土木工程专业实践教学体系重构与实践
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同济大学土木工程专业实践教学体系 重构与实践
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
建设背景
纵
人才培养模式顶层设计
个性化培养方案
共性基础 + 个性培养
院内导师制 校企导师制 国际导师制
课前自主预习 课堂检验与讨论 课后练ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与探究
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 混凝土构件受力性能虚拟实验平台
➢ 构件：钢筋/纤维筋混凝土、预应力混凝土、加固构件 ➢ 内容：压、弯、剪、扭 ➢ 截面：矩形、T形、工字型…… ➢ 模块：先修、实验、拓展 ➢ 模式：教学、实操、考核 ➢ 在线课程+虚拟仿真+教材
7 钢与组合结构截面设计和计算
8 施工过程设计与计算
9 作用组合与内力计算
周数
授课内容
10 钢结构的验算
11 局部计算实例
12 承载能力及正常使用状态
13 构造与普通钢筋
14 立柱和盖梁设计
15 基础设计
16 施工组织设计
17 附属设施设计等
全过程课程设计：分段实施
总体设计
第一阶段
引桥分析 与计算
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 建设基础
递进式教学体系
结构体系与概念教学实验 混凝土结构教学实验
学生最先接触的工程类实验课程 演示性实验教学为主
钢结构教学实验
已修混凝土结构教学实验 演示性实验向设计性、综合性实验过渡
◼一个平台 ◼三大类型 ◼二十模块 ◼五十项目
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 开发模式
◼投资：学院+专业公司+教师 ◼规划：教务委员会 ◼编剧+监制：责任教授 ◼导演+市场：专业公司 ◼利润：利益共享（5，3，2） ◼维护：持续改进
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 教学方法
理论与实践结合 线上与线下混合 虚拟与现实结合
实习实践 窥一斑难知全豹、窥一时难知全程
课程设计 部分内容重复、缺乏系统、分期进行
毕业设计 复杂工程问题、师资队伍与学生需求的矛盾
建设背景
◼ 学分内涵的变化 压缩课内学时，涵盖课外学时，增加自主学时
4学年x2学期/学年x20学分/学期=160学分 20学时/5天=4学时/天 1学分=1学时/周(课内学习)+2学时/周(课外学习+自主学习)
全过程课程设计：题目设计
➢ 基地分析：明确设计需求和标准，公路桥，引桥+主桥，最大跨径35m左右 ➢ 桥梁总体方案设计：含平纵横布置、分孔、布跨，桥型选择，方案比选 ➢ 上部结构设计与计算：引桥结构选用和复算；主桥上部结构设计计算 ➢ 下部结构设计与计算：墩（或台）设计、盖梁设计、基础设计，验算 ➢ 施工总体方案编写：总体施工方法，施工过程验算 ➢ 图纸绘制：8～10 张图纸
教学 ✓ 公路驾驶模拟实验 ✓ VR公路场景驾驶
实验
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 道路设计教学系统
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 隧道火灾逃生演习仿真系统
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 土力学三轴剪切虚拟实验平台
基于GIS和三维地质模型的虚拟钻孔取芯
试样准备
准备实验
参数设置
实验曲线
汇报提纲
横
建设背景
◼ 实践创新体系的四大板块
◼深化知识 ◼培养能力 ◼激发兴趣
教学实验
实习实践
课程设计
创新项目
国家级土木工程 实验教学示范中心
国家级工程 实践教育中心
国内外多家 大型企业联盟
创新创业能力拓展项目 学分认定
建设背景
◼ 实践教学面临的问题和挑战
教学实验 动手机会偏少、自主实验偏少、拓展实验偏少
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
全过程课程设计：课程定位
➢ 围绕典型工程对象，开展(建筑设计)、结构方案优选、结构 分析与设计、施工组织设计、造价分析、图纸绘制等内容
➢ 解决以往课程设计相对独立、内容不完整、存在重复或脱节 等问题
➢ 解决参加毕业论文的同学，四年中没有开展过工程结构设计 的实践的问题
