《土木工程施工技術》課程模塊化教學改革與實踐

莊金平 陳光輝 王德奎

(1.福建工程學院土木工程學院 福建福州 350118； 2.福建工程學院管理學院 福建福州 350118)

0 引言

《國家中長期教育改革與發展規劃綱要(2010-2020)》 明確：重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模。很多地方院校將轉型為應用技術型高校，主要分為高考擴招后升格為本科公立的高校、民辦高校和獨立學院等，有600余所高校將重點轉向應用技術型人才培養。目前， 新建本科的土木工程專業的畢業生就業仍大部分分布在施工單位、監理單位、造價咨詢公司、房地產公司等。因此，《土木工程施工技術》及其相應內容、技能的掌握程度依舊很重要。

1 《土木工程施工技術》教學特點

1.1 涵蓋內容廣、涉及學科多

《土木工程施工技術》課程在新建本科土木工程專業、工程造價專業、工程管理專業的課程體系中占有不可替代的地位，其涉及的概念、內容較其他學科更為廣泛。《土木工程施工技術》課程內容一般包括土石方工程、地基與基礎工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結構工程、預應力混凝土工程、結構安裝工程、防水工程、裝飾工程等。如鋼筋混凝土結構工程中的大體積混凝土施工的內容就涉及到《建筑材料》中水泥水化反應的過程、粉煤灰二次水化反應的機理；腳手架、模板支撐體系的穩定性設計的內容涉及到《結構力學》中穩定性問題，模板強度、剛度的驗算涉及到《理論力學》《材料力學》的知識點。

1.2 實踐性強、講授難度較大

于德國[1]指出：許多學校對于《土木工程施工技術》課程的教學仍然是以理論講授為主，或先理論后實踐，不能使學生做到理實相結合。對學生而言，只聽教師講解、只看圖片資料，而不親臨施工現場觀摩，很難真正理解和掌握該部分內容，教學效果難以保證。對于教師而言，有些機具、構件言語表述費勁，學生也似懂非懂。如梁板柱模板的搭設方法、構造措施，裝飾工程中的干掛石材、鋁合金門窗安裝、塑鋼門窗安裝等實踐性很強，如果學生有親自動手操作安裝過，則很容易理解、掌握，相反學生很難接受，甚至產生厭學心理。

1.3 教學手段有待完善

針對該課程講授難度大、學生缺少現場經驗難以理解等問題，施工立體化教學如圖片、動畫、視頻等在課堂上得到了廣泛的運用，將施工中的難點、施工工藝流程、機械構造等直觀、形象地展示出來，使學生有更好的感性認識。然而，多媒體教學也存在一些不足，如多媒體教學往往重形式、輕內容， 課堂上聲、光、像、圖過度堆砌，缺乏系統性，視頻資源不連貫[2]。啟發性、討論式的教學模式，往往由于《土木工程施工技術》課程的知識點較為分散、抽象，也帶有幾分經驗成分，而很少在課程被采用。為此，《土木工程施工技術》課程的教學模式有待于進一步改進完善。

2 理論講授與實訓模塊化教學模式

2.1 理論講授與實訓模塊化教學的概念

目前，新建本科院校在土木工程施工技能的培養環節，一般包括如下部分：《土木工程施工技術》理論課程及《土木工程施工技術課程設計》《施工工藝實訓》《崗位實習》等，各個部分獨立考核。如果將《土木工程施工技術》理論講授課程排在最前面，則學生面對抽象、陌生的施工工藝難于理解、接受；整門課程結束后，學生再面對《施工工藝實訓》課程時，由于對課程內容沒有理解到位，對該工藝實訓所開展項目的原理、規范要求的要點、誤差控制標準等依然認識不夠，導致工藝實訓僅僅是簡單的手工操作，并未達到設想的理論知識、動手能力和規范知識點的融會貫通。相反，如將《施工工藝實訓》放在《土木工程施工技術》理論講授課程之前，則學生對施工工藝實訓項目則完全沒有概念，導致教師僅進行簡單的操作介紹、學生進行簡單的模仿。

