成都理工大学环境与土木工程学院:虚实结合师生研学 探索实践教学改革
发布时间:2023-01-12   浏览次数:37

成都理工大学土木工程专业起源于1956年创办的水文地质与工程地质专业,于1993年开办本科。近10年来,土木工程专业聚焦专业特色,着力探索教育教学改革,以“满足国家基础设施建设和工程建设需求,构建优势突出、特色鲜明的山区复杂条件下的土木工程专业”为办学思路和特色,着力培养“德才兼备、具有研究解决复杂山区土木工程问题能力”的创新型人才。

    建设虚实结合的土木工程实验教学资源库

    成都理工大学土木工程专业(以下简称“专业”)充分运用现代信息技术,建设基于线上线下混合的网络实验教学资源库,开展虚拟仿真实验教学项目。采用“互联网+虚拟现实”技术,建立了具有开放性、互动性、兼容性的虚拟仪器实验教学平台,在实验教学中实现了包括材料力学、岩土力学和大型土工离心机等实体实验的计算机虚拟仿真。先后建成基于网络的虚拟仪器实验平台,拥有仿真软件23套,弥补实操项目难度不足的问题,增设探索性强、鲁棒性高、互动灵活的真工程虚仿项目。

    专业采用连续和非连续介质力学理论,以及现代高性能计算技术、软件工程技术和物理模拟技术等,逐步形成了基于模拟的仿真实验平台,全面实现了对重大岩土工程在地质体上进行仿真重演,目前已建成仿真软件48套、仿真模拟设备36台套,用于呈现岩土工程过程,拟原位之“态”。专业通过VR/CR沉浸式虚拟现实展示崩滑灾害的演化过程和重大工程建设过程,解决了重大岩土工程类实践教学难以“原位”复刻的问题。专业还制定了科研成果向实验实践教学转化的激励办法,鼓励师生将研究成果转化为自主创新的实验仪器、实验项目、教学案例,鼓励教师将最新研究成果写入教材,编成实验项目。

    专业着力建设以土木工程实验教学中心、虚拟仿真中心为代表的实践教学平台,以地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室为载体的产学研创新平台,以峨眉、马角坝等国家野外实践基地和与中铁二院共建的“国家土木工程实践教育中心”等校企协同产学研合作基地为依托的实习实训平台。根据土木工程人才实践能力和创新能力培养要求,专业加大国家、省部级科研基地开放实验、科研训练、毕业设计等多种实践教学活动向本科生开放的力度,把技术前沿成果有机嵌入实践教学计划,实现阶段化贯通式培养。

    创建模块化、层次化和阶段化的虚实结合实验教学模式

    根据土木工程的人才培养方案,专业将虚实结合实验项目列入相应的实验课程教学大纲,实行导师制,构建“师生—工程—自然—社会”相生相息的研学共同体,强化师生信息技术运用能力,创新师生研学“三途径”:学生自主学习线上线下课程实验、导师制下自主钻研科研实践、师生共同研发非标准仪器设备。

    经过10年不间断的探索,专业构建起实习项目化、实践案例化探究式教与学方法,建设了基于网络的虚拟仪器实验、基于模拟的数值仿真实验和物理仿真实验三大教学资源,构成了实验教学模式的“三模块”支撑。专业采用基础性实验、综合性实验、创新性实验“三层次”的虚实结合实验教学模式,共设立32门实验课程,开设基础性实验项目15项、综合性实验项目59项、创新性实验项目15项,面向全校11个专业1500余名本科生开展实践教学,面向近400名研究生开展专业实验教学,平均每年达到6.4万人学时。

    专业采用“现代互联网技术+大数据管理技术”,建立了具有开放性、扩展性和前瞻性的土木工程虚拟仿真实验教学管理系统和开放共享机制,自主开发的虚实结合实验教学管理系统实现了实验选课预约管理、开放、成绩查询等功能。同时,在保证教学任务前提条件下,专业利用互联网技术和虚拟仿真实验平台的数据快速处理及交换能力,实现了虚拟仿真实验资源的开放共享。

    重构土木工程实践教与学新方法

    专业以科研项目为载体,以问题为导向,形成师生研学共同体,师生联合攻关、协同创新,让学生在学中思、思中悟、悟中行。创新项目化、案例化等探究式实践教学新方法,由演示教学为主向“线上与线下、虚拟与实体结合”自主探索为主转变,创新预习、设计操作、展示汇报、报告总结及反馈等全过程评价机制,培养学生学习兴趣、交互学习和自主创新能力,促进学生主动学习和自主创新能力等全面发展。

    虚实结合师生研学土木工程实验教学模式取得了系列丰硕成果。有效提高了人才培养质量,培养了大批土木工程创新人才,受到业界高度认可和积极评价。专业参与了西部地区70%以上的大型水电、机场、高速公路及铁路等建设,解决了一系列山区土木工程关键科学技术难题,还牵头成立了国际大滑坡协会(iRALL),连续举办iRALL国际课程班,主办5届“强震地质灾害及后效应国际学术大会”,将岩土灾害防控方面的“中国智慧”广泛推广。

    (蔡国军 李天斌 汤明高 孟陆波)