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“土木工程材料”n程是土木工程等专业必修的技术基础课,同时,也是为混凝土结构、钢结构、材料力学等专业课的学习打下良好的坚实基础。土木工程材料课程的学习内容是介绍土木工程材料的基本性质、应用范围、检测方法,了解材料的性质、结构以及改善的途径,使学生在以后的学习工作中合理选择并且使用土木工程材料,并为学生今后从事土木工程专业技术工作提供基础理论和技能训练。随着建筑行业专业经营模式的变化,社会对创新型、综合型人才的需求量日益增大,土木工程材料课在工程建设中的重要性就体现出来。为适应大土木培养的要求,传统的以验证性实验为主的教学模式已经不能满足人才培养的需要,我们需要对土木工程材料课进行改革和创新,并且及时调整教学内容。
一、土木工程材料教学现状
土木工程材料课程的涉及内容种类繁多,材料之间的逻辑性不强,而学时相对偏少,记忆内容偏多,导致学生对材料课程理解不深。考试结束,学生就会忘得一干二净,最终使得学生在材料的选择使用方面知识欠缺,给以后工作带来困难。
随着当今世界科学技术的飞快发展,新材料、新工艺层出不穷。随着社会分工的细化,建筑行业的分工也在细化,国内专门从事新材料开发与提供施工服务的企业已参与到设计与施工中。但是,水泥和混凝土依旧是当今社会中经常使用的材料,并且在将来的相当长的一段时间里占据着重要的地位。所以土木工程材料实验教学结构相对稳定,对理论课程的依赖性比较强,致使实验课程和时代脱节,降低了学生的求知欲。
传统的实验教学模式就是先由实验教师讲解实验任务和实验过程,然后学生按教师的要求分组进行验证性实验。实践证明,这种“验证式”的实验教学模式难以激发学生自主学习的兴趣,已经不适应当前以素质教育为核心,以培养学生创新能力为重点的高等教育体制。
现如今,随着土木工程类高等院校课程的调整,材料实验课程的课时相对较少,学生很难去做一些有意义、具有综合性和设计性的创新型实验,不但减少了学生的试验次数,也很难激发起学生做实验的兴趣。
二、实践教学改革措施
1.优化实践教学大纲
实践教学是实验课中最为重要的环节,学生通过做实验来验证书本中的理论。为了增强学生的动手能力,并培养学生养成严谨的科学态度,锻炼学生进行科研的能力。我们积极进行实验教学的改革和实践,及时调整更新实验课程内容。针对上述现状,我们进行了如下改革,并且取得了良好的效果。
将教学内容提前发放给学生自习,在实验课时教师做重点以及难点的讲解,通过预习和讲解,减少赘述时间,从而使学生拥有更多的时间去做实验。实验前不再重复讲述课程内容,节省了时间,更多的是提高学生们的动手实践能力。
增加实验内容。由于实验课大幅减少了实验内容的讲授环节,实验时间大为增加。在原来实验内容的基础上,增加钢材实验多方案设计、水泥性质多方案实验、混凝土性质多方案设计等实验,使实验内容能够覆盖大多数的材料。
增加了设计性实验。改变之前的验证模式,将水泥、砂、石、混凝土和砂浆实验合并起来,作为2个设计性实验。通过设定混凝土和水泥砂浆的各类指标,让学生对原材料进行性能检验、配合比设计等任务,并根据实验的结果进行经验总结。
为进一步提高学生的动手时间能力,根据我校提出的实验课程要具有“演示性”“验证性”“设计性”和“综合性”的要求,提出了开放土木工程材料实验室,设立综合性实验课程。初步设想开设综合性实验课程,配合各类专业课进行综合性实验。
随着科技生产力的提高,各种新型材料也在不断应用于工程实际当中。所以,在之前实验的基础上,可以增加一些有意义的实验内容,提高学生们的兴趣。可以组织一些实验设计大赛,鼓励学生们积极参加,内容形式不限,发挥学生的自主性和积极性。按照要求完成实验比赛内容,并写出实验报告或论文的,可以得到课外活动学分1~3分。这样,不但激发了学生学习的积极性,锻炼了学生发现问题解决问题的能力,而且并且培养了学生的科学精神和创业精神,也促进了老师与学生的相互提高。
2.开设研究型毕业论文设计选题
学生参加研究型项目需要和学生自身的能力一致,所布置的任务或者实验不要超出学生的能力范围,找不到切入点,这样也不能达到预期的目的。将横向课题或者纵向课题加入到土木工程材料实验课中去,授课老师在课外花更多时间和精力去指导学生们进行科研项目,并给学生提供实验所需的材料及其设备,使学生能够从中得到能力的锻炼和提升。根据其纵向或横向课题确定毕业论文选题。通过参与科研项目的研究,学生可以协助老师解决与科研项目相关的科学难点,并且为自己以后的毕业设计选题确立方向,为以后的毕业设计做良好的铺垫。
三、结语
通过对土木工程材料实践教学进行改革,优化实践教学大纲,学生课前自主预习,减少赘述时间,增加做实验时间和实验内容,增加设计性实验,鼓励学生参加,并给出相应的奖励。在土木工程材料教学实践过程中,将科研项目和实验教学有机结合,指导学生参与授课老师的科研项目活动,让学生不但能够很快的理解并吸收知识,而且锻炼了学生们的动手能力,使学生们真正学到相关的专业知识,从而圆满完成教学任务。
参考文献:
[1]冀晓东.“土木工程材料”课程教学改革研究[J].中国林业教育,2009(6):10-11.