第二阶段
主桥分析 构造设计
第三阶段
总结汇报
第四阶段
个人导师+班级导师：个性化指导贯穿始终
全过程课程设计：考核评价
挑战创新 逻辑构思
全过程课程设计：课程组织
理论授课 学生汇报
个性指导
全过程设计
3
+
4
集
集
集
分
分
分
分
中
中
中
班
班
班
班
授授授工工工工
课
课
课
坊
坊
坊
坊
全过程课程设计：理论授课
周数
授课内容
1 桥梁总体布置，方案的比较和取舍
2 电算方法与实例
3 桥型和断面选择
4 工程制图
5 预应力混凝土桥梁设计与计算
6 预应力混凝土桥梁设计与计算
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 钢结构虚拟实验系统
虚拟场景搭建
试验项目选择
安装偏差 初始曲线 材料参数 截面形式 几何尺寸 ……
破除物理边界，虚实结合
试验过程：曲线、纤维应力捕捉
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 道路设计教学系统
系统功能：
✓ 公路等级分类教学 ✓ 公路线性组合教学 ✓ 公路设计问题辨析
土木工程施工教学实验
复杂工程项目的抽象化实验 与工程实践紧密结合的教学实验
各方向结构试验(空间结构、结构抗震) 与虚拟实验
教学实验向科研实验过渡 掌握科研实验方法与技能
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 顶层设计
面向专业基础为主
◼能实不虚 ◼虚实结合 ◼虚实互补
面向专业应用为主 面向研究创新为主
➢ 提升对工程问题全面的认识、把握能力 ➢ 提高学生的总体观、大局观，提高解决问题的能力。
全过程课程设计：课程定位
• 原理课和专业课 知识点的复习、 整理和系统提升
基础课程
巩固
• 施工课、数值分 析、概念设计、 施工养护等
专业课程 训练
工程问题 实践
• 设计过程和知识 运用能力训练
能力素质 提升
• 规范制图、软件 运用、团队合作
◼ 减少学分的实施路径
人才培养模式创新 知识体系梳理、课程体系和实践教学体系重构 教学方法改革 （全面推进混合教学）
建设背景
◼ 实践教学体系重构
教学实验 教学实验中心+虚拟仿真平台 实习实践 校企协同育人+虚拟仿真平台 全过程课程设计 建筑设计、结构方案优选、结构分析与设计、施工组织、造 价分析 毕业设计： 围绕着工程实践中问题，校企协同培养学生分析和解决复杂 工程问题的能力
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
建设背景
纵
人才培养模式顶层设计
个性化培养方案
共性基础 + 个性培养
院内导师制 校企导师制 国际导师制
课前自主预习 课堂检验与讨论 课后练ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与探究
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 混凝土构件受力性能虚拟实验平台
➢ 构件：钢筋/纤维筋混凝土、预应力混凝土、加固构件 ➢ 内容：压、弯、剪、扭 ➢ 截面：矩形、T形、工字型…… ➢ 模块：先修、实验、拓展 ➢ 模式：教学、实操、考核 ➢ 在线课程+虚拟仿真+教材
7 钢与组合结构截面设计和计算
8 施工过程设计与计算
9 作用组合与内力计算
周数
授课内容
10 钢结构的验算
11 局部计算实例
12 承载能力及正常使用状态
13 构造与普通钢筋
14 立柱和盖梁设计
15 基础设计
16 施工组织设计
17 附属设施设计等
全过程课程设计：分段实施
总体设计
第一阶段
引桥分析 与计算
汇报提纲
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 建设基础
递进式教学体系
结构体系与概念教学实验 混凝土结构教学实验
学生最先接触的工程类实验课程 演示性实验教学为主
钢结构教学实验
已修混凝土结构教学实验 演示性实验向设计性、综合性实验过渡
◼一个平台 ◼三大类型 ◼二十模块 ◼五十项目
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 开发模式
◼投资：学院+专业公司+教师 ◼规划：教务委员会 ◼编剧+监制：责任教授 ◼导演+市场：专业公司 ◼利润：利益共享（5，3，2） ◼维护：持续改进
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 教学方法
理论与实践结合 线上与线下混合 虚拟与现实结合
