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[關鍵詞] 少數民族;土木工程專業;砌體結構;教學方法
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 05. 123
[中圖分類號] G642.0;TU364 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2017)05- 0226- 02
0 引 言
砌體結構亦稱磚混結構,在新疆地區應用量大、面廣的傳統最基本的結構形式之一。新疆高等院校土木工程專業的少數民族學生畢業后基本都在新疆疆內就業。他們走上工作崗位,往往最先接觸的是磚、土坯等砌體結構房屋設計、施工、管理。筆者以提高少數民族砌體結構課程教學質量、培養學生工程理論與實踐能力為主線, 在教學方法和教學內容上進行了一系列的探索、為培養少數民族土木工程人才培養提供借鑒和參考。
1 砌體結構課程的特點
在掌握砌體結構設計計算的基本理論和構造要求的基礎上,才能順利地從事磚、砌體等建筑房屋的設計、施工等工作。砌體結構課程涉及實驗研究、砌體結構理論知識、砌體結構房屋抗震設計和砌體結構設計規范等多方面知識。
1.1 課程內容多,涉及的專業基礎課程多
該課程綜合了力學知識 、建筑結構荷載、建筑材料 、建筑結構抗震設計、結構可靠度等多門課程知識。不僅內容多, 而且涉及面廣, 基本整合了土木工程的專業基礎課。
1.2 計算公式的實際應用性強
這些公式邏輯推理到實際應用,不僅涉及力學理論知識和數學工具 ,而且需要學生對實際砌體結構工程有一定的認識。
1.3 砌體結構中的部分構件形式比較抽象,不容易理解
如網狀配筋磚砌體構件的形式、配筋砌塊砌體剪力墻構造要求、墻梁的形式與構造要求等內容都是較抽象的,對此,學生在腦海中沒有形象,就很難掌握相關的設計與計算方法。
1.4 砌體結構的構造要求多,容易混淆
例如: 構造柱設置要求; 承重窗間墻的最小寬度、底部框架-抗震墻的最小配筋率等等。這些構造要求都是工程中不僅要滿足的計算要求,而且要滿足抗震構造要求,若平時學習中不重視,很容易被忽略。
2 課程學習中存在的問題
b于砌體結構課程特點和學生生源地的特殊性,少數民族學生在學習本課程的過程中存在一些問題。歷年的該課程考試成績和課程設計、畢業設計等教學效果來看,究其原因做以下分析。
2.1 存在語言上的差異
新疆高等院校少數民族班級的學生以維吾爾族、哈薩克族、柯爾克孜族、塔吉克族、烏孜別克族等多民族學生組成,漢語對于他們而言是第二種語言。而且,大學授課語言和所用課程教材均為漢語,使得少數民族學生對本課程的理解與運用能力上受到直接的影響。
2.2 學生對砌體種類與構件缺乏形象認識
一般砌體分為磚砌體、石砌體、配筋砌體和砌塊砌體。其中學生比較能想象到的是磚砌體和砌塊砌體,而配筋砌體和石砌體見得比較少,因此上課的過程中比較難想象。在砌體結構中還有圈梁、墻梁和構造柱等一些構件。學生對這些構件缺乏形象認識的情況下,這種授課方式使學生很難理解課堂內容。例如,在構造柱部分,無論如何講解構造柱的概念、作用、布置數量和平面位置等知識,大部分學生就是無法掌握。在圈梁、墻梁等部分,無論如何給學生講解墻梁、圈梁的基本概念、縱向受力鋼筋位置、作用等知識,大部分學生就是很難理解與掌握。
2.3 缺乏工程實踐學習與鍛煉
砌體結構課程是實踐性很強的應用型課程。實踐教學是砌體結構課程非常重要的教學環節,是培養少數學生工程意識、實踐能力和創新能力的關鍵環節,它的作用和功能是理論教學所不能替代的。如何構建適應當地教學、具有地方特色的實踐教學體系,讓學生更好的掌握砌體結構課程,已經成為砌體結構課程教學改革的重要課題。
3 關于課程教學的幾點思考
3.1 結合當地建筑物的特色,加強學生對基本概念的理解
根據砌體結構課程特點,讓學生更好的理解砌體結構教學內容,結合新疆當地建筑的特點,給學生拓展生土、土坯等砌體。土坯砌體房屋在新疆歷史悠久,因地制宜、具有經濟傳統民居特色的建筑物。
通過對比傳統土坯房屋與現在應用廣泛的砌體結構在材料性能、承載能力、墻體穩定性能、構造要求等方面,加強學生對砌體結構基本概念和受力情況有更好的理解和掌握。
3.2 提高學生對專業詞匯的理解與掌握
漢語對于少數民族學生而言是第二種語言,使得部分少數民族學生對本課程的理解與掌握受到直接的影響。因此在授課過程充分發揮作為少數民族老師的優點,對基本的概念、基本專業詞匯用雙語解釋它們的含義和意義,幫助同學們在聽課過程中,能更好地理解和掌握砌體結構知識。
3.3 加強課后練習,培養學生理論聯系實際的能力
對于學生的課后作業,除了布置必要的、緊跟著教學計劃的基礎性的聯系,還應該增加一些理論與實踐緊密結合的聯系題,考查學生對相關設計規范的掌握和應用情況,通過此類聯系可逐步培養學生理論聯系實際能力。另外,通過開展網上答疑為教師與學生之間隨時隨地的教與學的提供互動平臺。還有就是要重視學生的作業完成情況,針對學生作業中反映出的問題,加強課后的輔導,以達到布置作業的目的。
3.4 加強學生實踐活動
砌體結構在全新疆應用非常廣泛的結構形式之一。大量的平房、低多層建筑以及地下工程、水利工程的構筑物都可采用磚混結構。我們通過土木工程專業的認識實習,組織學生去當地有代表性的砌體建筑物和施工現場參觀。這樣可以讓學生在上砌體結構課程之前就有感性的認識。有條件允許的情況下,充分利用當地的特色建筑物和大學生寒暑假的時間,引導學生去參加實踐活動,這樣能讓學生了解更多的實際工程情況。
4 結 語
在新疆少數民族土木工程專業砌體結構的課程教學中,砌體結構教學的特點與少數民族學生的特點相結合,充分發揮當地建筑物的特色,重視學生理解基本概念和基本原理,重視培養學生的理論聯系實踐能力培養,提高學生的專業知識,同時提高學生專業交流能力,培養成為今后的工作過程中快速適應工程需要的土木工程專業人才。
主要參考文獻
1、強調對工程地質基本概念的學習。在課堂學習過程中,主要課時都集中于學習在工程實踐中經常用到的專業術語,強調概念的厘清。課堂學習的主要內容主要包括以下幾個方面:(a)地質作用與地質構造的基本知識,包括地質年代的識別、地質圖的識圖、常見地質結構的概念(褶皺、節理、斷層等);(b)三大巖石(巖漿巖、沉積巖、變質巖)的成因、歸類和鑒別;(c)第四紀地質的基本知識,包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對工程的影響;(d)地下水的基本知識,包括地下水的分類、運動基本規律、補給與排泄方式、對工程的影響等;(e)工程地質勘察與分析在具體工程的應用,包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應用。
2、強調室內實驗是課堂書本學習的延伸。室內實驗主要目的是為野外地質實習做準備,學習地質羅盤等地質考察工具的使用,同時亦學習通過巖石標本來鑒別各類巖石,還要學習地質圖的填圖和閱讀等。
3、強調課堂學習與室外地質調查相結合的學習方式。從書本上學習到的知識僅僅停留在理論階段,書本上對地質相關概念的描述仍比較抽象,因此,各所高校皆強調野外地質實習對學習該門課程的重要性,把課堂上學習到的基本概念與現實工程中的真實地質條件一一對應起來,加深對基本知識的理解和掌握。一般而言,野外地質實習內容常包括野外巖石的識別、地質構造和地質年代的識別、巖層、節理等產狀的測定和描述等。各所大學對以上工程地質基本知識的學同小異,其目的是對工程地質這門課程有一個基礎的認識和感知,但是,同時,各所高校之間在這門課程內容設置方面有各有所側重。清華大學、同濟大學增加了現代先進的地質勘查技術的學習內容,介紹了地質超前預報的相關方法、原理及應用,比如介紹了地質雷達、紅外線探水、TSP等先進手段在隧道工程建設的應用。中南大學、湖南大學對野外地質實習極為注重,實習內容包括地質認識實習和工程實踐實習兩個階段,實習實踐時間長達20~30天,考察湖南西部地區在建或已建項目所處較為復雜的地質條件,以一個工程建設者的角度參與到實際項目的建設中去認識地質現象。石家莊鐵道大學地質教研室現有8名教師,教授2名,副教授3名,講師3名,其中具有博士學位的4人,碩士學位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名,二等獎1名,校級優秀教師1人,今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項,并承擔省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地質教研相比,我們仍然存在諸多不足之處。首先就是教師隊伍建設的不足,工程地質是一門經驗型極強的專業,需要足夠豐富的現場工程經驗,因此需要老中青傳幫帶,讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質教學的技巧和方法。其次,對工程地質教學的重視程度不夠,課時設置偏少。最后,教學內容更新不夠及時,工程地質中先進的技術方法在教學中介紹的內容不夠多。因此,為了跟上國內兄弟院校土木工程地質教學的步伐,教學改革刻不容緩。