[2]杨医博,梁松.《土木工程材料》课程教学改革的设想与实践[J].北京大学学报(哲学社会科学版),2007(S2):104-105.
[3]安明矗吴萱,潘雨.土木工程材料课程教学内容改革[J].高等建筑教育,2006,15(2):89-92.
[4]曾志勇.基于创新能力培养的《土木工程材料》课程教学改革探索[J].台州学院学报,2011,33(3):82-86.
主管单位:重庆大学
主办单位:重庆大学
出版周期:双月刊
出版地址:重庆市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1006-7329
国内刊号:50-1052/TU
邮发代号:78-48
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1957
期刊收录:
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
基金项目:黑龙江省教育科学规划课题项目 课题名称 普通高校土木工程专业创新型人才培养模式研究。编号:GBC1211059
作者简介:宋高嵩,男,1964年出生于山东省平度市,工学硕士,教授,从事工程:土木工程教学,研究方向:道路工程规划设计。林莉,哈尔滨理工大学 ,副教授。王晓东,哈尔滨理工大学 ,讲师。
1、土木工程专业实践教学体系的内容及存在的问题
按照土木工程(建筑、道桥)专业人才培养方案,制定了包括必修课、限选课、任选课三个层次的教学计划。该计划的特点是:文理渗透的公共基础,系统宽厚的技术理论,灵活多样的专业方向,多维立体的实践体系。在教学内容上[1] ,精选课程内容,做到厚基础,宽口径,减少必修课门数,增加选修课门数,提高新技术、新工艺、新材料等现代科学技术和现代管理技术的含量。方案设计[2]如下:
公共基础课(人文社会+数理化+外语+计算机文化+体育等)一公共理科平台
专业基础课(力学+地质水文+测量+材料十结设十土木概论等)一大土木基础平台
(两大平台)+(道路+桥梁课程模块)一道路与桥梁工程方向
(两大平台)+(结构工程课程模块)一建筑工程方向
从以上人才培养方案来看,似乎没有什么问题,但具体到每个细节和环节来看,如何提高学生素质,如何培养创新型人才方面,操作性不强,目标不明确,难道就是增加或者减少几门课程就做到创新了吗,人才的培养素质就提高了吗?从事土木工程建设设计、施工和管理的人员必须具备吃苦耐劳的创业精神和精益求精的工程质量意识。以培养学生创新、创造和创业能力为重点,以造就适应现代知识经济时代需要的高素质的应用型人才为目标,构建素质教育目标体系和工作体系。经过四年的学校生活,在浓郁的育人氛围中,养成人才必备的优良素质。目前的三段式人才培养方案是没有什么问题的,但在如何提高学生的工程实践能力,培养创新型人才方面存在许多不足,尤其实践环节,缺乏考核标准,尤其对学生的整体评价不合理。本文从土木工程专业的实践教学环节从发,探索研究创新型人才培养的新思路。土木工程实践教学环节包括实验、实习、课程设计、毕业设计等。
1. 培养创新型本科人才,提高实验教学效果的新思路
1.1计算机课程的上机训练与考核的创新改革
传统的上机训练是学生上完理论课后,组织学生到计算机室练习,由于时代的发展,以及智能手机的广泛运用,学生对计算机基本操作和练习非常不感兴趣,尤其很多学生几乎每人一台笔记本,结果造成上机效果非常不好,打游戏,玩手机现象非常普遍。基于以上情况,结合学生的特点,把学生上机训练的内容,设置成游戏通关的模式,学生每过一关,相当完成一个上机训练项目,由易到难,由浅入深,循序渐进,根据学生的过关情况进行成绩评定。这种既提高学生的学习兴趣,又激发学生的创新能力,两者结合,达到较好的教学效果。
1.2 土力学、建筑材料试验课的创新改革
土力学、建筑材料试验课与工程实践结合紧密,但由于学生课前准备不充分,再加上目前学生普遍动手能力较差,另外,土力学、建材试验课接触的试验原材料如沙土、水泥、石料等较脏,环境差,造成学生参与意识差,试验无从下手,试验数据不准确,效果不理想等状况。这类试验课改革的思路是教师上课前先把试验项目告诉大家,让学生分组上网收集资料编写试验项目所需的原材料、试验仪器和操作步骤,当然,上试验课程前教师可以先领着学生参观试验仪器,并检查试验准备情况。上实验课时,教师主要负责检查,纠正学生试验过程中的错误,让学生独立完成试验项目,并且鼓励学生在实验时提出自己对实验方法、试验仪器的改进、改良,这种方法可以提高学生的独立思考和操作能力,由被动变为主动,由上实验课时不知所措,到上实验课时自己尽快完成,既节省了时间,又提高了学生的动手能力。一举多得。当然,比较理想的的土力学、建筑材料试验课程的上课方式是采用集中训练的方法,土力学一周,建筑材料3~4周,让每个学生在实验室独立系统地完成每一个试验项目,采用抽签比赛的方式进行考核,效果会更佳。另外,鼓励学生积极参加全国试验员资格考试,获得试验员资格证书的成绩评定为优秀。
2. 培养创新型本科人才,提高课程设计教学效果的新思路
土木工程专业的课程设计包括混凝土楼盖设计、预应力混凝土简支梁设计、单层厂房设计、房屋建筑学、梁桥工程设计、结构工程基础设计、桥梁基础设计、钢结构设计、路基路面工程设计、施工组织、道路勘测设计。这些课程设计概括起来,主要包括两项内容:一是设计计算分析,另一种是计算分析和结构外形设计。
对属于纯粹计算分析的课程设计,例如,施工组织中的概预算计算分析,路面设计中的厚度计算、预应力混凝土简支梁设计、桥梁基础设计等、建议鼓励学生使用计算分析软件来代替繁琐的手工计算,把学生从枯燥的计算中解放出来,学生尽可能地掌握软件使用技巧,有可能的话,让学生参与计算程序的修改和调试,提高学生的分析问题,解决问题的能力。鼓励学生参加造价员从业资格等考试,对获得造价员资格证书的学生,施工组织课程设计成绩直接评定优秀。