实习实践 窥一斑难知全豹、窥一时难知全程
课程设计 部分内容重复、缺乏系统、分期进行
毕业设计 复杂工程问题、师资队伍与学生需求的矛盾
建设背景
◼ 学分内涵的变化 压缩课内学时，涵盖课外学时，增加自主学时
4学年x2学期/学年x20学分/学期=160学分 20学时/5天=4学时/天 1学分=1学时/周(课内学习)+2学时/周(课外学习+自主学习)
全过程课程设计：题目设计
➢ 基地分析：明确设计需求和标准，公路桥，引桥+主桥，最大跨径35m左右 ➢ 桥梁总体方案设计：含平纵横布置、分孔、布跨，桥型选择，方案比选 ➢ 上部结构设计与计算：引桥结构选用和复算；主桥上部结构设计计算 ➢ 下部结构设计与计算：墩（或台）设计、盖梁设计、基础设计，验算 ➢ 施工总体方案编写：总体施工方法，施工过程验算 ➢ 图纸绘制：8～10 张图纸
教学 ✓ 公路驾驶模拟实验 ✓ VR公路场景驾驶
实验
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 道路设计教学系统
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 隧道火灾逃生演习仿真系统
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 土力学三轴剪切虚拟实验平台
基于GIS和三维地质模型的虚拟钻孔取芯
试样准备
准备实验
参数设置
实验曲线
汇报提纲
横
建设背景
◼ 实践创新体系的四大板块
◼深化知识 ◼培养能力 ◼激发兴趣
教学实验
实习实践
课程设计
创新项目
国家级土木工程 实验教学示范中心
国家级工程 实践教育中心
国内外多家 大型企业联盟
创新创业能力拓展项目 学分认定
建设背景
◼ 实践教学面临的问题和挑战
教学实验 动手机会偏少、自主实验偏少、拓展实验偏少
建设背景 虚实结合的教学实验/实习实践 全过程课程设计 校企联合毕业设计
全过程课程设计：课程定位
➢ 围绕典型工程对象，开展(建筑设计)、结构方案优选、结构 分析与设计、施工组织设计、造价分析、图纸绘制等内容
➢ 解决以往课程设计相对独立、内容不完整、存在重复或脱节 等问题
➢ 解决参加毕业论文的同学，四年中没有开展过工程结构设计 的实践的问题
第二阶段
主桥分析 构造设计
第三阶段
总结汇报
第四阶段
个人导师+班级导师：个性化指导贯穿始终
全过程课程设计：考核评价
挑战创新 逻辑构思
全过程课程设计：课程组织
理论授课 学生汇报
个性指导
全过程设计
3
+
4
集
集
集
分
分
分
分
中
中
中
班
班
班
班
授授授工工工工
课
课
课
坊
坊
坊
坊
全过程课程设计：理论授课
周数
授课内容
1 桥梁总体布置，方案的比较和取舍
2 电算方法与实例
3 桥型和断面选择
4 工程制图
5 预应力混凝土桥梁设计与计算
6 预应力混凝土桥梁设计与计算
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 钢结构虚拟实验系统
虚拟场景搭建
试验项目选择
安装偏差 初始曲线 材料参数 截面形式 几何尺寸 ……
破除物理边界，虚实结合
试验过程：曲线、纤维应力捕捉
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 道路设计教学系统
系统功能：
✓ 公路等级分类教学 ✓ 公路线性组合教学 ✓ 公路设计问题辨析
土木工程施工教学实验
复杂工程项目的抽象化实验 与工程实践紧密结合的教学实验
各方向结构试验(空间结构、结构抗震) 与虚拟实验
教学实验向科研实验过渡 掌握科研实验方法与技能
虚实结合的教学实验/实习实践
◼ 顶层设计
面向专业基础为主
◼能实不虚 ◼虚实结合 ◼虚实互补
面向专业应用为主 面向研究创新为主
➢ 提升对工程问题全面的认识、把握能力 ➢ 提高学生的总体观、大局观，提高解决问题的能力。
全过程课程设计：课程定位
• 原理课和专业课 知识点的复习、 整理和系统提升
基础课程
巩固
• 施工课、数值分 析、概念设计、 施工养护等
专业课程 训练
工程问题 实践
• 设计过程和知识 运用能力训练
能力素质 提升
• 规范制图、软件 运用、团队合作
◼ 减少学分的实施路径
人才培养模式创新 知识体系梳理、课程体系和实践教学体系重构 教学方法改革 （全面推进混合教学）
建设背景
◼ 实践教学体系重构
教学实验 教学实验中心+虚拟仿真平台 实习实践 校企协同育人+虚拟仿真平台 全过程课程设计 建筑设计、结构方案优选、结构分析与设计、施工组织、造 价分析 毕业设计： 围绕着工程实践中问题，校企协同培养学生分析和解决复杂 工程问题的能力