二、當前土木工程地質教學存在的問題
通過以上詳細的調查和對比分析,目前土木工程地質教學仍存在以下問題:
1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據自己的講義編排而成,缺乏一個統一的標準,因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統一性和協調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》,浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》,石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。
2、在教學內容上與其它課程交叉重復,無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程,是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎,因此,由于與其它學科老師交流不夠充分,往往存在重復講授的情況。比如,以有效應力這個概念為例,在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到,由于這個概念的重要性,各科老師為了追求各門學科的系統性和完整性,都會著重講解這個概念,雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解,但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業內容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度,課堂課設課時大多是32~48個學時,因此,老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后,沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響,往往后面工程應用的章節皆為學生自學。
4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多,同時又由于課時的不夠,這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分,學生容易產生枯燥情緒。
三、土木工程地質教學改革措施
為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題,讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識,必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革,具體改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力,又是動力。通過精品課程建設,可以找出當前教學中存在的薄弱環節,精簡重復的教學內容,突出本門課程的特色,使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設,因此,有必要根據新時期土木工程培養目標,并結合當前土木工程建設中出現的新問題、新方法、新技術,編寫一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統的知識要點和概念,還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等,同時還應包含工程實例,讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設,因此,有必要加大對教師隊伍的培養力度,引進和培養一批有新視野、新知識的老師,以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性,在教學過程中,善于發揮學生的主導地位,采用“討論試”、“啟發式”教學模式。同時,要注重課前的準備,精心備好每一節課,善于總結歸納每節課的重點,以“主線法”講授課程知識。
3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時,讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時,老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間,比如規定某個主題,要求學生自主獨立進行文獻調研,完成該主題相關文獻的歸納總結,并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外,強化考試試題庫建設,完善考試規范和制度,強化對學生進行專業知識訓練。最后,要重視工程地質實習在教學中的作用,因為該門課程的實踐性很強,需要從大自然中去認識和掌握工程地質現象,使學生鞏固在書本上學到的知識,有感性認識上升到理性認識,同時在野外地質實習過程中,亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
關鍵詞:
土木工程抗震;教學改革;教學實踐;教學方法
地震是一種突發的自然災害,是地球內部構造運動的結果。地球上每年發生的地震約500萬次,其中有感地震約15萬次,造成嚴重破壞的地震約20次。中國是一個多地震國家,地震發生的區域范圍廣、強度大。20世紀全世界發生過20多次7級以上的大地震,死亡100多萬人。1920年中國海原8.5級地震死亡20萬人;1976年中國唐山7.6級地震死亡24萬人,16萬人傷殘,財產損失30億元以上,名列20世紀世界地震史死亡人數之首;2008年中國汶川8.0級地震造成約7萬人死亡,約37萬人受傷,約1.8萬人失蹤,直接經濟損失8452億元,是以來破壞力最大的地震,也是繼唐山大地震后傷亡最慘重的一次。為了減輕建筑的地震破壞,減輕人員傷亡,減少經濟損失,將損失降低到最小程度,土木工程專業技術人員需要掌握有關抗震的知識,對結構進行抗震設計。
一、土木工程抗震課程教學中存在的問題
土木工程抗震是土木工程專業的一門重要專業課,土木工程專業學生學好這門課將會受益匪淺,但是現狀卻不令人滿意。目前在本科教學中,該課程課時一般在40學時左右,課時相對較少,但該課程涉及到的內容又較多,主要涉及到結構動力學、混凝土結構抗震設計、砌體結構抗震設計、鋼結構抗震設計、工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該課程一般安排在第六學期或第七學期,這一時期是學生忙于研究生考試復習和找工作階段,一部分學生身在課堂但心在別處,往往心不在焉,學生學習該課程積極性不高。如何在有限的教學課時內完成教學任務,提高課堂教學效果,對教師來說是一大挑戰。土木工程抗震課程教學改革的目的是在有限的課時內提高該課程的教學質量,增強學生對土木工程專業課程的興趣,以培養既掌握專業所要求的知識和技能,又熟悉相關專業知識的較全面型人才[1]。
二、土木工程抗震課程教學改革采取的措施與實踐
近年來,作者結合自身的教學實踐,積極進行土木工程抗震課程教學改革,在教學手段、教學內容、教學方式等方面進行了一些有益的改革與實踐,取得了良好的教學效果。
