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大约一个世纪前,美国教育家克伯屈(1871―1965年)首次提出项目教学法,并且将其发展成为一种有效的教学模式,随后逐渐被各国广泛接受并应用在实际教学中。一般认为,项目教学是通过“项目”的形式进行教学,而“项目”可以是一个需要认识和解决的特定问题,也可以是一个以生产具有实际应用价值的产品为目的的任务。项目教学是一种建立在构建主义理论基础上的教学形式,与传统的教学方式有着本质的区别。在项目教学中,教师以课程内容和学生的学识积累为基础,提出一个由复杂真实的问题和精心设计的任务构成的“项目”,并为学生构建一个开放、互动的学习环境,学生以小组或个人等不同组织形式,围绕“项目”,通过查找文献、调查研究、讨论等方式展开活动。整个项目活动都是在教师指导下,由学生探索研究完成,是一个重过程、重应用、重体验、重全员参与的教学过程。
2 园林模型设计与制作教学现状
2.1 学生学习情况
高职高专的学生在经过系统的美术、构成以及材料等课程的学习后,在平面和立体构成、色彩、材料运用等方面积累了一定的知识与技能,为建筑模型设计与制造的课程教学打下了基础。
2.1.1 学生缺乏对模型制作课程的正确认识。
在很多学校,建筑模型设计与制作课程总学时减少到40学时左右,与众多设计课相比,其分量在减少。不少学生把精力投入到学习设计软件上,认为今后主要是从事设计或管理工作,对模型制作技能要求不高,只要了解一点就可以了。在教学过程中表现为学生投入学习的精力不多。
2.1.2 学生缺乏将平面设计转换为立体模型的空间分析能力。
建筑模型设计与制作课程主要是为了训练学生将平面设计成果转换为立体实物模型的能力。这些能力包括设计分析、空间想象、过程解析、实践动手方面的能力。学生前期的设计课程学习都是以平面为主,很少接触立体空间的分析,立体构成方面的内容也较为缺乏,使得学生在将平面设计图转为立体模型时,对尺度、比例及细节方面把控不足。
2.1.3 学生缺乏对各种材料的模型制作方法全面了解。
对于同一种材料有许多可以采用的成型加工方法来制作模型,但在教学中,由于学校的不同,或教师之间的兴趣不同,选择实际模型制作的方法和过程有差异,每位学生实际参与制作的模型数量有限,掌握的模型制作经验不够全面。学生在完成本课程学习后仍缺乏正确选择模型制作方法与工艺的能力。
2.1.4 学生掌握的模型制作技能和水平普遍不高。
表现性模型非常强调模型的真实感,在制作模型时学生应能正确感知精度非常关键。由于学生的实际经验不足,操作技能不高,在模型制作过程中处理造型、结构、保证尺寸精度、表面肌理效果方面与要求都有很大差距。
2.1.5 学生缺乏模型制作的综合训练。
虽然在模型制作课程之前开设了必要的基础课,但许多学生并没有认真考虑各门课程之间的必然联系,以致制作的模型作品与设计图对比有差距、用人体尺寸检查不够合理、分析色彩搭配不够协调、选用材料与工艺不够正确等,就是到了毕业设计阶段,这些问题还是经常出现。因此,加强模型制作的综合训练,是模型制作课与其他专业课和实践课程需要共同解决的问题。
2.2 课程教学情况
目前的建筑模型制作课程的考核和评价系统主要以过程评价和成果评价为主,主要针对学生理论结合实际的效果进行考核,缺乏对学生在理论知识掌握方面的考核评价。由于模型制作实训的过程主要以团队合作的形式展开,很难对团队中的每个成员做出准确的评价。虽然现在国家已经有相关的建筑模型制作员的专业教程和考核标准,但偏重于理论知识的考核,对于高职院校的学生而言,由于模型制作课程课时量的限制,理论教学相对薄弱,对学生理论知识掌握的考核存在难以实施的问题。由于建筑模型制作课程现在处于起步探索阶段,各个院校的考核项目和标准都有所不同,所以要形成完善的考评系统,还需要花费一定的实践进行探讨和研究。
2.3 实训条件情况
目前国内各大院校开设的建筑模型制作课程,其实训过程主要着重于建筑实体和小型规划上面。模型制作课主要是相关设计课程的辅助,培养学生设计创作、动手制作和立体空间思维三方面的能力。目前的实训教学手段主要着重于锻炼学生的设计能力,没有针对模型制作行业进行教学实训。而且,由于成本和加工机械等方面的因素,一些模型制作行业中大量采用的材料很难在实训教学过程中采用。一般来说,学生的建筑模型作品主要以“工作模型”和“方案模型”为主,相对简单,其设计的图纸常存在片面考虑局部和对比例大小掌握不好等问题。建筑模型的实训教学需要具备一定面积的实训场地,但由于教学投入的问题,目前很难提供设备完善和系统化的实训场地。
3 在《建筑模型设计与制作》课程教学中如何实施项目教学法
3.1 课程教学内容的选择
建筑模型设计与制作课程在不同专业中的针对性不同,园林专业主要以绿化设计为主,景观专业主要以景观小品设计为主,城镇规划专业主要以建筑及建筑整体空间营造为主。在课程主要实践教学内容的选择时,根据地块大小、设计比例、物件尺度、精细程度以及表达目的等方面的要求,不同的专业在课程教学的设计、组织、流程、考评等方面均有一定的差别,从而体现课程的针对性,使课程教学效果达到最佳。
3.2 课程教学设计的组织
针对本专业的教学特点及学时安排,结合建筑模型设计与制作课程将课程流程分为基础知识、模型设计与制作、模型展示与表现三个项目阶段,详细内容及任务分配如下表1:
3.3 课程教学任务设计
课程教学任务设计,见表2。
3.4 课程教学进度设计
课程教学进度设计,见表3。
3.5 教学考核方案设计
本课程的考核方案考虑到教学的特点,结合高职高专职业教育的需要,采用工作过程评价和工作成果考核的方法展开,将学习的过程和成果以职业工作的形式表现出来,具体内容见下表4。
4 总结
基于项目驱动的教学将教学从传统的以“教”为中心转向以“学”为中心,学生由被动学习转向主动学习,有利于培养学生收集和处理信息的能力、独立思考的能力、综合运用各种知识解决部里的能力、终身学习的能力以及与他人分工协作的团队意识。在实施项目教学法过程中,广西生态工程职业技术学院园林系城镇规划专业学生参与完成了广西首届园林博览会柳州园模型制作、柳州市柳侯公园“中华园”模型制作,这两个作品分别被遴选为优秀作品参加了2012年、2013年中国-东盟学生技能展,2015年完成了广西生态工程职业技术学院校园景观模型制作,均取得了不俗的成绩。
参考文献:
[1]马鹏超.项目教学法在建筑力学教学中的运用[J].江西建材,2015(15).
[2]王华.行为导向教学法在项目化教学中的运用[J].教育与职业,2015(11).
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1.TOPCARES?鄄CDIO培养模式
TOPCARES?鄄CDIO是我院在自身教学特点的基础上,结合国外先进的教育教学理念而提出的一种全新的教育培养模式,代表在教育过程中以CDIO培养模式为基础,主要提高学生TOPCARES的能力:
T代表技术知识与推理能力(Technical knowledge and reasoning );
O代表开放式思维与创新(Open minded and innovation);
P代表个人职业能力(Personal and professional skills);
C代表沟通表达与团队合作(Communication and teamwork);
A代表态度与习惯(Attitude and manner);
R代表责任感(Responsibility);
E代表价值观(Ethical values);
S代表实践构思、设计、实现和运行为社会的贡献(Social contribution by application practice)。
本文提出了结合TOPCARES?鄄CDIO培养模式对可视化设计课程群建设进行改革的重点措施。
2.可视化设计课程群建设的意义
课程群建设是把内容联系紧密、内在逻辑性强、属于同一能力培养范畴的同类课程作为一个系统进行建设。TOPCARES?鄄CDIO改革中,课程群的建设是一体化课程设计的重中之重,要打破单一课程内容的归属性,从能力培养的角度出发,充分考虑专业知识的分配、实施、保障和技能实现等各个环节之间的关系,系统的建设课程群,使学生能够获得全面的,有效的,注重岗位技能的培养。同时,基于 TOPCARES-CDIO人才培养模式的可视化设计课程群的建设也能够提高学生学习兴趣 ,让学生获得有益知识;帮助学生实现自我构建,得到自我提升;提升学生团队协作能力和自我完善的能力。因此,做好课程群的建设是提高学生个人能力,培养学生岗位能力的必要之举。
3.可视化设计课程群的建设
3.1课程建设
《美术基础》主要用于开拓学生的设计思维,培养学生构图、色彩等最基本的艺术修养,并且使学生掌握Photoshop绘制贴图、修图的技术应用。
《三维建模》让学生掌握三维建筑模型、家居模型、工业模型等设计与制作的方法,通过对3ds Max的基本操作及建模方法的学习,为后续课程可视化设计打下软件操作和建模基础,为三维建筑动画项目提供建模基础。
《可视化设计》注重实际操作技能的培养,采用实例教学方式,由浅入深地讲解了使用各种软件进行可视化设计的配合关系和基本流程。通过本门课程的学习,提高了学生综合运用可视化设计软件工具的水平,使学生全面掌握可视化设计的基本流程并具备独立完成产品和建筑可视化项目的制作的能力。
《分镜头台本设计》让学生通过镜头表达视听语言的方法。分镜头台本设计在制作动画中是一个重要课程,可学习摄像知识,初步培养影像构思与表现能力。通过本课程的训练,可胜任常规影像拍摄、剪辑等任务,为后续开设的三维建筑动画课程打好基础。
3.2项目建设
项目单元1:建筑动画的前期准备,包括建筑动画方案及脚本的确定、分镜头动画的绘制,共15学时。通过实训,学生能够胜任项目策划设计的工作。该项目单元面向项目策划师工作岗位的培养。
项目单元2:建筑动画中场景模型与材质的创建,包括创建沙盘模型、创建场景中主要建筑模型、精简场景的模型数量、创建场景中主要建筑材质规范材质路径,共30学时。通过实训,学生能够制作出主要场景的精细模型,配景的简化模型,整个场景的材质设定。该项目单元面向三维建模师、材质灯光设计师的培养。
项目单元3:建筑场景动画的创建,包括场景动画的创建、建筑生长动画的创建、其他配景角色动画的创建,共30学时。通过实训,学生能够按照分镜头脚本制作出整个场景的摄像机动画和其他动画,该项目单元面向三维动画师的培养。
项目单元4:场景灯光效果设置与渲染输出,包括场景清晨、正午、黄昏、夜晚等各时段灯光效果的创建,共45学时。通过实训,学生能够完成场景中各时段的灯光效果设置。该项目单元面向材质灯光设计师的培养。
项目单元5:后期特效制作与渲染输出,包括分镜头基本校色处理、特效创建和短片剪辑输出,共30学时。通过实训,学生能够完成整个短片渲染输出合成,该项目单元面向剪辑特效合成师的培养。
3.3 教师团队建设
根据企业项目管理方式将团队中教师的角色与企业职位对应,教师担任教学和管理的双重职责。
3.3.1课程群负责人:主要职责是进行课程群的总体规划,项目的设计、安排、审核,教师团队管理等工作,相当于企业中的总经理职位。
3.3.2二级项目负责人:主要职责是进行项目的设计、项目进程的控制、项目内容安排,项目负责人遵循企业标准带领授课教师和学生完成项目制作,相当于企业中的项目经理职位。
3.3.3课程负责人:主要职责是根据二级项目要求安排课程内容,对学生需要的知识技能进行教授,安排其他授课教师根据制定好的课程大纲和能力培养目标同时进行授课,相当于企业中的主管工程师职位。