对于属于结构外形设计为主,计算分析为辅的课程设计,如房屋建筑学、桥梁工程设计、路基挡土墙设计、单层厂房设计、道路勘测线形设计等,建议教师在上理论课时就把课程设计题目提前布置下去,鼓励学生采用纸质模型、绘图渲染等手段表现设计效果,最后课程设计期间,鼓励学生全身心投入设计中,采用竞赛的方式进行成绩评定,例如房屋模型大赛、桥梁模型结构大赛等形式,激发学生的创新激情,调动学生参与的积极性,充分发挥学生的主观能动性,为培养创新人才奠定基础。
3. 培养创新型本科人才,提高实习教学效果的新思路
土木工程专业的实习包括认识实习、测量实习、地质实习和生产实习
对于认识实习,传统的做法是参观城市的著名建筑、著名桥梁和预制厂等内容,写实习报告的形式完成实习内容,为了增加认识实习的知识性、趣味性,在参观的基础上,聘请有关工程师、项目经理实地讲解和讲座的形式,实习成绩考核采用知识竞赛的形式进行评定。
对于测量实习,可采用与工程实践相结合的方式,积极与学校附近的公园、小区联系,为他们测绘地形图,通过实践提高学生的测绘水平,另外,开展测量竞赛考核活动,例如,水准高程测量大赛、导线闭合测量大赛,既提高学生的测量技术水平,激发学生的学习兴趣,培养学生的参与意识、创新意识,又可以公平合理地评定学生成绩。同样,鼓励学生积极参加测量员资格考试,获得资格证书的给予奖励。
对于地质实习采取实地踏查与鉴别分析相结合,采用矿石鉴别大赛等手段,提高学生岩石鉴别能力,发挥学生的创新能力和鉴赏水平。
对于生产实习,多年来一直采取与生产相结合的办法,学生直接参加工程建设第一线,顶岗挂职锻炼,实习结束后写一份实习报告和交一份实习鉴定进行评定成绩,总体看来没什么大问题,但在成绩考核方面,应根据学生工地实际情况,在实习期间拟定论文题目,结合工程实际撰写科研论文,实习结束进行论文答辩,对优秀论文推荐杂志发表,实习产学研一体化同步发展。使学生的创新水平得到真正实质性提高。
4. 培养创新型本科人才,提高毕业设计教学效果的新思路
学生的毕业设计是学生能力的综合培养的重要阶段,应该从选题开始,进行有针对性的引导和培养,根据学生大学近三年多来的学习体会、就业情况、考研情况以及将来的自身发展情况综合考虑。
对于已经考上研究生的学生,着重从科研能力方面培养,在毕业设计阶段跟着导师从事科研工作,撰写切实可行的科研论文,对于能发表EI、SCI检索的论文,毕业设计按优秀成绩评定。
对于已经签订就业单位的学生,应根据就业单位的实际情况和将来的就业要求,实行双导师制,由用人单位和学校各指派一名指导教师,共同研究和探讨毕业设计题目,学生可以在用人单位提前实习就业,在此期间完成毕业设计或者论文,但必须和工程生产实践相结合,解决工程中出现的疑难问题,或者有所创新,例如改良、改进试验检测方法、施工方法、施工设备等,只要有创新点,就可以完成毕业设计,有发明专利的成绩直接评定优秀。
对于未签订就业单位的学生,重点从工程基本训练方面选择毕业设计题目,例如,道路线形设计、玻璃幕墙设计、超市设计等内容,在设计过程中,让学生提出自己的创新思想,另外,鼓励学生从基础做好设计,把基本知识掌握牢固,一步一个脚印的做好每个设计。在设计中让学生体会脚踏实地,不要好高骛远,端正就业态度。最后取得设计、就业双丰收。
5、结论
培养创新型土木工程本科人才,不是简单的喊口号,应该从人才培养方案入手,贯穿教学的每个环节,处处体现培养创新型人才思想和方法、手段。我们从土木工程专业教学实践的各个教学阶段分析研究了培养创新型人才的创新模式和创新思想,在应用中取得了良好效果。开展实践性教学是创新人才培养模式的重要方面,在教学计划制定过程中,加大实践性教学的比重,尽可能地将实践性教学贯穿于高等本科教育的全过程,使教学方式从“以教为主”,逐步向“以学为主”转变。学生只有通过实际演练才能提高学习的自主性和创造性,才有可能形成创新能力和实践能力。在这方面,与企业的合作能够起到有效的促进作用。本科教育要重视培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。当今社会对大学生的基本要求,不仅需要有全面的知识,而且需要有更好的适应性、开拓性,有更加灵活的创新意识和更加健全的创业心理。加强实践教学为学生这些创新素质的培养和提高创造了基本条件。从这个意义上讲, 创新型人才培养模式必须从细节入手,贯穿实践教学的每个环节是实施素质教育、促进学生全面发展的重要载体。
参考文献:
2009年11月16日,徐世正式出任浙江大学建筑工程学院院长,他面对的仍然是打了30年交道的实实在在的“混凝土。不同的是,他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土,通过科学的魔方,改良成为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。
“我将继续发挥学术专长,带领建工学院的学科集群走向国际一流。”56岁的徐世平静地说。
“最年轻的元老”
1979年夏天,徐世考上大连工学院(现大连理工大学)赵国藩院士的硕士研究生,在确定研究方向的时候,他早早地做起了准备,并瞄准了当时国内还没有开始研究,国际上才刚刚兴起的混凝土断裂力学研究领域。1980年,时任国家水利电力部总工程师的中国科学院学部委员潘家铮老先生、中国水利水电科学研究院结构材料研究所所长于骁中先生刚刚在《水利学报》上发表了关于混凝土断裂力学方面的研究论文。徐世对该方向的研究兴趣更大了,但是对其发展前景还不是十分明晰。
正巧,中国水利水电科学研究院的朱伯芳工程师正在大连工学院参加一个学术会议。“朱院士是研究大坝温控的,那时他在国内已经很有名气。我去拜访他,想听听他对于我选择混凝土断裂力学作为研究方向的意见。”当时的徐世此前也未曾有与朱伯芳谋面的机会。但朱伯芳毫无保留地把自己的想法告诉了徐世。“他对我说,60年代就想从事混凝土断裂力学研究,但是组织不同意,安排我去三门峡大坝研究大坝温控。现在有机会了,就要好好做。这个领域,是一块肥沃的土地,只要你辛勤耕耘,一定能收获很多的果实。”