(一)上好緒論課,激發學生學習土木工程抗震的興趣緒論課是土木工程抗震的開篇,作為教師來說應高度重視緒論課的教學。因為緒論課是學生了解土木工程抗震這門課的窗口。緒論課上得好不好對整個課程的教學成功與否至關重要。通過緒論課的學習,要讓學生對土木工程抗震這門課有一個大致的了解,深刻理解學習這門課的目的是什么,為什么要學習這門課,這門課對土木工程專業學生來講起多大的作用,使學生深切地感受到土木工程抗震這門課的重要性,使學生深刻認識到現在不學好土木工程抗震方面的知識,將來在實際工作中萬一出現失誤,有可能造成重大人員傷亡和財產損失,提高學生學習這門課程的自覺性、主動性和積極性。怎樣才能上好緒論課呢?作者認為不妨采用多媒體條件下的案例教學法[2]。多媒體案例教學通過采用大量真實、典型的案例和大量的圖片資料,使教學更加直觀、形象。例如將汶川地震的相關資料引入課堂,“2008年5月12日14時28分04秒,在四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生里氏8.0級地震,震源深度14公里,震中烈度11度,地震持續時間約為2分鐘,地震造成69227人遇難,374643人受傷,17923人失蹤,直接經濟損失8452億元。”通過上述資料,可以啟發學生認真思考以下問題:(1)為什么這次地震稱為汶川地震,引出“震中”這個概念;(2)里氏8.0級地震是怎么測定的,引出“里氏震級”概念和震級的測定方法;(3)從“震源深度14公里”可以引出“震源深度”這個概念,根據震源深度地震可以劃分為哪些類型,汶川地震屬于哪一個類型。在緒論中給學生講述地震災害時,可以通過多媒體將汶川地震造成的震害分類給學生顯示出來。在給學生演示汶川地震所造成的災害時,啟發學生思考為什么會造成這樣的破壞,通過這些破壞現象,我們能否從中發現一些地震破壞規律,在今后的設計中我們可以采取什么樣的措施來減輕這些震害。
(二)多媒體與板書相結合,提高課堂教學效果在進行土木工程抗震課程教學中,盡可能采用多媒體與板書相結合的方式提高課堂教學效果。一方面采用多媒體教學具有形象、生動、直觀、易于理解優點。土木工程抗震課中,一些內容適合采用多媒體教學,例如地震災害(主要包括地表破壞、工程結構破壞、次生災害、人員傷亡等),采用多媒體教學可以直觀地把災害顯示給學生,學生從地震災害圖片中也更容易理解和掌握有關地震造成的破壞。當然,并不是任何問題都適合采用多媒體教學。土木工程抗震課中有些內容適合采用板書教學,比如給學生講解振型分解反應譜法和底部剪力法算例時,采用板書教學更合適些。這樣的算例采用板書教學可以給學生留有足夠的時間思考、琢磨和消化,讓學生更容易掌握振型分解反應譜法和底部剪力法的計算步驟,知道采用上述方法計算地震作用時需要哪些步驟。因此,對于該課程來說,最好的教學手段是多媒體與板書相結合,優勢互補,提高課堂教學效果。此外,在土木工程抗震的課堂教學中,作者嘗試采用雙語教學[3]。將課堂上易于用英語表達清楚的內容做成英語課件,一些專業詞匯用英語來表達。在近幾年的雙語教學實踐活動中,作者發現采用雙語授課在一定程度上能夠幫助學生理解專業知識。但是采用雙語教學也存在較大的難度,最大的難度在于沒有合適的符合《建筑抗震設計規范》(GB50010-2010)的英語教材。
(三)調整教學內容,適應新的教學要求土木工程抗震教學內容可以分為“基礎篇”和“應用篇”兩部分[1]。基礎篇是土木工程抗震基礎知識,主要包括地震基礎知識,土木工程抗震概念設計,場地、地基和基礎,地震作用與結構抗震驗算,結構隔震與消能減震等內容。在進行基礎篇講解時,應重點講授基本概念和原理,注重基本概念和基本原理的講解。土木工程抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。抗震概念設計在整個土木工程抗震設計中占有重要位置,它貫穿于整個工程設計過程中,從一定意義上說,它比抗震計算更為重要,原因在于地震具有很強的不確定性、隨機性等,想要精確進行抗震計算比較困難。要想使結構具有良好的抗震性能,很大程度上取決于良好的概念設計,有必要加強學生抗震概念設計的能力。應用篇是抗震設計原理在不同結構形式中的具體應用,主要包括混凝土結構房屋抗震設計、砌體結構房屋抗震設計、鋼結構房屋抗震設計、單層工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該部分內容應根據不同的專業方向有重點地講解其中的內容,做到因專業方向而異,根據不同的結構形式特點重點從抗震概念設計、抗震計算和抗震構造措施等方面進行講解,拓寬學生的專業知識,使其學會靈活運用工程專業知識解決工程實際問題的能力。
(四)將最新科研成果融入課堂教學中在講授土木工程抗震課程時,作者結合自身的科研工作專門抽出時間,給學生進行有關抗震的專題講座,例如進行基于性能的抗震設計專題講座、基礎隔震設計專題講座、振動控制專題講座等,將最新的科研成果融入課堂教學中。進一步加強科研與教學的結合,及時將最新科研成果引入到課堂教學中,盡可能發揮科研對教學的支撐和反哺作用。
三、結語
土木工程抗震課程課時少,內容多,具有較強的綜合性。作者通過對該課程在教學手段、教學內容、教學方式等方面的教學改革與實踐,在一定程度上提高了課堂教學效果,在激發學生使命感的同時,增強了其主人翁意識。當然,課程教學改革永無止境,還有許多地方需要進一步完善,達到進一步提高課堂教學效果的目的。
參考文獻:
[1]尚守平,封周權,李崢.“工程結構抗震”課程教學改革研究[J].建筑教育改革理論與實踐,2006(8):221-224
(一)課堂設計以往的土木工程概論課程教學都是以老師講解為主,雖然多媒體教學已取代了傳統的板書教學,但單純的幻燈片放映模式,純理論的講解,讓學生上課極易產生疲勞感,不能很好地帶動學生學習的積極性與主動性。針對上述問題,可以從以下幾個方面對課程進行設計:1.實踐教學在理論教學中加入實踐課時,將部分認識實習調劑到概論的教學計劃中,這樣老師可以利用課堂多媒體教學手段展示工程實例的內容,使學生直觀感受土木工程的偉大,激發學生課堂學習的積極性;2.互動式教學每一堂課都可以創設一些問題,在老師的引領下,由學生來回答,讓學生參與到課堂中來;3.合作教學對于一些比較簡單的的章節,比如,土木工程防災與減災,可以讓學生主講,老師補充的方式進行授課,這樣通過大量查閱資料,不僅加強了學生的自學意識,也能更好掌握本章知識點,也給學生提供了一次展示自己的機會;4.視頻教學在課堂中可以放一些視頻,比如世界最高建筑迪拜塔修建視頻,通過視頻,學生不僅可以了解建筑設計、施工、管理等方面的知識,而且可以感受土木工程的偉大,幫助培養期專業意識。
(二)改革考核辦法傳統的土木工程概論考試都是以閉卷方式進行,而且大多是對基本概念的考查,這樣容易出現學生考前死記硬背的現象,限制了學生的思維,不利于學生的長遠發展。結合本校土木工程概論課堂教學,我認為,土木工程概論的考試可以分期中、期末兩次進行,期中重點考查學生對概念的掌握情況,期中考試可以采取課堂競答、當堂計分的方式,在一個輕松愉悅的環境中進行,這樣新穎的考試方式可以提高學生學習的積極性,讓學生感受到學習的樂趣。期末考試可以采取論文或報告的方式進行,題目可以靈活多樣,在課程結束時提交。
二、加強校企合作,建立一支優秀的教學團隊
土木工程概論這門課程因其包含的內容比較寬泛,所以對授課教師的專業素養要求相對較高,這就要求我們建立一支優秀的教學團隊來共同承擔土木工程概論教學,發揮團隊的力量與優勢。這個教學團隊成員可以由學校專業教師及企業資深人士共同組成,學校專業教師可以主講各自專業方向的內容,企業資深人士實戰經驗較足,可以安排做一些專業方面的講座,以此加深學生對土木工程專業的認識。
三、對學生進行職業生涯規劃指導
土木工程概論是大一新生入學后接觸到的第一門專業課,這之前,學生對土木工程專業的認識并不多,往往在學習過程中出現迷茫,所以在概論這門課程中可以適當地增加對學生職業規劃設計的指導,明確自己的學習目標,并盡早規劃自己的大學學習及生活。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章號:1674-9324(2017)08-0115-02
