土木工程基本概念大全11篇

土木工程基本概念篇（1）

引言

土木工程概论课程是1998年7月教育部重新修订并正式颁布《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》后，在“大土木”框架下我国高等学校土木工程专业和工程管理专业新增的专业必修课程及其他相关专业的选修课程［1］．旨在帮助土木工程专业及相关专业新生了解土木工程的历史、现状和未来;熟悉土木工程所涉及的工程范围;掌握土木工程的基本结构形式和工程建筑形式;掌握房屋建筑、道路、铁路、桥梁、水利水电、地下结构、特种结构等所涉及的基本概念、基本知识;了解它们的基本理论、基本方法;了解土木工程中计算机的应用和工程管理的规范;了解土木工程专业的培养目标、主要课程设置、就业前景以及职业规划等内容，以便学生尽快了解并热爱这个行业，培养专业学习的兴趣，树立学习的目标，为后续课程的学习奠定良好的基础［2］．由于土木工程概论在整个学科体系的重要性，一些高校相继开展了“土木工程概论”课程的教学实践改革探索，已取得了一些有益的经验［3－6］，值得借鉴．但随着新材料、新工艺、新技术在土木工程领域的飞速发展，以及信息技术对高等教育教学带来的冲击和机遇，探索适应这一新形势下土木工程概论这门课程的教学方法非常必要和迫切．笔者结合海南大学教学改革实践项目，对土木工程概论课程的教学模式、教学手段和教学方法进行了有益的改革及创新．

1课程教学中现存问题

《土木工程概论》作为土木工程相关专业的一门开设历史较短的专业基础课，在教学实践和教学研究方面都不太成熟，存在诸多问题．

1．1专业知识宽泛，对教师素质要求较高

作为土木工程专业入门的概论课程，决定了该门课程专业性较强，而且涵盖的领域极为广泛，涉及土木工程材料、基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程、给排水工程、土木工程施工、建设项目管理、土木工程防灾与减灾等诸多方面内容．因此，比较合理且有效的做法是采取不同学科多位骨干教师共同授课的方式，每位教师讲授自己最擅长的学科方向，共同完成土木工程概论的教学任务．但我校的实际情况是土木工程专业面窄，教师的专业背景接近，而且每位专业教师都肩负繁重的教学任务，很难建立一支具有不同学科背景且实践经验丰富的土木工程概论课程教学团队．因此对于独立承担该门课程的教师，应不断拓宽专业知识面，积累工程实践经验，并自觉探索和尝试各种先进的教学理念及技术手段来提高课程教学效果．

1．2内容较多，课时较少

对于土木工程概论课程的设置，参照《高等学校土木工程本科指导性专业规范》的指导，各高校根据各自的办学历史、专业设置和发展定位的不同，在教学内容取舍、学期安排及课时设置等方面存在一定差异，开课时间一般为大一或大二期间［7］，课时多则36学时［8］，32学时［9］，少则16学时［2］．我校的具体安排是开课时间为大一第一学期，课时24，选用上海大学叶志明教授主编的《土木工程概论(第三版)》作为教材，该教材专业知识覆盖全面，共设15章，课程进度基本上是每次课(90分钟)要讲一至二章的内容，对于知识点较多的章节像建筑工程、交通土建工程及桥梁工程等课时尤其紧张，采用传统的教师逐个知识点讲解的方法，学生很容易疲惫，跟不上授课进度，教学效果较差．

1．3考核方式简单

对于课程考核方法，过去我们也和许多高校一样采用平时成绩加期末考试(开卷或闭卷)或写课程论文的形式，平时成绩30%，期末考试或课程论文占70%．因此存在考前突击死记硬背或论文抄袭现象，学生不注重平时学习的积累，掌握知识的牢固性大打折扣．

2课程教学方式的变革—翻转课堂教学法的引入

鉴于土木工程概论课程教学中存在的问题，考虑该课程专业覆盖面广、内容丰富，常识性知识较多的特点，结合学校教育教学改革及网络精品课程建设活动，笔者尝试采用翻转课堂教学法进行土木工程概论课程的讲授方式，取得了满意的效果．“翻转课堂”是一种基于信息技术的新型教学模式，与以往的网络教学有着本质的区别，其优势在于将布鲁姆的认知层次清晰分开了［10］:简单的记忆，理解，运用被放在课下，而高层次的综合运用和创新则可以在课上发生．这有助于学生的创新精神和实践能力的培养．克服了传统的填鸭式课堂教学模式，教师课堂教学压力大，老师没有时间为学生答疑解惑，学生没有时间对所学知识深刻理解，从而将所学知识内化成自己的才能或能力等缺点．近几年，翻转课堂教学法在国内外很受热捧，从基础教育到高等教育，涌现出不少成功案例［11－14］．但在土木工程概论课程教学中采用翻转课堂教学法的研究未见报导．相比传统的填鸭式的教学，翻转教学需要教师花更多的功夫，进行全过程的教学设计，许多翻转课堂的论述都只是提出了大体的操作策略，而不同的学科和学习项目在实践操作中又各有区别．

3课程翻转课堂教学总体设计

3．1教学理念的转变

教学过程注重知识的传递，更关注学生的吸收内化．过去教学因为学时有限，只重视学习过程第一步即“知识传递”，忽略了第二步“吸收内化”．翻转课堂教学法通过学生课前对教学内容及教学目标的了解及学习，教师可以利用课堂组织学生进行讨论、鼓励学生参与到教学过程中，培养学生对知识的应用、分析、评价和创新能力．

3．2教学视频及课前学习资料的准备

课前学习资料除了老师精心准备的教学内容视频外，还包括经典的或时效性很强的与教学内容相关的纪录片、视频资料、工程案例和土木领域代表人物、专家学者简介．如英国国家地理频道推出的系列纪录片“伟大的工程巡礼”、央视的“超级工程”、Discovery的“无敌建筑”“工程大突破”、“建筑奇观－亚洲篇”及“建筑哲学”等，以及“911”恐怖袭击世贸大楼的倒塌、汶川大地震和“威马逊”台风等视频资料．工程案例包括中国古代的都江堰、赵州桥、现代的水立方、鸟巢、国外的比萨斜塔、帝国大厦以及世界第一高楼迪拜塔等．土木工程领域的代表人物、专家学者介绍包括北宋的李诫(《营造法式》的作者)、近代的詹天佑以及现代的茅以升、林同炎、刘恢先和李国豪等．教学视频的录制采用技术水平要求较低的录屏方式制作，并且根据教学进度安排，每课次按照教学内容的相互关系，制作3～4个教学视频，内容尽量简短精悍，以保证每个视频播放时间不超过15分钟．总之课前学习资料既包括基本教学内容，又包括激励和帮助学生自主学习的支持系统，使学生可以在课下按照自己的学习进度完成教学内容的学习．对于像土木工程概论这种常识性内容较多的课程学生完全可以出色完成任务．

3．3课前学习任务单

课前学习任务单可以使学生明确课前需要完成的自学内容，其设计与课前学习资料紧密配合，并考虑课堂活动中学生应提前做好的准备．因为学校网络教学平台的功能所限，教学视频中无法穿插与视频内容相关的问题，让学生在观看视频的过程中给出答案，以帮助学生保持注意力集中及提高学习效果．因此在学习任务单中明确学生每观看完一个教学视频应完成的任务，并给出具体的评价办法，从而作为考察学生课前学习效果的依据，并在课程平时成绩中予以体现．

3．4课堂组织

翻转课堂教学过程中，老师首先要完成从“讲台上的圣人”到“学生身边的导师”的身份转变，教师要少讲、精讲，把课堂教学的时空留一部分给学生．结合课前学习任务单及课前学习资料在课堂中组织问题讨论、课前学习心得交流及案例分析等活动，鼓励学生通过演讲、展示台、交流、论文等方式展现自己的学习成果和自学体会．实践经验表明课堂活动一定要与课前学习任务单相联系，这样既可以鼓励同学们认真自学的态度，又培养了学生自我学习的能力，从而保障课堂活动的效率和效果，真正使课堂活动助力和展现学生教学内容的“吸收内化”效果．

3．5课程考核

翻转课堂教学法，注重学生自学能力的培养，对学生平时学习的积累及课堂教学的参与表现均作为课程考核量化内容．具体做法是课程总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成，各占50%．平时成绩中考勤、教学视频及网络资源学习记录、课前任务单完成情况、课堂讨论及专题研讨表现、课程论文或报告各占10%;期末考试采取开卷形式，除了考核应掌握的基本知识及概念外，重点考核学生运用所学知识提出问题解决问题的能力，试题结合地域特点或时事热点，设计灵活，如琼州海峡跨海大桥建设之我见，海南国际旅游岛基础设施建设意见等，为考生回答问题提供充分的思考空间，有利于考生发表自己的见解，展现自己的能力，发挥自己的水平．

4结语

“土木工程概论”作为学生接触的第一门专业基础课程，其教学效果的好坏对学生专业素质的培养和后续专业课程的学习影响深远．应用翻转课堂教学法对土木工程概论课程的讲授方式进行变革，能充分发挥现代信息技术的优势，为学生开启个性化学习之门，提升学生的自主学习意识和能力，激发学生的创造性思维．从而推动学校教育信息化生态系统的建立和发展，实现创新人才培养模式，提高人才培养质量的目标．

