1. 引言
产教融合是指通过教育链、人才链和产业链、创新链之间的有机衔接,培养符合产业发展需求的高素质人才,已然成为当前高等教育及职业教育高质量发展的特色和趋势之一,助推院校科技创新、提质增效[1] [2]。《中华人民共和国教育法》第五条明确指出,教育必须与生产劳动和社会实践相结合,为产教融合提供了法律基础。自2017年12月起,《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》等政策文件陆续出台。基于国家政策,南通市政府也相继出台了相关配套措施,包括但不限于建设市域产教联合体、支持校企共建产教融合实训基地和产业学院、开展产教融合项目合作等,推动了产教融合在本地区的落地实施。南通大学交通与土木工程学院始终秉持先校长张謇先生“学必期于用,用必适于地”的办学理念,与百余家企业共建教学实践基地。以广联达科技股份有限公司为例,我院与其共建绿色低碳智能建造校级重点产业学院、建筑安全物联网实训室,开展人才培养订单班项目等。根据协议,广联达科技有限公司将于每年5月到我校选拔一批在校大三学生,组建“广联达人才定制班”,通过定制教学活动、企业带薪实习等方式,为学生提供行业实践学习机会。在此背景下,土木工程专业教师应结合校院两级发展目标,积极推进产教融合的教学改革工作。
土木工程专业是一门在教学中十分注重理论与实践相结合的工科专业,而混凝土结构课程设计是本专业一门直接面向工程应用的实践课程,对于培养学生解决实际工程问题的实践能力、创造性思维和团队协作能力、学习兴趣和动力等方面都具有重要意义。通过这门课程的学习,学生可以初步掌握混凝土结构设计的基本方法和流程,为后续的毕设设计和职业发展打下坚实的基础。
2. 混凝土结构课程设计教学存在的问题
2.1. 任务书命题老旧且单一
根据23版课程大纲,该课程设计设置有“钢筋混凝土楼盖设计”(简称“楼盖设计”)和“单层工业厂房结构课程设计”(简称“单厂设计”)。其中,楼盖设计为1学分、实践1周,单厂设计为2学分、实践2周。楼盖设计内容为钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构,包含结构平面布置、单向板设计、次梁设计、主梁设计及施工图绘制这5个部分,课程教学目标是使学生综合运用所学理论知识解决混凝土楼盖的结构选型、结构布置、内力分析和梁板施工图绘制等方面的问题,通过进行楼盖课程设计训练,培养学生结构设计、工程绘图、查阅文献与规范、报告撰写、沟通交流等方面的能力。单厂设计内容为钢筋混凝土排架结构,包含结构平面布置、排架内力分析、柱及牛腿设计、基础设计、结构施工图绘制方面的内容,课程教学目标是使学生综合运用所学理论知识解决混凝土单层厂房的结构布置、构件选型、内力分析、截面设计以及施工图绘制等方面的问题,通过进行单层厂房课程设计训练,培养学生结构设计、工程绘图、查阅文献与规范、报告撰写、自主学习、终身学习等方面的能力。
两个课程设计任务多年保持不变,明显滞后于当前行业发展趋势。楼盖课程设计往往侧重于传统的结构形式和设计方法,如梁板体系、井字梁等,而缺乏对新型结构体系、材料和技术的介绍。单厂课程设计往往侧重于排架结构这种传力明确、构造简单的基本结构形式。缺乏对新型结构体系、材料和技术的引入或考量,比如EMC系列装配式混凝土结构技术体系、灌芯装配式混凝土剪力墙结构体系等具有质量好、连接可靠、速度快、通用程度高等特点,得到了快速发展和广泛应用。还有一些特殊或新型的结构形式,如V形折板结构、单面或双面曲壳结构、网架结构以及门式刚架等。这些结构形式通常具有受力合理、空间刚度大、抗震性能强等优点,但施工可能较为复杂,且在某些特定条件下才适用。将上述这些结构作为课程设计任务布置给学生,更能激发学生设计热情,并且充分锻炼其实践与创新能力。