研究方向确定下来了,但随后又碰到更为棘手的问题――缺乏试验和测试设备。“我当时所有的研究经费总共不过500元,但要做断裂力学试验,必须测试裂缝口张开位移,所需要的夹式引伸仪一支就要800元。”为了得到准确的数据和结果,从没做过实验仪器的徐世决定自己动手做一支夹式引伸仪。
经过一番打听,徐世找到大连工学院机械系卫国强副教授寻求帮助。卫老师告诉他,加工夹式引伸仪需要16硅2锰弹簧钢,但这种弹簧钢在市场上买不到。这让徐世傻了眼。“市场上买不到,我就一家一家地到企业去打听。”
功夫不负有心人,经过整整1周的寻找。徐世娘终于在一家军工厂找到这种弹簧钢。“但他们不卖给我。因为我想买1公斤,他们说要买就得买一捆,一捆是32公斤。”徐世一咬牙,就把这32公斤的弹簧钢搬回了实验室。随后,徐世又找到学校基建处,希望买些实验用的木材水泥、砂与石子。“我告诉他们我手上仅剩的一点经费,看能买多少?基建处的老师说,你这点钱买一样材料都不够。算了,我们送给你得了,也算为你的研究工作做些奉献。”
“走进科研殿堂的第一步,我是在大家的无私帮助下完成的。”徐世感激地说,自己当时只有满腔热情和一股子韧劲,是老一辈科学家的热诚帮助和周围同事的鼎力支持给了他无穷的力量。“经历的这些小挫折,也是一笔不小的财富。我会以平常心对待科研中碰到的困难,努力去寻找解决困难的途径和方法。”
1981年的冬天,徐世终于完成了自己的研究课题。在当年举行的第一届全国岩石混凝土断裂力学学术会议上,他的研究论文被《水利学报》和《冶金建筑》(现为《工业建筑》)两个期刊选中。这是他进入混凝土断裂力学这个领域以来发表的首篇学术论文。与他的论文同样受关注的,还有他的实验测试仪器。徐世娘回忆说:“国内很多同行买不到16硅2锰弹簧钢。后来他们找到我,我就陆续邮寄给他们,解了他们研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土断裂力学领域的研究以来,徐世就一直执著于国内研究混凝土断裂力学的研究。1985年,在河海大学举行的一个学术会议上,徐世就被与会的一些老教授称为这一领域“最年轻的元老”。“搞基础研究不仅难度大,周期长,而且要耐得住清贫。”徐世说,建筑行业本身来钱又快,一旦受到市场诱惑,很多人就直接下海了,能坚持到最后的很少。“到我2004年从德国回国后发现,原先仅有的几个同行早已退休了,那时真的感到愈发寂寞。”
重视科学原创,服务国家建设
传统混凝土易开裂,严重影响了工程质量,成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足,徐世带领他的科研团队,围绕国家大项目潜心研究,努力攻关。
“建筑为什么会寿命短,是因为混凝土易开裂,开裂之后引起钢筋锈蚀,导致膨胀,又进一步引发更大范围的破坏和开裂,这样就对这个建筑结构产生严重的危害,从而致使结构失效,丧失使用功能。”徐世说,从事混凝土断裂力学研究的目的,就是要找到减少裂缝危害的理论支撑。甚至是研发新材料的理论基础。
1983年,徐世撰写基金申请书,并作为主要研究者完成了国家自然科学基金第一批获准项目“混凝土断裂和损伤的机理”。在这个项目中,他采用激光散斑干涉法,发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区,并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式;1984年,徐世又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要,徐世和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土I型断裂韧度测定,在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区,发现了当试件高度大于2米时,混凝土断裂韧性为常数,其断裂过程区长度的影响可以忽略,线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中;1986年,徐世在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世制定了详细的研究计划,带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术作出了重大贡献。
1992年,徐世远赴德国继续他的研究。当时,德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫教授,对徐世完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重,帮他联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长,建议他去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。赫尔斯道夫教授还专门给德国洪堡基金会写了推荐信,帮助徐世获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。
在德国经济和工业最发达的城市,徐世度过了他依然忙碌的国
外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世提供了良好的工作条件、自由而宽松的研究环境,配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合,让我受益匪浅”。在这里,徐世解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法,首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇,他系统地完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。