参考文献

［1］叶志明．土木工程概论(第3版)［M］．北京:高等教育出版社，2009．

［2］卓德兵．工程实例教学在“土木工程概论”课程教学中的应用探讨［J］．课程教材改革，2014(5):117－118．

［3］何忠明，胡庆国．高校土木工程概论课程教学改革初探［J］．中国电力教育，2010(16):100－101．

［4］刘建华，付宏渊．土木工程概论课程特点及教学探讨［J］．中国青年科技，2009(4):111－113．

［5］韩森．土木工程概论课程建设的思考［J］．土木建筑教育改革理论与实践，2009(11):177－178．

［6］郑元勋，蔡迎春．土木工程概论教学改革探索［J］．高等建筑教育，2012，21(1):62－65．

［7］方薇，李盛．“土木工程概论”课程教学改革刍议［J］．中国电力教育，2014(21):68－71．

［8］李泽波，张文波．《土木工程概论》课程教学实践与探索［J］．中小企业管理与科技，2011(11):260．

［9］刘胜兵．“土木工程概论”课程教学及考试改革探讨［J］．中国电力教育，2012(31):70－71．

［10］胡天硕．翻转课堂在中国教育中的可行性如何［DB/OL］．

［11］粱乐明，曹俏俏，张宝辉．微课程设计模式研究—基于国内外微课程的对比分析［J］．开放教育研究，2013(1):65－73．

［12］张金磊，王颖，张宝辉．翻转课堂教学模式研究［J］．远程教育杂志，2012(4):46－51．

土木工程基本概念篇（2）

二、当前土木工程地质教学存在的问题

通过以上详细的调查和对比分析，目前土木工程地质教学仍存在以下问题：

1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成，缺乏一个统一的标准，因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》，浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》，石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。

2、在教学内容上与其它课程交叉重复，无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程，是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础，因此，由于与其它学科老师交流不够充分，往往存在重复讲授的情况。比如，以有效应力这个概念为例，在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到，由于这个概念的重要性，各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性，都会着重讲解这个概念，虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解，但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。

3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度，课堂课设课时大多是32~48个学时，因此，老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看，基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后，没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响，往往后面工程应用的章节皆为学生自学。

4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多，同时又由于课时的不够，这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分，学生容易产生枯燥情绪。

三、土木工程地质教学改革措施

为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题，让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识，必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革，具体改革措施如下所述：

1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力，又是动力。通过精品课程建设，可以找出当前教学中存在的薄弱环节，精简重复的教学内容，突出本门课程的特色，使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设，因此，有必要根据新时期土木工程培养目标，并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术，编写一本深入浅出的教材，教材中不仅包含传统的知识要点和概念，还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等，同时还应包含工程实例，让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设，因此，有必要加大对教师队伍的培养力度，引进和培养一批有新视野、新知识的老师，以此给课堂注入新的气象。

2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性，在教学过程中，善于发挥学生的主导地位，采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时，要注重课前的准备，精心备好每一节课，善于总结归纳每节课的重点，以“主线法”讲授课程知识。

3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时，让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时，老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间，比如规定某个主题，要求学生自主独立进行文献调研，完成该主题相关文献的归纳总结，并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外，强化考试试题库建设，完善考试规范和制度，强化对学生进行专业知识训练。最后，要重视工程地质实习在教学中的作用，因为该门课程的实践性很强，需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象，使学生巩固在书本上学到的知识，有感性认识上升到理性认识，同时在野外地质实习过程中，亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。

4、紧密联系工程实践学习的目的最终是为解决实际工程的问题，在教学的过程中融入工程实例有助于学生在正式进入工作岗位之前对其有初步的认识和了解，因此，工程实例教学是一个非常重要的手段。比如，老师可以把自身主持或参与的工程项目作为案例，结合书本知识讲解如何解决工程问题，分享在解决工程问题过程中的心得体会，这样寓教于乐的方式既能激发学生的学习兴趣，又能让他们积累相应的工程经验知识。

土木工程基本概念篇（3）

1.2低碳工程的基本理论。通过低碳工来优化土木产业的结构是非常好的理念，而低碳工程的发展更是大势所趋。而低碳工程的建立也有其自身的基本理论。首先就是可持续发展的理论。“可持续发展”这一概念早在1970年就被提出来。随着时代的发展“，可持续发展”的概念在不断改变，但是它的实质没有改变：既满足当代人的需要，同时不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。可持续发展主要就是要保持人与环境、人与人、环境与环境之间的一种平衡。在土木的产业当值，会消耗大量的能源，但是，要遵循可持续发展，才是真正的引入低碳理念。低碳工程的下一个基本理念就是循环经济理论。循环经济理论的目的实质上是为了推进可持续发展而产生的理论，它是一种实践模型，同时更是发挥低碳工程的重要理论。现在社会的人们对于能源的节约观念不是很强，因此，会导致资源的浪费，而该理论的实质主要是通过科学的手段来整合并且合理利用资源，最终实现经济的生态化。主要就是将废物进行再利用，把资源的输入减量化，从而使得整个资源成为一种可以把物质反复利用的过程。接下来是清洁生产理论。土木建设产业也一定会带来一些环境的影响，为了减少工程建设对环境的危害。而清洁生产理论主要就是运用先进技术来控制在生产工程中产生的浪费和污染，最终提高资源的利用率，提高经济效益。还有就是产业结构理论。该理论主要是通过各个的产业部门之间的明确分工及其产业结构的合理化，来减少产业建设过程中的资源浪费。

2对低碳工程下优化土木建设产业结构的思考

2.1加大宣传力度，增强低碳概念。对于土木建设的产业结构优化来说，低碳工程可以大大优化土木建设的产业结构。但是为了提高人们对于低碳概念的认识。因此，要加强低碳工程的宣传力度。虽然现在人们的生产生活都与土木建设工程是密不可分的，但是，对于土木建设的产业结构的优化问题以及环境保护方面都不太关心，认为土木建设产业的结构优化与自身没有太大的关系，不会影响自身的利益。除此之外，在城市土木工程的建设过程中，大部分的工作人员对于低碳理念非常缺乏，在施工过程中缺乏足够的重视，甚至有一些建设部门的职员丝毫不在乎资源的浪费。虽然我国的国土面积非常广阔，资源相对丰富，但是随着这一系列的资源浪费的问题的发生，我国现在的部分资源已经面临枯竭的难题。因此，为了保证土木建设产业通过低碳工程而得以优化，就需要大力宣传低碳概念，增强工作人员对于资源以及环境的重视度，相关的企业要对公司的职员进行定期的关于低碳观念的培养，较女性低碳关键的再教育。对于职员来说，要加强其生态保护的意识，提高其道德责任素质，将绿色生态保护落实到土木建设的施工过程中，最终优化土木建设的结构。

2.2加强工作人员综合素质的培养。低碳工程的实行不仅要知道其概念，更重要的是要引进土木建设方面的优秀人才。在土木工程的实际建设过程中，会涉及到许多技术上的问题，因此，为了实行低碳工程，就需要技术方面的优秀人才对土木建设产业进行优化。因此，土木建设公司在引进优秀人才的同时还应该对现有的公司职员进行专业素质的培养。建设企业应该多引进一些技术人员，多培养一些技术人员，在工作人员的低碳、环保意识的养成的同时，要树立执规的意识，增强他们的责任感从而进一步提高建设工程的质量，优化产业结构。除此之外，企业可以设立一些经验交流会，邀请一些建设工程的低碳概念以及资源利用方面的专家进行演讲和培训，使工作人员对土木建设过程中的低碳的概念更加清晰，还可以在施工单位的内部进行工作人员的经验交流，加强工作人员的联系，使得他们的工作更加协调，增进同事之间的感情，让他们学习别人的优点和长处，改善自己的不足之处，从而解决施工过程中出现的问题，建立高素质、高专业的人才团队来使土木工程的产业结构更加完善。相关企业还可以做一些策划，建立一些制度，来激发技术人员工作的积极性和工作热情，培养工作人员的生态环保理念，最终在低碳工程的实施下而优化其产业结构。

土木工程基本概念篇（4）

关键词：结构力学；卓越工程师；教学改革

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中图分类号：TU311；G642 文献标志码：A 文章编号：1005-2909(2012)04-0074-04

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出：将“卓越工程师教育培养计划”列为未来10年内中国全日制工科高等教育的重大改革项目［1］。土木工程是工科中的传统专业与基础专业，其内容涵盖建筑、桥梁、地下空间等方向，构成了基础设施建设最重要的行业。如何顺应国际高等教育的发展趋势与工科高等教育的发展需求，在未来10年内成功实施土木工程行业的“卓越工程师”计划，培养大批高质量土木工程技术人才，已成为目前土木工程教育亟待解决的问题。

一、结构力学教学改革的必要性

在土木工程专业课程设置体系中，结构力学课程具有不容置疑的重要地位，是联系基础力学课程与工程设计课程的纽带，是从力学基本理论过渡到工程实际应用的重要桥梁［2］。在各个高等工科院校土木工程专业的教学计划中，均将结构力学视为最重要的专业基础课，同时也是大部分高校招收土木工程专业研究生时重点考试和考察的课程。

传统的结构力学课程强调结构的定量计算和求解能力，这在计算机数值分析技术尚不发达的情况下值得肯定。但随着结构分析技术的突飞猛进，工程实际中复杂结构的定量分析大多借助于专用的分析软件和先进的数值计算方法进行，在此背景下，精确的定量计算和求解能力并不是衡量一名优秀土木工程师的最重要依据［2］。实际工程中需要的更应是力学概念清楚、工程思维

性强、结构创新意识浓厚的优秀技术人员。换言之，能够将力学概念与实际工程进行紧密联系、有效融合，进而在概念分析基础上进行合理结构创新的卓越土木工程师。这恰好与“卓越工程师教育培养计划”中“强化培养学生的工程能力和创新能力”特点和要求高度吻合。