“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)是教育部為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》,實施的一項重大的教育改革試點項目。2010年6月湖南大學成為第一批“卓越計劃”實施的試點高校,土木工程專業成為該校實施“卓越計劃”的4個本科專業之一。
值得注意的是,土木工程專業在“卓越計劃”的建設中,卓有成效地把其培養機制、培養方案、教學計劃、課程體系、課程建設、實踐環節、師資建設以及管理機制等綜合起來,作為一個有機整體,進行系統且有針對性的教改研究,以期使土木工程專業“卓越計劃”為土木工程專業綜合改革的不斷完善提供科學依據。本文以該學院土木工程專業的《水文學》課程改革為例,分析了目前《水文學》課程教學的現狀及存在的問題,根據“卓越計劃”建設的基本思路,探討土木工程專業“卓越計劃”試點班在《水文學》課程改革中的實踐及其在土木工程專業綜合改革中的指導示范作用。
一、《水文學》課程教學現狀分析
1.一般學生對專業選修課程重視不夠。在我國大部分高校,土木工程專業課程任務比較緊張。通過調查發現,大部分土木工程專業的學生對專業選修課程的重視不夠,相比而言,學生們更加重視專業核心課程,他們把絕大部分的時間和精力都放在專業核心課程的學習上[1,2]。因此,《水文學》作為土木工程專業針對建筑工程、道路工程、橋梁工程和巖土工程等多個方向的一門專業選修課程,一般學生對《水文學》課程重視不夠,學習的積極性也不高。
2.《水文學》課程涉及范圍廣泛,概念抽象。《水文學》課程授課時數少,但教材涉及范圍廣泛,教材中的部分內容陳舊且概念抽象不易被學生接受,計算煩瑣耗時長、考試死記硬背,等等。種種問題導致學生學習《水文學》課程的興趣差,學習的積極性低,學習的效果差。
3.《水文學》課程實踐環節欠缺。土木工程專業的《水文學》是一門實踐應用性很強的課程,課程內容是為涉水土木工程的施工與設計中所遇到的相關水文問題進行分析提供理論依據。但是實際上,《水文學》課程教學形式一般都是以課堂講授為主,課程實踐環節是長期欠缺的,課程內容體系主要針對基本理論,與土木工程實踐的聯系也不緊密,教學與工程設計存在著較嚴重的脫節。
二、“卓越計劃”試點班的培養方案制訂
院土木工程專業根據已有的研究成果,在分析比較國內外知名高校土木工程專業培養方案和教學計劃的基礎上,結合“卓越計劃”的培養目標和要求,制定了湖南大學土木工程專業“卓越計劃”試點班的專門培養方案和教學計劃,重點培養學生成為卓越土木工程師所需的工程素質――工程實踐能力、工程研究能力、工程創新能力和工程綜合能力,旨在使學生畢業后能盡快實現角色轉換,成為一名“寬知識、厚基礎、強能力、高素質”的卓越工程師。
1.“卓越計劃”試點班的教學計劃把水文學課程修改為必修課。“卓越計劃”試點班的培養方案是遵循保持現行培養方案基本穩定、實現寬口徑培養、加強實踐環節、加強綜合能力培養、突出企業參與的原則。“卓越計劃”試點班的教學計劃把《水力學(含水文學)》列為專業必修課程,其中與土木工程專業本科生普通班(建筑工程、道路工程、橋梁工程和巖土工程四個專業方向)教學計劃相比,在保持水力學課程課時均為32學時的情況下,還增加了16學時的《水文學》課程,這意味著《水文學》課程已由選修課轉變為必修課。
2.《水力學》和《水文學》可作為一個有機的整體。雖然《水力學》和《水文學》是兩門相互獨立的課程,但在理論應用方面卻有著非常緊密的關系。一方面,《水文學》不但是橋涵孔徑、管道渠道設計的理論基礎,而且是水文資料收集和整理的理論依據;另一方面,水文分析與計算的結果是《水力學》實際工程應用中不可或缺的參考依據。因此,《水力學》和《水文學》兩門課程相互補充形成一個有機的整體[3]。
3.《水文學》學時偏少。“卓越計劃”試點班的培養方案中《水文學》為16學時,相比土木工程專業本科生普通班的32學時來說,減少了一半,這就要求在《水文學》課程組織上,精選授課內容,培養學生的自學能力,做到少而精。教師講授內容要以《教學大綱》為依據,選擇主要的、疑難部分作為重點,力求通過對這些內容的講解使學生能夠做到舉一反三,既掌握了基本概念、基本原理,又能滿足工程實際需要。
三、改進教學內容
1.精簡課程內容,把抽象概念具體化。由于《水文學》課程存在課時少、教學涉及內容廣泛、概念抽象不易被接受等問題,因此,改進教學內容的一個重要部分就是精簡課程內容,把抽象概念具體化。例如,針對學生前期已經學過的《概率論與數理統計》課程,在《水文學》教學中可以一方面精簡概率統計的基本知識,另一方面把水文學概念和統計概念進行比較,例如,累積頻率轉化為重現期,水文實測系列即為樣本。
2.抓住主線,理清概念間的邏輯關系。在《水文學》課程教學安排上,要抓住主線,突出重點內容,理清概念間的邏輯關系,將相對分散的知識單元進行合理整合形成一個有機整體。例如,第一章“緒論”中包括水文現象、水文循環、水量平衡方程、水文現象的特性、研究方法等內容間的邏輯關系。
3.加強和改進實踐教學環節。由于《水文學》課程存在實踐環節欠缺、教學一直采用課堂講授等問題,因此,加強課程內容與土木工程實踐緊密聯系、盡可能使課堂教學結合工程設計等成為《水文學》課堂教學亟待解決的問題。在《水文學》課程教學中,突出水文分析計算的重要地位、擴展其廣度和深度、增加分析工程案例等可作為一個重要內容。由于水文計算存在煩瑣、耗時長、易出錯等弊端,同時目前Excel軟件簡單易學及其列表、繪圖、計算、編程等強大的功能,因此,在《水文學》教學中可采用Excel軟件來計算教材中的水文數據。這些都可以激發學生學習《水文學》課程的興趣,同時,用軟件進行課后作業可大大提高學生的學習積極性與主動性,加強學生對課程創新能力和實踐能力的培養。
通過土木工程專業“卓越計劃”試點班在土木工程專業相關的培養模式、課程建設、實踐基地、教學資源及教材建設等方面的改革實踐,有力地推動了學院在土木工程專業綜合改革中對“卓越工程師”的培養,為造就一批懂理論、會動手、實踐能力強的新時代工程師提供了良好的實踐平臺,這對于培養具有較強工程實踐能力和創新能力的“卓越工程師”有著重要的借鑒作用和現實意義。
筆者針對目前《水文學》教學的現狀及存在的問題,根據學院對“卓越計劃”建設的培養方案,對土木工程專業“卓越計劃”試點班的《水文學》教學內容進行了改進實踐,提高了對《水文學》課程教學改革的信心。
值得注意的是,土木工程專業“卓越計劃”試點班的一些成果對土木工程專業綜合改革起到很大的指導示范作用。院土木工程專業決定,2015級土木工程專業本科生普通班教學計劃均把《流體力學(含水文學)》列為專業核心課程,這為今后《水文學》教學改革提供了很大的動力,對《水文學》課程教學的健康發展將起著重要的作用。
參考文獻:
在全球經濟一體化的形勢下,我國社會經濟不斷地發展,人們的生活水平越來越高,對居住環境的要求也逐漸提高,推動了我國土木工程事業的發展。新時期下,我國土木工程項目建設的發展在迎來發展機遇的同時,也面臨著一系列的挑戰,必須進行不斷地創新和改革,以適應現代社會對土木工程提出的要求。在土木工程發展過程中,土木工程結構設計是其重要組成部分,而施工技術則是保障土木工程建設質量的有效措施,二者缺一不可,必須予以高度重視。在開展土木工程建設活動的時候,必須制定科學的土木工程結構設計方案,選擇合適的施工技術,以此確保土木工程建設質量符合標準。土木工程結構設計與施工技術兩者之間具有一定的關聯性,二者相互促進、相互制約,需要有效地協調配合。
1土木工程的基本概念
土木工程的含義十分廣泛,其所包含的內容比較多,一切與水、土等有關的基礎設施建設都能歸納于土木工程中。例如: 道路建設、水利工程建設等。土木工程隨著時代的發展,其逐漸形成一種獨立的學科,具有綜合性,既包含了工程地質勘察和工程力學等知識,又包含了建筑材料和建筑經濟等內容,結構較為復雜。土木工程是我國現階段重點發展的產業之一,其是社會生產和生活中必不可少的項目,能夠滿足人們的物質需求,為人們提供更為舒適的生活環境,具有重要的意義。我們可以將土木工程分為兩個部分的內容,一部分是表示的是施工技術,這一部分涵蓋了施工過程中的各個環節,從工程勘察到竣工收尾階段;另一部分則是指土木工程具有不同的工程對象,例如市政工程、橋梁工程等。
2土木工程結構設計和施工技術相互配合的重要性
