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“一带一路”背景下基础工程课程教学改革论文

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2023-03-02 13:52:33    来源:    作者:shaozhun

摘要:摘要:文章首先分析了基础工程课程教学存在的问题,然后提出了“一带一路”背景下基础工程课程教学改革策略,包括深化拓展课程教学内容、以学生为教育主体、多手段融合的教学方法实践、思政教育的融入四个方面。

  摘要:文章首先分析了基础工程课程教学存在的问题,然后提出了“一带一路”背景下基础工程课程教学改革策略,包括深化拓展课程教学内容、以学生为教育主体、多手段融合的教学方法实践、思政教育的融入四个方面。

  关键词:基础工程课程教学;“一带一路”;思政教育

  党的十八大以来,习近平总书记分别提出建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”(简称“一带一路”)的合作倡议,积极发展与沿线国家的经济合作伙伴关系,共同打造政治互信、经济融合、文化包容的利益共同体、命运共同体和责任共同体[1]。同时,国务院印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》中也明确提出,将全面提升学生国际视野纳入“双一流”建设要求[2]。

  基础设施互联互通是“一带一路”沿线国家合作发展的重要基础,随着蒙内铁路、中老铁路、埃塞俄比亚的非盟会议中心及孟加拉国帕德玛大桥等一大批标志性合作项目的落地,具有独立知识产权的中国基础设施建造技术作为国家名片正全面走向世界[3]。在这一历史背景下,基础工程(Foundation Engineering)作为土木工程、铁道工程及城市地下空间工程等工科专业的一门骨干课程,更需要响应“一带一路”的发展要求。

  “一带一路”“双一流”等发展背景对我国高等院校专业基础课程建设及教学提出了新的要求[4-5]。目前,土木类工程专业行业人才需求背景复杂且变化快,传统的教学模式和教学方法远远无法满足时代要求。在教育部及江西省教育厅相关政策文件的指导下,华东交通大学(以下简称“我校”)积极开展基础工程课程的国际化教育教学改革,以国家战略发展为导向,紧扣“双一流”建设目标,不断进行教学实践探索,以开阔学生国际视野,增强学生对多文化、宽知识体系的理解,并着重培养学生的工程创新和适应变化能力,进而达到了更高质量的教学效果。在中国企业大规模进军国际基础设施建设市场的背景下,为我国基建企业输送了更多宽口径、厚基础的实践性土木工程类人才。

“一带一路”背景下基础工程课程教学改革论文

  一、基础工程课程教学存在的问题

  基础工程是一门解决建筑、铁路、桥梁、港口码头及管线结构等建构筑物地基与基础设计、施工问题的技术性学科,是土木工程、铁道工程、港口航道工程、城市地下空间工程等大土木类学科的一个重要支撑性学科[6-7],也是一门在实际工程中应用广泛的学科。“万丈高楼平地起”“地基不牢地动山摇”,任何建构筑物及基础设施的修建都离不开基础的设计与施工。基础工程同时也是一门交叉性、多理论交融的综合性学科,需要运用工程地质学、土力学、岩体力学及结构力学和钢筋混凝土结构等基本理论和方法解决实际工程中地基基础设计和施工中遇到的各种问题,因此需要学生具有扎实的数学、力学等理论基础知识及相应的工程经验。通过对国内外基础工程课程教学的广泛调研,笔者总结了目前该课程教学主要存在的问题。

  (一)教学内容传统陈旧

  传统基础工程教学内容主要包括浅基础、深基础及软基处理等,其中浅基础及桩基础为主干课程内容。以我校基础工程课程为例,课程总学时为32课时,其中有关天然地基的浅基础分类、刚性扩大基础施工、地基容许承载力的确定、刚性扩大基础的设计与计算、桩与桩基础分类、桩与桩基础的构造及施工等相关内容就占据了15个课时,这些较为浅显的内容占据的教学课时比例过高,导致其他内容的课时量不得不被压缩。相对而言,条形基础、柱下独立基础等浅基础在目前工程实践领域已较少应用,因此相关教学内容与工程实践差异较大,且难以解决实际工程问题。随着社会不断发展及机械装备的快速进步,基础工程领域不断往海洋、交通及能源等领域扩展[8]。例如,在海洋工程领域得到广泛应用的大直径桩基础、导管架基础在现有教学中基本未有涉及;在交通领域中普遍采用的桩承式路堤技术鲜有介绍;在光伏发电土建领域应用广泛的螺杆桩、螺纹桩基础也鲜有涉及。改革开放以来,我国工程建设领域得到了日新月异的发展,在实际工程建设中提出及发展了大量创新性基础工程技术。现有教学如不在内容上有所创新,不紧跟时代发展步伐,仍墨守成规地讲授20世纪五六十年代的相关浅基础内容知识,不仅会使课程教学与当前时代基础工程建设严重脱节,而且难以调动学生的学习积极性。