为适应卓越土木工程师培养需求，应在传统结构力学教学的基础上进行改革，适度弱化计算能力方面的培养，突出概念分析与工程思维能力培养，并探索出适合、有效的教学方式，以形成集知识性、趣味性、工程性和思维性于一体的面向卓越土木工程师培养的结构力学创新性教学模式。

二、结构力学教学改革思路与实践

基于以上分析，笔者认为结构力学教学改革应以充分激发学生学习兴趣为基础，围绕力学基本概念及其科学运用这条主线，以工程实践为背景，工程思维与创新实践能力培养为根本目标。为此，在经典结构力学教材内容与传统课堂教学方式的基础上，笔者在教学实践中尝试引入了如下改革举措。

(一)引入趣味性结构力学内容

针对经典结构力学教材内容中的主要概念，融入了相关的一些趣味性知识内容(如表1)，以充分调动学生的学习兴趣和积极性。

(二)分析工程背景及典型案例

结合各章知识点和基本力学概念，在导入新知识内容前，通过图片、视频和动画等动态元素，创设实际工程情境，从而引出本部分教学内容对应的工程任务，以充分激发学生的学习动机。在相关理论知识点讲解完毕，通过典型的工程案例分析进行强化，让学生在潜移默化中将工程思维渗透到结构力学的学习过程中。各教学章节部分相关工程背景举例如表2。

(三)开展结构力学课外知识讲座

邀请学校名师开展了“怎样学好结构力学”的学习方法讲座；邀请外校名师开展了“卓越工程师概念分析能力的培养”的课外研学讲座；邀请课程组教师开展了“结构力学与工程结构抗震减灾”的前沿知识讲座。通过知识讲座拓展了学生的思维眼界，丰富了学生的知识结构，促使学生对结构力学与工程实际的联系进行深入思考。

(四) 结构模型设计与制作

为提高学生对结构力学概念的应用和工程实践能力，在课外教学中引入了结构模型设计与制作。首先，针对结构在移动荷载作用下的受力分析，要求学生根据命题要求，利用有机玻璃设计和制作桥梁结构，并通过手拉小车施加移动荷载。此外，针对近年来全球范围内地震频发所导致的大量工程结构事故，要求学生利用木材制作一个多层房屋结构，在各层通过铁块施加附加质量，并通过实验室振动台施加汶川地震荷载，让学生近距离感受地震对于结构的破坏作用，初步了解如何通过合理的结构力学知识设计具有良好抗震性能的工程结构。

三、结构力学教学改革措施和效果的实证分析

在初步实施上述教学改革思路后，发放问卷，了解学生对改革措施和效果的反应（表3）。82.5%的学生认为结构力学很有趣，但同时66.25%的学生认为结构力学难懂，这

充分体现了结构力学趣味性较强但同时对思维性亦要求较高的特征；绝大部分学生认为各项改革举措都有必要，其中对趣味知识、工程背景和模型实践的需求最为突出；82.5%的学生认为教学改革有助提高学习兴趣，75%的学生认为教学改革对学习有帮助，同时对于教学的总体满意率为97.5%，教学改革取得了初步成效。

四、改革设想

(一) 优化课程教学内容

土木工程基本概念篇（5）

关键词：钢结构；卓越工程师教育培养计划；教学研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2013）04005104

“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》的重大改革项目，也是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重要举措。其核心主旨是强化大学本科教育阶段学生实际工程能力的培养，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养造就一批创新能力强、适应企业发展的优秀工程师，以满足科学技术和社会经济快速发展对工程型人才的需求[1]。

钢结构作为土木工程专业的主干课程，对钢结构概念的建立及其工程应用实践，并了解该类型结构的发展现状是本科期间教学的首要任务。要实施和完成对课程教学有更高要求的“卓越计划”，应该重新设计和规划钢结构课程的教学内容和教学组织。

一、学科特点要求教学与实践具有系统性

土木工程是一个传统学科，它建立在力学理论、材料理论、工程机械、劳动组织，以及融资融券的现代金融手段和人类社会规划等基础之上，学科自身的高度系统性自然不言而喻。对初步进入学科领域的土木工程专业本科学生，如何在教学规划和组织中帮助他们由浅入深、由表及里地进行理论认识和实际操作训练，体现教学和实践的系统性，是“卓越计划”人才培养中应该建立的观念和目标。

（一）系统设置课程体系

目前，中国大多数高校土木工程专业的课程设置、教材、课程设计、实习规划和内容等，是建国初期在借鉴前苏联相关课程体系的基础上，进行调整而形成的大土木的课程设置。近年来国内外土木工程领域的科研和实践都有长足进展，然而新的科研成果和实践经验鲜有及时系统地编入本科教材，而传统的教材、课程学时计划等和当前行业的设计要求与手段明显脱节。表面上看，土木工程的设计、施工越来越依赖成熟的商业软件，但这并不意味着结构工程实践变得容易，恰恰相反，这样的进步对结构工程技术人员的理论功底要求更高，因为计算和控制手段的进步，意味着对结构性能要求更高，在技术上更加注重细节，对结构的理解更加深刻，更加接近结构的本质。因此，需要对现有课程设置进行认真研讨，及时补充新的设计要求和科研实践的新成果。

（二）系统设置实践内容

商业软件的成熟和快速发展，使结构设计手段完全脱离了旧有模式，表面看似乎一切设计程序都是参数化的，结构理论在设计过程中完全被参数取代，设计人员的理论水平似乎无法体现。事实上，这种表象误导了许多人，尤其是年轻学生。目前，实践中结构设计更加注重结构真实性能的分析，对设计理论的应用和探讨更加深入。比如，30年前，结构工程的设计领域几乎不涉及结构的弹塑性时程分析，但是目前对于高层建筑、大跨度结构，尤其是地震区的高层和超高层设计，结构弹塑性时程分析基本上是作为一个设计中必须的独立项目进行。欧美设计规范中应用较多的基于性能的抗震设计和结构抗连续倒塌设计，是中国旧规范中

的空白，几年前该内容仅仅出现在高校和科研院所的研究课题中，教科书根本没有涉及。随着研究理论的成熟，特别是近年该学科的高速发展，中国即将颁布的新规范明确了这些设计理论，对设计人员的理论要求也越来越高。类似于性能的抗震设计、结构抗连续倒塌设计等，诸多理论课程的结构动力学、混凝土非线性理论、结构有限元等，国内的本科教学计划却极少涉及。

如何适应行业实践的进步，特别是针对“卓越计划”的人才培养目标，本科教学过程中如何体现从理论到实践的系统性，是高校土木工程教师必须面对的课题。

二、 钢结构课程教学存在的问题

（一）现有教材体系

目前，本科阶段钢结构课程教学内容主要分为两部分：一是钢结构原理和钢结构设计；二是作为选修课的高层建筑钢结构、大跨度结构、钢—混凝土组合结构。其中钢结构原理是钢结构课程教学的基础、核心和重点，钢结构基本概念的建立和基本结构设计思路都是在这门核心主干课完成的。目前钢结构课程教材仍然沿用过去的结构“绪论—基本材料（钢材力学性能及影响因素）—基本构件的设计原理—简单结构设计”，课堂讲授也主要围绕教材内容进行。由于本科阶段的教学内容主要是专业基础，对该阶段的学生来说，这样的教材体系仍然适用。但是，从“卓越计划”的培养目标来说，让学生在本科期间这一有限的时间里，对土木工程结构整个知识体系有一个全面系统的认识，还需要任课教师进行有效的引导和讲解。

（二）本科期间钢结构课程教学特点

本科期间，钢结构课程教学重点在于使学生理解钢结构设计和施工的基本原理，其中结构钢的特性、钢结构的弹塑性性能、钢结构稳定性、使用环境和受力特点对钢结构性能的影响、钢结构的连接设计、连接构造等内容是教学的核心内容和难点。钢结构课程一般安排在土木工程三大力学（理论力学、材料力学、结构力学）和混凝土结构课程之后进行，一方面学生有了一定的材料力学和结构力学的基础，对结构有了初步认识。但是，对于三大力学在结构工程中的具体应用，是历届学生普遍反映的难点。这些问题的出现，反映出当代学生实践经验少，对工程材料和结构的感性认识不足，需要教师在教学过程中，针对学生特点组织教学。在课堂教学过程中，教师对钢结构知识点的讲解应有一个系统全局的把握，从感性认识和理论上帮助学生扎实掌握好钢结构的基本概念和工程实践的基本专业知识。

三、在钢结构课程教学中注重系统性

（一）钢结构本科教学中系统性的含义

目前钢结构课程教材以及教学设计实践，普遍围绕“基本构件”进行。这样的基础理论教学，往往缺乏实践性，而学生一旦从学校进入实际工作，面临具体的工程实践，需要在实践中发现问题、分析问题，乃至最后解决实际工程问题，这就要求具有“整体结构”的理念，所体现的是一个结构的系统概念；而且，本科期间对构件的讲解集中于理论讲解，对规范的理解应用涉及得并不多。这一课程设置，与“卓越计划”的要求存在差距。因此，课堂教学过程中，教师对土木工程专业重点的把握成为非常关键的一个环节。笔者在多年的课程讲授和课程设计中积累了一些

经验，体会到系统性在土木工程理论和实践教学中的重要性。

土木工程专业作为认识自然、改造自然的一门学科，应将理论和实践教学系统性体现在各个环节。具体到钢结构课程教学，教师在具体内容的讲解过程中，

应把握局部构件在整体结构体系中的作用，整体结构中各构件工作状态的协同，构件基本材料的性能以及影响因素，制造过程与使用过程中对构件和整体结构性能的可能影响等等，引导学生在本科阶段就形成对土木工程的材料—制造—构件—连接—整体结构—使用影响—存在问题—最新的研究方向这一知识架构，这样，有利于学生从感性认识上加深对理论知识的理解，同时对结构设计施工规范的建立和发展有一个系统的认识。