3.3.4授课教师:主要职责是教授学生专业技能,接受课程负责人安排,相当于企业中的工程师职位。
4.结束语
我校基于TOPCARES-CDIO人才培养模式的可视化设计课程群的建设改革已全面实施,并达到了较好的预期目标,但其中也暴露出了部分问题,我们将继续前行,总结经验,坚定不移的贯彻TOPCARES-CDIO人才培养模式,建设好可视化设计课程群,努力为国家培养更多的优秀的艺术设计(电脑动画方向)人才。
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BIM 技术诞生于美国,逐渐扩展到欧洲、日本等发达国家,这些国家的 BIM技术都发展到较高水平。在美国,国家科学建筑研究院 2007 年美国国家 BIM标准第一部分;在日本,国土交通省 2010 年开始 BIM项目试点;新加坡于 2011 年由建筑管理署 BIM发展路线规划。发达国家,BIM理念也被高等院校融入建筑与工程类专业的课程研究和改革。 1.3 BIM技术在国内的运用
在国内,得益于 BIM相关技术的应用,上海中心大厦、北京奥运会水立方、天津港国际邮轮码头等一系列造型和空间关系复杂、体量大、协同要求高的建设工程项目能够顺利实施。 2012年建设部着手编制了BIM相关标准。
2 BIM运用对工程造价专业的改变
2.1 思维模式--数字造价思维转为模型造价思维
现在:项目在可行性研究阶段,从历史积累的指标库中筛选出与现有项目相似的历史指标数据与可行性研究报告做项目估算;设计阶段用初步施工图得到一个设计概算;招投标阶段,运用详图施工CAD图导入算量软件中,分别算量和计价,然后得到施工图预算;施工阶段记录过程中发生的变更、差价与索赔,通过对预算的调整得到结算与决算的造价。
引入BIM:在设计阶段就建立一个标准的建筑模型;招投标阶段时,造价工程师将工程造价信息录入模型中,得到模型工程量和造价从而生成施工图预算;施工阶段通过对模型数据和信息维护得到结算、决算造价与真实指标信息;工程完工后,模型中的标准部分可分别保存到指标模型库中,为以后类似的项目造价复用与参考。
2.2 工作方式--单机的软件单专业转变为平台多人协助
现在:估算与概算用Excel作为工具;在招投标阶段做施工图预算的时候才使用算量、造价软件,使用流程也不方便;没有一个统一的平台,各个专业的造价人员协作几乎都是通过模型的导入导出来实现的,有时甚至各自建模;若有问题更是需要记录在文档中,用其他方式进行沟通确认,极为不便。
引入BIM:基于BIM的建筑模型将会以一个平台的形式出现;集成多个专业的造价信息;造价工程师在这个平台中,录入各自专业的造价信息;问题与记录也以模型为基础在平台上进行沟通;减少重复建模以及沟通和确认问题所耗费的大量时间。
3 基于BIM的高职工程造价专业课程设置
在规划BIM课程体系时,必须同时兼顾学生专业知识、BIM知识和软件知识的学习情况。也就是说,BIM内容应实现与各类跨专业知识体系的融合,科学设置大学三年中的BIM课程内容、开设时间,实现课程与课程之间的合理衔接。BIM课程和课时的数量没有绝对的标准,内容的涵盖范围和比例可以根据不同院系的培养目标而有所区别。对于已经有BIM课程基础、BIM师资资源,特别是希望把BIM作为人才培养特色的工程管理专业,可以适当增加BIM的知识内容、提高覆盖相关课程体系的比例;相反,可以适当减少BIM的内容。对于现有的高职院校工程造价专业课程体系(图1)做了如下的建议(图2)。
图1
图2
对于教师而言,一方面要熟悉BIM学科的发展前沿、掌握BIM软件的使用方法;另一方面,必须具有与课程相关的工程实践经验,包括设计经验、造价管理经验、进度管理经验等。对于教学环境而言,必须建立BIM实训平台,有真实的项目进行虚拟设计、施工和管理,提供仿真的工程环境,让学生能够真正地感受到工程实施过程中可能出现的问题、以及基于BIM的有效解决措施。
BIM课程教学过程中,如果能够用尽量多的真实案例,实现项目的仿真设计、仿真施工、仿真造价计算、仿真4D进度计划编制、仿真5D成本管理等,将能够显著增进学生对BIM知识的理解,提高知识的应用能力。
4 BIM实训平台的建设
BIM技术的工程项目,其数据是海量的。需要构建一个BIM技术教学实践平台,其应具备如下基本功能:
4.1 硬件方面
需要一个先进网络环境下的多媒体计算机硬件系统。
4.2 软件方面
必须引入功能完善的建筑信息模型管理软件系统。现在,我国建筑信息模型运用软件里Revit是当前估计上比较成熟的产品。Revit是Autodesk公司一套系列软件的名称。Revit系列软件是专门为建筑信息模型(BIM)构建的。Autodesk Revit包括,Autodesk Revit MEP和Autodesk Revit Structure三套软件。另外还有一款Autodesk Revit Server是Revit软件服务器运用程序。广域网(WAN)中的多个用户可通过该程序同时参与Revit项目的工作。这样就解决了同一个项目不同造价人员之间的协作问题。
4.3 辅助设备
三维打印机(3D Printer,简称3DP)是快速成型的一种工艺,采用层层堆积的方式分层制作出三维模型,其运行过程类似于传统打印机,只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸,而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射黏结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。
手持设备--一般是指手机、平板电脑等设备,通过浏览器/服务器(B/S)结构的BIM展示系统,可以随时随地查看BIM模型。
总而言之,传统的教学模式应进行改变,向案例实践教学、BIM技术为核心的方向转变。现在,我国高职院校工程造价专业进行BIM改革还处于探索阶段,随着越来越多的院系进行BIM教学改革、并相互交流经验,希望能够总结出适合高职院校工程造价专业的BIM教学改革模式和方法。
参考文献:
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1 房屋建筑学课程设计教学现状
课程设计作为房屋建筑学实践性教学环节,既是学生对房屋建筑学课程理论的全面体现,同时是学生进一步理解建筑设计理论、了解建筑设计步骤、学习建筑设计规范的重要环节。[3]房屋建筑学课程设计基本都开设在大二上学期或下学期,任务为绘制一栋房屋的完整建筑施工图,是工程制图、计算机辅助设计、房屋建筑学课程理论知识的综合运用。经过长期的教学实践,发现各高校课程设计中普遍存在以下问题:
(1)学生缺乏主观能动性。房屋建筑学课程设计虽然综合了之前的制图类课程内容,但与后续课程关联小。设计采用手工绘图或者先用CAD绘图再手工描图的模式,工作量大,耗时长,很多学生不愿意花时间去思考、钻研设计内容。尤其在选题一致的情况下,设计缺乏深度和新意,雷同率高,还有学生直接从网上下载图纸试图蒙混过关。
(2)教师指导工作量大。随着房地产行业的飞速发展,土建类专业招生火爆,一个标准班的学生有40人,一名教师至少要指导两个班的学生。整个设计过程中教师至少要对每个学生的建筑平面方案、建筑立面、建筑剖面进行三次指导,这么多的指导工作让教师分身乏术,力不从心。
(3)设计时间安排不合理。课程设计的时间有两种安排,一种是在房屋建筑学理论课程结束后,在期末专门安排一周时间让学生在指定教室进行设计绘图。此时期末考试临近,学生应考压力大,难以集中精力进行课程设计,教师也无法一周全天守在教室监督学生。另一种是设与房屋建筑学同步,学生在课余时间自己寻找教室或者在宿舍里进行绘图,教师在授课间隙对设计进行指导。这种安排模式的缺点是教师指导时间无法保证,很多学生等到最后要上交图纸前再赶工,设计质量低下。
随着计算机技术的发展,BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)的兴起,为房屋建筑学课程设计改革带来了新的方向。
2 结合BIM的课程设计改革探索
2.1 BIM概况
BIM是通过三维数字技术,建立集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,对工程项目全过程数据进行详尽表达。[4]BIM技术将传统绘制二维施工图的过程,变为建立三维立体模型的同时生成二维图纸,软件使用者在交互界面的每一个操作都能直接在二维图纸和三维模型上同步体现,设计完成的建筑模型再结合时间的概念,构成4D模型对工程进行综合管理。[5]我国高等院校都在积极探索将BIM技术融入课程的教学改革,现在教学中最常用的方法就是在将课程中书面文字转换为生动立体的可交互式施工现场模拟场景,[6]在实践教学中让学生通过可视化的三维立体建筑信息模型对建筑设计过程及施工现场环境产生直接深刻的感性认识。[7]
2.2 结合BIM技术在课程设计教学
将BIM技术融入教学体系后,房屋建筑学课程设计因为紧跟制图类理论课程,开设时间早,作为学生第一次运用BIM技术进行完整建筑设计的实训课程,在课程体系中起着承前启后的重要枢纽作用,其在课程体系中位置如图1所示。
在开始房屋建筑学课程的学习时,先安排学生按照毕业设计要求选题,然后在课程设计中完成毕业设计的建筑设计部分。课程设计先使用BIM建模软件Revit绘制建筑方案,经教师指导后绘制三维建筑模型,然后根据三维模型生成的二维图形,结合制图规范的要求修改为标准的施工图,打印出来作为作业上交。
课程设计在房屋建筑学理论课程中平面设计内容讲解完毕后的第6周开始,设计过程采取机房集中指导与学生业余时间绘图相结合的方式,其中教师需要每周在机房指导2节课,其余时间开放机房让学生自行学习,进度安排如表1所示。
布置设计任务后,将机房在课余时间开放8周,变为设计教室。教师每周在固定的时间去机房检查学生阶段成果,对学生个人疑问进行单独指导,对在设计中普遍存在问题进行归纳总结,落实。设计时间在第6周-13周,各门课程都还没有结束,学生没有备考压力。教师指导时间充裕。
在房屋建筑学课程设计中建立的BIM模型,在结构设计课程上作为进行手算和计算机分析的依据,之后再根据结构计算结果补充BIM模型的配筋,调整建筑设计不合理的地方。BIM模型还可以被土木工程施工中使用的管理软件Navisworks及工程经济学课程上使用鲁班、广联达等造价软件直接读取,用于检查模型构件是否存在碰撞冲突的情况,模拟施工进度,自动生成工程量,进而以此为基础编写施工组织设计和造价文件。
3 结语
在房屋建筑学课程设计中引入BIM软件Revit,使课程设计与BIM系列软件在课程体系的应用教学紧密联系到一起。作为设计成果的建筑模型可以用于后续专业课程和毕业设计,让他们更加重视课程设计。新颖的设计手段可以激发学生的学习热情,符合建筑业的发展趋势,值得在未来的教学改革中深入探索。
参考文献
[1] 廖荣.房屋建筑学课程教学探讨[J].高等建筑教育,2013.22(5):99-101.
[2] 王秀珍,刘丹.浅析房屋建筑学课程设计教学中的管理控制――以湖南工程学院为例[J].湖南工程学院学报(社会科学版),2012(1):95-97.
[3 安巧霞,孙三民.房屋建筑学课程设计教学改革与实践[J].科教导刊(下旬),2016(11):109-110.
[4] 齐岳,张俊华,赵文军.结合BIM技术的房屋建筑学课程改革探讨[J].高等建筑教育,2014.23(6):147-149.