  (二)教学理论体系游离于国际通行理论体系

  由于历史原因,我国土力学及基础工程领域的绝大多数理论体系沿袭的是苏联模式,与欧美日等国家的理论体系存在较大差异。例如,我国确定地基承载力时采用的理论方法是苏联学者提出的临塑荷载p1/4,在实际工程中则根据土的类别及状态等参数通过查找相应规范给出的图表确定其实际允许承载力值。上述计算理论将土体简化为弹性介质,并根据弹性理论求解塑性问题,与实际情况存在较大差异。应当说,在早期我国经济不发达时期采用上述简化方法可以较好地克服工程建设中技术及设备不足的问题,有其历史贡献。但随着工程建设朝着“更高、更大、更深”的方向发展,目前我国教材中现有的理论方法已远远不能满足实际工程中复杂的建设需求。

  目前,在基础工程领域国际通行的设计方法主要以欧美日等国家的理论体系为蓝本,其更倾向于通过静力触探、动力触探等现场原位测试技术手段确定地基基础的承载力。在理论计算方面,欧美日等国家确定地基基础极限承载力方面主要基于极限平衡理论,通过假定地基滑移线推求地基极限承载力大小。对于桩基础承载力计算,欧美规范主要基于试桩数据库的ICP、API规范,其来源于大量工程实践,实践经验较丰富,与工程实践的吻合度较高。随着“一带一路”工程建设的不断深入推进,我国现有的设计标准与国际通行设计方法间存在差异的问题越来越突出。我国基建在走出去的同时还需要进一步提升软实力,即相关人员在进行地基基础设计时需要精通世界通行规范的设计流程。在完全推行我国设计标准还存在较大困难的情况下,学习目前国际通行的设计理论、掌握相应设计标准,可以更好地服务“一带一路”沿线国家业主审查需要,具有重要的现实意义。

  (三)教学方式枯燥,缺乏工程实践

  基础工程是一门实践性很强的技术性课程,合理、高效的教学方式是保证其教学效果的重要手段。受传统教学思维及教学管理方式的影响,在目前教学过程中多数教师仍主要以PPT讲授的方式讲解相关知识,学生参与度低,难以引起学生的学习兴趣,教学效果较差。同时,由于教师多采用文字讲授方式,直观性较差,学生难以直观建立包括施工设备及施工流程在内的施工技术体系,工程实践意识较差,过分注重死记硬背一些理论计算公式,而忽略了基础工程这门课程本身具有的经验实践性属性。随着“一带一路”倡议的实施,对相应工程技术人员的要求越来越高,因此对学生来说,除了扎实的理论基础,工程实践经验及解决问题能力培养也很重要。

  (四)思政元素缺乏,挖掘较浅

  思政教育是高等教育的重要部分,是高校立德树人的根本遵循。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调:“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面。”[9]因此,在课程教学中教师需要充分认识到思政教育的重要性,让学生在学习专业基础知识的同时,培养良好的思政素养[10]。基础工程课程作为一门传统的土木类专业课程,其主要突出知识的专业性与技术性,传统课程教学中较少涉及思政元素的挖掘,教师在讲授课程内容时基本以知识点为主,很少对思政内容进行扩展。同时,目前既有教材也很少涉及思政方面的内容,从而导致课程教学中缺乏思政元素。另外,在课堂上即使有教师考虑到思政元素的挖掘,挖掘程度也较浅,实施“灌输式”教学,教学效果较差,往往难以达到思政教育的目的。

  (五)工程伦理及人文素养培育不足

  “一带一路”沿线50多个国家,各国风土人情、历史文化及语言文字纷繁复杂,宗教信仰及社会制度均存在较大差异。在不同国家开展相应的工程建设,需要尊重当地的历史文化、风土人情及宗教信仰等人文环境,这样才能在保证企业经营效应的同时,保护当地生态环境,为当地民众带来实实在在的利益,进而才能获得当地民众的认同,企业经营才能长久有续,中国的国家形象才能得到越来越多的人的尊重[11]。因此,在“一带一路”背景下,中国企业及相关工程技术人员要在竞争激烈的国际上获得广泛认可,除了需要具备扎实的理论知识、丰富的工程经验等硬实力,还需要增强工程伦理素养及人文素养。但实际上,作为向社会输送相关工程技术人员的高校,基础工程课程教学多侧重于“技”与“术”的教授,对学生工程伦理及人文素养等方面的培养较为欠缺。具体表现为重视对地基基础设计的基本原理和方法等理论知识的教授,且注重培养学生从事基础工程设计规划的能力,而并未引导学生学习在工程设计时必须遵循的伦理准则,更未让学生学会处理工作中面临的道德困境等。