1998年开始,为发挥徐世的学术专长,大连理工大学支持他建立了国内课题组。徐世同时带领这个课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究,他们取得了一系列创新性成果:系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数,测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线,建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来,该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月,该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。
“从1998年开始,我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世说,转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式,设计制造新型的混凝土材料,实现节能环保。“传统的混凝土是脆性的,它的抗拉强度比较低,再怎么进行温控,也很难避免出现裂缝,所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。”
2000年,徐世带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。2004初,徐世完全回国后,这一研究工作取得了加速进展,在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3~6%和挠跨比高达12%的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷,可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一,与其并列的有相变随即闪存,汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照、人体局域网、等离子电弧汽化技术、网络视频技术、聪明药丸等。
“现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂,铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料,桥面铺装厚度可大为降低,桥梁自重得以减轻,相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计;现在的隧道衬砌一般都用60~80公分厚的混凝土浇筑,如果使用新材料,降低它的厚度,隧道的开挖量减少了,用的混凝土也减少了。特别是,我们国家基础设施的重大工程结构。比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上,这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保―我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山和毁坏那么多植被了,就可以造福于我们的子孙后代了”徐世说。
以创新带动学科发展
原大连工学院老院长钱令希先生来自浙江大学,他给徐世留下了很深的印象。“钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神,真的让我打心眼里佩服。”徐世说,“求是”才是科学态度,才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀,叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作,更应秉承‘求是、创新’的校训,并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。”
在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前,徐世像做基础研究一样,对国际顶尖大学士木工程学科的设置和研究方向等进行了比较研究。他发现,这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响,特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世说,材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新,是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究,其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能,包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能,可靠性等,转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是,这些研究高性能材料和高性能结构的学者,大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世说,“我们站在同一个起跑线上。”