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明确人才培养目标
人才培养方案是确定一个专业的人才培养目标、培养规格、就业岗位群、课程体系等内容的纲领性文件。我院建筑工程系(以下简称我系)在企业调研的基础上,通过专业教师与企业技术人员多次研究、讨论,召开实践专家研讨会等形式,制定了建筑工程技术专业人才培养方案。
建筑工程技术专业旨在培养拥护党的基本路线,适应新型工业化生产、建设、服务和管理第一线需要,德、智、体、美等方面全面发展,具备从事建筑工程施工技术实施与质量控制、施工组织与管理、成本控制等实际工作的基本能力,具有良好职业道德和敬业精神的建设行业一线高素质技术管理人才,主要在建筑施工企业的施工员、质检员、安全员、测量员、资料员等岗位就业。
构建学习领域课程体系及能力体系
我院建筑工程技术专业通过多年的教学改革,以专业建设为核心,以提高人才培养质量为目的,加强内涵建设,突出职业岗位需求,积极完善“双证书”制度,以造就建筑企业一线需要的“精施工、会管理、懂设计、通经济”的高等技术应用型专门人才为目标,将理论知识学习、实践能力培养和综合素质提高三者紧密结合起来,对创新人才培养模式进行了不断探索和实践,摸索出了工学结合的“一·二·三”人才培养模式。“一·二·三”人才培养模式内涵:“一”指搭建一个政府、行业、企业、学校四方联动,校企共建的合作平台;“二”指构建毕业证和上岗证双证融通的课程体系;“三”指通过三阶段工学交替,实现三级能力递进,达到“零距离”就业。三级能力指基本能力、综合能力、顶岗能力,如图1所示。
(一)基本能力
通过召开实践专家研讨会,确定了11门学习领域课程,每一门学习领域都是基于工作过程的典型工作任务,代表一个专向能力,因此形成11项专项能力:施工图识读与会审、建筑材料监测与应用、建筑施工放线、施工安全预防与监控、施工组织设计、建筑地基基础工程施工、砖混结构主体工程施工、现浇结构主体工程施工、建筑防水与装修工程施工、建筑工程计量与计价、工程资料整理与归档等。
(二)综合能力
按照行业和职业岗位需求,以真实的建筑工程项目为依据,创立专业综合实训,包括工程招投标训练、施工图纸会审、编制施工组织设计、编制工程预算、项目实施监控、技术资料归档、工程质量验收等项目,实施全过程的综合实训,努力营造真实的工作场景和教学情境,可大大提高学生的综合职业能力。
(三)顶岗能力
通过在真实工作岗位上顶岗训练,使学生具备顶岗能力,实现“零距离”就业。
实训基地建设要求
11门学习领域课程都是工作过程系统化课程,需要真实工作任务的实训室或教、学、做一体化教室,需求见表1。
综合能力培养需要建设的实训室有工程招投标、技术资料归档、工程质量验收、施工建造实训室。为培养学生的顶岗能力,需要校企合作,共同建设一批校外实训基地。
实训基地建设思路
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》指出,高等职业院校要按照教育规律和市场规则,本着建设主体多元化的原则,多渠道、多形式筹措资金;要积极探索校内生产性实训基地建设的校企组合新模式,要充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。于是,形成以下建设思路:(1)利用现代计算机技术,建立真实建筑工程的数字化三维结构模型;(2)校企合作,共同建设校内生产性实训基地材料检测中心;(3)将施工建造实训中心建设成为砌筑工、抹灰工等工种鉴定中心及施工员等资格认证中心和企业的职工培训中心。
实训基地建设方案
我院作为综合性高等职业院校,既要考虑实现建筑工程技术专业人才培养目标,又要控制建设成本。从我院实际情况出发,形成以下建设方案:
(一)利用现代计算机技术,建立真实建筑工程的数字化三维模型
近年来,随着建筑行业的蓬勃发展,各种各样的建筑结构拔地而起,积累了大量的工程实例。通过利用大型的通用有限元软件ansys的强大建模功能,能建立起全面逼真反映建筑结构的模型,还可通过设置不同的材料、实常数、单元类型等参数,快速、有选择地展现所要观看的构件或细部构造。
通过编制apdl程序建立真实建筑工程的数字化三维模型,能达到如下的预期目标:完整地、全仿真地建立整个建筑的结构模型,包括基础垫层、独立基础、条形基础等;真实地显示钢筋的混凝土保护层厚度;各种钢筋的形状、弯勾位置的定位、钢筋弯弧内半径、钢筋的锚固、钢筋的层次关系等,都必须与真实的结构完全一致;能确定钢筋的下料长度;能统计混凝土的体积;能统计不同种类钢筋的体积;能显示施工缝的位置等。
建筑工程有其独特性,不仅受季节、场地限制,而且技术含量高的还属隐蔽工程,施工完毕后多为不可见。数字式三维仿真建筑模型是以真实的建筑工程图纸为蓝本,进行1∶1的全真建模;可设置混凝土为透明的而钢筋则为彩色非透明;可随时随地、身临其境地进行实训或进行建筑翻样。
仿真建模系统将提供一个巨大的仿真演示平台,在该平台上实现施工、预算等功能,使建筑视图与施工变得形象、生动起来,学生一看就懂,一学就明白。
(二)校企合作,共建校内生产性实训基地
我系已与武汉广益工程咨询有限公司合作成立了土木工程质量检测中心。该中心定位于在石家庄周边承揽检测任务,同时为我系在校生提供实习实训服务。该中心成员以武汉广益公司的试验检测人员为主,同时由我系教师指导配合,以后实行以我院优秀毕业生为该中心的主要技术力量,我系教师为指导的模式,同时兼顾教学与业务开展。并且可以聘请广益公司的技术骨干来我系进行授课与实训指导,既能锻炼学生的动手操作能力,增长学生的工程实践经验,同时也为我系校企合作、资源共享、服务社会开拓了渠道。
建设目标与实训服务项目主要包括以下几个方面:(1)满足学生专项技能训练需求。该检测中心建成后可方便我系在校学生开展建筑材料检测与验收、力学性能试验等专项技能实训项目,包括水泥基本性质检测、混凝土基本性质检测、砂浆拌和物基本性质检测、常见建筑材料力学性能试验、钢材拉伸、冷弯试验及钢筋焊接试验等检测内容;能够满足本系建工、造价、监理、钢结构、建装、室内六个专业相关课程实践教学需要。(2)强化施工生产性实训环节。按照建筑施工过程为主线的课程体系和教学要求以及专业岗位(群)的职业能力要求,开设与之相适应的施工建造实训项目。利用该检测中心开发施工建造取样与成品检测、工程质量与施工现场检测等实训项目,确保学生通过技能训练熟练掌握职业岗位需要的动手操作能力,实现理论教学、实践教学与工作任务的高度融合,大大提高学生的综合职业能力。
该合作项目已经开始实施,我院提供了600m2的场地,武汉广益咨询公司已投入了近100万元的设备,设备调试已完成,建筑工程等专业学生将于近期在此中心实训。
(三)校内实训基地建设方案
在建设数字化三维结构、生产性检测中心的基础上,专项能力和综合能力的培养还需要建设测量、施工、管理三类方向的综合实训中心,建筑工程技术专业实训中心主要实训室建设方案见表2。
校内实训基地不仅要满足教学的需要,而且要成为技能鉴定、就业培训的多功能基地。我院是河北省建设行业高技能人才培养培训基地,已在建设厅指导下开展施工员、资料员、预算员等行业资格鉴定工作,因此,我们力争将建筑工程管理实训中心建设成为施工员、材料员、资料员、预算员等建设行业职业资格鉴定基地。与质监总站合作将建筑工程检测实训中心建成质检员、取样员等职业资格鉴定中心。与石家庄市就业服务局合作将建筑工程施工实训中心建设成阳光工程培训基地、再就业培训基地,通过企业与社会需求紧密结合,按照企业需要开展企业员工的职业培训。
以培训基地为依托,加大校外实训基地建设
2008年,河北省住房和城乡建设厅批准在我院设立河北省建设行业高技能人才培养培训基地,该基地旨在形成政府主导、行业引导、企业、学校共同建设四方联动的校企合作平台。该基地于2009年2月成立了河北省建设行业高技能人才培养培训基地建设委员会,召开了基地建设委员会一届一次会议,参加企业达38家。
校企双方在自愿、平等、互惠互利的基础上,在各委员单位建立校外实训基地,加强和推进校外顶岗实习力度,提高学生的实际动手能力。聘请成员企业的专业人才和能工巧匠到学校担任兼职教师。
学院将在省住房和城乡建设厅主导下,进一步扩大基地成员企业,力争在“十二五”期间成员企业达到100家,以保证专业建设的需要。
结语
实训基地建设是三级能力递进培养体系中实践能力培养的关键所在,我院三维数字化建筑结构模型软件、校企合作生产性检测中心以及工程测量实训中心等三个校内实训基地建设虽然存在许多不足之处,但基本上满足了建筑工程技术专业人才培养方案中能力培养的要求。
参考文献:
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BIM技术;可视化;立体化;应用型;实践教学
一、土木工程专业实践教学的现状及存在的问题
土木工程专业是一个理论与实践紧密结合的专业,当前在应用型土木工程培养方案中,实践性教学环节约占全部学时的30%左右,包括实验、实训、实习、课程设计、毕业设计等多个环节,课时安排和环节设置比较合理,但由于土木工程具有分散、唯一、周期长等特点,而学生的生产实习、毕业实习一般为3~4周,在短暂的现场实习期内,学生无法完整接触一个项目从图纸到成品的完整过程。另一方面,当前倡导的能力本位项目化教学改革,要求教学过程按实践-理论-实践的顺序交替进行,也就是说大量项目化课程教学都要求学生在实际工作情境中学习,而建筑工程的工作情境如果只能通过平面来描述,效果必定不甚理想。虽然当前应用型土木工程专业在实践教学环节设置及学时安排上较为合理,但实践教学的目标即学生的应用创新能力却没有达到预期的培养效果。基于土木工程专业实践教学的现状,我们提出了融合BIM技术,优化土木工程实践教学平台,强化实践教学效果的教学改革。
二、融合BIM技术的实践教学改革思路
BIM(BuildingInformationMolding建筑信息模型)技术,是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法,即利用三维数字化技术,对建筑设计、建造及运营维护过程中的方案进行可视化展示、分析和优化。例如:在设计阶段,BIM技术可将传统的二维模型转换为三维模型,并且可以做各种各样的建筑性能分析,从而优化设计方案;在招投标阶段,可以用BIM技术进行三维模型算量,工程量会算得更为清楚准确;在施工阶段,可以利用BIM技术对整个施工过程进行模拟,检查施工方案是否合理,物料、塔吊摆放是否安全、方便等。BIM技术还可以深入到更细微的地方,包括房间布局、电梯方向运行、安全出口位置、多专业管线碰撞试验等多个方面。将BIM技术融合于土木工程实践教学的基本思路是通过BIM技术,建立校内BIM教学实训室,将案例工程的建筑设计、结构设计、配套安装设计及施工现场布置等信息模型作立体展示,向学生提供直观的项目情境,学生通过可视化的三维立体建筑信息模型对建筑设计过程及施工现场环境产生直接深刻的感性认识,进而在此基础上根据实践教学的各项要求开展实训活动。学生通过在接近真实的建筑信息模型中学习、训练,解决工程具体问题,即时直观地看到实习实训的结果,学习兴趣及成就感大大提高,实训效果大大提升。通过融合BIM技术,改变土木工程实践教学“天天在施工现场,只学到一点点”为“到现场感受体会,回到实训室进行分析、整理、计算结合的全方位职业能力训练”的现状,且随着BIM技术与土木工程实践教学的深度融合,最终将形成涵盖设计阶段、施工阶段及招投标阶段各环节职业能力训练的、一个较完整的实践教学体系。在此过程中,严格遵循“场景认知-概念原理-互动讲解-要点强化-实训练习”的实训教学路线(如图1),最终达到培养和提高学生应用创新能力的目的。
三、融合BIM技术的实践教学改革具体内容
(一)构建融合BIM技术的实践教学课程体系根据学校的办学定位和人才培养目标,以土木工程应用创新能力培养为主线,建立分层次、多模块、相互衔接的、科学系统的实践教学平台[1],与理论教学有机结合又相对独立。实践教学内容与工程应用实践密切联系,并引入BIM技术,开发综合性、设计性、创新性的实践教学项目体系。实践教学应以科技进步和社会发展为背景[2],以培养学生合理的智能结构和创新素质为目标,按照学科特点和学生能力形成的不同阶段和认识发展规律,系统设计、整体优化,以融合实践教学与理论教学,统一培养目标与教学内容、教学手段、教学方法,积极探索集教与学、校内与校外、课内与课外于一体的实践教学课程体系,如图2。
(二)建设适应学生应用创新能力培养的校内BIM实践教学实训平台[3]依托学院现有的土木工程等相关学科的实验室和校内外实训实习基地,构建融合BIM技术的建设工程技术集成展示、招投标模拟、工程项目管理模拟等综合类实验教学实训平台,并且在训练时间、训练内容、仪器设备、教学电子资源库等方面全面对学生开放,立足于培养学生创新精神和创造才能,推进学生合作学习、探索学习为方向的开放式实践教学体系建设,提升学生的工程实践能力。学生可以自主设计实训题目,然后组织实训过程,总结实训效果。建设融合BIM技术的实践教学平台,学生可以在电子工地上直观立体地看到拟建工程,继而发现存在的问题,结合理论课程的知识,优化设计施工方案,并且优化结果也即时显现,提高了学生参与工程实践的兴趣,激发了学习动力。
(三)加强与建筑企业的合作,建设校企合作的校外BIM实践教学平台[4]通过校企合作建立实践基地的形式,加大与校外施工企业的深入合作,建设校外BIM实践教学平台,把现场发现的实际问题利用企业BIM技术实践教学平台进行分析、计算、优化,将得到的结果回归到施工现场第一线,解决实际工程问题。利用企业所具有的技术优势和场地优势,拓宽实践教学的软硬件环境,学生在实际工程中以工地技术人员的身份参与工程建设管理实践,使学生的实践能力和工程素质在真实、复杂、开放的实践环境中到了充分训练,从而培养了学生的应用能力和创新能力,实现了实践教学资源的优势互补。
(四)在BIM实践教学平台上,教师们丰富自身的教学经验,拓宽自身的知识面,使教师的工程应用素质也得以提高。在实践教学过程中,发挥高校教师自身在科技理论等方面的优势,帮助合作施工企业解决项目实施过程中遇到的各种问题,并且组织学生全程参与、协助教师解决项目实际问题,不仅可以丰富教师自身的教学经验,拓宽知识面,提高工程应用素质,而且使学生在参与实践的过程中产生成就感,激发学生进一步学习和实践的动力,从而培养学生的应用和创新能力。
(五)教师和学生在BIM实践教学中实现角色转换[5]教师是实践教学的主导,因此,在构建实践教学体系时,要坚持教师的主导地位充分放开的原则。一方面,教师应以帮助学生提升将实践教学所获得的知识转化为能力、将潜在能力转化为实际技能为目标。另一方面,教师在实践教学活动中要转变角色,变“教授”技能为“指导”与“管理”实践过程,教学方式应遵循多样化原则。学生是受教育的主体,也是实践教学活动中的创新主体,在实践教学内容的设计及具体运行中,必须充分发挥学生的主动性,变受教师被动的“教”为学生主动地“学”,用“任务”来驱动实践教学的各个环节,把蕴藏在学生身上的巨大学习潜力发挥出来,引导学生真正成为学习的主体。
(六)围绕学生学习质量和教师实践教学工作质量开展评价,形成一系列的实践考评方法结合BIM实践教学平台的运行,应形成一系列的实践考评方法:从单纯考核学生所掌握的知识量转变为考核学生运用理论知识综合解决实际问题的能力;从单纯考核个体的学习情况转变为考核团队的学习情况;从强调考核学习结果转变为考核学习过程;从采用单一的闭卷考试方式转变为采用多种考核方式结合的考核模式。
综上所述,通过融合BIM技术的土木工程实践教学平台的优化及应用,将立体化、可视化的三维建筑模型及“电子工地”作为实践教学的平台和基础,学生通过立体化、可视化的模拟训练,增进了参与工程实践、解决实际问题的积极性和主动性,从而促进学生专业创新思维和创新能力的培养,最终实现应用创新型土木工程复合型人才培养的目标。
参考文献:
[1]李楠,贾宏俊.基于BIM技术的土木工程专业实践教学体系构建[J].科技创新导报,2015(09):161-167.