  笔者在课堂教学过程中面向我校土木专业城轨方向的学生编制了一份调查问卷,调研学生对目前基础工程课程教学现状的认识,统计结果如表1所示。从表中可以看出,教学内容陈旧、教学方式枯燥、缺乏实践及思政教育欠缺是学生反响较为强烈的问题。

  二、“一带一路”背景下基础工程课程教学改革策略

  基于“一带一路”背景及“双一流”国际化的培养目标,结合目前基础工程课程教学现状,笔者从教学内容、教育角色、授课方法、思政融入四个方面开展教学改革探索,旨在开阔学生国际视野,培养具有扎实理论基础、丰富工程经验及较强人文素养的宽口径复合型人才,并取得了一定教学效果。

  (一)深化拓展课程教学内容

  第一,拓宽学生的知识范畴。对此,在基础工程课程教学过程中,教师可以结合自身科研经历积极地向学生介绍国内外最新、最前沿的基础工程领域知识。基础工程作为土木工程重要的分支,国内外近几十年涌现出大量的创新性技术。例如,在讲述桩基础相关知识时,教师可着重向学生介绍国内外几种新型桩基础形式,包括劲芯复合桩、大直径现浇薄壁管桩、竹节桩等,并详细阐明其工作原理及优缺点;在介绍锚索锚固时,向学生介绍几种可回收式锚索技术,并说明其对应施工方法;在讲述浅基础相关教学内容时,详细阐述基于极限平衡理论的地基基础极限承载力计算方法,并介绍其基本理论假定、发展过程及推导求解过程,这样不仅可丰富学生的基础理论知识,也可帮助学生加深对基础极限承载力的认识;在讲述桩基础的分类及研究进展时,详细说明目前国外基于ICP、API规范的竖向打入桩及水平受荷桩的设计计算方法,并与实际工程进行对比。同时,教师还可开设部分专题课程,着重介绍基础工程领域近些年的新进展、新工艺及新思想。通过介绍本领域最新、最前沿的专业知识,不仅能提高学生的学习积极性,而且能给学生较大的思维启发,有助于激发学生自主钻研的热情。课堂教学实践结果表明,在给学生介绍相关前沿知识时,课堂氛围明显活跃,师生互动效果较好;部分学生积极发散思维,广泛查阅相关资料,尝试进行专利申请。

  第二,积极给学生普及国际通用的设计标准和设计方法,可有效加深学生对相关理论的理解,有助于开阔学生的国际化视野。例如,在讲授桩基承载力确定方法时,教师可以孟加拉国帕德玛公铁两用大桥为例,该桥严格按照欧美规范进行设计,通过图文并茂的方式详细介绍了采用静力触探方法和API规范确定桩基承载力的理论基础和实施方法,并与国内公路桥涵规范结果进行对比。相较于我国规范,欧美API规范提供的土体参数高20%~30%,虽然勘察难度较大,但可有效降低工程成本,提高企业的竞争力。以“一带一路”代表性工程剖析为例,不仅可以有效激发学生的学习动力,而且在课程教学中可进一步融入思政元素,极大地增强学生的自豪感及投身国家建设的热情。

  (二)以学生为教育主体

  目前,在校大学生多为’00后,其往往对传统授课模式较为抵触,故教师采用传统的照本宣科式授课方法难以实现较好的课堂效果。在此情况下,基础工程课程教学中,教师应当转换思维方式,改变把学生视为教育客体,过分夸大教师主体地位,一味“灌输”教学内容的教育模式,而要充分发挥学生的主观能动性,并培养学生独立思考、自主学习的能力。具体来说,在基础工程课程教学中,教师可将班级学生按5人一组的方式分为8个小组,并安排每组学生自主选择一个“一带一路”沿线国家,搜集该国家的历史人文及风土人情资料,同时查找该国家的地形地貌、典型地层分布及代表性工程资料,最后通过小组汇报的方式进行讲解介绍。采用这种模式进行课堂教学可有效发挥学生的主观能动性,在提升人文素养、开阔国际视野的同时,学生可学习到不同国家相应的工程技术知识,而且可以锻炼学生团结协作、汇报演说等综合能力,进而取得较好的教学效果。