土木工程結構設計的合理性和所選用施工技術的有效性,對土木工程的質量具有重要的影響作用,是土木工程建設中的重要內容,不容忽視。在土木工程項目施工過程中,科學的結構設計能夠優化土木工程的施工工序,簡化施工步驟,從而在保障土木工程質量的基礎上盡可能的減少所需要的施工時間。在水木工程的結構設計中,必須結合施工技術的選用,與施工技術進行相互配合,以使土木工程結構設計更符合要求,充分發揮土木工程施工技術的作用,以推動土木工程建設的可持續發展。協調好土木工程結構設計和施工技術的關系,必須提高土木工程管理者的管理水平,要求其全面掌握整個土木工程項目的建設狀況,對土木工程施工中的各個階段進行設計,選擇最為合適的施工技術,加強對施工階段的管理,以保證土木工程的順利開展。
3促進土木工程結構設計與施工技術二者形成協調關系的有效措施
3.1加強對土木工程結構設計人員和施工技術人員的培訓
隨著時代的發展、社會的進步,我國土木工程在發展過程中需要不斷地對施工技術進行創新,以為土木工程建設帶來更多的新鮮空氣,促進土木工程建設質量的提高。在土木工程發展過程中仍然還存在著一定的問題,有待進一步改善和解決。為此必須創新土木工程的結構設計理念,以解決結構設計和施工技術之間存在的問題,能夠統籌管理二者之間的關系。要加強對土木工程結構設計人員和施工技術人員的培訓,以全面提高土木工程建設隊伍的素質。土木工程所涉及的部門比較多,每個部門的工作人員都有其職責,建設質量的好壞也受工作人員的影響,因而不僅要對土木工程建設中的施工管理人員進行培訓,還要為結構設計人員和項目評估人員提供培訓機會,以使其提高自身的業務水平,從而更好地投入到土木工程中。在土木工程建設中,設計人員和技術人員要避免將過多的主觀因素帶入施工過程中,以免施工出現問題和誤差,影響了土木工程施工的質量。
就目前而言,我國土木工程結構設計和施工技術研究取得了一定的突破,而且也擁有工作經驗豐富的設計人員和技術人員,但是土木工程結構設計還不夠全面,未能在設計的時候考慮到施工中所存在的問題。這是由于土木工程的相關人員在理念上還較為落后,無法滿足新時期下的土木工程設計要求,所采用的施工技術也不具備時代性,為此必須加強對土木工程專業人才的培養,以為社會提供更多具有創新能力的高素質人才。
3.2 土木工程建筑中的深基坑支護設計和施工技術
現階段的土木工程建筑結構設計圖中,并不包含深基坑支護設計方案。土木工程的設計單位通常都是以建筑總平面圖為依據,考慮到其建筑物的分布狀況,再與基坑側壁的土壤質量和高度相結合,以提出有效的建議,然后交由施工單位自行設計。隨著計算機技術的應用,使得我國土木工程建筑中的深基坑支護設計更為科學,但卻未在整個土木工程建設行業中普及,仍然存在著一定的技術風險。為此,土木工程建設中的設計人員必須更換觀念,重視計算機技術的應用,從而在深基坑支護設計中采用科學的施工技術,確保支護工作的質量。
3.3采用鉆孔灌注樁基礎來進行高層建筑的建設
一、土木工程安全文化的基本概念
安全文化作為一種文化成分,體現了組織對于安全的重視,也代表了相關組織對于實際的工作管理行為所形成的文化氛圍,土木工程中的安全文化則更加具有特殊性。土木工程行業由于施工條件較為復雜,作為勞動密集型行業,安全問題將會給從業人員的生命安全帶來直接影響,也會造成較大的社會影響,因此應該引起足夠的重視。安全文化的建立會給從業人員的安全觀念產生較大影響,幫助完善設計、施工過程中的管理制度,確定以安全為第一目標的施工觀念,有助于形成良好的安全文化氛圍,在土木工程建設的全過程中,最大限度的減少安全事故的發生,保證工程良好的經濟效益和社會效益。
二、土木工程安全文化現狀與問題
(一)土木工程安全文化現狀。盡管我國土木工程發展迅速,近些年相關技術也取得了舉世矚目的成就,但由于我國在土木工程安全文化方面研究較少,目前國內還處在初步階段,因此還存在較大的進步空間。近些年建筑市場的火熱也在一定程度上帶動了土木工程安全文化的發展,一些學者根據實際施工現場的環境特點和工程特點建立了相關的評價模型,用來給土木工程安全管理提供指導和參考,人們對于土木工程安全文化建設的重視程度也在逐漸提高,并將安全文化作為施工管理的一種方式。因此,從總體上來看,我國土木工程安全文化的建設一直在進步,也取得了一些較為重要的成績,但由于種種因素的限制,我國土木工程安全文化建設還存在一些問題需要解決。
(二)土木工程安全文化建設的問題。對我國土木工程建設中出現的安全問題進行統計,可以將事故原因歸納為人為因素與責任事故,這些都與土木工程文化的建設有直接關系,具體來說,主要存在以下幾方面的問題:(1)施工人員安全意識的匱乏。這一點是當前土木工程安全文化中的重要問題,國內發生的很多安全事故都有雨施工人員安全意識不強,沒有正確認識到安全施工對于保護生命安全和企業財產的重要意義,在施工過程中不能嚴格按照相關的規范標準進行操作,給土木工程的施工帶來了較大的安全隱患。(2)安全管理不到位。對我國土木工程事故進行調查,結果顯示,由于安全管理不到位引起的土木工程事故占據了相當高的比例,很多施工單位沒有建立明確的安全管理標準,進行現場施工管理過程中過于隨意化,強調進度而忽視了安全性。盡管我國的建筑行業隨著近幾年的快速發展已經逐漸趨向于成熟,但在具體的施工中,很多施工單位并沒有將完善的管理制度落實到實處,在安全管理方面也是流于形式,導致安全事故時有發生。(3)施工人員素質較低。這一點也是引起土木工程事故發生的重要因素,由于目前我國進行工程實際施工的人員多為農民工,這些工人缺乏必須的專業素質與工作經驗,對于工程施工安全沒有足夠的認識,在施工過程中也無法按照相關的規范進行操作,導致整個施工隊伍的素質不高,更加容易引起施工安全事故。(4)管理人員素質不高。隨著相關技術的進步以及管理思想的成熟,當前土木工程中的很多事故都可以采取一些措施進行提前防范,這就給管理人員的綜合素質提出了較高要求。由于我國土木工程行業發展速度太快,導致很多管理人員盡管素質和能力不能滿足安全施工的要求,還是參與到了實際的管理 ,這些人員無法對施工現場可能出現的安全問題進行提前方法,出現事故后也沒有足夠的經驗將事故的影響降到最低,也給土木工程施工安全帶來了危害。(5)監理單位水平不足。土木工程在施工中,需要監理單位進行配合監督,提前發現施工中的安全隱患,并采取必要的措施進行規避,但目前國內的監理單位無論從監理人員的素質還是從整個建立隊伍的制度建設等方面都存在較多的問題,監理單位無法按照相關標準實現對土木工程施工安全性的保障。(6)過于強調施工進度,影響施工安全。這一點是國內施工單位的通病,為了獲得更多的利潤,過于強調施工進度,忽略了施工的安全性,一些施工單位存在明顯的工期壓縮現象,給施工現場帶來安全威脅的同時,也影響了施工質量,對工程的后期使用也帶來了危害,這一點也是我國土木工程施工事故頻發的重要原因。(7)前期勘查設計工作不足。土木工程施工的前期勘查設計工作十分重要,有助于幫助施工單位根據不同的環境特點調整施工方案,進而提高施工效率,對于提前了解施工現場的安全隱患也有較大幫助,但我國土木工程的前期勘查設計準確性不佳,一些明顯的安全隱患無法通過前期勘查辨別,給后期的安全施工帶來了較多的麻煩。
總的來說,在以上多個方面的原因共同作用下,我國的土木工程安全文化建設還有較大的進步空間和改進空間,安全文化的建設還需要各方面的努力。
三、土木工程安全文化的改進措施
根據以上分析,我國土木工程文化建設還需要繼續努力,針對我國目前土木工程安全文化的現狀,提出以下幾點改進措施:(1)建立科學有效的土木工程安全文化模型。結合我國目前土木工程安全現伏,將人、組織、環境作為安全文化模型的三個層而,進行安全行為、安全意識、安全知識的教育培訓來指導安全文化建設工作。(2)建立健全施工項目安全管理組織,保證安全管理的有效執行。在土木工程建筑施工項目中,形成多級安全管理體系,根據不同崗位制定相關安全知識教育工作計劃,并且監督實施。同時,注意加強施工管理人員的風險意識以及風險管理的能力,做好日常安全監測工作。(3)工程項目利益相關者的不利影響,施工過程中需要與業主達成安全事故后果認識的一致,設計方案的確認以及監理工作的認可等建筑各利益相關方能夠及時有效溝通,良好的團隊協作有助于消滅安全隱患,預防安全事故的發生。(4)提高施工管理人員與施工人員的專業技能與安全理念。施工過程中,應該根據崗位需要,有針對性的進行相關專業技能的培訓與安全理念的灌輸,使管理者與施工者能夠形成止確的安全文化價值觀,提高管理能力與施工技術水平,增強處理安全隱患與事故的能力。(5)提高監理隊伍的專業素養。安全管理素質對于監理人員非常重要。具備充足的安全知識與專業知識,能夠使監理人員在工作時,很好的履行監督職責,及時發現并排除安全隱患。