[2]涂劲松,李瑞霞.基于BIM技术应用的土木类专业综合实训平台构建[J].合肥学院学报:自然科学版,2015(07):76-80.
[3]刘红勇,何维涛,黄秋爽.普通高等院校BIM实践教学路径探索[J].土木建筑工程信息技术,2013(10):98-101.
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一、引言
在当今全球经济一体化的作用下,各行各业都以迅猛速度发展,尤其是建筑行业,这使得社会对于工民建专业人才的需求急速上升。近年来,国家也对现代职业教育非常重视,越来越多的初中生毕业后进入中职学校学习相关的专业知识和技能。
《建筑识图与构造》作为建筑类主干课程,是以研究国家制图标准、工程图的识读与绘制、房屋的构造组成、构造原理及构造方法的一门课程,是建筑专业必修的一门既有系统理论又有较多实践的课程。如何培养出一批符合行业要求的实用型技术人才,发挥中职教育强大的优势,对教师在教学过程中追求高效率的教学模式和手段提出进一步的要求。
二、传统教学存在的问题
传统职业教育在教学现象上表现出来的特点:一是内容主要以专业基础理论知识为重点,二是方法以教师授课和学生记忆、理解为主[1]。随着中职学校招生规模不断扩大,职业学校生源质量也有所下降。大部分学生由于初中文化基础课成绩普遍较差,对学习没有上进心,且缺乏钻研精神,对于全新的专业基础课和技能课程学起来既新鲜又费力。
对于《建筑识图与构造》课程,授课内容一般是以《建筑制图》和《建筑构造》为参考,教学手段大多采用课堂授课或多媒体教学。但不管是课堂还是借助多媒体授课,主要依赖的载体都是大量的文字和辅图片,往往忽视了实践性教学。而《建筑构造与识图》课程又是一门综合性课程,不仅包含有大量的专业术语和名词,尤其是建筑构造部分,更是包含诸多施工构造做法和工艺条例,内容复杂,数据量大而易混淆,国家强制性规范多,专业性非常强。再者教学场地的单一化,对从未接触过施工现场实践的学生来说,很难将前后章节条条框框的理论知识系统连接起来,更不会深入研究其构造做法,造成学生知识体系不扎实,前后内容无法衔接,后续课程难以展开,往往出现“高分低能”的现象。本文就如何完善教学模式,调整教学内容,以改善教学方法,提高学生求知欲,注重学生专业实践技能的培训为导向,提出作者的一些观点和采取的方法。
三、教学模式的转变和内容的革新
现代职业教育课程体系应当充分体现“以人为本”的原则,要把学生职业生涯发展作为教育的基本目的。职业教育不仅要培育能够胜任工作任务的人,更要培育能把任务做得更好的人。
1.明确教学目标,完善教学模式
教学过程中确立“以能力培养为本位”的教学目标,“以应用为主旨”构建课程教学内容体系[2]。建筑类学生毕业后主要从事施工单位施工员、监理员等工作岗位,岗位性质决定了学生必须具备实操能力、创新能力及利用所学的专业知识解决施工中遇到实际困难的能力。鉴于实际要求,在授课中对于知识目标的教学,可采用接收式教学模式,即复习旧课讲授新课巩固练习课程评价间隔复习全面复习来完成;对于能力目标的教学,可采用提出问题假设推理实例验证总结归纳来完成;对于情感目标的教学,可采用实地观察发现问题解决问题巩固知识拓展与迁移来完成。
由于中职学生对专业岗位认知接触少,专业意识不强。本课程理论知识量多,又要求学生具备一定的实操能力。在授课过程中知识要点需板书书写并进行系统讲解,辅以多媒体课件,并配有一定的施工实践影像资料,必要时组织学生进行施工现场观看及实践相结合,帮助理解及加深记忆。常见的教学方法主要采用启发教学法、任务教学法、讨论教学法、直观展示发、案例分析法等,使教学更加生动具体。如制图部分关于形体投影内容,对于初学者可利用教学型体模具讲解,加强学生空间立体感,且这章节适合以讲为辅,以练为主。比如关于建筑模数,很多学生对模数的概念及为什么要引入模数的做法比较模糊,我在课堂中就给学生举现实生活的例子――买鞋子,不同品牌的鞋子成品符合统一的国家标准内长,在试穿过程中只要报给售货员平时穿的鞋码,就能买到适合自己穿的鞋子。同样的,建筑制品、构配件等在生产设计中符合模数要求,就可以大大提高施工质量和效率,因此国家颁布《建筑模数协调统一标准》作为参考,学生一下子就能明白其中的意义。再如学习墙体章节,让学生结合教学楼,宿舍楼等周边建筑,先谈谈自己所熟知的内容,然后指着室内外各面墙体,分清楚墙体分类,带领学生现场观看散水、明沟、勒脚、窗台等的位置,提出它们设计宽度、高度、坡度等相关问题,学生自身通过实地测量得出大概的数据范围,让学生养成分析问题和解决问题的良好习惯。通过一步步的课程设计,使所有的课堂教学都充分发挥教师与学生的双向交流。
2.教学内容重新整合,精益求精
针对中职学校学生的学习特点,如果一味选用填鸭式的教学设计,效果只能适得其反,所以在授课内容的选择上尽量做到“厚书薄学”。经调整后的课程教学内容列为四个模块,分两个学期完成全部的教学任务。第一个模块为建筑制图的绘图要求和投影知识,主要是加强工程图的投影原理、规律的教学,把组合体三视图及其绘图方式作为教学重点,删除原课程中较为复杂的线面相交和截断面、相贯体的投影知识。第二个模块为建筑工程图的识读与绘制,重点培养学生对施工相关图纸识图和绘图能力,图纸内容可由任课教师自行选择,由浅入难,循序渐进,让学生先学会看懂图纸然后进行抄绘,以便加深记忆。第三个模块为民用建筑各个构造组成、做法和要求,不但理论知识点多且庞杂,而且需要记忆大量的数据,是学生学习中颇感枯燥困惑的课堂内容。第四个模块为单层工业厂房的构造组成、做法和要求,可适当降低要求,主要侧重点是工业建筑以及与民用建筑的不同之处[3]。教学内容经过重新整合后,既可优化原有课程内容,又能达到与重点课程互补的作用,还可防止学生由于知识点难度过高造成卡壳导致失去学习兴趣。
四、教学手段多元化,紧密结合现代技术
1.建立一体化教学场所
中职生虽然基础知识水平较差,但容易接受新事物且动手实践能力强。在教学过程中,只采取纯理论教学效果非常差,针对中职学生特点如何营造有益于学生技能培养的氛围和环境?建立一体化教学场所,对原有教室的格局进行重新布置,不断完善建筑模型、标准图集等相关的设施及资料。辅导学生利用雪弗板等材料进行建筑模型制作,在制作过程前让学生先学会看全套施工图纸,然后模拟施工现场确定墙体、柱、楼板、屋顶等承重构件位置,再辅以开设门窗,搭建楼梯及布置室内外其他设施。通过建筑模型的制作,不但能提高学生空间想象能力,也帮助其理解和消化理论知识。
2.促进校企合作交流
由于校内实训场地资源有限,学生无法系统完成“学”到“做”的操作环节,往往造成理论知识充沛而操作技能有限,导致毕业后无法担任工作岗位的现象。理论与实践相结合的一体化教学模式是比较符合当代中职教育实际和现代企业需求的教育教学模式[4]。考虑到当前社会对工作岗位、工种技术在建筑领域的地位和重要性,学校需进一步加强与企业之间的合作,让学生在理论学习期间有机会深入工地参与施工实践活动(需持续一定的时间),接触真实的建筑实例和施工操作流程、施工方法,使学生能够全面了解该课程内容和实际应用状况。专业教师利用寒暑假期间到工地参观学习实践,了解施工单位最新信息及企业需求,传授给学生,可以在理论与实践的反复学习过程中提高学生的职业能力。
3.运用微课形式及教学软件
近年来,微课教学形式发展很快,它形式新颖,视觉效果清晰,适合不同层次学生的学习及课后巩固,也便于教师进行知识管理,更好地提升课堂教学效果。通过微课授课形式可以加强教师与教师、师生间的分享和交流,有助于教师的专业水平发展,并提升了教师学科教学与信息技术的重组能力。另外,还可以充分利用现代化信息技术,将AutoCAD软件、鲁班软件、虚拟仿真软件等的应用教学,不仅弥补了未能参与施工现场实践的缺陷,同时也提升了学生的学习兴趣,达到事半功倍的教学效果。
4.编写适合校情的校本教材
教材是开展教学活动必不可少的工具,虽然学校对课程教材的选择上每隔几年就会进行更新,但无论使用哪本教材都有其各自优缺点。在必要时,可以根据本校历年学生学习状况编写相应的校本教材及习题册。教材内容理论知识不宜冗长,言简意赅,图表分析应具有代表性,条文规范要与国家最新标准相接轨,能符合一体化教学要求。习题册题目简而精,能达到举一反三的练习效果。
5.完善教学评价体系
对于中职学生的课程考核应与普高类学校区别开来,摒弃以“一纸定乾坤”的理论考试体系。本着够学够用的原则,理论知识不求学的过深,做到上新课前以提问形式复习上一章节知识,注重每章节知识总结,以便降低理论考试难度,期中、期末考核可实行教考分离制度,且统一命题与集体阅卷,做到公平公正。另外,每学期教学进度安排四周左右的时间专门学习看图识图,以一套完整的施工图贯穿整个教学环节,通过一问一答的形式完成对学生图纸内容的考核,强化学生识读图纸的能力,实现重过程、轻结果、重技能、轻理论的考核方式。
五、结束语
《建筑识图与构造》课程的教学过程是一个不断改进的过程,在授课过程中应注重因材施教, 有的放矢,不断探索新的教学方法和推行新的教学手段,使学生有目的性地学习,努力完成学习与工作零对接的目标。
参考文献:
[1]周丽红.当前职业教育课程改革的思路与策略[J].职业技术教育,2007(25)
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虚拟现实是近年来得到迅速发展一个研究领域,它采用以计算机技术为核心的高新技术,生成逼真的视、听、触觉一体化特定范围的虚拟环境(Virtual Environment,VE)[2]。虚拟校园是VR技术的应用之一,从VR技术、因特网、网上虚拟社区和3S技术(即遥感技术、地理信息系统和全球定位系统)的发展角度来看,虚拟校园被定义为对现实学校三维景观和教学环境的数字化和虚拟化,其实质是基于现实学校的一个三维虚拟环境,用于支持对现实学校的资源管理、环境规划等。
1、VR建模技术
虚拟现实(Virtual Reality),通常利用头盔显示器、传感手套等传感辅助设施来实现三维现实,它是一个高级的用户接口,人们通过这个接口以自然的方式(转动头、运动手指等)向计算机输入各种动作信息,然后得到计算机反馈的视觉、听觉及触觉。我们一般认为虚拟现实是一种新的人机接口,它为用户提供了一种身临其境和多感觉通道的体验。虚拟环境通常是由诗算机生成并控制的,用户能真实地感知其中的物体,通过辅助的设备与物体接触,从而能真正地实现人机交互。
2、虚拟校园总体设计
2.1常用的模型构造方法
目前主要的二维建模方法主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线建模、细分曲面技术建模。每种建模方法各有其优点和缺点,目前一些主流的三维软件如3DS MAX、Maya、Rhillo都提供这些建模技术。本项目选择使用3DSMAX软件创建三维模型,一般来说,建筑物使用多边形建模最简单快捷,只要有足够的细节,多边形建模可以很好地表现很多不同的建筑。
2.2本项目建模方法
三维场景建模是构建虚拟校园环境和漫游系统设计的核心问题之一[3],通过比较常用的三维建模软件,我校数字校园利用3DSMAX构建3D虚拟场景。首先根据学校的地形特点将总体划分为若干区域,并利用3DS MAX软件建立主要建筑物的三维模型。模型制作好之后,就进行模型贴图工作,最后优化各个区域的模型,做好导入VRP平台后续制作的准备。
2.3实施步骤