楼盖设计的“一生一题”仅通过改变楼盖长边宽度、短边跨度及可变荷载标准值来保证[3]。单厂设计的“一生一题”仅通过改变构件混凝土强度等级、柱中主筋强度等级、基本风压标准值及地面粗糙度来保证。部分学生因此有了偷懒的机会,可以通过单纯模仿其他学生的设计过程就能轻松完成设计任务,失去了锻炼独立思考、思辨分析和解决复杂工程问题能力的宝贵机会。老旧且单一的课程设计任务,也很容易让成绩不错的学生感觉枯燥无味,缺乏挑战性,可能对未来从事的整个行业失去兴趣与信心。
2.2. 手工绘图质量不高且计算结果难以快速评判
虽然计算机软件辅助设计课程已经普及,有助于学生将理论知识与工程应用相结合,并提高计算和设计效率。但是学生倾向于走“只需按照教师教授的软件操作步骤,依次点击鼠标,就能获得最终设计结果”这一捷径,失去熟悉规范、掌握制图方法、判断明显设计错误等基本功的培养过程。因此,我系混凝土结构课程设计一贯要求学生采用手工结构设计及手工绘制施工图。教师对照结构设计规范相关条款检查学生结构设计的基本计算公式和构造要求等是否理解掌握,并按照制图规范把关图纸质量,对计算书和图纸明显不符合要求的坚决返工。
但是,由于混凝土结构专业性很强,涉及复杂的力学原理,其计算书通常包含大量的数据、公式和图表,课程组年轻教师在快速评判时可能会面临一定的挑战,需要具备一定的专业知识和工程经验才能进行快速而准确的判断[4]。此外,课程设计教学内容仍采用手算体系的教学模式框架,已然与如今日益信息化的社会发展相悖。因此,如何将人才培养与社会发展、行业发展的需求紧密结合,是高校土木工程专业亟需解决的问题。
2.3. 现有评价考核机制不够完善灵活
在课程设计过程中,由于学校教室资源紧张,任课教师无法借到整天空置的教室作为课程设计教室。为了加强过程指导,任课教师提前借不同的教室(每天3节课),已经坚持做到每天当面指导2小时及以上。其余时间学生靠自学摸索、交流讨论和线上提问来完成课设任务。
根据23版大纲,楼盖设计课程考核依据是阶段检查(计划进度)占比10%,课堂表现(设计认真程度、答辩情况等)占比10%,计算书及图纸成果(准确性、完整性和质量)占比80%。其中计算书与图纸成果的占比较大,使得学生“课程设计的成绩评定由最终成果决定,只需要交出一份好成果其他都不重要”的误解。由于学生的阶段检查和设计认真程度无法实际有效落实,部分学生认为只需要上午过来考勤就可以相对宽松地拿到平时成绩;授课教师也往往根据计算书和图纸质量好坏的印象分来打平时分,无法对学生课程设计的真实全过程实施客观、全面的掌握和评价。更不必说考察学生创新能力的定性或定量考量。所以非常有必要考虑探索多种考核方式实施多角度多层次的评价方法[5]-[7]。
2.4. 课程产教融合未能做到真正融合和深度融合
土木工程专业作为应用型本科专业,更加聚焦服务地方的重点产业、行业、企业,突出人才培养的实践能力,服务地方经济社会切实需求。南通市建筑产业发达,拥有2000余家建筑施工企业,其中特级资质建筑企业27家,资源优势独特。虽然经过多年的校企合作,建设了一批教学实践基地,引进了20多位兼职教师参与我系认识实习、生产实习、毕设设计、人才培养方案制定等环节,并与广联达等龙头企业共建了产业学院,但是与切实推进“土木工程产教融合专业”建设还有一定的距离。
就混凝土结构课程设计而言,首先,尚未建立对接混凝土结构工程实例构建任务书数据库,引入多个具体混凝土框架结构工程实例对混凝土结构课程设计的任务书内容进行调整,实现真正的“一生一题”任务书模式。其次,教学过程中,没有脱离以教师讲授为主的传统授课模式,即没有充分利用教学实践基地资源,将工程现场观摩实习与课程设计任务进行有机结合。让学生深入了解实际工程案例、增强感性认识,并增加课程设计过程的趣味性,激发学生主动参与课程设计学习的动力。再者,尚未构建校企联合双师型教学队伍。青年教师工程实践经验欠缺,企业导师可以弥补这一不足,采用校内外导师联合指导、联评机制,有利于课程实现真正融合和深度融合[8]。