（二）钢结构课程系统性教学实践

1.“绪论”部分的讲解

针对当前土木工程专业学生普遍缺乏实践感性认识的现状，先不讲解“钢结构的特点，而是从从钢结构课程的“第一章绪论”开始讲解结构概念：屋面板（楼面板）— 梁 （梁格体系：次梁—主梁）—柱—基础—地基（岩土）。其中地基部分不属于构筑物，而基础是整个构筑物与大地的连接部位，是整个构筑物能否与大地紧密相连的关键。因此，它的设计施工，与上部结构有关，也与岩土状态有关，这个部分的知识放在“岩土力学”“地基处理”等课程中学习。而“基础”作为构筑物的一部分，因为往往位于岩土中，所以为了防止岩土环境中水分以及化学成分的影响，即使上部采用钢结构，但是基础仍然采用钢筋混凝土。而各种构件之间通过连接构造形成相互依赖相互作用的整体结构；同时，连接构造也是整体结构中构件之间力的传递中枢，因此连接构造的安全可靠至关重要，而钢结构中连接构造与混凝土结构节点由于材料性能的不同，其构造方式有本质的区别，这是相关章节讲述的重点。

对于梁格体系，虽然在房屋建筑学和混凝土结构中也会涉及，但是知识的反复出现会加深学生的理解。因此通过对梁格结构的进一步讲述，使学生深入了解楼板与梁系的连接，结构跨度对梁格体系组成的影响，加深对单向板、双向板，以及结构力学计算简图中均布力、集中力、三角形分布力和梯形分布力的由来的认识。

如此，在反复讲解结构概念的基础上，再来讲述钢结构的一般性能，并且与混凝土进行对比。提到塑性和韧性这两个钢结构显著的优点时，学生往往困惑于概念的差异，那么讲述过程中一定要强调“塑性对应于结构承受静力荷载时的变形能力，而韧性反映结构在动力荷载作用下的瞬态响应，它们之间有本质的不同”。

2.“钢结构疲劳”部分的讲解

钢结构疲劳破坏是钢结构课程无法回避的问题。讲解中，应把疲劳问题出现的原因，以及概念的几个要点作为重点讲解。

钢结构的疲劳问题主要源自钢材冶炼和加工过程，特别是焊接过程。这样，讲述焊接残余应力对结构性能的影响时，应再次讲解疲劳的产生。

疲劳概念的要素：（1）微裂纹的产生（对于钢结构来说，在冶炼和轧制过程中，夹杂，气孔等先天缺陷形成裂纹；焊接过程中钢材内部金属的物态变化过程形成微裂纹等）；（2）反复荷载作用下，微裂纹处于高峰应力（应力集中），造成微裂纹的扩展；（3）直至钢结构有效截面逐步缩小，发生突然断裂；（4）疲劳破坏性质：脆性破坏，危害极大。需要在钢结构的加工焊接过程中严格控制质量，并且进行质量等级检测。

检测的基本方法，因为微小裂纹的存在是钢结构疲劳破坏的关键，因此及时检测发现内部微裂纹是检测的目的。这种内部探伤常用的方法是超声波、X射线和磁粉。

3.“钢结构焊接残余应力”部分的讲解

目前常用的钢结构教材对于焊接残余应力的讲解采用的是宏观概念，即基于“金属在温度变化下的热胀冷缩的受限制”的讲解。教学实践中，这样的概念讲解常常使学生对“焊接残余应力是自相平衡的”感到困惑，普遍反映难以理解。因此，对于焊接残余应力，应更多地基于材料本质的“焊接”来进行补充讲解。特别是焊接过程中，金属的微观组成变化，即在焊接不平衡快速加热和快速冷却下，材料产生物理和化学的不均匀性，焊缝金属中结晶偏析，低熔点共晶，组成元素S、P、Si等发生偏析，冶金过程带来的夹渣及夹杂，过饱和的N、H、O气体元素，热影响区中由于快速加热和冷却使金属中空位浓度的增加，材料组织转变等，在焊接应力作用下都是促成焊接裂缝产生和扩展的冶金条件[4]，产生如图1所示的微裂纹。这样借助焊接专业知识和形象的图片演示，使学生对焊接过程中残余应力和残余变形，以及钢结构疲劳、刚度降低对动力性能的影响的理解更为清晰。

4.“钢结构稳定性”部分的讲解

对钢结构稳定理论的理解对于本科生来说有一定难度。对“整体稳定”和“局部稳定”概念的认识，可引导学生从以下几个环节来理解：（1）变形现象的描述要明确；（2）丧失稳定性的原因要明确；（3）明确控制稳定性的手段：计算公式的推导和物理本质，构造做法和原理；（4）一些工程实例；（5）由于涉及到的钢结构稳定承载力验算有相当多的概念，因此，对设计规范公式里每个参数的含义应讲解清楚。

四、 结语

对于土木工程专业的教学实践而言，系统性是一个重要的理念，值得在教学的各个环节有意识地主动运用。在“卓越计划”人才培养目标中，帮助学生逐步建立扎实的理论基础和较强的实践能力是一项重要的教学要求

，因此在教学中建立系统的综合工程思维模式是值得探讨的课题。〖HJ1.8mm〗

参考文献：

[1]林健，“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J]，高等工程教育研究，2010（4）：21-29.

[2]高等学校土木工程专业指导委员会. 土木工程专业本科教育（四年制）培养目标[EB/OL]. http：//edu. zgtm. com/jy/jy -pyfa. htm.

[3]曾家驹.应用型人才培养必须走改革创新之路[J]，中国高教研究，2002（2）：79-80.

[4] 李德林， 李砚珠. 焊接金相分析[M]. 机械工业出版社， 1987.

[5]宁宝宽，陈四利，鲍文博，等.土木工程专业应用型人才培养的课程体系研究[J].高等建筑教育，2008，17（3）：45-47.

Steel structure teaching for undergraduate students of civil engineering specialty

WANG Ruolin， GUO Yaojie， DU Xinxi

（School of Civil Engineering， Wuhan University， Wuhan 430072， P. R. China）

土木工程基本概念篇（6）

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0156-02

Abstract： Introduction to civil engineering is a basic professional required course for the specialty of civil engineering，and it plays a very important role in the training of civil engineering professionals.However，various factors lead to the poor effect of the current curriculum.In order to change this situation，the author discusses the teaching method and innovation of teaching methods， as well as insisting on linking theory with practice teaching concept and the cultivation of humanistic and comprehensive quality. As mentioned above the teaching reform receivedthe praise of students and achieved good results in classroom teaching.

Key Words： Introduction to civil engineering； Teaching situation； Teaching reform

土木工程R蹈哺敲婀恪⑸婕懊婵恚在国民经济发展中扮演着非常重要的角色。目前，土木工程的内涵已经发生了改变，已经成为跨学科、跨专业的综合性学科[1]。在这一宏观背景下，“土木工程概论”这一课程应运而生，国内各高校土木工程及其相关专业基本都开设了该课程。因此，对该课程的教学方法进行深入的研究，对于改善目前课堂效率低的现状，充分发挥先导课程的作用是十分有必要的。

1 土木工程概论教学现状

1.1 忽视《土木工程概论》的重要性

相当一部分学生片面地认为该课程仅仅是土木工程专业的入门课，并不是专业的主干课程，对以后的用处不大，其作用就是使学生了解到土木的基本情况，没有太多新意。因此，缺乏学习的热情与积极性，一到上课时间，教室就睡了一大片，使老师也失去了讲课的激情，形成一种恶性循环，这也可能是一直以来此门课程效率低下的原因之一。

1.2 学生缺乏基础知识

土木工程概论的开课时间一般是大一的第二学期，学生缺乏相关的专业基础知识，他们在生活当中会接触到与概论相关的工程实际问题，但都没有深入思考。该课程的内容多，涉及的领域广，课时安排不合理，本来基础就薄弱的学生对于部分内容的理解困难，进而学习兴趣降低。

1.3 缺乏优秀教材

教材是教学观念和方法的反映，对专业人才培养起着关键的作用。由于各种原因，各高校热衷于组织本校师资力量来编纂教材，导致教材版本众多（约有20多个版本），但是真正优秀且合适的教材却很少。有的教材虽然内容丰富，既详细介绍了土木工程的历史成就又花大量篇幅指明土木工程的未来的发展方向，但在章节组织编排上过于繁杂，难以整理和引导学生的学习思路；或者内容过于深奥，把后续专业课程中的知识进行了介绍[2]。总体来说，各高校教材鱼龙混杂，缺乏一套具有科学性、可读性、启发性和适用性的优秀教材。

1.4 考核方式简单

“土木工程概论”的考核大多采取开卷考试或提交小论文的形式，使得考试流于形式，且学生基本能够及格。给学生一种错误认识，学不学都一样，导致疏于平时的学习积累，考试之前搞突击，掌握知识的牢固性大打折扣。

2 土木工程概论的教学改革

2.1 教学方法和教学手段的创新

作为土木工程专业本科生接触到的第一门专业课程，土木工程概论不仅肩负着引导学生进入土木工程这一学科的责任，还需要纠正学生大学以前被动学习的习惯，培养学生的自学能力。在教学过程中，要求教师采用启发式和讨论式教学方法，激发学生探究知识的热情，提升其学习兴趣。在教学过程中，可以借鉴国内知名大学，例如同济大学的教学方式，采取团队配合，不同专业章节由不同专业的知名教师来讲解，以避免教师知识的局限性，使学生在相应专业教师的引导下，扩大知识面以提高学习效率。