在建模方法模型制作完成的基础上,再进行识图(根据航拍图,要确定制作区域和内容,模型位置要和航拍的建筑位置一一对应)、拍照(对于室外建筑,先拍整体,再拍近景:楼层的高度要精确)和制作(制作时要注意:相邻建筑物女儿墙的作法,多余的点、线、面要删除,贴图要在Photoshop中处理过才能用,要严格区分建筑物的材顶效果,并根据材质来调整光泽) 。
3、建模与模型优化
3.1多边形建模
一般将CAD图导入3DSMAX,然后利用捕捉描出轮廓并生成三维模型。校园中信息大楼、教学楼、实训楼、学生宿舍、体育馆、运动场等,都可以使用这种方式建模。步骤如下: CAD识图(在识图时,需要通过图纸上的文字标注或轴圈符号来判断东、南、西、北几个立面,并且还需要明确每个面与面之间的前后关系)、整理CAD图(将各个面独立出来,并将独立出来的面进行整理,清除不必要的标注、多余 的内部结构线条,删除不需要的层等,只留下墙体结构轮廓线即可,最后分别将整理好的文件存储为一个独立的CAD文件)、导入CAD图到3DSMAX。
3.2 LOD建模
在本项目中,建立建筑物不同的LOD模型是为了更有效地表现三维可视化的景观,因此,在建立建筑物LOD模型时可以考虑以下原则:突出可识别特征、几何结构和纹理贴图统一、LOD模型层次的划分及模型连续性[4]。基于以上考虑,在原始数据的基础上,根据对场景范围,建筑物复杂程度、浏览的具体要求,对每个建筑物分别制作不同级别层次的LOD模型,依次表现从最精细到最简化的渐变。
3.3 模型优化
模型的结构在建模过程中经常会被忽略,但它具有较大的意义,在建筑模型中它是模型是否简洁、美观、便于贴图的关键[5]。标准的圆柱体和球体网格的拓扑结构比较规整。
在3DSMAX中默认黑色表示凹进、白色表示凸起,基于这一特点,先在Photoshop中制作出所需的图片,凹的区域用黑色,凸的区域用白色,然后保存为灰度图片。接着利用3DSMAX材质编辑器中的凹凸贴图通道,将图片赋予模型时,运行速度减慢,耗费了大量系统资源。但是如果使用凹凸贴图的方法代替,不仅不会损失模型的真实感,还能大大降低模型总的面数,并能提高模型的渲染速度。
4、结语
本文主要研究了VR技术相关概念,探讨了VR建模技术的要求,然后着重介绍了VR建模方式和建模实现,并分析了不同三维建模技术的特点。提出三维建模的具体实施步骤。使用多边形建模、LOD建模、VRP平台建模,创建了虚拟校园三维模型,尝试在建模过程中运用LOD思想,并针对不同的方法做出总结。
参考文献
[1]董浩明,陈建国,叶俭建,陈定方.虚拟现实建模方法研究[J].湖北工业大学学报,2005.6.
[2]袁林.基于虚拟现实技术的三维建模方法研究[D].新疆:新疆大学,2008.5.
[3]孙海峰,孙秀玲.虚拟校园环境的构造及漫游系统的实现[J].长春工程学院学报(自然科学版),2008.4.
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一、深入企业调研,科学整合课程教学内容
1. 在确定一门课程的教学内容前,首先要对该门课程的任务、目标进行准确定位。通过深入对建筑企业的调研及岗位分析,首先确定《建筑识图与构造》这门课程的主要任务,就是让学生掌握房屋构造的基本知识,能够初步识读建筑施工图纸,具备一定的绘图能力,这正是建筑类企业从业人员应具备的基本能力。
2. 结合企业调研的实际情况,编写出适应高职院校教学特点和符合最新建筑规范的课程标准,以突出职业技能培养、突出专业理论和实际能力一体化为原则,培养学生识读、分析建筑施工图纸的能力;培养学生的空间想象能力;培养学生熟悉建筑物的构成、组合原理和构造方法的能力;培养学生掌握和执行国家建筑标准的有关规定及地方标准的能力。课程标准应包括教学目标、教学内容和要求、本课程的教学方案、课程性质、教学手段、教学设施等一系列问题及学时数、实践性教学环节要求以及必要说明等部分。
3. 坚持校企合作编写教材,依据教育部提出的“以综合素质培养为基础,以能力培养为主线”为指导思想,按照高职院校教育的培养目标,本着“实用为主、够用为度”的原则,结合天津建筑行业的实际情况对教材中理论知识、构造做法滞后的内容予以删减;按照最新建筑规范和构造标准对本专业需要的内容加以补充和完善;依据高等职业教育的教学特点确定教材的知识点、技能点和素质要求点,加强建筑行业中最新施工工艺、施工方法的教学内容,注重培养学生的与时俱进的创新精神和实践技能。
4. 教学过程中,重点对教学内容进行优化调整和适当的删减,比如建筑工程图识读部分,应首先讲解形体的正投影原理及点、线、面投影特性,让学生建立组合体三视图的立体空间及想象力,而在实际工程中很少见的立体图形的相贯线与结交线投影部分内容可以删减掉,然后重点讲授建筑施工图的识读方法与技巧,结合实际工程图纸的识读,提高学生学习的主动性,结构施工图和设备施工图部分内容也进行了调整,分别在《建筑结构》及《安装工程识图》课程中进行讲解;在房屋建筑构造部分,教学的内容应以新规范、新构造及地域要求讲授各构件的内容,比如老教材中沿用传统木窗的构造做法,而近年来施工现场广泛使用塑钢门窗,要求教师补充和更新教学内容。将课程内容以工作过程为导向进行重新安排,以任务为驱动设定学习情境,将相关理论知识分解到各学习情境中,进行各学习情境中的实训任务来引领理论知识的学习,使学生真正做到在做中学。
二、结合教学实践,改革课程教学设计方法与手段
1. 识图教学设计方法的改革:在教学过程中,识读建筑施工图是教学的重点和难点,如何培养和训练学生的识图能力是重中之重,只有掌握正确的技能训练方法,才能避免盲目的尝试,使理论与实践完美统一。通过近年的教学实践,摸索出了“一脉,两法,三练”的识图教学设计方法。“一脉” 是以学生毕业后从事的工作岗位为主要脉络,如:建筑工程技术及工程监理专业以施工为主要脉络,工程造价专业以工程量计算为主要脉络。“两法”是将识图的训练分为两层方法,第一层通过讲授、示范、图纸抄绘训练的交替进行,使学生掌握建筑施工图的形成、主要内容和基本规定;第二层按工作过程进行综合识读图纸技能训练。 如建筑工程技术及工程监理专业按工作过程分为开工前和开工后的识读。 在开工前,主要记概况,记要点,记难点,记全局性问题,做到全面掌握,核对无误。 而开工后,主要是针对某一方面的专项问题,结合施工进度,查找有关资料与数据,记局部,记细节。“三练” 是指识图技能训练的三个阶段,即单项技能训练、专项技能训练、综合应用技能训练。单项基本技能训练是对建筑施工图的认知训练(记忆和模仿为主),如图例、符号等;专项技能训练是对建筑施工图的理解训练(专业),如建筑图、结构图等; 综合应用技能训练是模拟学生将来职业工作过程,按工作行动导向进行教学设计。如建筑工程技术及监理专业通过模拟图纸会审工作过程, 训练开工前的识图能力。在此训练过程应注意以学生为主体,教师充当引导者。这样就要求学生在多种工作情景中扮演不同的角色,解决各自的问题;而教师则应灵活、机动、具有针对性地解决共性和个性问题。例如在识图教学部分――建筑施工图纸会审这一教学情境中,教师可以利用角色扮演法,让学生分别代表建设单位、施工单位、设计单位、监理单位等,站在不同的角度来提出问题、分析问题、处理问题,通过学生扮演不同的角色,进行切身实际的体验,来提高学生融会贯通和处理综合问题的能力, 这样学生不仅能够学后做,学中做,还要做到做后学,做中学,充分调动学生主动学习的积极性, 使学生更好、更快地接受和掌握本课程的新知识。
2.课程教学方法的改革:《建筑识图与构造》课程的教学内容,从建筑形体的投影到建筑施工图,再到建筑构造,其对象主体都是建筑物,而学生的学习、生活就处于建筑的包围中,这就给本课程教学中“理论联系实际”提供了极为便利的条件,教师授课中可以很方便地结合周围或眼前的建筑物,采用演示教学法、案例教学法、互动式教学法、启发式等教学方法进行讲解。通过这些教学方法,使教学内容更加生动具体,突出了针对性、实用性,体现了互动创新,培养和提高了学生分析、解决问题的技能。比如在楼梯构造设计项目中,综合运用以上几种教学方法,首先布置楼梯详图设计的任务,再利用演示教学法对于知识点进行讲解,然后运用案例式教学法进行实际楼梯设计方案及图纸的绘制方法,之后运用互动式、启发式教学法引导学生进行实际任务训练,最终学生要完成楼梯详图的绘制任务。
3. 课程教学手段的改革:为提高教学效果,充分利用专业实训室,实现了单一的理论课堂向多功能一体化专业教学场所转换,即兼有理论教学课堂又有学习小组讨论和学生实训操作的教学地点,教学手段由单一讲授模式向工作过程行动导向式转换,即将理论知识与实践能力整合的模式转换。例如在讲解建筑施工图识读的过程中,由于部分学生缺乏空间想象能力,无法将二维图纸与实际建筑联系在一起,通过实训室中的三维模型软件,可以在施工图与建筑模型之间进行自由切换,而且在进行修改之后两者也可以同步更新,这样通过学生动手操作软件,把原本单调、枯燥的课程变得更加灵活,并在练习过程中提高学生的三维想象能力,从而使学生从被动学习者变为主动探索者,让学生自己体会到《建筑识图与构造》课程中的乐趣。
4. 课程教学评价的改革:基于能力培养的专业基础课,应把加强对学生的过程能力评价作为重点,考核方式要改变以理论考试为主的考核模式,采用多元化的考核评价方法,结合岗位职业能力要求标准,按照实践能力为主、理论知识为辅,课程实训过程为主、课程实训结果为辅的原则,确定理论知识考核和实践技能考核的权重,实施作业检查,增加能力测试和技能考核内容。命题考试应灵活多样,知识覆盖面广,注重考核学生理论知识运用实践的能力及分析问题、解决问题的实际能力,采用闭卷考试、大作业、课程设计等多元化考试模式,综合评定学生的学习成绩。
5. 课程教学手段的创新:在如今信息化的时代,建立网络信息化资源库,为学生搭建网络学习平台作为学生学习的第二课堂,已经成为教师一项必备的技能,通过网络学习系统对学生进行课程知识的答疑,教师和同学们进行交流,形成一个开敞式自愿学习氛围。所以,本门课的教学仍然需要不断的探索出最佳的教学设计方法与手段,这还有待今后在教学实践中不断探索加以总结完善。
三、结束语
通过一段时间的教学实践,从课程的教学内容、教学的方法和手段,处处体现着高职工学结合的职业性、实践性特点。“一脉,两法,三练”的建筑识图技能训练方法,遵循了职业技能学习的规律,以工作过程为导向,将所需的知识、能力、素质相融合,以学生为主体,实现了“学中做、做中学”。这必将有效培养学生的各项职业能力,实现高职教育与职业岗位的无缝对接。
【参考文献】
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培养符合社会要求的高质量人才是大学一切工作的中心任务。近年来,我校关于高职高专教育的定位和培养模式、教学手段、教学方法等各方面都在不断地摸索与认识中。我校建筑设计技术专业的前身是建筑装饰技术专业,2005年秉承“教育部《普通高等学校高职高专教育专业设置管理办法(试行)》及《普通高等学校高职高专教育指导性专业目录(试行)》的通知”精神,并结合毕业生就业市场的需求及我校的办学资源,以及按照《浙江省普通高校高职高专教育专业归并调整表》,将建筑装饰技术专业调整为建筑设计技术专业。几年来,在总结建筑装饰技术专业10多年办学经验的基础上,逐步理清高职高专建筑设计技术专业的办学思路,提出了面对建筑设计岗位群职业能力的分模块教学人才培养模式。