韓培鋒[3]提出了一種項目驅動式的《土木工程施工技術》，以典型的大型建筑工程施工案例，在課堂上進行分組教學談論、匯報。但是，施工技術課程實踐性很強，從視頻、圖片等資源往往不能了解到施工中關鍵難點，而實際的動手操作既能加深對知識點的印象，又能發現其中的難點。為此，本文提出將施工工藝實訓環節分散到《土木工程施工技術》講授教學中的模塊化教學方法， 即將《土木工程施工技術》論講授與《施工工藝實訓》合為一門課程，將原本集中2周的《施工工藝實訓》分解到學期的課程講授中，學生上完相應章節的理論講授課程后，隨即進行相應項目1～2天的工藝實訓。即“課堂教授+隨即實訓”模式，既是對課堂抽象的知識進行鞏固、深化，也可通過實訓環節對課堂講授中的知識點進行補缺補漏，克服連續課堂教學的枯燥無味，提高學生的學習興趣。

《土木工程施工技術》課程內容，大致分為土石方工程、地基與基礎工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結構工程、預應力混凝土工程、結構安裝工程、防水工程、裝飾工程等幾個模塊。但考慮到施工工藝實訓條件的差異以及一些施工工藝項目難以在實訓過程中實現，提出了一些可開展的典型的“課程講授+隨即實訓”的模塊化教學方案，如表1所示。

表1 典型的“課程講授+隨即實訓”的教學模塊

2.2 理論與實訓模塊化教學設計

2.2.1學生動手為主的教學模式

在完成相應的課程理論講授教學后，即開展1～2天的工藝實訓。在工藝訓練中，一般由教師演示、學生親自動手操作為主，以增強學生的實踐動手能力。如開展些鋼筋節點的綁扎工藝實訓，事先加工好鋼筋節點的配筋，然后要求學生按圖紙(平法表示)完成整個節點的綁扎工作， 期間以學生動手為主，指導教師僅做要點介紹 。圖1為正在進行中的梁柱鋼筋節點的綁扎過程。圖2為正在進行的干掛石材安裝檢測過程。

圖1 鋼筋節點綁扎過程

圖2 學生干掛石材安裝檢測過程

2.2.2分散教學模式

工藝實訓項目無法由一個學生獨立完成，因此分組進行，各組學生一般控制6人以下。但是考慮到實訓場地、試驗器械組數等的限制，很難各組同時開展，故將實訓項目教學時間分散到課外時間，如周末、晚上等。當然，這也無形中增加了指導老師和試驗室老師的工作量，也是這種教學模式推廣運用中需要考量的地方。

2.2.3緊密聯系規范教學模式

考慮到土木工程技術發展迅速以及規范的條目細致繁多，《土木工程施工技術》教材與規范的結合并不是很緊密，尤其是對檢測內容、檢查方法、誤差控制等，而且一些實踐性強的構造措施、施工工藝在理論教學過程較難講授清楚。但是，工藝實訓過程，針對具體進行演示、講解則更容易將這些內容講解清楚。因此，在工藝實訓過程，更應該側重對于國家規范、行業標準、地方標準的運用講解，引導學生能夠盡早地熟悉規范，尤其是強制性條文，促進學生在將來工作時能夠具備從事本專業工作的專業能力以及工作方法。

2.3 課程考核模式設計

2.3.1工藝實訓中團隊考核模式

分組形式的工藝實訓過程，難免有些學生的參與度較差，存在蒙混過關的現象。為了促進學生之間團結互助，養成良好的團隊精神，采用團隊考核的模式。具體做法：在各組實訓完成后對學生的操作情況進行檢查評定，并隨機抽查其中一個學生進行答辯和重復一些操作過程，并以該學生的答辯成績作為整組的實訓成績。這樣，學生在實訓過程，就會有緊迫感，相互之間形成傳幫帶，從而達到每個學生都掌握相應知識點的效果。