根据研判和实地了解,徐世描绘了浙大建工学院土木工程学科(已有80余年厚实发展历史学科)的愿景――学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群:岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强,水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展,同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力,土木工程学科进入国内前3名,水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名,在大平台建设上迈出一个新台阶,承担具有较大影响的国家大项目,在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。
毕业设计(论文)是一项综合教学环节,它集学习、实践、探索和创新于一身,是学生由学习阶段向工作阶段转变的最好的实践机会,是进入工程设计、施工、监理和科研等领域的开始,也是为将来独立工作进行的职业训练。它不但对学生的思想、工作态度和独立工作能力具有深远的影响,而且还是对高等学校教学质量评价的重要方面,更是审定学生的毕业资格及学位资格的依据。它不但是高等院校本科教学计划中不可或缺的组成部分,也是教学实践中一个必不可少的环节,是学生综合运用所学的基础理论和基本技能进行科学研究和科学探索的初步训练,是培养和提高学生分析问题、解决问题能力的重要环节。对于加强和扩充学生的知识面,培养学生的创新意识、创新精神、创新能力起着极其重要的作用。毕业设计(论文)是检验毕业生是否具备从事科研工作或担负专门技术工作初步能力最有效的方式。同时,毕业设计(论文)的质量也是检验一所高校、一个专业教学水平的重要内容。毕业设计(论文)是学生进行工作技能储备的良好载体,使学生由学校向社会过渡做好充分的准备。做好毕业设计工作,对于提高本科教学质量,增强学生在就业方面的竞争力等诸多方面均具有重要意义。为保证本科毕业设计(论文)质量,学校强调了毕业设计(论文)要统一和规范化,并下达了专门的撰写规范。该措施对于理论研究类、试验研究类、计算机软件类、经济学、管理学及文法学类比较容易规范,但对于土木工程专业道路工程方向的毕业设计类来说就没那么简单了。
1毕业设计类的特点与现状
从目前情况来看,土木工程专业道路工程毕业设计主要有如下不足:①题目单一。土木工程专业道路工程方向毕业设计课题通常由指导教师指定,最普遍的题目就是“××高速公路路基路面综合设计”,教师提供详细的毕业设计任务书和指导书,任务书把设计要求给出,指导书限定了设计方案和指标,学生毕业设计的思路已经被预先给定方案所限制。毕业设计中创新意识、创新精神欠缺,学生对毕业设计目的和作用等认识不够。学生对教师陈旧的课题兴趣不大;学生只是一味地效仿以往的毕业设计成果,不明白“为什么”,可谓一知半解。②专题与设计内容挂不上钩。由于在任务书里规定了专题内容,多数指导安排学生进行一些综述性的研究,如“高速公路桥头跳车问题综述”、“沥青路面早期病害现象综述”等等,但是由于学生本来对于桥头跳车、沥青路面早期病害现象等知之不多,缺乏了解,自然他们写出的综述就是对下载资料的罗列,更谈不上专题为毕业设计内容服务了。③外文翻译不能为设计或专题服务。目前,外文翻译多数是由指导教师指定一本外文文献,几个学生每人翻译一个章节,根本不能为自己的设计和专题服务,仅仅是一次翻译练习或者为指导教师的课题服务。④装订成册不容易统一。由于土木工程专业道路工程方向毕业设计往往是对一条高速公路的路线、路基工程和路面工程进行综合设计,有计算说明部分和图纸部分,有中图分类号:G642文献标识码:ADOI:10.16871/ki.kjwha.2016.10.027路线设计、排水工程设计、防护工程设计、支挡工程设计、路面工程设计和桥梁涵洞工程设计,有专题研究和外文翻译等等,牵扯面广,加上各个老师的侧重点又有不一样,因此,很难形成统一的格式,在装订时就更难以统一了。
2原因分析
2.1设计牵扯面广
由于土木工程专业道路工程方向是个综合性和实践性很强的专业。学生做毕业设计需要大量的设计资料及辅助工具,如各种规范、计算手册、参考方案图集等。而在校学生对这些根本没有接触或仅仅只有一些感性认识,所以在毕业设计的开始阶段,要组织学生到与其设计题目相近的工程进行实地调研和参观,了解和掌握与设计题目相关的资料和实际情况。例如,了解道路的使用功能、组成部分、平纵横设计、路面结构方案和构造物的设置、现场施工操作流程、监理单位工作流程、检测单位对路基路面质量检测流程等,并收集需要的设计资料。但目前无论是学校、学院、指导老师,还是学生在这方面的准备都不足。
2.2就业和面试的影响
由于毕业设计安排在大学四年级的第二个学期,学生就业或研究生面试难免会对其造成影响。有些优秀生虽然对毕业设计很重视,但却苦于精力有限,忙于找工作、研究生复试等。本来学习很好的同学,到毕业设计末端才开始准备毕业设计相关内容,这样的结果便是设计思路不清晰,软件操作不熟练,说明书内容不充实、逻辑混乱。在毕业设计期间,还有些学生为了参加求职面试,频繁往返于学校、家庭和各用人单位之间,其毕业设计成果就难以达到量和质的要求,因此罗列数据、设计图纸和计算书绘制不规范、说明书表达不够准确、内容不充实以及成果无新意的现象就无法避免了。
3解决措施
3.1选题多样化
土木工程专业道路工程方向是实践性非常强的应用学科。道路工程方向的教材在新材料、新技术、新工艺和新设备应用的内容方面更新速度较慢,学生对新知识无法及时了解和掌握,因而进行常规型、工程实践型、应用研究型等多种类型的毕业设计是解决这一问题的有效途径。毕业设计选题应符合专业培养目标和社会需求,尽可能结合指导教师的科研项目和实体工程,体现学科的发展性、前沿性和应用性。同时也应注意选题的广度、深度和难度、设计期限和学生实际工作能力之间的协调。因此,毕业设计选题应以实际工程项目为依托,符合道路工程方向培养方案的要求。选题应结合指导教师承担过的或正在承担的实际工程项目,选择实际工程中大量存在和出现的道路工程形式,采用真题真做或真题假做的方式,使学生能真正了解工程设计和参与工程设计。近年来,我们学院从政策上鼓励和支持学生参与指导教师的科研课题所涉及到的实际工程项目,让学生从实际工程中学到更多、更新的专业知识,这对毕业设计选题多样化起到了促进作用。