一、明确建筑设计技术专业人才培养目标
高职教育培养的核心是如何使学生具备从事某一职业所必需的实际能力。根据职业岗位的任职要求和专业技术发展水平要求,确定高技能人才培养的目标,以增强人才培养的针对性、适用性,实现人才培养与社会职业岗位的接轨。
根据高职教育教学特点以及分析专业岗位群的能力要求表明,建筑设计技术专业人才培养目标是教学改革的第一步,更是体现高职教育本质特征的重要方面。其中,对于高职专业人才的培养规格就是确定其胜任职业岗位(群)要求的知识、能力、素质结构。并在确定高职人才现有的技术岗位的基础上,通过职业分析,列出职业所需的知识点、技能点以及对工作态度的要求。根据对近年来我校建筑设计技术毕业生情况进行的调查分析显示,建筑设计专业毕业生的主要去向有三类:一是设计单位,二是装饰公司,三是施工单位。其中,从事设计或现场管理工作,归纳就业岗位对学生对知识、能力的要求是:具备一定的建筑方案表现技能,掌握制图、材料、构造、力学等必须的专业基础知识;掌握建筑设计的基本原理和方法;初步掌握建筑结构及建筑设备体系与建筑的安全、经济、适用、美观等关系;具备建筑室内外工程施工图设计、中小型建筑方案设计、建筑室内外环境设计以及一定的现场施工管理等能力。根据以上的调查分析并参照《建设行业技术人员从业资格专业目录》和现行执业注册制度,我们明确了建筑设计技术专业人才的就业岗位,为此确定建筑设计技术专业人才培养目标为:培养从事建筑设计、建筑装饰等工程的施工图设计及相关工程的施工管理工作的技能型人才,在设计单位从事规划、建筑设计、建筑装饰、建筑景观等工程的施工图设计及相关工程的施工管理工作。并根据设计师助理职业岗位群对知识结构和能力结构的要求,将专业核心技能定位于中小型建筑方案设计能力、建筑施工图设计能力、室内外装饰工程设计能力以及建筑景观设计及建筑工程现场管理能力。
二、构建突出应用能力模块化的教学体系
根据高职高专学生特点,要在建筑室内外工程的设计及管理等都有所长,显然在短短的三年时间内是不现实的。教学改革的宗旨就是要使学生在具有基本专业知识、掌握基本技能的基础上能在上述某一方面具有较强的职业岗位能力。因此,从2004级开始我们尝试毕业设计环节分建筑方案设计、室内设计两个模块方向,到如今的整个贯穿三年的分模块教学体系,充分遵从了以人为本、因材施教的教育教学理念,构建了以建筑设计为基本平台,建筑、室内、景观三个模块并行的模块化课程及实践教学体系。
模块教学首先是从设计课入手,以建筑设计专业基础知识为平台,采用“模块化”分模块、分阶段教学,充分遵从以人为本的教学理念。同时,将建筑设计、室内设计、景观设计三个模块方向由共同的一条主线建筑设计基本原理和方法串接起来,在实践运用中不断改进、不断完善,形成了科学合理的建筑设计技术专业人才培养方案。此外,根据建筑设计技术专业群的特点,以设计课为主线,将专业分为建筑、室内、景观三大模块,并为建筑方案及场地设计、建筑施工图设计、装饰设计、建筑与装饰工程以及建筑景观设计等五个模块方向。整个模块课程教学环节从第二学期开始贯穿各个阶段理论及实践教学直至毕业环节。在强调建筑设计技术专业这一主体的基础上,模块之间相互交叉又具有一定的独立性,模块的选择由粗到精,学生在大一下学期可根据自己的兴趣特长和就业需要自由选择建筑、室内及景观中的其中一个模块进行学习,在大二时还可以作适当调整,在完成以上模块课程及实训的基础上,最后完成毕业综合实训。
三、确定符合岗位能力要求的课程内容和实践环节
以能力为主线优化课程内容,教学内容确定的知识技能是以职业岗位所必需的最基本的知识和技能为依据的。教学突出实践,通过大量的训练,强化技能的提高。采用分模块教学的目的是使学生在掌握建筑设计基本专业知识的基础上各有所专、更有所长。围绕这一目标,制定了新的教学计划,对教学大纲重新进行修订。梳理开发建筑设计专业核心课程体系,确定符合岗位能力要求的课程内容和实践内容。在课程的设置上,强调建筑设计技术专业的核心技能,在模块选修课的安排上则主要体现各专业模块的特色,有着一定侧重。“建筑模块”安排了建筑测量、城市规划与设计、场地与景观设计等模块必修课;“室内模块”安排了家具设计、室内设计Ⅰ、室内设计Ⅱ等模块必修课;“景观模块”安排了园林植物、景观设计原理、建筑景观设计等模块必修课。而高职教育培养的是高素质技能型人才,其人才培养规格不同于一般的岗位操作工培训,其对技术应用与创新能力有更高的要求。为此我校安排了一定数量的专业任选课,以拓展学生的专业知识面,如构成与模型制作、阴影与透视、建筑物理、建筑设备、建筑施工、工程造价管理、程序设计语言、摄影基础、计算机效果图等相关课程(见图1)。在教学内容编排上从建筑设计初步的基本理论到建筑设计Ⅰ至Ⅲ将若干个项目由浅入深贯穿起来,室内设计Ⅰ、Ⅱ也同样,同时通过建筑工程制图、建筑设计初步、建筑表现图技法、构成与模型制作、建筑效果图制作等强化设计技能的训练;通过建筑与装饰材料、建筑与装饰构造、建筑与装饰施工技术、建筑与装饰施工组织设计等加强了工程技能的训练;由建筑测量、城市规划与设计、建筑景观设计、家具设计、建筑物理、工程造价管理等课程体现出不同模块教学的侧重点。在教学内容设置上以任务为驱动,以项目课题为导向,重点突出能力的培养,各项目课题之间从易到难,相互穿插,循序渐进。课题组经常进行教学研讨,对每一阶段的教学情况进行总结,发现问题及时解决,每一模块的各实践环节课题由浅入深,由单一到综合,环环相扣、内容连贯,同时各模块之间又互有穿插。将设计原理的学习与设计表现相结合,课堂教学与现场教学相结合、课内教学与课外竞赛指导相结合,充分体现了学中做、做中学的教学理念,符合高职学生学习特点,使得各个教学环节之间环环相扣,避免改革前各自为政,课程内容重复或者脱节的现象。理论教学以保持连贯性为原则,不再强调知识的系统性和全面性,而注重其与实践教学的针对性,如建筑设计初步重点解决基本理论和基本概念,采用“学中做”的方法,用三个小的课题来实现对设计基础知识和基本方法的掌握,而到了建筑设计Ⅰ至Ⅲ以及室内设计Ⅰ至Ⅱ则是重点解决怎么做的问题,每一阶段通过2~4个课题的完成,强化训练基本技能,掌握专业知识,最后的毕业环节学生进一步在某一方向进行深化,达到掌握职业技能的目标。
实践教学在高职教育中起着举足轻重的作用。通过对专业各模块岗位能力的分析,形成校内基础专项技能实训、模块技能训练、以工程项目为载体的模拟仿真毕业综合实训和校外的毕业顶岗实训循序渐进的实践教学体系(见图2),确定毕业生实践能力要素。同时,实践环节与理论教学始终穿行,以项目为导向,循序渐进,强化技能训练。结合专业模块课,将实训与课程紧密结合,集中分散穿行。
构建理论与实践课程以强化应用为重点,强调学生的实际动手能力;以社会的职业需求为出发点,完善行业内相关的各职业岗位(如CAD绘图员、施工员、材料员、安全员、质检员等)的职业资格考证制度;同时,瞻顾到日后注册建筑师、注册建造师的考试,适当予以引导;构建良好的校企合作关系,利用社会资源,发挥校外兼职教师的作用,“双元制”的顶岗实习指导模式,实现毕业生“零距离”上岗。
四、采用多样化的教学手段提高学习效率
从大一下学期开始引导学生进行选课,将学生带入建筑设计领域中更为具体的领域,然后在大二通过模块课程的学习及实训环节的训练,使学生能够学到更实用、在某一方面更具体的知识;在大三的毕业设计综合环节的学习中,更进一步细化教学内容,突出学生职业技能的培养,实现课题与职业岗位相结合,从而掌握某一领域的基本技能,提高在行业的竞争能力。模块课程的选择为建筑设计专业学生提供了较为个性化的教学方式。学生可以根据自己的兴趣爱好,在老师的指导下,选择适合自己的模块方向。在模块化教学中,科学的教学体系是前提,合理的教学内容是核心,有效的教学手段是保障。在教学中强调学做结合,边学边做,将理论与实训、课程与实验相结合,将课堂教学与工地现场教学相结合,利用现代化教学手段提高课堂的信息量;利用现场教学提高学生的感性认识和工程实践动手能力;利用校内实训基地提高学生的模型制作、设计表现能力,并通过这些多样化的教学手段,激发学生的学习热情,提高学习效率。以社会的职业需求为出发点利用社会资源,组织学生参与(如CAD绘图员、施工员等)的职业岗位技能考试;组织学生参加各级各类设计竞赛及行业技能竞赛,检验学生的学习成果;搭建作品展示平台,结合各教学环节,适时举办学生写生作品展、建筑效果图展、建筑模型展、毕业设计展等,丰富校园文化生活,营造良好的学习氛围,提高学生的专业素养。另外聘用企业行家参与教学是高职教学的一大特点。多年来我们一直坚持聘请来自建设单位一线的专家、工程技术人员参与各项教学实践环节,并在新生始业教育、毕业实训等环节中开设讲座,增强学生对专业的了解,提高专业素养;在毕业实训环节中,通过毕业顶岗实训,让学生直接参与工程实践,教师定期检查,将这项工作落到实处,以实现教学与岗位的“零距离”接口。
五、教学改革成果及今后的发展和思考
通过几年来的教学实践,我们深深体会到高职高专建筑设计专业“模块教学”的教学模式与传统的教学模式相比,更注重突出学生能力的培养,同时也使现有的教师力量得到了最有效的发挥。此外,该教学模式更具针对性,利于学生的发展,从而使教学质量和毕业生的就业率得到了显著提高,就业面与模块教学吻合。下表为建筑设计技术专业近三年毕业生就业情况统计。
建筑设计技术专业具有学科覆盖面广、岗位辐射面大等特点。从建筑设计到建筑工程、暖通设备、人文地理、艺术修养;从建筑方案设计到建筑施工图设计、城镇规划设计、场地设计、景观园林设计及室内外装饰设计,都是本专业涵盖的范围。而面对基础薄弱的高职学生,“因材施教”这个传统的术语是建筑设计专业这些年来教改实践的指导原则。今后将继续化分模块化教学改革,从社会需求和学生专业发展意愿出发,通过科学调研,筛分归类,更科学地设置建筑专业相关模块,使之形成一个完善的体系。课程体系的改革是模块化教学改革的一个重要支撑,重构后的课程体系的建设将会是今后改革的主要内容;培养一支实践经验丰富,又有教学水平高的高素质教师队伍是保证“模块教学”质量的关键。高职的分模块教学对教师的要求不同于以往的学科教育,教师对其的认知不同,教学的效果显然会有很大不同;校内外实训基地的建设以及实验设备是影响“模块教学”成败的决定性因素之一。尤其是实训基地的建设,鉴于建筑行业的特殊性,要实现全方位的情景教学还有一定难度,如何保证“模块教学”中至关重要的“实训”这一环节能得到切实施行,在教学中如何克服设施建设和资金不足之间的矛盾,这是需要解决的一大难题;面对越来越严峻的就业形势,实践教学所需要的岗位越来越难找,尤其是最后一学期的顶岗实习岗位,如果落实不到位,“模块教学”的效果就会受到影响。
建筑设计专业是一个实践性很强的专业,社会的发展不断赋予建筑新的功能,学生毕业后还将面临各方面的冲击和挑战,其中影响较大的就是注册师制度的实施,所以要求学生要有较扎实的专业基础和一定的知识储备。如何使学生在有限的三年时间内既能保证练就扎实的应职能力,又能保证学到应有的理论知识,使高职建筑设计专业教学真正发挥“模块教学”在增进知识、培养学生实践能力方面的重要作用,为社会培养更多的合乎需要的应用型人才,还须我们作进一步的努力。
参考文献:
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[2]梁熠葆.基于能力本位实践教学体系的探索与实践[J].教育与职业2010,(6):157-158.
