樓梯設(shè)計(jì)結(jié)果，因此，結(jié)合規(guī)范講授構(gòu)造做法十分必要，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中養(yǎng)成遵守規(guī)范的意識(shí)和使用規(guī)范的能力。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中講場(chǎng)地與地基就得結(jié)合具體工程的地質(zhì)勘察報(bào)告，劃分場(chǎng)地類別。講結(jié)構(gòu)自振周期，就涉及PKPM等專業(yè)應(yīng)用軟件使用時(shí)具體參數(shù)的選用，如周期折減系數(shù)，需要把模型沒(méi)有填充墻和實(shí)際工程有填充墻相對(duì)比，模型剛度小周期大，實(shí)際工程剛度大周期小，再結(jié)合地震影響系數(shù)曲線，解釋周期折減的必要性及其對(duì)建筑安全的影響。

（二）專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)中的學(xué)生能力培養(yǎng)

專業(yè)實(shí)踐課程是對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的練兵環(huán)節(jié)，練的最佳方式就是貼近實(shí)戰(zhàn)，即使是模擬也要仿真，通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。例如，實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)要結(jié)合不同學(xué)習(xí)階段對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)的需要，選擇已建工程和在建工程，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)要以對(duì)專業(yè)對(duì)象的認(rèn)知為主，要認(rèn)識(shí)建筑總體構(gòu)成，也要認(rèn)識(shí)建筑構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)成。生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)應(yīng)包括設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)和施工實(shí)習(xí)，分別在設(shè)計(jì)單位和施工現(xiàn)場(chǎng)完成實(shí)習(xí)任務(wù)。設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)如何將專業(yè)理論用于設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)方案的確定、梁板柱尺寸的確定、各類荷載計(jì)算以及專業(yè)軟件使用方法。施工實(shí)習(xí)可以學(xué)習(xí)施工組織技術(shù)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)如何進(jìn)行施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工造價(jià)的控制，認(rèn)識(shí)構(gòu)件內(nèi)鋼筋在結(jié)構(gòu)中的位置與受力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)是按照實(shí)際工程的功能要求，結(jié)合民用建筑通用規(guī)范、民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范等，完成建筑施工圖的初步設(shè)計(jì)。完成設(shè)計(jì)成果可以加深學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)理論與構(gòu)造的理解，也能達(dá)到使學(xué)生學(xué)會(huì)規(guī)范和熟練進(jìn)行工程制圖等鍛煉綜合能力的目的。在鋼筋混凝土樓蓋課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練中，僅僅練習(xí)單向板樓蓋設(shè)計(jì)是不夠的，實(shí)際工程的樓蓋大多是既有單向板又有雙向板的，而且以雙向板居多，因此樓蓋的設(shè)計(jì)要求應(yīng)是結(jié)合建筑平面，合理布置單向板或雙向板。樓蓋的梁板配筋也需結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求，考慮承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和耐久性設(shè)計(jì)；除了理論計(jì)算，還要充分考慮梁板的構(gòu)造要求，如板最小厚度、梁板保護(hù)層厚度、梁裂縫最大寬度、梁縱筋間距、梁箍筋直徑、梁腰筋設(shè)置等。在驗(yàn)算梁裂縫寬度時(shí)，梁已有了計(jì)算配筋結(jié)果，如果最大裂縫寬度超過(guò)了限值要求，結(jié)合最大裂縫寬度ωmax的計(jì)算公式，ωmax與d為線性關(guān)系，應(yīng)知道可以通過(guò)減小鋼筋直徑來(lái)減小裂縫寬度以滿足裂縫寬度限值要求的調(diào)整方法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

三、在創(chuàng)新課程與活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力

在創(chuàng)新課程與活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力，主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、科研能力與知識(shí)綜合應(yīng)用能力。創(chuàng)新課程不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與教授學(xué)生創(chuàng)新方法的特定課程，也包括各種專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課除了培養(yǎng)學(xué)生的基本工程能力，還培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如，土木工程材料課程教學(xué)要結(jié)合工程應(yīng)用，除了培養(yǎng)學(xué)生基本的混凝土配合比設(shè)計(jì)能力，還要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)混凝土新材料的創(chuàng)新意識(shí)、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展意識(shí)及技術(shù)創(chuàng)新能力，養(yǎng)成針對(duì)不同工況對(duì)混凝土新材料進(jìn)行創(chuàng)新研究的習(xí)慣，以適應(yīng)工程技術(shù)創(chuàng)新需要。

無(wú)論是“挑戰(zhàn)杯”還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，這些創(chuàng)新活動(dòng)基本上都是為了培養(yǎng)學(xué)生基于專業(yè)課程內(nèi)容的創(chuàng)新能力。例如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，需要學(xué)生基于材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)，利用多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁設(shè)計(jì)等課程的技術(shù)，輔以專業(yè)分析軟件的使用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)承載及變形要求條件下的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

四、結(jié)語(yǔ)

學(xué)生專業(yè)綜合能力培養(yǎng)是全方位多角度的，需要整個(gè)培養(yǎng)方案中各課程內(nèi)容的協(xié)同支撐，才能構(gòu)筑完整的能力骨架，因此，培養(yǎng)一流的專業(yè)人才、進(jìn)行一流的課程建設(shè)尤為重要[2-5]。課程建設(shè)要以能力培養(yǎng)需求為目標(biāo)，在合理設(shè)計(jì)培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，提升各課程任課教師的能力，按照一流的價(jià)值塑造、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)要求，建設(shè)從基礎(chǔ)課開(kāi)始的專業(yè)一流課程，發(fā)揮各課程教學(xué)內(nèi)容對(duì)能力培養(yǎng)的直接、潛在、引導(dǎo)作用。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 趙桂峰，李慶陽(yáng)，高崇旗，等.“雙一流”背景下土木工程專業(yè)本科教育教學(xué)模式探討 [J].科教導(dǎo)刊，2023（2）：37-39.

[2] 楊兵.一流本科課程建設(shè)背景下土木工程專業(yè)課程建設(shè)探索：以“深基坑工程”課程為例[J].教育教學(xué)論壇， 2022（41）：141-144.

[3] 雷鳴，唐仁華，鄧?guó)Q，等.土木工程一流本科專業(yè)建設(shè)中土力學(xué)課程教學(xué)改革研究及實(shí)踐[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，35（5）：101-104.

[4] 張超，陳秋南，賀建清，等.一流本科建設(shè)背景下土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探索[J].安徽建筑，2022，29（2）：129-130.

[5] 艾心熒，潘兆東，羅振源，等.新工科背景下基于OBE理念的土木工程制圖與CAD課程群建設(shè)及改革[J].大學(xué)教育，2023（2）：62-65.

［責(zé)任編輯：林志恒］