總之,我國土木工程安全文化的建設還有較多的問題和挑戰,需要從多個方面多個角度共同努力,建立完善的管理制度、提升從業人員的安全觀念、建立完善的安全文化,才能從根本上改變當前土木工程施工現狀,提高施工安全性。
結語:我國土木工程經過幾十年的快速發展,相關的施工工藝與施工技術已經達到了世界領先水平。但在安全文化的建設上相比于發達國家還有一定的差距,需要通過多個方面的共同努力,促進安全文化建設的進步,最大限度的保障土木工程施工的安全性。改變從業人員的安全觀念、建設完善的安全管理制度、提高施工人員的綜合素質等措施能夠有效促進安全文化的建設,推動土木工程安全施工的進步和發展。
1.改善理論教學體系
1.1 土木工程材料課程的地位與作用
土木工程材料是以高等數學、建筑力學、化學等課程為基礎的專業基礎課程,同時又與建筑學、建筑結構、建筑施工、建筑工程經濟等課程有著密切的聯系,所以在整個教學過程中,土木工程材料的教學肩負著使學生具備常用建筑工程材料的基本知識,為在建筑工程實踐中具有合理選擇與使用建筑工程材料的能力,并為后續課程打下基礎的使命[3]。結合我院以培養應用型人才為主要目標的辦學方針,要求學生掌握適度專業基礎理論知識的同時,具備一定的工程實踐能力,為適應未來就業環境和自主創業打下堅實基礎。所以,土木工程材料這門課程應兼顧理論知識與實驗驗證,在教學內容、教學方法和教學手段上改革創新,在此基礎上,充分調動學生學習的主觀能動性,鼓勵學生自主設計實驗內容,創新實驗方法。
1.2 精心設計課程教學內容,構建理論教學體系
土木工程材料課程內容龐雜,毗鄰知識多。如何根據課程特點,組織好教學內容,使主線分明,簡潔明了,激發學生對該課程的興趣,是精選教學內容首先考慮的問題。雖然每一種土木工程材料的性能各異,但相互之間都存在著一定的聯系,因此,每堂課所教的內容不是孤立的,前后教學都會有一定的關聯,授課時必須考慮內容的過渡與銜接,應與本專業開設的相關課程有機地結合,使教學內容突出重點,點面結合。
1.2.1 突出重點、刪繁就簡
根據專業性質,確定課程內容和要求,分清主次,哪些是必須講深講透的,哪些是適合學生自學的,哪些內容應該刪減,哪些內容必須更新;各章講授時必須抓住“重點”,突破“難點”,系統講授“基本理論”。精選內容的原則是既要保證學生學到最必需的知識,打好扎實的基礎,又要有一定的時間與精力去獨立思考、發現問題和解決問題,以利于培養學生的創造能力。同時課程教學內容還要有一定的廣度,避免過窄,使教學的對象具有一定的建材知識面。應該突出兩個重點,即材料的基本性質與結構材料。材料的基本性質是研究材料具有的共性的問題,通過研究如何充分利用材料的各種性質來滿足建筑物各部位的要求,對這部分內容應較詳盡講授材料的微觀結構、物理性質與力學性質,不僅要清楚基本概念,還要把這些概念與工程實際緊密結合,為學生分析解決實際問題打下理論基礎。結構材料能否正確使用,直接影響建筑物的安全,應圍繞當前土木工程中應用最普遍的鋼筋混凝土結構、鋼結構等方面考慮,把水泥、混凝土及鋼材三章列為重點。同時,將土木工程中使用較少的材料、敘述性的部分以及先后課程重疊覆蓋部分的內容刪減,或安排自學。如木材、裝飾材料等。
1.2.2 加強理論
土木工程材料是建立在相關專業學科基礎上的綜合性學科,就整個土木工程材料課程而言,物理、化學、數學、力學等都是它的基本理論,各類材料又有各自的基本理論。在教學中,可以以材料科學的觀點去充實課程的基礎理論知識,在重點章節中,應盡可能以基本理論為綱領,覆蓋全章內容,深入淺出地闡明問題,為學生認識和掌握材料性質及應用的途徑和方法提供必要的基礎理論知識。同時,不斷提高教師自身的業務素質,完善知識結構,豐富文化底蘊,加快知識更新,儲備豐富的有關材料研究和應用的實例,是精選教學內容、提高學生學習興趣、改善教學效果的必要條件。
1.2.3 追蹤前沿
為了使學生更好地掌握基本理論知識,了解學科前沿發展方向,必須深化課程內容設置,精心組織教學內容。在教學中,對當前大量使用的傳統材料,要介紹其成熟的理論和實踐應用經驗;對不斷涌現的新材料、新技術和新的研究成果要有選擇地及時向學生介紹。首先在課程內容設置上要求新,就是將最新的材料方面的科技信息安排在教學內容中,如近年來高性能混凝土發展迅速,在講述混凝土這一章時,就應增加高性能混凝土的制備、使用性能及國內外應用高性能混凝土的現狀等內容;再如節能建筑使用的保溫隔熱材料;高等級公路使用的新型路面材料等,以使學生對國內外的材料發展動態有個基本的了解,以保證教學始終追蹤學科發展前沿。其次要及時地將教學研究和科研成果引入教學中,讓學生了解老師的科研情況及成果,以激發學習興趣,提高教學效果。第三是注重前后內容的銜接,就是處理好課程內容中基礎知識與前沿知識的內在關系;處理好經典理論知識與現論的關系;處理好課程內容的詳略安排。在授課時將相關知識理成一條主線:即各種土木工程材料的制備—→各種土木工程材料的組成—→各種土木工程材料的建筑性能—→各種土木工程材料在建筑工程中的實際應用,貫穿始終。采用這條主線編排教學內容,使之章節分明,詳略得當,具有系統性。要求學生了解前沿知識,并及時查閱相關資料,掌握其特點,與基礎知識聯系起來,理解其理論上的發展和應用上的創新,同時要求學生用掌握的專業知識來分析解決相關問題[4]。
二、當前土木工程地質教學存在的問題
通過以上詳細的調查和對比分析,目前土木工程地質教學仍存在以下問題:
1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據自己的講義編排而成,缺乏一個統一的標準,因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統一性和協調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》,浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》,石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。
2、在教學內容上與其它課程交叉重復,無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程,是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎,因此,由于與其它學科老師交流不夠充分,往往存在重復講授的情況。比如,以有效應力這個概念為例,在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到,由于這個概念的重要性,各科老師為了追求各門學科的系統性和完整性,都會著重講解這個概念,雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解,但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業內容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度,課堂課設課時大多是32~48個學時,因此,老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后,沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響,往往后面工程應用的章節皆為學生自學。
4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多,同時又由于課時的不夠,這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分,學生容易產生枯燥情緒。
三、土木工程地質教學改革措施