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1构建基于工作过程的课程体系的意义
与传统课程体系模式不同,基于工作过程的课程体系具有其独特之处,基于工作过程的课程体系中融合了核心岗位的工作任务,模拟岗位工作过程,结合专业知识进行课程开发与重组,明确工作过程在构建课程体系中的重要作用。专业课程体系的培养主线和培养基础分别是工作过程和职业能力,职业能力的形成与实际的工作情景及工作过程是分不开的,高职学生的最大特点就是动手能力较强,在构建高职工程监理专业课程体系时,我们尝试适当增加模拟岗位工作的实践项目和内容,让学生通过具体的工作过程动手操作、实践,完成从被动听课者到主动实践者的转变,真正做到理实一体,提高学生的学习热情和对工作的责任心,职业岗位能力不断增强,同时对于专业岗位的了解与专业技能的操作能力也有了很大的提高,能够符合企业对于专业岗位职责的要求,为毕业生今后走上工作岗位做足准备。
2工程监理专业基于工作过程的课程体系构建
我院工程监理专业从2008年开始招生,2015年被定为院级重点建设专业,为搞好建设重点进行教学改革工作,努力提高教学质量,提升毕业生就业能力与职业竞争力。专业建设的核心要素就是课程体系建设,只有依靠专业课程体系的构建和专业核心课程的实践,才能完成构建符合我院特色的专业人才培养模式。我院工程监理专业构建的课程体系,主要面向建筑质量监督部门、工程监理公司、工程造价咨询公司、建筑施工企业等企事业单位,优化课程体系,以岗位能力为主导改革教学内容,着重技能培养。以就业导向、实践能力来重构课程体系,注重以培养实践动手操作能力为主的理论课体系和实践课体系。依据实用、适用的原则调整教学内容,将传统课程进行适当调整,基于工作过程开发新课,适当删减课程内容,将理论知识重组融入工作任务中,注重培养学生实践能力,以实际工作任务作为引导,进行实践教学,注重可操作性、实用性,培养学生在日后工作中分析和解决专业问题的能力。通过对天津滨海新区建筑行业及工程监理企业的走访调研与行业企业专家、工程监理专业毕业生的座谈,结果说明本专业的培养目标主要面向建筑行业,培养具有建筑工程质量控制、进度控制、投资控制的能力,具备合同管理、信息管理、安全管理的能力,具备良好的职业道德、职业技能,德智体美全面发展,具有职业生涯发展基础的技术技能型人才。毕业生可在建筑质量监督部门、工程监理公司、工程造价咨询公司、建筑施工企业等企事业单位从事工程技术及管理工作。我院工程监理专业主要采用基于工作过程的课程体系构建方法,经过实践探索,合理优化专业人才培养模式,教学内容逐步贴近建筑监理行业和企业实际工作任务,教学效果改善显著。工程监理专业实行“工学结合,德学同步,技能递进”的人才培养模式,把专业教学的过程分为三个阶段:第一阶段为专业能力初步培养阶段(第一、二学期)、第二阶段为专业能力强化培养阶段(第三、四学期)、第三阶段为专业能力综合提高阶段(第五、六学期)。(1)专业能力初步培养阶段课程:《经济数学》、《大学英语》、《建筑识图与构造》、《建筑装饰材料》、《安装工程识图》等课程。(2)专业能力强化培养阶段课程:《建筑工程质量管理》、《工程概预算与投资控制》、《建筑结构》、《建筑施工工艺》、《工程合同管理与招投标实训》、《安装工程造价实训》等课程。(3)专业能力综合提高阶段课程:《毕业顶岗实习》、《毕业设计》、《工程建设进度控制》、《工程经济学》、《建筑工程技术资料管理》等课程。我专业基于工作过程为导向,注重专业核心技能的培养与能力素质的提高,将工程监理专业三年的课程重新整合成新的课程体系,并将工程监理的职业精华“三控、三管、一协调”贯穿其中,在教学实践过程中,根据用人单位反馈意见和企业需求,对专业课程进行适当调整、补充,与时俱进才能满足行业、企业及用人单位的需要。
3工程监理专业核心课程的建设
在我院工程监理专业课程体系构建中,专业核心课程的建设的地位与作用不容小觑,基于工作过程的课程体系构建是指由学习领域到学习情境的设计中,对学习情境进行的重组和设计。核心课程建设中的学习领域是指具体体现完整工作过程的典型工作任务,即原有学科体系中的课程。核心课程建设中的学习情境是指在职业的行动过程和工作任务背景下,将学习领域中的学习内容和学习目标进行方法论和教学论和转换而构成的学习领域小型主题学习单元。学习情境也可以说是一个完整的工作过程,通过进行工作过程系统化的这种新型课程设计,可使学生从不同的工作过程中去获取不变的思维过程及规律,从具体的个性中去获取一般的共性,并能够用抽象出来的共性和一般规律,去应对新的个性和具体,充分体现高职课程体系的特色。按照“工学结合,德学同步,技能递进”的人才培养模式的要求,依据工程监理专业核心课程标准的建设原则,结合工程监理专业的培养目标及监理员的岗位需求,来建设工程监理专业的核心课程,其中核心课程包括:《建筑工程质量管理》、《工程概预算与投资控制》、《工程建设进度控制》、《建筑识图与构造》、《建筑结构》、《建筑施工工艺》、《工程合同管理与招投标实训》、《安装工程造价实训》。以《建筑识图与构造》课程为例,依据建筑工程施工图会审这一典型工作任务来构建新的学习情境,该课程为《建筑施工工艺》、《建筑工程质量管理》等其它专业核心课程奠定坚实的基础。课程教学中的每个学习情境都是完整的独立的工作过程,其中的难度与深度逐步提升,但它们仍属于同一工作领域,操作步骤类似,可以进行对比。因此通过设置基于工作过程的学习情境,学习任务是由行业企业专家和专业教师共同合作完成的,选取建筑工程中具有代表性、可操作性的实际工作情境,并能真正做到理实一体的工作任务,就是能够作为学习性的工作任务,在老师的指导下,学生可以根据任务要求,分组组成团队,结合真实的建筑工程图纸,根据工程类型与要求查阅相关资料或图集,在分专业研讨的基础上制定方案,结合工程的特点及影响因素等组织工作实施,最后经过自我评价、小组评价、教师总体评价等进行总结、反思和提高。完成本课程的教学,使学生能熟练识读建筑施工图、结构施工图,并可根据工程施工图的要求完成建筑构造实施任务,具备参与施工图纸会审工作的专业能力,能够更好的完成日后不断发展变化的工作任务。
4结束语
高职教育改革的核心是课程的改革,基于工作过程的课程体系构建能够增强实践性、理论联系实际的能力,改变了原有的以理论为主的教学模式,激发了学生学习的兴趣,不再进行教条的理论教学,注重学生实践能力和动手能力的培养,从而提高学生综合职业能力。为更好的将我院工程监理专业课程体系构建工作落到实处,将基于工作过程的高职工程监理专业课程体系开发理论研究彻底转化到实践教学中去,为社会培养更多的技术技能型人才,我系的建筑模型实训基地在筹建过程中,预计在年底到明年年初能初具规模,并于明年正式在教学中投入使用,把模拟的“真实”施工现场搬到学校,使学生足不出校就能完成认识实践的教学过程,再配合现有的建筑工程实训室,教学过程能够真正实现“理实一体”,从理论教学到认识实践,再到学生动手操作,完成从学习到认知到实践的过程,以学生为主体“教学做”一体化的课程教学才能完成。将理论知识、团队协作、实训技能三者有机相结合,确保基于工作过程的课程体系能够顺利应用到教学活动中。
参考文献
[1]姜大源.基于工作过程的课程观[J].教育部职业枝长技育中心研究所.