  (三)多手段融合的教学方法实践

  多数教师在进行课堂授课时主要采用PPT讲解、板书等传统教学方式,这类教学方式对于高等数学、理论力学及结构力学等基础性理论课程较为适用,可培养锻炼学生的思维演算逻辑,但对于基础工程这类实践性很强的课程而言,其教学效果还有待进一步提高。基础工程课程教学涉及大量施工装备、施工流程介绍的内容,教师仅采用文字讲解或图片方式很难让学生有直观的印象,学生难以有效地消化吸收知识点。基于此,笔者在基础工程课堂教学过程中大量采用视频或三维动画的方式对相关施工机械工作原理、施工流程等进行说明,学生对知识点的掌握效果显著提高。同时,基于教研室多年积累的大量工程实践视频资料,在基础工程课程教学过程中教师可补充大量课程相关的工程素材及视频,以此激发学生课堂学习兴趣与热情,打开学生的思路,从而提高学生学习质量。此外,当代大学生多数喜欢在弹幕网站进行学习,因为该类网站具有大量网络用户上传的视频学习资料。鉴于此,教师在基础工程课程教学中可以结合教学需求,从弹幕网站上选取可用的视频在课上播放,以此激发学生的学习兴趣,帮助学生掌握相应的知识点。

  (四)思政教育的融入

  习近平总书记曾强调:“思政课的本质是讲道理,要注重方式方法,把道理讲深、讲透、讲活……”[12]因此,在基础工程课堂教学中,教师要主动同学生进行深入探讨与交流,用事实讲道理,用先进人物、典型事迹阐明道理。通过有血有肉的故事和人物揭示问题的本质,以事实道理说服学生,激发学生崇正向善的热情,提高学生的思想认知水平,激发其建功立业的信心与热情。同时,在单次基础工程课堂思政教育上,教师不应花费过长时间,而应将思政教育穿插在知识教育中,润物细无声,尽量做到堂堂有思政、课课有穿插[13-14]。在课堂教学过程中,教师大部分时间还是应进行专业知识的介绍与讲授,因为知识讲授是根本,课程思政是“催化剂”。如果一堂课中花大量时间开展思政教育,刚开始学生学习热情与积极性会比较高涨,但时间一久,学生便有可能产生抵触和逆反心理。

  基础工程课程教学中,思政元素的挖掘需要贴合实际,以事实展示思政教育的内涵。以土木工程为例,自改革开放以来,我国在基础设施领域取得了突飞猛进的发展,各种基础设施如雨后春笋般拔地而起,建造了大量具有世界水平的代表性建筑物及基础设施。我国不仅是建筑大国,还是建筑强国。我国的高铁工程在短短十几年间从无到有、由少到多,现如今通车里程已达世界第一,且远超世界第二,差距还在逐渐拉大。这些大国工程都离不开基础工程的发展,都可以作为基础工程课程思政元素的挖掘对象。换言之,我国工程建设领域取得了巨大成就,为思政教育及思政元素的挖掘提供了翔实的工程素材,而且这些成就的实现离不开中国共产党的伟大领导,是中国特色社会主义制度集中力量办大事的生动体现,也是成千上万广大人民群众、中华儿女辛勤汗水与智慧的结晶。

  另外,在基础工程课程教学中实施思政教育时,教师也可以立足失败案例进行警示教育,培养学生的职业素养与职业情怀,加强其对工程建设的敬畏心。例如,在基础工程绪论这一节教学中,教师可以古代赵州桥、大雁塔等著名历史建筑为例,介绍其几千年来多次经历地震、大风、水患等自然灾害的侵袭但依旧屹立不倒的事实,以此说明古人对待建筑的精益求精及工匠精神。同时,教师也可以根据教学主题,通过视频或叙述的方式呈现我国在基础建设领域发展过程中出现的失败的工程案例,分析其存在的问题,以此解答学生的疑惑,并借机与成功的工程案例进行对比,以便进一步培养学生的工匠精神,增强学生对工程的敬畏之心,提高其职业素养。

  三、结语

  随着国家“一带一路”倡议及“双一流”战略的提出,社会对大学生综合素质提出了更高的要求。近几十年来,基础工程领域随着理论的进步及工程装备的优化取得了长足进步,发展并积累了一系列新技术、新工艺。基于此,传统基础工程课程教学在教学内容、理论体系、教学方式及人文素养培养方面存在一些问题,对此,笔者结合教学实践,从教学内容、教育角色、授课方法、思政教育四个方面开展教学改革探索,并取得了初步成效,为培养具有国际视野及人文素养的宽口径、厚基础实践性土木工程类人才提供了可行的教学思路。

  

      参考文献:

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  [11]韩小娜.“一带一路”背景下土木工程专业国际化人才培养研究[J].教育教学论坛,2020(50):52-54.

  [12]习近平在中国人民大学考察时强调:坚持党的领导传承红色基因扎根中国大地走出一条建设中国特色世界一流大学新路[EB/OL].(2022-04-25)[2022-05-10].http://www.gov.cn/xinwen/2022-04/25/content_5687105.htm.

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