要重视使用现代化教学技能，通过视频、声音、板书三者的有机结合，把教学内容立体、有序、生动地展现在学生面前[3]。根据学生对笔者的教学评价，课堂上播放宏伟的土木工程实例很受他们的青睐，不仅可以开阔视野，而且可以激发学习的兴趣。如“超级工程、Discovery、筑梦天下”等都为“土木工程概论”课程教学提供了丰富的素材。教师还应注意及时更新自身储备的知识，随时搜集身边有用的信息并将其带入到课堂中，增强讲课内容的工程性、知识性、趣味性和时效性。

2.2 坚持理论联系实际的教学理念

土木工程概论是一门实践性非常强的学科，纯粹的课堂上理论教学，不仅枯燥无味而且部分内容较为抽象难以理解。笔者提出采用认识实习与课程教学穿行的改革方式，对学习时间和内容进行适当调整，使得课程能够更加生动。

认识实习是土木工程专业教学计划中的一个重要教学环节，其目的是通过实践认识学习本专业相关知识，增强对建筑结构的理解，使所学知识与实践相结合。通过理论联系实际，用实践验证巩固所学知识，增强感性认识。并让学生们亲身参与，培养自主发现问题、解决问题的能力，初步了解我国目前土木工程专业的水准，为以后的学习和工作打下基础。

概论课的固有特点是课时少、内容多。单纯的增加课时量来解决问题并不现实。应将认识实习环节做出调整，将土木工程概论课程与认识实习环节穿行。传统的认识实习环节是集中一段时间进行，等实习结束后再做总结。其缺点是学生对实习中遇到的问题不能及时进行集中讨论学习，并且学生长时间处于无管理状态，部分学生可能变得散漫，对待认识实习敷衍了事，并不能达到预期的效果[4]。笔者提出将认识实习时间分散，课程与认识实习环节穿行。这样可以将概论课程分成两个方面：一方面是学习与讨论实习过程中存在的问题与解决的方案；另一方面是学习新内容，并作为下次实习做准备。这样既能缓解课时少的问题又能理论结合实践，提高学习效果，实习积极性与效率都得到极大提高。

2.3 人文素养与综合素质的养成

近年来，科学教育越来越受到政府和社会的重视。相比之下，文史哲的教育则受到不同程度的冷落，人文教育没有得到老师和学生的重视，教育的功利主义或实用主义倾向依然较为明显。与此同时，青年大学生中的道德滑坡现象日益严重，这种情况应引起人们的高度警惕。我国的高等院校，特别是职业技术院校不能在人文教育和科学教育之间做目光短浅的取舍，大力发展科学教育绝不能以压制或削弱人文教育为代价，否则，将会产生极其严重的负面效果。现在的普遍共识是：衡量人才质量的标准，不仅仅在于人才是否具有扎实的专业知识与技能，而且还在于人才是否具有良好的伦理道德、高度的人文修养等诸方面的和谐发展。因此把概论的教学与人文素质结合起来是十分有必要的[5]。这样让学生在获取专业知识的同时，树立正确的人生观、价值观，培养出适合时代需要和科技发展要求的土木工程专业人才。

3 结语

针对土木工程概论课程特点，分析了目前课程教学的现状，主要包括：忽视《土木工程概论》的重要性、学生缺乏基础知识、缺乏优秀教材和考核方式简单等，这些都会导致教学效果不佳。笔者提出了教学方法和教学手段的创新、坚持理论联系实际的教学理念、人文素养与综合素质的养成等教学改革思路与举措，从对学生的调查来看，取得了不错的教学效果，受到了学生们的好评。

参考文献

[1] 方薇，李盛.“土木工程概论”课程教学改革刍议[J].中国电力教育，2014（21）：68-69.

[2] 王清标，初明祥，胡永强，等.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.

土木工程基本概念篇（7）

[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0079-03

我国土木工程建设有着飞快的进步，房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起，增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深，而且开挖对周围环境的影响越发敏感；全国30多座城市已建或在建地铁，大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米，海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时，近些年我国工程建设中事故频发，如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此，我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高，水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。

1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业，成为一个宽口径的大专业土木工程，具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点，涵盖领域极为广泛，对学科全貌充分认识与把握，以期培养出的学生“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习，对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。

一、水文与地质专业对土木工程的重要性

资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化，对人类的生产和生活造成极大的影响，如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震，特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中，不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识，而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看，高级应用型技术人才普遍不足。

水文与工程地质的毕业生，既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识，又有较强的实践技能，可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作，也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。

二、土木工程概论课程的特点

（一）涵盖内容全面

本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容，其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容，还涉及规划、施工及监理方面的内容，因此学好这门课程，对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言，理解本专业的培养目标意义重大。

（二）发展变化快

土木工程虽然是一门古老的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。

（三）应用性广

随着城市化的发展，我国对能源需求越来越大，高层及超高层建筑越来越多，建筑基础形式多以桩基础等深基础为主，这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识，同时又为毕业生就业提供了更多的机会。

三、土木工程概论课程存在的不足

（一）教材内容的滞后

土木工程建设种类、规模发展日新月异，由于时效性，教材不可能及时反映土木工程的变化，已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。

（二）课堂教学方式不丰富

土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言，能够大大提高教学效率，在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程，学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术，这就导致教学效果不理想，学生对知识的掌握不牢靠。

（三）教学素材收集难

由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆盖面相当广泛，要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。

四、土木工程概论课程教学改革

（一）精选教学内容

土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例，如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等，以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维，从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时，在教学中将学生带到实际工程现场，进行现场教学，让学生提前接触生产实际，掌握一些现场施工的知识，为他们走向工作岗位奠定坚实基础。

（二）采用形式多样的教学方法

为激发学生学习兴趣、提高课堂效率，各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来，以此提高学生对工程的直观认识，加深学生的理论知识，以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩，为避免课程内容变得枯燥无味，教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论，这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片，如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放，让学生掌握各种土木工程的施工方法。

（三）穿插专题讲座

为了让学生了解土木工程的最新发展状况，针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座，如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展，近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中，邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座，如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面，而且能引导学生从事土木工程的就业方向。

（四）知名人物及实验平台介绍

为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况，教师在讲解到各种土木工程时，可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时，可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室；讲到地下工程时，可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪；讲到铁路工程时，可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室；讲建筑工程时，可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等；讲到土木工程灾害时，可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。

（五）新近知名土木工程建筑介绍

国内外的知名建筑发展日新月异，现有的教材很难跟上其发展变化。因此，在讲授土木工程概论时，应介绍国内外最新的土木工程建设进展，以增加本课程的时效性，从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时，可穿插装修材料的最新发展状况；讲高层建筑时，可介绍国内正在建设的摩天大厦，如上海中心大厦；讲桥梁工程时，可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况；讲高铁建设工程时，可结合京福高铁来讲；讲水利工程时，可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站，如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况，可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离，以此激发学生学习本门课程的兴趣。

（六）授课教师的优选与培养

土木工程概论涉及现有的各种工程，要求授课教师不仅要具有宽广的知识面，而且要有丰富的实践经验，为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来，由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足，尤其是有一批青年教师缺乏实践经验，致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此，不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带，鼓励年轻教师参与相关研究课题中，而且为了掌握土木工程的最新进展，年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议，在寒暑假期间，尽量去工地实习、锻炼，掌握现场施工的细节，不断更新土木工程概论的教学内容。

五、结论

土木工程概论课程教学改革可起到几点作用：1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率，激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性，加深理解水文工程地质对各类工程的影响，以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中，保护水文与工程地质环境的自觉性，能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件，并能针对具体问题提出处理措施。

[ 注 释 ]

[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.

[2] 王清标，初明祥，胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.

土木工程基本概念篇（8）

1998年10月教育部颁布了《普通高等学校本科专业目录》，在公布的目录中，将土木工程专业做了重大调整，将原来的建筑工程、桥梁工程、公路与城市道路工程、铁路工程、隧道工程、港口工程、海洋工程、给排水工程等8个专业综合为土木工程。调整后的土木工程专业具有学科方向多、专业口径宽、综合性强、人文素质要求高等特点。因此原有的各专业人才培养模式已不再适合新形势下“大土木”的教学要求，这就要求我们积极探索和研究新的人才培养模式，以尽快适应土木工程向“大土木”的转变。本文结合浙江大学土木系的教改实践，谈一谈新形势下“大土木”人才培养模式的改革情况。

一、转变教育观念，确定培养目标

土木工程专业人才的培养与其他专业人才的培养一样，都要迎接时代的挑战，都要顺应时代的发展趋势。因此，在进行教学改革的时候，首先应该转变教育观念，改革计划经济体制下只注重知识的传递和继承，专业化分过细，口径过窄的人才培养模式，树立大土木的教育新理念，拓宽专业口径，树立学生是教学活动主体的思想，强化素质教育、终身教育和个性教育的观念，从“重专业、轻素质”向全面推进素质教育转变，从单纯传授专业知识向培养学生发现问题的能力、获取知识的能力、创新创业的能力转变，增强质量意识、改革意识和竞争意识，增强基础教育和通识教育意识，努力培养和造就适应21世纪发展需要的知识、能力、素质协调发展的创新人才。