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《建筑力学与结构》是建筑工程类专业的主要核心课程,它包含建筑力学、钢筋混凝土结构两大部分内容,主要阐述静力学基本知识与力系的平衡条件、各种建筑结构构件的内力分析、承载能力计算和设计计算的方法。本课程的基本要求是使学生具有一定的力学分析能力和计算能力;初步对建筑工程结构问题的分析简化能力;初步识读结构施工图的能力;运用国家建筑结构各类规范对各种建筑结构的基本构件进行设计能力。通过课程学习将对后续专业基础课及专业课起到必不可少的指导作用,为今后的工作实践打好基础。
1.项目研究的背景
一直以来,我国高等职业院校建筑工程技术专业力学与结构类课程普遍存在以下问题:
1.1学科特征明显,改革难度大。
在高职建筑工程技术专业课程中,一些行动特征比较明显的课程( 如施工类课程) 改革取得了较大进展,而建筑力学和结构课程由于学科特征明显,融合难度大,基本上还是本科压缩型的学科课程,虽然有的院校进行了课程整合的尝试,但建筑力学与建筑结构内容的深度融合还没有真正实现。从而导致建筑力学知识的学习缺乏有效载体,显得抽象难懂,教学难度大。
1.2耗费学时多,学习效果普遍差。
各院校建筑力学和结构课程教学时数通常达到340左右。但是由于教学方法仍以课堂灌输为主,加之高职学生普遍数理基础较差,学习积极性难以发挥,学习效果普遍较差。
1.3教学内容与实际工作脱节,教学评价与企业要求偏离。
即使是力学与结构类课程“学得好”的学生,多数只能在教师设定的“已知条件”情境中会做题,而对工程中力学与结构问题的解决仍然束手无策。
据统计,2013年全国高职土建专业在校生规模达100万人,高职建筑工程技术专业是建筑行业人才需求量最大的专业。建筑力学与结构课程是该专业的核心课程,也是学习其他核心课程的先导课程,同时又是一个量大面广(教学学时量大、学习人数广)的课程。因此,该课程的改革研究与实践,不仅将对提高专业人才培养质量起着重要的作用,对全国建筑工程技术专业课程教学改革有着重要的导向作用,而且能很好地满足建筑行业企业对建筑生产一线的人才需求。
2.课程设置
2.1根据岗位要求明确课程培养目标
高职土建类专业主要有建筑工程技术、工程监理、建筑工程管理、工程造价等专业,以上专业的人才培养方案一般将《建筑力学与结构》作为专业必修课。土建类专业毕业生主要从事工程一线的施工员、监理员、造价员、质检员、安全员等岗位工作,需要具备绘制与识读结构施工图的能力,对施工现场进行质量与安全管理的能力。第一,能力目标。能验算基本构件的承载能力,具有构件的设计能力;具备对施工中一般结构问题的认知和处理能力;能正确识读结构施工图。第二,知识目标。掌握常用杆件及结构的受力分析方法及内力计算;熟悉结构设计的程序与一般方法;掌握基本构件的设计知识及承载力验算;掌握混凝土结构梁板柱平面整体表示法。第三,素质目标。培养学生勤奋向上、严肃认真的学习态度;养成严谨细致的良好学习习惯;养成分析问题、解决问题的综合素质,培养相关的方法能力;培养自主学习的能力。
2.2明确课程设计思路
遵循以计算复核能力、结构分析能力、识图能力三大职业能力培养为重点,坚持与行业企业共同开发,让企业专家参与教学内容选取、教材编写和一线教学。课程设计实施思路:一是结合人才培养目标,优选教学内容。二是课程教学设计体现实践性,强化学生动手能力的培养。教学中以典型工作任务为载体,设计学习项目。三是建立与职业岗位能力培养相适应的课程考核评价体系。四是评价体系包括应知和应会(技能)两个方面,应知部分采用传统的笔试方式评价,应会部分设计项目,为学生创造更多的动手动口机会,通过学生本人、学习小组、任课教师共同评价的方法加强过程考核。
2.3建立建筑力学与结构的课程体系
由于建筑力学与结构在建筑工程技术中的重要性,力学与结构的教学质量成为衡量各类院校建筑工程专业教学水平的重要指标。作为建筑工程专业设计与施工的主要理论工具,力学与结构本身具有很强的理论性与应用性。国内外各校对教学内容纷纷进行整合,减少了不必要的重复,缩短了学时。
在新的课程体系上,建筑类专业在力学与结构的课程改革中也应该形成自己的特色:1)精选教材。很多学校还在使用十几年前的旧教材,众所周知,建筑工程具有时效性的特点,各种建筑规范与建筑材料在不断的更新,学校应把握建筑业的发展方向,把最新的建筑材料及新修订的建筑规范内容及时传授给学生,对课本上陈旧的知识点适当地进行删减,使学生工作后不至于对一些新的规范要求无所适从,从而产生消极的“读书无用论”。2)建筑施工课是建筑工程中非常重要的一门专业课程,但遗憾的是课程内容仅仅涉及到钢筋混凝土和砌体结构,几乎就没有谈到其他两种结构(钢结构和木结构),也没有开设专门的钢结构和木结构施工课程。学生对这两种结构(钢结构、木结构)只限于初步了解,虽然混凝土结构在目前以至今后很长一段时间内都是建筑领域使用最广的一种结构,但我们要清楚的认识到钢结构建筑市场对人才数量的需求越来越多,对人才质量的要求也越来越高。只有建立一个完整的建筑力学与结构体系,让学生接触各种结构的施工或设计项目,才能在走上工作岗位时做到心中有数,迅速融入到实践中去。
3.课程课程考核方法的改革
学生学业考核评价作为检验教学效果的一种手段,其方式起着重要的导向作用。而《建筑力学与结构》之前的考试,通常采用闭卷笔试,存在着内容以偏概全、题型陈旧单一、手段传统老套等弊端。学生只是应付考试,想着临时抱佛脚就能蒙混过关。为了改变这种局面笔者认为,应把期末笔试与日常的过程考核结合起来。从日常表现、实验实训、课堂训练、知识运用、阶段测试等方面对学生进行考核,按比例纳入期末综合评定,最后根据综合成绩评出每个学生的等级,突出对学生职业能力和通用能力的培养与考核。具体考评办法如下:课程成绩=平时成绩20%+实验成绩10%+单元考试成绩35%+期末考试成绩35%。
4.教学保障条件
4.1丰富的教学资源为教学打好坚实的基础
作为课程建设的一部分,除了电子教案、自编讲义外,更重要的是教学中学生直接使用的课件、实验视频、课程设计任务书、图纸图集等。如实验视频,基于结构设计的许多公式来自大型实验和工程经验,通过视频给学生展示构件的破坏特点,让学生更容易理解公式并在设计中进行运用。
4.2利用特色模型展示实践条件
本课程教学除了教师要具备丰富的设计、施工、造价等经验外,在实践条件上需要拥有如下设施:机房、多媒体教室、力学实验室、力学求解器软件、实训馆等。尤其是实训馆,学校的1∶1建筑模型展示了本课程教学所需要的砌体结构、钢筋混凝土结构(包括框架和剪力墙结构)、钢结构等结构类型,而且钢筋和许多节点构造,为本课程的直观展示、实践观摩起到了重要作用。
5结语
如果我们了解了这门课专业实用性强、课程联系广的特点,明确了其基本内容,并能在平时教学中细心揣摩、善于总结、求实创新,那么不仅能讲好建筑力学与结构这门课,而且对于培养面向21世纪的综合型人才、推进教育方法的改进也具有重大的意义。
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[3]方祥位,申春妮,刘兴华.结构力学课程教学改革探索与实践[J].高等建筑教育,2003(4):42-44.
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《建筑制图与识图》课程的主要教学任务是培养学生的空间想象能力和按照行业标准绘制阅读建筑工程图纸的能力以及熟悉建筑基本构造。在课程教学中,改变传统单一的教学模式,使教学方式方法多样化,充分调动学生的学习积极性,提高教学效果,是广大教育工作者研究的课题之一。而“任务驱动”教学法是近年来高中职业院校建筑学专业已成功推广的教学方式。“任务驱动”教学法是一种基于建构主义学习理论的教学方法,它强调学生在真实情境中的任务驱动下,在探究完成任务或解决问题的过程中,在讨论和会话的氛围中进行学习。教师将教学内容设计成具体的学习任务,在学习活动中扮演了情境的创造者、任务的设计者、资源的提供者、活动组织者及方法指导者等角色,是以任务为驱导,对学生加以引导,使学生充分掌握所学内容的教学方法。
1.“任务驱动”教学法在《建筑制图与识图》课程中的应用
任务驱动教学法的内容主要包括:精心设计工作任务;合理实施工作任务;培养学生团队协作能力;学生参与任务结果评价。具体教学思路:引出任务——分析任务——解决任务——评价任务——任务拓展——布置作业。
1.1 依据教学目标,以任务引领课程学习
对于枯燥的建筑课程教学而言,学生的学习兴趣并不是来源于课程本身,而更多地来源于课堂教学形式的选择。为此,教师在选择教学形式与教学内容时,应充分考虑学生的认知规律与心理特点,精心设计学习任务,使学生在轻松、和谐的学习氛围中快速掌握所要学的专业知识。这就要求教师在任务驱动教学方法的实施过程中,应首先从任务设计入手,设计满足学生兴趣需求并且贴近生活实际的学习任务,以在提升学生学习兴趣的同时,促进设计任务的顺利实现。比如,在建筑图纸绘制的教学中,在教给学生基本的绘图方法之后,让学生针对学院大楼绘制建筑平面图。 通过实际项目的训练,不但使学生掌握了绘图方法与技巧,加深了对建筑平面图的理解,而且培养了学生一丝不苟的工作作风和严肃认真的职业态度。学生也反映这样的学习方法实用性强,觉得收获很大,兴致很高。对每一个实训项目的设计,都要促使学生综合运用多个知识点,力求简单、容易理解,项目的成果必须是职业工作过程中的作业结果,以激发学习者的积极性,并保证了课程目标的落实。
1.2 引导学生自制模型,强化对理论知识的理解
对于一些建筑结构而言,多呈现立体形态,且构建层次相对比较复杂,在教学工作过程中仅以文字、图片等形式来引导学生进行观察,很难使学生的立体想象与空间想象能力得到提升。而对于模型制作而言,恰能弥补这一缺陷。为此,在任务驱动教学方法的实施过程中,教师应为学生布置一定的模型制作任务,以提升学生的动手能力与对空间结构的感知能力。在选择材料时,可以选择硬纸板、铁丝、线、软木条、美工刀、钢尺、木头针等材料,如对于建筑制图中的基本形体、三维空间以及组合形体等元素可以用硬纸板来制作,而对于建筑建筑结构中的桁架等结构可以用木条来制作,对于梁、柱等线形构件而言,可以用铁丝来制作。通过布置任务引导学生自己动手制作建筑模型,能使学生的施工技术、操作技能等得到提升。同时,通过学生对材料选择、预算制定等环节的操作,能使学生充分理解建筑中的强度、稳定性以及技术经济合理性等特性。另外,借助现代教育技术,通过设计和制作虚拟动画,对模型形体进行剖析,使抽象的理论变的直观、形象,容易理解,可以增强学生空间想象力,提高了教学效果,并使学生的学习兴趣大增。
1.3团队协作,合理实施工作任务
学生实施工作任务过程中,要保证全体学生参与,每个学生掌握。例如,在授课过程中可把学生分成若干小组,给每个小组布置任务,明确学生分工,让学习好的学生帮助差些的学生,保证每个学生都能够通过实际练习独立完成任务。学生画好图以后,每组派个代表来讲解绘图过程,让学生讨论,最后找到一个精确快捷的绘图方法。这样可以使参加讨论的每一位学生对同一问题, 获得多方面、较深入的认识, 有助于思考能力、 交往能力的养成, 有助于团队精神、 集体观念的培育, 使学生的合作精神得到提升。
1.4评价任务,总结提高
教学评价是教学环节中必不可少的,目的是评价学生任务完成情况,根据完成情况分析学生的自学能力、理解能力、空间思维能力,总结教学效果。教师可以在设计任务的同时设计好任务评价标准,这样就可以让学生也参与到教学评价中。首先,在分组内让学生参照评价项目内容给自己一个客观的评定,其次,在分组内互相进行教学评价,再次,由教师总结并给出客观评价或得分。这样就可创造出一种开放式的评价机制,可让学生发现同学的优点,看到自己的不足,在交流与评价中锻炼能力,使学生获得相对完整的、扎实的专业应用知识。学生参与评价可以有效地调动学生的学习兴趣,不断增强学生的自信心,从而为完成下一个任务奠定良好的基础。
2.任务驱动教学法应用于《建筑制图与识图》教学的效果
2.1 提高了实践教学效果
在进行 《建筑制图与识图》 课程教学时,注重学生实践能力的培养。比如通过采用现场教学法和工地实习活动来增加学生的感性认识。在识图能力的教学中,采用现场教学法,将学生带到施工现场,给他们工程图纸,让他们对照工程实际识读图纸,把原理性知识技能与操作性知识技能进行有效的整合, 形成综合知识能力的提升,不仅给学生留下了非常深刻的印象,还为将来就业奠定基础。
2.2培养学生自主学习的能力
培养学生自主学习的能力,促进学生主动参与意识。使用任务驱动的教学式,让教师从主导变成引导,把学生放到主置上。在每次上课前,教师先给出设计任务,帮助学生设计教学情境,鼓励学生分组讨论、分析任务,让每组都提出自己的设计方案,最后由学生决定,教师帮助确定一个最好的解决方案。学生在完成任务的同时,遇到不能解决的问题,教师引导学生自己应用所学知识,提出解决办法。在整个学习过程中,教师主要进行方法指导,鼓励学生阅读相关书籍互相交流、讨论解决问题,让学生有更多的时间进行实际练习,学生更容易体会到自己学习的成就感,提高学习兴趣,充分调动学生学习的主动性与积极性。
2.3引入多媒体教学,提高课堂教学效率
计算机技术的发展为提高中职建筑教学效率带来了极大的便利。在现阶段的中职建筑教学过程中,教师应充分借助多媒体技术的生动形象、影音效果独特等特点,制作与教学内容相对应的教学课件,将教学内容以图文并茂的形式展现在学生面前,能有效强化学生对于所学专业知识的直观认识与理解。同时,对于建筑专业而言,与绘图软件联系教学紧密,教师在实施任务驱动法教学过程中,为学生布置一定的软件绘图作业,既能提升学生的专业操作技能,还能提升学生的建筑专业软件绘图水平,进行系统性学习,收到良好的教学效果。
3.结论
实践证明,通过在《建筑识图与房屋构造》课程中对“任务驱动”教学法的实践能够把理论和实践很好地结合起来,提高学生的实际操作技能、学习兴趣和主动参与意识,并且通过教师的有效引导,培养了学生之间的合作能力、解决问题的能力,学生的识图能力和制图能力都有了较大的增强,教师的教学设计能力也得到了锻炼和提升。但在利用这一方法时要根据教学内容, 充分考虑它的适用性, 对教学内容进行科学深入的分析, 确保对这一方法运用的合理、恰当。
参考文献:
[1]张海昕 物业管理专业.建筑识图与房屋构造.课程的教学探讨[J].中国林业教育,2003,(02):45-46