為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題,讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識,必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革,具體改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力,又是動力。通過精品課程建設,可以找出當前教學中存在的薄弱環節,精簡重復的教學內容,突出本門課程的特色,使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設,因此,有必要根據新時期土木工程培養目標,并結合當前土木工程建設中出現的新問題、新方法、新技術,編寫一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統的知識要點和概念,還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等,同時還應包含工程實例,讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設,因此,有必要加大對教師隊伍的培養力度,引進和培養一批有新視野、新知識的老師,以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性,在教學過程中,善于發揮學生的主導地位,采用“討論試”、“啟發式”教學模式。同時,要注重課前的準備,精心備好每一節課,善于總結歸納每節課的重點,以“主線法”講授課程知識。
3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時,讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時,老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間,比如規定某個主題,要求學生自主獨立進行文獻調研,完成該主題相關文獻的歸納總結,并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外,強化考試試題庫建設,完善考試規范和制度,強化對學生進行專業知識訓練。最后,要重視工程地質實習在教學中的作用,因為該門課程的實踐性很強,需要從大自然中去認識和掌握工程地質現象,使學生鞏固在書本上學到的知識,有感性認識上升到理性認識,同時在野外地質實習過程中,亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
4、緊密聯系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題,在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解,因此,工程實例教學是一個非常重要的手段。比如,老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例,結合書本知識講解如何解決工程問題,分享在解決工程問題過程中的心得體會,這樣寓教于樂的方式既能激發學生的學習興趣,又能讓他們積累相應的工程經驗知識。
1引言
畢業設計是土木工程專業教學過程中最后一個綜合性的教學實踐環節,是學生綜合運用基本理論和專業技能分析和解決工程實際問題、實施獨立工作和創新研究的演練過程。它是對學生學習能力和專業素質的全面檢查,同時也是對教師的教學質量的評價。土木工程專業目前主要就業去向是設計公司、施工企業、咨詢單位和建設單位,這些單位在工程建設過程中或多或少與工程造價有一定的聯系。因此,在高校進行工程造價畢業設計,鞏固專業知識,加強工程造價的綜合訓練和利用經濟知識解決工程實際問題尤為必要。BIM是以三維數字為基礎,以建設工程的全壽命周期為主線,將建設工程的可行性研究、初步設計、技術設計、施工圖設計、招投標、施工、竣工移交、運營等各個環節并聯起來,集合成建設工程整個壽命期的相關信息數據模型,具有直觀、快捷,便于管理等特點,可應用在工程建設各個階段,是建筑業未來的發展趨勢。本文以安徽建筑大學土木工程專業工程造價方向畢業設計為例,介紹基于BIM技術的土木工程專業工程造價畢業設計的選題、設計內容、成果類型、成績評定以及設計過程如何組織等,供同行借鑒與交流。
2基于BIM的工程造價方向畢業設計的特點
傳統的土木工程專業工程造價方向畢業設計是結合一套完整的施工圖紙,主要采用手工和少量應用相關軟件計算工程量,計算鋼筋用量和工料分析等,而BIM技術主要采用軟件計算,其主要有如下幾個特點。(1)設計選題均為綜合性選題,團隊合作、任務分解、分工協作、交流學習,能培養學生的集體精神;(2)主要采用計算機軟件分析、計算和繪圖,選題廣泛,便于修改,也易激發學生學習興趣;(3)成果形式豐富多樣,便于溝通和理解,分工協作關聯成果,增加了學生學習的成就感和集體榮譽感;(4)畢業答辯體現集體答辯與個人答辯相結合,集體成果與個人成果相結合,突出個人在團隊中的合作和貢獻等。
3基于BIM技術工程造價畢業設計的主要選題
土木工程專業除基礎課和相關的結構課程外,與工程造價相關的課程主要有:土木工程施工技術、施工組織、工程造價、建設工程經濟、建設工程法律法規、建設工程合同管理等,基于BIM技術土木工程專業工程造價方向畢業設計的選題,主要考慮與工程造價密切相關的知識,如施工方案、土建造價、安裝造價、招投標文件、竣工結算所需資料等。
4基于BIM技術工程造價畢業設計的實踐
基于BIM技術的畢業設計涉及的內容多,任務量大,各內容間關聯性大。安徽建筑大學的做法是在第7學期結束前1個月,教師網上公布畢業設計選題后,全體師生見面,教師介紹畢業設計選題的內容和要求,然后師生網上互選,確定人員后召開第一次畢業設計團隊會議,布置利用寒假學習軟件和復習相關知識。在寒假期間,要求學生每星期在群上匯報學習進程,學生之間相互比較、督促,教師也能全面掌握學生情況。
4.1畢業設計進程安排
安徽建筑大學土木工程專業畢業設計在第8學期整個學期進行,持續時間16周(不含畢業實習2周,畢業答辯1周)。
4.2畢業設計過程督促與檢查
畢業設計是個較長的過程,一環緊扣一環,前面的任務就是后續任務的基礎,某一環節耽擱時間或疑難點沒有解決,就影響下一個環節。基于BIM技術的畢業設計尤為明顯。例如:識讀圖紙是造價建模與軟件計算工程量的基礎;施工措施的確定是計算措施費的前提;工程量計算完畢才能組價和取費等。因此,必須加強畢業設計過程的督促、檢查與指導教師的引領。期初答辯:開學后的第一周,即畢業設計開始的第一周,答辯組織者和成員是指導教師,目的是檢查學生寒假期間的準備和軟件學習情況。中期答辯:大約在第十周(含2周畢業實習),答辯組織者是指導教師,成員是指導教師和相關專業教師,目的是檢查進度情況、基本概念掌握情況、存在的問題和下一步的計劃和安排等。模擬畢業答辯:大約在第十七周(含2周畢業實習),答辯組織者是指導教師,成員是指導教師、相關專業教師和相關工程單位的工程師,目的是檢查成果情況、基本概念掌握程度、分析問題和解決問題的能力,以及存在問題和解決辦法等,同時也是為畢業答辯做準備。畢業答辯:在第十九周,答辯組織者是土木學院,答辯成員是本院和其他院系相關專業教師和相關工程單位的工程師,目的是檢查畢業設計完成質量、基本概念掌握程度、分析問題和解決問題能力、團隊合作能力、集體成果與個人成果等。
4.3基于BIM技術土木工程專業工程造價畢業設計成果
畢業設計成果有集體成果和個人成果。集體成果:每人都要完成和掌握。主要有單位工程三維實體模型;進度計劃(橫道圖、時標網絡圖、單代號網絡圖);單位工程施工組織設計;基礎、主體、裝飾裝修、屋面等工程量清單;鋼筋翻樣、土建工程組價和成果集成等。個人成果:根據任務分工,每人必須完成的內容。主要有水衛安裝工程造價;電氣安裝工程造價;招標文件與投標書編制;工程結算編制;單位工程竣工資料等。
4.4畢業答辯方式與成績評定
基于BIM技術的土木工程專業工程造價畢業設計是團隊力量與個人貢獻的融合,團隊成果與個人成果的展示,畢業答辯如何體現團隊合作、個人在團隊中的作用以及知識掌握程度是個難點。安徽建筑大學土木工程專業采取的辦法是集體答辯與個人答辯相結合。首先在每組隨機抽一人匯報整體設計情況,對共性部分答辯教師提出問題隨機抽學生回答,對專題設計部分由設計學生匯報情況,答辯教師提出問題由該學生回答,若答不出來或回答不正確,其他學生可以回答,因為有的學生在完成了自己的內容外還學了其他專題,為鼓勵和激勵,回答正確的加分,通過這種方式,促使每個學生必須掌握共性設計部分,同時突出自己的優勢,展示自己。成績評定按照平時成績40%,由指導教師給出;中期答辯10%,由答辯組給出;其他教師評閱10%,由評閱教師給出;畢業答辯40%,由答辯組給出。