二、修订教学计划，架构培养体系

浙江大学土木系从1998年开始，根据教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》，将建筑工程专业调整为土木工程专业，并从1999年开始按“大土木”招生，实行宽口径教学。在宽口径厚基础的大土木办学思想指导下，根据社会的发展和对人才的需求，发挥原有的学科优势，柔性的设置了六个专业方向，它们是：建筑结构工程、岩土工程、市政工程、道路与桥梁工程、建筑经济与管理、水工结构工程。并率先在国内实现了按大土木招生和按土木大类培养计划教学。土木工程专业向大土木的转化，使得原有的专业培养目标、培养要求、主干课程及实践环节等都发生了根本性的变化，要想适应新的培养目标和教学要求，必须制订新的教学计划，架构新的人才培养体系。浙江大学土木系在制订新的教学计划时，按照“拓宽专业、一专多向、适应发展、灵活设置”的指导思想，实行前期按大类培养，后期进行宽口径专业教育的新模式，在课程设置上具有以下特色：

1.体现“宽基础、多模块”的原则学生入学后，前两年基本上按大类统一学习公共基础课程、人文与科学素质课程和学科基础课程模块，从第三学年开始分别按专业方向模块进行分流教学，在六个专业方向模块课程中，学生可以任选一个模块以上。在168学分的教学计划中，各课程模块所占比例如下：

1.1公共基础课程模块34%

1.2人文与科学素质课程模块8%

1.3学科基础课程模块35%*专业方向课程模块10%

1.4实践环节课程模块13%

2.突出培养学生创新能力和工程设计能力在以往的课程设置中，设计类课程只侧重解决和分析本课程领域的内容，较少涉及其它方面。为了避免“只见树木，不见森林”的状况，为了培养学生的创新能力、综合设计能力和工程设计的整体把握能力，通过修订教学计划，建立了一套完整的土木工程设计课程体系，新的课程体系在不同的学习阶段有不同的侧重，力求做到设计教学贯穿本科教学全过程，各门设计类课程在教学过程分布如下：第一学年：土木工程概论、建筑制图与CAD基础第二学年：房屋建筑学、土木工程AutoCAD、结构概念与体系第三学年：计算机辅助设计、土木工程结构设计、基础工程、建筑施工、钢混、道路勘测设计、城市给排水工程第四学年：钢结构设计、大跨空间结构、市政结构物设计、路基路面工程、毕业设计第一学年开设的土木工程概论课程，聘请工程院院士、教授及建筑设计单位的设计大师等讲课，目的是让学生在入学初期能够对土木工程的发展现状、解决的问题以及土木工程发展的前沿性课题和今后所从事的工作有一个初步的了解，逐渐培养他们的工程意识。后续开设的结构概念与体系、大跨空间结构、土木工程结构设计、土木工程AutoCAD课程，大大加强了学生的计算机应用能力、综合能力和对工程设计的整体把握能力。修订后的教学计划，基本上形成了以计算机制图为基础、各门设计课程为框架、土木工程结构设计为主线、毕业设计为目标的一套完整的相互衔接、互为条件的课程体系。

3.结合专业教育评估制度和注册工程师制度我国的高等学校建筑工程专业评估工作始于1993年，目前我国已有18所学校通过了建筑工程专业评估。实践证明，专业教育评估在提高教育质量、改革专业教育、改进教学管理、加强教育界与工程界的联系和合作等方面均发挥了积极的作用，为我国实行注册工程师制度以及与发达国家相互承认学历创造了有利条件，也为土木工程教育走向世界打开了通道。实际上，我国的注册结构工程师考试制度已与土木工程专业教育评估挂钩。我国注册工程师(结构)管理委员会规定，凡是经专业评估合格的学校的毕业生可以提前一年参加专业部分的注册考试。以培养土木工程师为主要目标的土木工程教育，其人才培养模式及培养计划，除了考虑一般工科人才的要求外，还必须重视土木工程专业评估和注册工程所必备的知识结构和能力。因此我们在制定适应宽口径、厚基础的大土木人才培养计划时，综合的考虑了土木工程专业教育评估的要求和土木工程注册工程师的考试内容，经过改革后的教学计划，淡化了原来划分过细的专业界限，打破了学科课程壁垒，更加注重知识、能力和素质协调发展与综合提高，给学生提供了丰富的、多元化的知识结构和训练内容，充分体现出了加强基础、拓宽面向、优化体系、注重创新、增强能力、提高素质的发展方向。

三、整合系列课程，改革教育方式

随着专业设置的调整和新的人才培养目标的重新确立，原计划中的课程设置已不再适合宽口径和厚基础的大土木教育模式，必须对其知识结构和课程体系进行整体优化，采取“删、减、并、增”的思路，对于一些落后的、趋于淘汰的课程予以删除，对于仍有部分保留价值的课程通过改造，并入相关课程予以吸收，对于保证专业质量、体现专业特色的课程，通过进一步充实和创新后予以保留。在整合系列课程的同时，我们还加大了精品课程的建设，先后有钢筋混凝土结构、建筑施工、土力学与基础工程等十几门课程获得了学校及学院的经费资助。通过几年的建设，出版了一批精品教材，制作了一系列多媒体课件，并将教学成果应用在了实际教学当中，改变了以往的教学方式，在有效的时间内，丰富了课堂教学信息量，激发了学生学习的主动性和积极性。

21世纪，以计算机为核心的现代信息技术进入教育领域，已经并将深刻地改变传统的教育观念、教育技术、教学方法和教学手段，为了顺应时代的发展要求，为了保障一系列教学改革的顺利进行，在改革人才培养模式的同时我们还加大了教学方式方法的改革，并改善了教学条件，优化了教育环境。浙江大学土木系在近几年的教学改革中，先后投入230多万元(211工程建设项目和高等教育振兴行动计划项目)，建立了100多平方米的多媒体教学实验室和工程结构设计实践基地，购置了一系列软、硬件设备，为教学改革的顺利进行奠定了基础。目前已有土木工程AutoCAD、土木工程结构设计、计算机辅助设计、建筑施工、钢筋混凝土CAI、流体力学CAI、高层建筑CAI、结构概念与体系、房屋建筑学、建筑制图、大跨空间结构等一大批课程在教学实验室完成教学活动。现代信息技术的应用，改变了传统的“粉笔+黑板”的教学模式，比如像建筑施工这样实践性较强的课程，涉及的专业知识，面广量多，许多技术性的东西，如施工工艺、施工机械的性能和操作过程、施工器具的构造和工作状态，施工技术应用的运行过程等实际操作内容，如果采取传统的教学方式方法，不但繁琐，而且很难叙述清楚。在进行教学改革的过程中，我们对一些路途较远但采用新工艺、新方法的具有代表性的施工工程，选派教师到施工现场进行拍照和录像，如：杭州黄龙体育中心工程施工、广州动物园水族馆模结构体系、福建漳州后石电厂123米巨型网壳结构、南京国际展览中心和长江二桥施工等十几个代表不同施工内容的资料，经过剪辑后，制作成多媒体课件，在教学过程中，结合教学内容和进度，演示给同学们观看，既形象生动，又内容丰富，经过几届同学的应用，教学效果良好，深受同学们的欢迎。目前我们正在着手将这些资料进一步系统化，放到网络上供学生随时观看和参考。

四、抓住机遇，与时俱进

由于信息技术的迅速发展，引发了信息技术革命和信息产业革命，21世纪，信息技术将广泛影响经济的各个领域，同时深入到社会生活的各个方面。

土木工程是一门古老的学科，在经历了各个阶段的技术进步以后，也取得了较大的发展，但是同其他领域相比，土木工程领域的技术含量还不是太高。另一方面，社会对土木工程专业的人才要求已不再是计划经济体制下传统产业的人才模式，社会和科技的迅猛发展，产业组织结构的调整和变化以及企业技术的升级，都对人才素质提出了更高的要求。土建行业在科学技术和现代企业制度的催化下，其传统产业正面临着变化和革新。但是，由于受国家专业目录的约束，专业改革的重点基本上放在了拓宽专业口径，更新教学内容，改革人才培养模式，改革教学方法和教学手段上，这在某种程度上制约了土木工程专业的发展。2002年6月，教育部率先批准了清华大学、浙江大学等6所高校可以根据社会的发展需要进行自主设置新的专业。这一好消息，无疑也给土木工程的发展提供了良机。因此，土木工程专业要想发展，必须抓住机遇，结合自身的科研特色和社会需求，努力申请筹办新的目录外专业或专业方向，如土木工程可以向智能化等方向发展。

土木工程智能化，就是在古老的土木工程中融入计算机技术、通信技术等，在工程规划、设计、施工、管理、后期维护等阶段实现高度自动化、信息化。目前土木工程智能化涉及的领域主要包括智能交通、智能建筑、智能规划与设计、智能施工以及智能化的物业管理等。

目前我国在土木工程智能化方面尚处于起步阶段，从事智能化方面的人才非常短缺。随着国民经济建设的深入和信息网络技术的发展，社会对土木工程智能化人才的需求量将会越来越大，尤其是中国加入WTO以后，社会给土木工程提供了快速发展的动力和优异的社会环境。在新的形势下，土木工程这门古老的学科，要想获得新的生机，只有抓住机遇，与时俱进，不断调整专业结构，改革人才培养模式，才能使古老的土木工程开拓创新，焕发出勃勃生机。

参考文献：

[1]沈祖炎主编.挑战与突破.同济大学出版社，2000年.

[2]陈云敏等.土木工程设计类课程教学改革研究.高等理科教育，2002年第3期.