3.2指导经常化和多样化
1)面对面指导和网上指导相结合。除指导教师与学生每周固定的时间见面指导外,若学生需要在其他时间咨询指导教师关于设计方面的问题或者指导老师不在学校时,指导教师还可通过BBS、QQ群、E-mail,视频方式在特定的时间接受学生的咨询或接收学生传过来的设计图,及时回复并提出修改意见。这样就可以从时间和空间上保证指导教师和学生的沟通。同时,通过这种方式指导教师可以核查每周的进程,掌握学生实际进度,根据学生的进度情况给出相应的评语和意见。学生也可以从老师那里及时得到反馈信息,根据反馈信息进行及时调整和修改。2)开展设计交流定期化。为了使学生在短时间内掌握毕业设计中的相关知识,每周进行一次讲座和研讨相结合毕业设计小组交流会,目的是相互交流,共同提高,纠正错误,达成共识。学校、学院、督导组不定期进行抽查,从中发现问题,分别对学生和指导教师提出相应的整改要求。3)考勤严格并经常化。目的在于督促学生保证设计时间,投入足够精力,确保设计质量。明确制定针对每个学生的检查计划,其中包括资料的阅读、方案设计、调试等,严格监督每一名学生。
3.3写作规范化
规范毕业设计论文、说明书、计算书、研究报告等文本格式,是提高毕业设计质量重要举措之一。通过规范这些文本,使学生具有一名技术工作人员应具备的基本素质。明确毕业设计说明书或论文的内容,提出统一、具体的规范要求,指导教师对每一名学生的文本初稿必须仔细阅读、认真批改,这样可以使学生具有端正的写作态度和文风,并能提高学生科技写作规范化的能力。
3.4专题翻译有用化
其实,专题研究和外文翻译完全能够为毕业设计服务的。例如,2007届毕业设计中我们安排了三个同学做的设计是“京珠高速公路安新段改扩建工程路基路面综合设计”的一个段落,由于是高速公路改扩建工程,就有路基拼接、桥梁拼接、涵洞通道等构造物拼接、废旧材料综合利用等问题的出现,而这些问题正是工程的关键问题,目前研究的也比较少,因此,我们给学生安排的专题研究和外文翻译都围绕这些技术问题展开,就能做到专题和外文翻译为设计服务了。
参考文献
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中图分类号:TU-0 文献标识码:A 文章编号:1006-0278(2013)05-147-01
一、常见的屋面渗漏的原因
常见的屋面渗漏的原因有:屋面防水设计仍有套用作废的标准图集或产品图集的现象,对建筑与结构需要明确的部位、防水重点的设计深度不够,节点做法不详;采用新材料、新工艺时缺乏产品与技术认证认识,尤为突出的是抗老化、耐久性、技术质量等指标不是没有就是含糊不清,使用不当直接影响屋面防水工程的效果和寿命;屋面工程不能很好地结合结构变形、温度变形、地基沉降、土木工程施工应力集中等部位进行防水专项设计,尤为突出的是刚性防水屋面;屋面及天沟排水坡度、排水线路、排水管流量等设计不合理,屋面排水不畅,造成屋面严重积水,以致渗漏土木工程概论论文;大面积的柔性防水屋面未设排气孔,当保温层含水量大于最佳含水率时,热蒸后造成防水层凸起,严重时造成大面积鼓泡现象;保温层含水量严重超标时,严冬冰冻造成防水层开裂现象时有发生。
二、施工过程中的防水层处理
在对屋面进行防水层处理时,需要做一些技术准备工作,要对找平层进行检查验收,当出现局部凹凸不平、起砂起皮、裂缝以及预埋不稳等缺陷时,按表1所述方法进行修补处理:
各种防水卷材严禁在雨天、雪天施工,五级风及其以上时不得施工,环境气温低于5~C时不宜施工。若施工中途下雨、下雪,应做好已铺卷材周边的防护工作。夏季施工时,屋面如有潮湿露水,应待其干燥后方可铺贴卷材,并避免在高温烈日下施工。应采取措施保证沥青胶结料的使用温度和各种胶粘剂配料称量的准确性。卷材防水层的找平层应符合质量要求,铺设卷材前,找平层必须干净、干燥。卷材铺贴时应排除卷材与基层间的空气,并辊压粘贴牢固。卷材铺贴应平整顺直,搭接尺寸准确,不得扭曲、皱折。水落口、天沟、檐沟、檐口及立面卷材收头等节点部位,必须仔细铺平、贴紧、压实、收头牢靠,并加铺附加增强层,应符合设计要求和屋面工程技术规范的有关规定。
三、当前新型防水材料
房屋建筑学作为土木工程专业一门承上启下的专业课基础课,其内容不仅涵盖基本的建筑构造原理,同时涉及建筑构造设计前沿内容。在以往学者们的教学研究中,对房屋建筑学教学体系改革研究的较多,但对某一章节的教学研究较少,也有学者对楼梯等章节的教学方法及策略做了探讨,但对房屋建筑学中建筑节能相关知识的研究鲜见报道,建筑节能知识与房屋建筑学教学息息相关,同时为建筑业发展的趋势之一。如何提高教学效果,教学设计环节尤为重要。本论文选取房屋建筑学中建筑保温隔热构造部分(建筑节能相关内容),对这部分教学设计教学探讨及实例说明,以期提高房屋建筑学课程的教学质量。
1建筑节能知识在土木工程专业课程设置及课程教学中的现状及必要性
能源问题是己成为世界各国普遍关注的问题。在社会能耗的三大能耗中,不管是发达国家,还是发展中国家,建筑能耗己占社会总能耗的大户(约占30%~40%)。为实现可持续发展的战略,建筑节能己成为我国一项基本国策。高校土木工程专业作为培养未来建筑师与工程师的摇篮,如何培养土木工程专业学生的建筑节能理念与工程素养,是一个亟待解决的现实问题。
房屋建筑学是土木工程专业的一门非常重要的专业课,建筑节能知识与房屋建筑学教学息息相关。但在以往房屋建筑学的教学中,建筑节能知识主要体现在墙体与屋面的保温隔热构造这部分内容,有些教材中甚至把保温隔热这部分内容分别融入到墙体和和屋面,没有独立的知识体系,在课时分配是这部分知识占比重较少,强化不够,所以在土木工程整个专业体系学习中,这部分内容给学生留下的印象并不深。
2教学设计原则
研究在传统教学设计原则的基础上,笔者认为还应针对建筑保温隔热这部分知识的特点,注意以下问题。
2.1培养学生节能意识,树立节能理念