5基于BIM技術土木工程專業工程造價畢業設計的體會和感悟
5.1培養學生能力與學習熱情
5.1.1激發學生的學習動力和熱情
興趣是學習的動力源泉,基于BIM技術的畢業設計,每完成一步都能實現可視化,因此,成功的喜悅感能激發學生的學習動力和熱情。就工程造價畢業設計而言,部分內容以前沒有學過或學的深度達不到畢業設計的要求,但由于有興趣,極大地激發了學習熱情,每人都完成了2個以上的模塊。
5.1.2加強學生的溝通能力
BIM技術是團隊力量集成的成果,因此,需要成員間不斷溝通和交流,這是課本知識所學不到的,也正是需要培養的。安徽建筑大學土木工程專業的做法是經常討論,集思廣益,使學生懂得團隊合作的重要性和作用,潛移默化培養學生的溝通能力。
5.1.3學習過程中遇到問題的解決方法
基于BIM技術的土木工程專業工程造價畢業設計需掌握的軟件較多,僅共性部分就涉及4個,專題部分每人至少要掌握1個軟件,同時理論知識點要能正確應用,學習過程中遇到的問題很多,主要是通過教師指導、小組集體討論、網絡咨詢、軟件開發商指導等方法解決。其中小組集體學習能達到事半功倍的效果,做法是由組長牽頭召集小組成員,每周不少于2次,學生集體交流、討論、互相學習,每人必須帶著問題和體會集體學習。
5.2教師引導
5.2.1指導教師貫通講解,加強學生基本理論知識的掌握
基于BIM技術的土木工程專業工程造價畢業設計,由于實踐性和應用性較強,極易導致學生重軟件操作輕基礎理論知識,設計成果重觀感輕質量的問題。為避免此類問題發生,指導教師的指導思想、指導方式方法和內容安排十分重要。安徽建筑大學土木工程專業指導教師每周不少于3次貫通講解學生即將要進行學習的基礎理論知識,例如:造價計算程序、依據,各分部分項工程工程量計算方法;鋼筋在圖紙中的放置形狀,鋼筋下料的原理與方法;水電安裝工程識圖,水電安裝工程與土建工程造價計算的異同點等。雖然教師的指導量非常大,但通過系統性串通講解,不僅加強了學生對基礎知識的掌握,也提高了學生的學習興趣。
5.2.2充分發揮教師的指導作用
由于知識點多,實踐性與應用性強,指導教師不僅要具有深厚的理論基礎,而且更要有豐富的工程實踐經驗,同時選題廣,涉及面寬,教師指導量非常大。師資力量不具備時可聘請校外工程單位工程師兼職指導,同時對一些涉及工程實踐方面的問題,設計組集體到工地現場指導學習,效果非常明顯。
5.3校方配合
5.3.1如何解決設計過程需要的軟件和硬件問題
基于BIM技術畢業設計需要很多軟件,可以采取學校購買的辦法,但必須是購買網絡版,這樣可以多個學生同時學習;也可結合一些BIM設計比賽,利用一些軟件供應商提供的試用版;也可利用學生交叉學習時間解決等。硬件方面主要是計算機配置,可利用學生的個人電腦、借用他人電腦和學校的公共機房等。
5.3.2如何處理畢業設計與就業的關系
畢業設計階段也是學生就業階段,要處理好二者之間的關系,不至產生嚴重的沖突。安徽大學土木工程專業的做法是根據學生就業面試的時間,調整集體學習和指導時間及內容,早晨、中午、晚上、周六或周日等都可以,同時盡可能利用互聯網進行文件傳輸、問題解答和視頻輔導等。
5.3.3學校要積極支持教學改革和實踐
基于BIM技術畢業設計涉及的人力、物力、財力較多,學校要積極支持教師的教學改革和實踐,要分期分批組織對教師進行BIM技術培訓,送教師到相關企業進行實踐性鍛煉,積極引進BIM人才,對教師教學工作量的考核要有所傾斜,加強校企合作聯合培養;同時要根據教學要求配置相關硬件與軟件等,只有這樣才能使基于BIM技術的畢業設計得以很好的實現。
參考文獻
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近年來,BIM技術引發熱烈的研究和討論,取得了較大成果,也存在一定不足,文章整理土木工程學習這一技術的理論體系,以此使得BIM技術的知識框架更為清晰,一方面有助于土木工程專業的教學活動開展,另一方面,也是為了學生能夠從中發現知識體系的漏洞并能夠深入研究,更好的應用該技術,并能夠有所完善。
1BIM技術的背景及概念
二十世紀九十年代,CAD技術開始逐漸廣泛地應用于工程規劃設計和施工之中,但是隨著信息的復雜化和信息交流的一體化趨勢的發展,CAD技術的弊端逐漸顯現,建立在幾何圖形交流上的數據交流方式已經無法適應時代需求,于是BIM技術便應運而生。BIM技術就是通過建立統一的數據庫來為工程各項流程提供數據支持的信息共享資源,相對于CAD技術而言,BIM的統一化知識庫能夠容納幾何信息和非幾何信息,數據更加全面,能夠實現統一的數據交流,貫穿于工程規劃到實施完成的所有過程。并且,BIM知識庫中的數據具備即時性和連續性,即數據快速更新的同時能夠實現前后數據的連接,數據具有參考價值且具有一致性。數據庫中資料以IFC格式為基礎,為不同階段的工作人員創設了一定的協作標準,使得交流更加便捷,而信息的修改以及綜整合等都能更加快捷而且便利地實現。
2BIM技術的理論知識體系
2.1BIM信息數據模型
數據信息模型的學習中,首先需要了解的是IFC格式的基本概念以及其空間架構,其次是學習STEP的基礎知識,融會貫通之后,能夠以STEP的語言規范來講解IFC使用的語言,對二者的表達格式進行比較,并解析IFC的空間層次,總結其表達規則及符號意義。總而言之,數據信息模型中,主要是IFC格式的學習,以STEP的語言來學習IFC的語言,而后是空間層次,最后總結表達規則及符號意義,IFC的學習分為這三大板塊。IFC是BIM技術的基礎數據格式,數據交流體系中最為基礎的語言輸入和輸出形式,如果不能掌握,則土木工程專業便無法融會貫通地使用BIM技術,可以說,IFC是BIM的語言。
2.2協同工作技術
協同工作模塊的主要內容是其概念、目標以及現今的發展情況,具體而言,首先學習協同技術的三個模式,初級、中級和高級,結合圖標進行學習,其次,介紹協同技術的多種類型,主要包括:狹義協同和廣義協同,前者指企業自身的協同工作,后者還包括企業外的協同工作,都需要做一定了解及區分,類型的學習中,主要的知識點是各類協同技術的概念、相同點以及區別都需要認真學習并熟練掌握。協同工作技術中的重點對象,或者是重點章節是協同工作技術在BIM技術中的應用,即BIM技術如何應用協同工作技術,實現協同工作,學習的內容主要是應用的方法,支持的原理以及存在的問題,這部分內容較為復雜,與現實對接性強,需要大量圖示的理解,同時,也需要結合具體的案例進行細致的分析。
2.3數據信息集成
土木工程專業學生在學習BIM技術時,首先需要了解的是其背景及內涵,也相當于BIM的理論概述,其次是具體的技術應用,即數據模型、協同工作及信息集成。信息集成技術需要掌握的知識點包括概念、發展過程、集成方法以及模式。具體學習而言,首先對于數據信息集成是什么以及其在BIM技術中所起的作用展開,然后學習其發展過程,對于其具體的模式以及應用方法和利弊衡量進行了解掌握,通過過程集成以及組織集成模式的細致分析系統學習信息集成模式的運行,聯系BIM技術的發展過程,詳述其信息累計過程。信息集成是BIM技術能夠創建統一數據庫的重要技術支撐,是容納大量數據并進行有效整合的關鍵,也是BIM技術能夠突破CID技術弊病的重要原因。
3土木工程中BIM的實踐知識體系
從實踐知識體系而言,可以從建筑結構設計、建筑節能效果、建筑成本控制等多方面進行實例研究,使得理論學習與實踐接軌。BIM的知識體系從理論與實踐出發,將技術的基礎理論知識和實踐應用進行細致的分析講解,使得土木工程的學生對于該技術有了全方位細致而深入的了解。建筑結構作用可以以水立方工程或者墨爾本的Eureka作為講解案例,BIM技術在這兩座建筑的設計中起到了至關重要的作用。施工管理中的BIM技術應用可以以AR公司為例,同時,以此為例還能夠對于BIM技術的節能、成本控制等進行分析,經典的應用案例在現今的世界各地已經不少,其中既有效果突出的地方,也不乏缺陷漏洞,土木工程學生對該技術的學習不能止步于了解已有的知識更是要從實際中的不足出發進行探討,力求完善這一技術,這也是筆者將實踐納入知識體系中的原因。
4總結
希望筆者的研究能夠對土木工程專業的BIM教學活動有所幫助,促進專業學生的學習效率和學習深度,更為系統化的學習。
參考文獻