土木工程基本概念篇（9）

我校土木工程测量课程采用的教材是覃辉主编，同济大学出版“十一五”部级规划教材《土木工程测量》。教材第一章绪论的一些基本原理来源于假设，概念抽象，学生难理解。学生一般是大一或大二年级，缺泛工程知识。怎样讲好绪论内容，把学生引领入门，将原理深入浅出，统领全课程，是课程教学改革的基础。

1.1利用Google地球开始讲授绪论

打开Google地球，找到校园的Google地球上的图像，以及校园数字化地形图，展现给同学，学生对校园很熟悉，了解校园的地形分布情况，开始讲授测量学的定义，使学生对地物、地貌、地形以及地形图的概念一目了然；结合学校整体规划图以及学校在建工程，讲授测定和测设的基本原理，土木工程测量的任务和作用。学生通过本课程的学习，能够掌握地形图的测绘和应用，施工测量的原理和方法，变形观测，竣工测量等基本知识。从地球的形状、大小开始，讲授重力与铅垂线的概念，水准面、水平面、大地水准面、参考椭球的概念及关系，由此引入测量基准线和基准面的概念。抓住重点与难点，绪论的重点内容是确定地面点位（X，Y，H）的概念，难点是高斯坐标系的建立过程，要求学生掌握三维坐标的概念：X=地面点到地球赤道的铅垂距离；Y=带号（前二位）+500KM+地面点到所处带中央子午线的垂直距离；H=地面点到大地水准面的铅垂距离。

1.2总结绪论内容提示后续章节内容

总结绪论内容并讲授与后续章节内容的关系，起到承前启后的作用。本课程的基本问题是确定地面点的三维坐标（X，Y，H），这三个量不能直接测出，要通过测量高差、角度、距离间接求得。后续章节内容是三项基本工作的测量原理，仪器的构造，仪器的使用，测量方法，计算方法，误差的基本知识等。课程的主线表示为“绪论——测量基本工作——控制与测绘——土木工程测量技术”。

2.综合理论教学内容

综合理论教学内容在于精心备课，教案是衡量教学质量的基本内容，是课堂教学效果的基本保证，是调动学生听课兴趣的基本保障。以确定地面点位（X，Y，H）为中心，测量的三项基本工作为主线，通领全教材。正确处理传统理论知识与现代测量技术之间的关系，既要考虑传统教学方法，又要考虑现代教学方法，从而调动学生的学习兴趣，保证学生学到与时代相应的测绘科学知识。

2.1整合传统测量内容

打破各章节的顺序和界限，合理地安排授课内容。例如将水准测量、角度测量、距离测量有机地联系在一起，重点讲授原理、仪器操作、观测计算方法；简单介绍仪器内部结构，仪器的检验与校正，误差来源等。一些内容可以不讲或让学生自学，本教材附有光盘，方便学生自学拓展知识面。讲授误差基本知识时，分析三项测量基本工作的误差来源、误差分类，要求学生重点掌握偶然误差的特性、衡量精度的指标等内容。控制测量是本课程的难点，是三项基本测量工作的综合运用。在讲授本章节前，先回顾绪论中的测量工作概述，使学生对测量工作的原则有初步认识。在控制测量概述中，讲清楚什么叫控制测量？为什么要作控制测量？怎么作控制测量？再对照校园数字化地形图，把校园看成一个测区，讲授控制测量方法，控制点选点的要求，求控制点（X，Y，H）的方法，然后讲授具体的导线测量、三角测量方法，三四等水准测量、三角高程测量方法。控制测量的实质是求地面点的（X，Y，H），测区大小不同，精度等级不同；把全国范围当测区，在全国范围内作控制测量，让学生进一步理解全国坐标系统和高程系统的概念。讲授地形图部分时，对着校园数字化地形图，讲授地形图的基本知识，地形图的测绘方法，地形图在工程建设中的应用。

2.2引进现代测量技术内容

通过对传统内容的优化整合，能节省较多的课时用于现代测量技术的讲授，内容包括全站仪和数字化测图技术，GPS原理与方法，GIS的基本知识，先进仪器的的原理复杂，但操作简单，采用现场示范或参观教学等方法。引导学生理解现代测绘技术的发展方向：自动化、数字化、统一化和高精度化，让学生了解测绘新技术及其应用，培养学生的想象力和创造力。

2.3结合案例分析讲授施工测量

施工测量是测量的三项基本工作的原理与方法在工程建设中的应用。结合学校在建工程案例，讲授施工测量内容，通过讲解每个案例把相关知识串起来，带学生到工程项目上现场讲解操作，这样不但能使学生理解专业知识，而且能够留下牢固的印象。强调测量技术原理在土木工程测量中的应用，测量技术方法与土木工程施工的密切关系，注重吸取土木工程学科的成果，使土木测量技术更好地为土木工程服务。施工测量按技术应用分为：工程用图、测设方法、工程测量、变形测量、和仪器检校；按工程类型分为：建筑工程、道路工程、桥梁工程、隧道工程、路线工程等五种类型。

3.优化实践教学内容

土木工程测量实践教学由课间实验和综合实习两部分组成。本校土木工程测量的教学时数为56学时，其中理论教学为40学时，课间实验为16学时（8个实验项目），综合实习为2周。为了提高实践教学质量，在有限的学时情况下，必须优化实践教学内容。掌握土木工程测量的基本知识、基本原理、基本方法；掌握常用测量仪器：水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪等的使用，仪器的安置、瞄准、读数、记录、计算等基本操作方法，仪器的检验校正、维护，获得测、算、绘的基本技能。

3.1明确实验内容精选实验项目

课间实验内容分三部分：水准仪的认识与水准测量；经纬仪的认识与角度测量；全站仪的认识与距离测量。删掉了一些过时的，或工程实际中很少使用的项目，如钢尺量距、罗盘仪的使用等。水准仪测量部分开设了：（1）DS3水准仪的认识与使用；（2）普通水准测量。经纬仪测量部分开设了：（3）DJ6经纬仪的认识与使用；（4）测回法测水平角；（5）竖直角测量；（6）视距测量。全站仪测量部分开设了：（7）TOPCON全站仪的认识与使用及距离测量；（8）全站仪三维坐标测量，测量仪器的检校列入看录像课程。调整了一些实验项目到综合实习中，如DJ2仪器的使用、四等水准测量、导线测量等。每次实验对仪器性能的介绍、操作都在课堂内进行演示和讲解，采用教师手把手的演示和录像片、多媒体体课件播放相结合的方式，可以将复杂、繁琐的文字叙述变为容易接受的感性操作，缩短学生对知识的理解过程，提高学生的学习积极性。

3.2根据专业特色按排实习内容

土木工程测量的综合实习是2周的停课实习，在校园内进行。实习内容分两部分进行，一部分是控制测量和地形图测绘，是每个专业必作内容。控制测量——平面控制采用闭合导线，设6-7个点，角度用DJ6经纬仪观测二测回，全站仪测距，给定已知点坐标，按图根导线精度要求，计算各导线点坐标；高程控制测量采用四等水准测量按闭合路线求各点的高程。地形图测绘——在控制点上用经纬仪测绘1：500地形图，每个小组应完成16个方格的地形测绘任务。另一部分是与土木各专业方向相结合的施工测量实习。施工测量实习分以下几个方面：（1）建筑工程方向要求学生在已完成的地形图上作断面图、求土石方量、设计坡度线，简单房屋的基础平面图放样。（2）道路桥梁方向要求学生在已完成的地形图上作曲线设计和放样，纵横断面图测绘等。（3）规划建筑各专业要求学生能应用地形图作规划设计等内容。

4.建立合理的教学考核制度

土木工程测量的成绩评定分理论教学成绩和实践教学成绩。理论成绩根据试卷考试成绩、平时作业情况、课间实验、考勤情况等综合评定。实践教学成绩以组为单位进行，建立了统一的评价体系。将成绩评定分为多个部分，根据小组上交的资料，个人的成果资料，出勤情况，实践动手能力，实践知识掌握程度，仪器操作考核等方面进行评定。课间实验不单独计成绩，是理论课程成绩的一部分，一般占理论课程成绩的30%，根据实验过程中的表现，仪器操作情况，实验报告情况等进行评定。

土木工程基本概念篇（10）

1)概念抽象、理论性强。理论力学、材料力学与结构力学，是土木工程的专业基础课。其中理论力学与材料力学又是结构力学的先修课程。由于结构力学课程较抽象，其理论体系庞大，知识点多，学习难度大。2)教学内容多，课时紧张。“结构力学”的教学内容可分为结构力学基础和结构力学专题(如图1所示)，总学时约为60～80［3］(部分高校仅为45课时)。教学内容偏多，课时偏少。因此，教师通常加快教学进度，致使部分知识点无法展开，学生课后很难及时消化。这可能是目前各高校在结构力学教学过程中普遍存在的问题。3)理论复杂，计算繁琐。结构力学涉及到很多复杂的理论。例如，在结构力学基础部分中，涉及到的虚功原理、力法、位移法、力矩分配法;在结构力学专题部分中，涉及到的极限荷载、弹性稳定、动力学均属于理论复杂的部分。理论复杂则难以理解和把握，课堂例题和课后作业的讲解与计算就显得繁琐，不利于学生对各知识点的掌握。4)地位重要，起基础作用。结构力学的学习情况将影响专业课的开展。以土木工程专业为例，专业课主要有混凝土结构基本原理、混凝土结构设计、钢结构、砌体结构、结构抗震设计、桥梁结构以及基础工程等主干课程，及相关的课程设计和毕业设计。如果学生结构力学基础薄弱，后续课程都受到影响。而且，对学生而言，能否建立正确的结构力学概念，对毕业以后从事结构设计，结构施工、教学培训等工作而言，都有举足轻重的影响。可见结构力学的课程学习最终会影响到学生的专业素质。