2.3.2課程理論實訓相結合的考核模式

在采取課堂理論講授教學與工藝實訓模塊化教學后，純粹的課程理論考試模式不能全面反映學生對知識的掌握情況，必須綜合考慮工藝實訓的成績。考慮到工藝實訓成績可能存在偏差或者實訓容易取得高分等因素，具體的考核模式為：課程理論考試和工藝實訓考核各自均須達到及格水平，只要有一部分不及格，該門課程即為不及格；在兩部分均及格的情況下，可以根據具體情況設置兩部分的比例，如課程理論考試占70%，工藝實訓項目占30%。

3 高大模板支撐模塊化教學案例

高大模板支撐體系，由于穩定性差，施工中潛在的危險源多，現行規范對設計、施工方法、構造措施、檢查標準等均做了詳細的規定[4-6]。但是，大部分的《土木工程施工技術》教材中并沒有相應的內容或者只是簡單的提及，尤其是構造措施的做法更少涉及。

為此，在超高模板支撐模塊化教學過程，在理論課堂教學部分，增加了相應內容的闡述，主要包括立桿的垂直度、扣件的擰緊扭力矩、立桿縱橫距偏差、步距偏差、豎向剪刀撐和水平剪刀撐設置等。然而，在理論講授教學過程，學生對構造措施的理解往往不夠明確，如《建筑施工模板安全技術規范》(JGJ 162-2008)[3]第6.2.4條的規定：當支架立柱的高度大于5m時，必須在立柱周圈外側與中間有結構柱的部位，按照水平間隔6m～9m、豎向間隔2m～3m和建筑結構布置一個固結點。由下至上豎向連續剪刀撐，剪刀撐寬度宜在4m～6m左右，并在豎向剪刀撐的頂部、掃地桿位置處布置水平向剪刀撐。豎向剪刀撐桿件的底部應與地面頂緊，其夾角為45°～60°之間。若建筑物層高為8m～20m時，除必須滿足上述規定之外，還應在縱橫向相鄰兩個豎向連續剪刀撐之間另外增加之字斜撐。當建筑物的層高超過20m時，除在滿足以上規定的基礎上，尚應將所有的之字斜撐均改為連續剪刀撐。

在高大模板支撐模塊化教學的工藝實訓中，要求每6個學生一組，完成一個縱橫8跨，高度6步的超高模板支撐體系搭設。考慮學生操作的安全性，在跨度和高度上按比例縮小，縮小后高度一般控制在3m以內。圖3為學生搭設腳手架的過程。但是，由于模型縮小，可能出現在立桿、橫桿不需要對接扣件的情況，為此明確要求學生根據比例在立桿、橫桿上虛擬地表示出來對接扣件的位置。此外，重點考察學生對水平剪刀撐和垂直剪刀撐構造布置的認識，以體現對規范的理解程度。

圖3 學生搭設模板支撐架過程

學生完成高大模板支撐體系的搭設后，指導老師對學生搭設情況進行檢查評定，并抽取其中的一個組員進行關鍵過程演示和答辯。 表2為該項目的成果檢查表，并作為實訓成績評定的依據之一。

高大模板支撐“課堂教授+隨即工藝實訓”的模塊化教學取得了良好的效果：

(1)從各組抽查考核的結果看：學生對規范的高大模板支撐體系的檢查內容較為熟悉，并且也能從力學的角度解釋其中的一些規定。如立桿的對接扣件為什么要設置在距主節點的距離小于1/3步距、直角扣件和旋轉扣件的差異等。

(2)學生在后期高大模板支撐課程設計過程，力學概念清晰，布置構造措施合理，成績分布良好意義占60%以上，剩余同學大部分也達到了中等水平。

表2 扣件式鋼管支撐項目檢查表

4 結論

《土木工程施工技術》模塊化教學，克服了學生對抽象的施工技術難于理解，教學效果差的問題。通過課程上的理論講授及隨即進行的工藝實訓，對課堂內容進行消化、吸收，并進一步深化，與現行規范緊密結合，從而達到理解、掌握相應施工技術的要求。