3. 基于产教融合理念的混凝土结构课程设计改革路径
3.1. 教学内容方面:调研教学实践基地,构建任务书数据库
以单层厂房设计为例,通过对教学实践基地中本地知名设计单位进行走访、调研,发现目前采用目前规范和工程中常见的多层钢筋混凝土框架结构厂房形式,而非“四校统编”混凝土与砌体结构设计教材中编入的、多年未改的课程设计任务传统排架单层厂房。
应当向作为我院教学实践基地的多个设计单位征集并引入多个具体混凝土框架结构工程实例,对混凝土厂房结构课程设计的任务书内容进行厂房课程设计调整。不同组的任务书融合不同实际混凝土工程案例、不同的结构布置形式,同一组任务书的差异还要在荷载大小、材料选择、材料强度及结构平面几何尺寸等指标上体现。并且,需要每年对课程设计任务书数据库持续更新、持续改进。其中,选择实际混凝土工程案例时,需要综合考虑项目的工程性、先进性、是否具有一定特色。同时在课程设计任务中留有开放式的创新余地,以此培养其创新意识与能力。
3.2. 设计方式方面:结合手工计算与软件验证,实现理论联系实际
对于混凝土结构的楼盖结构设计或者厂房设计的计算书,多年来一直要求学生手写,杜绝学生电子文本直接抄袭的现象。任课教师利用每天集中指导时间,检查学生手写计算书的完成进度和撰写态度,及时发现问题便于答疑解惑。加强教学过程管理对于提高课程设计教学质量和管理水平、优化学生设计体验都具有重要意义[9]。
待计算书完成后,学生应利用PKPM、SAP2000、ANSYS等软件进行复核验证,然后手绘施工图。通过手工计算与软件验证相结合的设计形式,可以加深学生对行业相关规范的熟悉与应用,加强其对基本计算公式和结构构造措施的深入理解,还能培养学生的识图、制图、电算能力,进一步激发学生的学习兴趣与热情。
3.3. 考核评价机制方面:增设学生自述自评环节,校企双导师联导联评
为改变目前混凝土结构课程设计基本以最终成果决定结果的成绩评定现状,坚持OBE教学理念,鼓励学生在课程设计过程中认真表现,充分发挥主观能动性,所提交成果完整准确可靠。本轮授课时在提交成果后进行了一对一答辩,一方面可根据学生回答问题情况判断是否是独立完成,另一方面指出其明显的错误并给予限时改正的机会。特别对于一些平时表现积极,进度一直正常,但所交成果欠佳的同学,更不能唯“成果论”,应该采用全过程多方位的评价方式。
针对现有任课教师直接打分的评价体系,在答辩时增设学生自述自评环节。自述内容可包含对课题的理解和思考、调研过程和结果、设计过程、设计特色及收获等。自评内容则是对本课题设计结果的优点、不足的自我评价和改进建议等。需注意的是,自述是表达自己在课题设计时经过了充分了解、深入思考的,有助于任课老师甄别学生是否独立完成。自评要避免学生盲目打满分的情况,要求学生对其设计工作进行有理有据的打分。
此外,采用校企双导师联导联评的形式。其中,校外导师由对学生的设计任务书所对应的实际工程案例对接人担任,校外导师应具备高级工程师及以上职称条件,并拥有多年从事结构设计工作的经验,能够对学生课程设计成果的完整性、正确性、创新性进行全方面的评价。
4. 结语
混凝土结构课程设计结合产教融合是一个重要的教育趋势,旨在培养学生的实践能力和创新精神,使他们更好地适应行业需求。针对混凝土结构课程设计现存的突出问题,紧密结合企业要求和资源,从任务书命题、教学模式、考核评价机制等多个方面进行综合改革和创新。通过这些措施的实施,可以提升学生的基本技能和综合素质。
基金项目
南通大学教学改革研究课题(2023B11)、教育部产学合作协同育人项目(231002725062102)资助。