2教学过程中的改革设想

1)建立力学概念，邀请名师讲座，夯实力学基础。建立正确、清晰的力学概念，是学好结构力学的首要前提。在理论力学和材料力学的学习过程中，就应该注重学生力学概念的建立，打好力学基础。如果可以做到这一点，学生在学习结构力学的时候，就会有信心学习更复杂的概念和理论。2)强调课程地位，建立讨论小组，分析典型案例。在授课过程中，要强调结构力学对后续专业课、课程设计，毕业设计的影响。结构力学的课程学习不仅会影响到在校学习，最终会影响工作后的专业发展，增强学生的学习意识。为学好这门课，要求全体师生共同努力，成立课后讨论小组。通过小组讨论交流，激发学生的兴趣，促进其对课程的学习。3)细化教学大纲，突出教学重点，加强课后练习。“结构力学”的教学内容偏多，课时偏少已是普遍问题。在课时没有增加的前提下，如何保证教学质量就成了教学过程中需要面对的问题。在教学过程中，教学进度的设定和安排以教学大纲为标准。各院校都会按照专业要求结合实际情况制定结构力学教学大纲。在制定结构力学教学大纲的过程中就要考虑课程的特点，将大纲逐项细化，把每个知识点划分到相应的课时。同时在重点内容处，必须设置典型例题，以突出重点。值得一提的是，在教学过程中，必须把握由浅入深、由简到难的规律，设置典型例题必须简单易懂，且具有代表性。只有这样学生才能在有限的课时中学习到最核心的知识点。4)引入工程概念，激发学习兴趣，培养创新能力。为提高学生对结构力学概念的应用和工程实践能力，在课外学习中引入结构模型设计及制作，鼓励学生参加建模大赛。例如，针对移动荷载作用下结构的受力特性，要求学生利用木材、有机玻璃或者塑料等简易材料设计和制作桥梁结构(或吊车梁)，并通过手拉小车施加移动荷载，观察模型的变形与应力变化。通过试验，让学生感受动力荷载对结构的影响，初步了解如何通过结构力学知识合理的设计工程结构。就模型试验而言，目前引入的结构模型试验仍以教师命题式为主，开展形式和范围有一定局限性，还不能充分锻炼工程实践能力与概念应用。在今后的教学改革中，应着重构建“结构力学”研究学习实践平台，针对教学内容设计多个模拟工程实践项目，甚至由学生自行设计创新实践项目，供学生自主选题并可随时开展研学活动，使学生对力学概念有更直接的了解，并与工程实践相结合，从而真正实现工程思维能力与创新实践能力的培养。

土木工程基本概念篇（11）

土木工程材料教学内容体系存在的问题

(一)土木工程材料教学内容的丰富性与教材篇幅的有限性“大土木”概念的提出使土木工程材料的内容变得更加丰富。如:路面工程中的沥青混合料、路基与地基中水泥石灰稳定粒料材料、房屋建筑工程中的保温隔热及其他建筑功能材料、隧道工程中的速凝材料、水工建筑材料的防腐设计与控制等。由于需要学习的内容多，而课堂教学时间有限，造成了教材编写时要删除许多重要的教学内容，造成了内容体系的不完整，专业宽口径教育理念难以体现。(二)土木材料的发展性与教学内容的滞后性土木工程材料的新发展丰富了土木工程材料内容体系。如:传统混凝土，包括水泥、粗、细骨料、水四大组分。由于混凝土外加剂能使混凝土性能和功能得到显著改善和提高，因此，被称为混凝土的第五组分，是混凝土技术的重大突破。当今，外加剂技术日新月异，聚羧酸系高性能外加剂普遍应用，对此大部分教材都未提及。对于外加剂部分内容，目前教材只停留在一般性介绍这个层次，对外加剂对水泥的适应性机理、外加剂的合理掺量、外加剂与混凝土性能的联系、外加剂的检测等内容未作详细介绍。同时，对于一些外加剂对混凝土的负面影响有必要在教材中交代清楚，防止滥用和误用。近年来，为了调节和改善水泥的性能，提高水泥产量，综合利用工业废渣，在磨制水泥时基本都加入了一定比例的天然或人工无机矿物质混合材料。在混凝土配制时，常直接用磨细的无机矿物质材料取代部分水泥，称为掺合料，使其成为混凝土的第六组分。20世纪90年代以来，中国对第六组分开展了广泛研究，有学者提出六组分设计法。双掺或多掺法在个别行业得到广泛应用，并经实践证明具有较好的效果和意义，这些内容值得引入教材加以阐述和学习。对于土木工程中的功能材料，如合成高分子材料、装饰性材料、绝热保温材料、复合材料、绿色材料等内容，近年来发展较快，教材为缩短篇幅，对压缩精简内容在课堂中一般不作深入讲解，仅停留在概念介绍的层面，使得这部分内容的教学显得抽象空洞。(三)教学中存在的问题土木工程材料教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质与应用，明确工程材料性质与材料结构的关系，为实现和改善材料的功能进行一定的材料设计，在工程中能对材料进行检测和质量控制。材料的结构与构造、材料的参数与性质、材料的设计与配制、现场的检测与控制等环节具有很强的实际操作性。环境条件不同，材料选用不同，设计目标差异很大，这就要求该课程应偏重于材料及其在工程中的应用。目前，土木工程材料在应用教学方面存在以下问题。一是，重理论轻应用。土木工程材料教材内容体系主要集中阐述各种材料的性能特点与技术性质，工程应用虽有介绍，但结合实际工程特别是典型工程的案例实践不多。如:混凝土的配合比与试配，即是同一配合比，在不同的地方材料或环境条件下，三参数相同，配出的混凝土性能会大不相同。或者说，实现同一目标的混凝土，在不同环境条件下，配合比会有较大区别。由此可以看出具体工程试配的重要性，同时也说明混凝土设计不是仅凭三参数就可以决定混凝土的多组分，配合比设计需与具体组成材料环境条件相结合。二是，教材提供的部分参数不一定合理。如在混凝土坍落度的选择上，由于现代机械化施工的普及，从实际工程应用看，教材提供的数据较少，在实际工作中难以借鉴。如在混凝土试配过程中，强度对水灰比非常敏感，水灰比变化0．01，强度就会有一个等级的差别。对于确定的试验室配合比，由于试验室的试验小样与现场大样存在差异，在实施时需要结合现场情况作调整，建议引入砂率、水灰比的界限值概念。三是，教材中试验与检测内容科学性、规范性有待提高。如水泥的细度试验，教材未讲清楚试验结果修正的问题，结果使得同一批次的水泥，不同的试验组，试验结果差别很大，与实际不符。又如混凝土试验，试验室养护条件不到位，学生试验结果缺少说服力。这些在一定程度上影响了学生科学工作态度和规范化操作习惯的养成。要使教材内容对工程实际有科学的指导作用，需要对教材中的不合理概念、理论、经验数据进行修改和更正，加强材料的工程应用与试验方面的调整与教学［5］。

教学内容及其体系的分解、增减、深化和建设

笔者建议从以下几个方面着手。(一)教学内容体系的扩展与组织为满足国家建设形势发展对土木工程专业人才的要求，需拓宽学生知识面。土木工程材料课程的教学要在建筑工程专业、道路工程专业材料课程内容的基础上进行必要补充。如:增加高性能混凝土一章，内容包括高强度混凝土、大流动性混凝土、掺混合料混凝土、水泥净浆等设计、生产、检测;针对道路工程增加无机结合料、土工材料、速凝材料等内容;针对材料的耐久性，增设材料耐久性设计与控制章节。内容组织方式上可分册设置教学内容，上册设置土木工程材料各专业方向的共性内容，下册安排高性能混凝土、新型土木材料(宜淡化“新型”二字)、沥青混合料、无机稳定材料、土木材料的防腐与控制等内容，根据专业方向的不同要求学生分阶段有选择地进行选修学习。(二)教学内容的分解由于水泥混凝土章节含有水泥的选择、集料的性能要求、混凝土的和易性、混凝土力学及变形性能、耐久性、外加剂、混凝土的配比和检测评定内容，内容篇幅长，课时量大，造成各章教学学时相差悬殊。笔者建议把集料部分与石材一起单独设章，充分体现集料在水泥混凝土、沥青混合料和水泥稳定粒料等复合材料中的地位，对集料材料性能与应用可充分阐述。同样，沥青和沥青基复合材料也可分为两章，以适应不同专业方向选修需要。(三)教学内容体系的深化对于高性能、高强混凝土而言，外加剂的性能与质量决定了混凝土的性能和质量，因此有必要深化混凝土外加剂的教学内容，增加外加剂与水泥的相溶性理论［6］、外加剂选择与检测方法等教学内容。此外，适当增加储能调温新材料原理、性能、设计与应用等建筑节能新技术、新材料的介绍。通过收集整理土木工程各条战线上资深专家学者的理论成果、应用经验，认真组织教材编写，使教学内容既有一定的深度和可操作性，又可分析和解决工程实际问题提供指导。(四)加强应用与试验检测内容建设结合工程实例和试验检测部分内容，突出土木工程材料基本性能与工程应用教学，重点培养学生的工程概念与工程材料应用能力。加大工程材料应用例题设置，通过讲述实际工程案例，帮助学生全面理解和掌握材料的基本性能与工程应用特性。对于试验部分教学内容，应规范试验程序、改善试验条件、增加部分新试验，培养学生科学、客观、规范、严谨的思维方法。

作者：张新胜 胡习兵 马远荣 单位：中南林业科技大学 土木工程与力学学院