在教学中,明确保温隔热的目标:即在保证室内基本的热环境质量,同时建筑节能。围绕三要素的关系:即人、环境与建筑之间的关系;协调好三因素之间的关系,即协调好建筑、环境c人三者之间的协调关系,引导学生建立节能理念;讲课以设问开始,然后探究原因,解析机理,重点难点突出。不同层次知识层层展开,最后得出解决问题对策
讲解中首先让学生认识当前建筑能耗现状及存在的问题,比较分析分析节能潜力,导入建筑构造应与建筑节能相结合,潜移默化,引导学生建立建筑节能理念。比如,比较分析我国某地区与气候环境相近的发达国家在建筑能耗方面差距,探究其原因――分析两者在建筑材料应用和建筑构造设计上的差异,最后提出改进措施。
2.2体现先进性、地域性、灵活性原则
第一,体现先进性原则,保温隔热部分不仅要学习基本的保温隔热构造原理,同时,随着时代的发展,新的节能设计理念,新的节能构造技术,新的节能构造原理不断涌现,教师在教学中在讲清基本原则的同时介绍建筑节能新理、念新技术及新材料,分析其发展趋势,引导学生去思考,去探索。第二,体现地域性原则:自然环境影响很大程度上影响着建筑节能设计,在讲解中应分析本地区气候特征,当地传统节能构造技术,在此基础上引导提出适宜当地的建筑节能构造技术。在讲课中不拘泥与课本内容,同时不拘泥课堂形式,体现教学的灵活性原则。
3教学设计
3.1教学目标
教学目标指导着教师的教学行为,在教学设计中起着举足轻重的作用。教学目标主要包括:知识与技能、过程与方法、情感与态度三个层面。
在传统的房屋建筑学教学中,教师多还停留在知识传授与技能层面,对教学“过程与方法设计”不够重视,更缺乏在教学过程中对学生情感及价值观的培养,导致学生仅掌握理论知识,而忽略学生其他方面的发展。而在建筑节能这一章的教学中,笔者认为唤起学生的节能意识,树立节能理念的情感和价值观的培养尤为重要。
3.2教学策略
为达到教学目标,教师应采取一定的教学策略。本章节的教学策略主要采用理论讲授,知识问答、课堂讨论、引导探究等。
3.3教学设计示例
【教学目的】
(1)保温隔热的目标;(2)保温隔热的途径;(3)常见的保温材料。
【过程目的】
(1)通过学习,增强学生的节能意识,树立建筑节能理念,掌握建筑节能构造技术;(2)通过激发学生的创新意识。
【教学思想】
介绍我国能源现状,目前我国建筑节能现状及建筑设计需求,国外建筑节能发展历程及发展趋势,引出现阶段保温隔热目标。通过我国建筑热工区划,明确当地保温隔热设计要求。
通过热量在建筑中传递的原理。得出减少热量损失的途径。再介绍水蒸气对建筑保温的危害,及解决的途径。通过图片认识现有的建筑保温材料,启发学生如何利用当地的资源,开发建筑保温材料。
【教学内容】
(1)建筑保温隔热基本目标;(2)我国建筑热工区划;(3)降低建筑护结构热损失的方法;(4)建筑隔热保温基本概念掌握;(5)水汽对建筑热工性能的影响。
【重点难点分析】
(1)建筑保温目标;(2)水蒸气在建筑护结构中的传递及对保温的危害。
【教学策略及方法】
课堂教学以教师为主导、但充分调动学生的主体作用,教学方式采用多媒体,教师首先讲解基本原理,再结合实际提出问题,引发学生创新思考,师生共同讨论,最后提出对策等策略,在教学过程中尽量营造宽松愉快的学习氛围,引导学生进入情景,激发其思考的积极性,最后达到满意的教学效果。
论文关键词:土木工程应用型本科教育;岗位分析;能力分析与分解;创新培养模式;工程能力
21世纪,我国土木建筑业得到迅速发展,土木建筑业企业对土木建筑高级技术人才的需求表现得非常急切,并寄予了很高的期望。他们期望土木工程专业的毕业生除具备较高的职业素质和专业能力外,还能在较短的时间内胜任土木工程施工企业项目部的各种技术管理工作岗位,使企业能快速适应我国土木建筑业的发展需要。为此,山东科技大学土木工程应用型本科教育主动适应社会发展的现实,主动服务于土木建筑业发展的需要,自2004年起对土木工程应用型本科教育的人才培养模式进行了创新实践,确立了面向土木建筑业企业施工和管理高素质应用型人才的培养目标,确定了“素质高、基础扎实、实践能力强、创新能力强、创业能力强、团队意识强、具有国际视野的应用型人才”的规格定位,建立了注重岗位针对性、以岗位(群)的实际需要为导向、以专业或技术岗位群所需理论知识和技术技能为中心的课程体系,构建了专业教育与行业岗位、行业执业资格相结合、技能训练与工程能力相结合的教学内容,以学生成长和发展为理念的创新人才培养模式,并取得了良好的实践效果。
一、土木工程应用型本科毕业生的岗位分析
土木工程专业是一个通用类专业,其面向房屋建筑工程、桥梁工程、道路工程、地下工程与隧道工程、岩土工程等专业方向。我国各本科院校的土木工程专业由于其建立的背景各不相同,在大土木专业背景下设置的专业方向各有特点,但长期以来无论是应用型教育还是学术型教育,普遍采用的都是通用教育人才培养模式。调查发现:不同院校及不同层次的土木工程本科毕业生,除专业理论深度存在一定差别外,都存在着实践能力不足、单项技术能力熟练程度不够、代表土木建筑业新技术趋势的技术掌握有限、对与国际土木建筑业接轨的知识不了解等诸多问题。
同时调查还发现,我国目前土木工程行业从业人员已达8000多万人,受过高等教育的从业人员仅占5%左右,而专业技术人员仅占从业人员的3%左右,其中设计与施工方面的从业技术人员大部分为专科及其以下层次的院校毕业生。由于行业技术人员自身对土木建筑行业知识层面的认知程度、职业素质及业务能力缺乏,从而制约了土木工程行业的技术发展,行业急需大批层次较高的应用型专业技术人才。
因此,根据土木建筑业企业对土木工程专业人才能力和岗位设置的要求,山东科技大学土木工程应用型本科专业的培养确定主要面向的岗位(群)如下:
(1)土木工程设计人员:负责土木工程方面设计和设备选型工作。
(2)工程技术负责人员:负责土木工程项目内业管理,编制施工技术方案、现场技术交底、质量管理等工作。
(3)工程施工负责人员:负责土木工程现场生产、人员、材料及设备的调配与安排工作与施工测量工作。
(4)工程造价负责人员:负责土木工程项目的工程量计算、预决算工作。
(5)项目经理:负责土木工程项目的资金、人员、材料调配,负责对工程项目实施全面管理。
二、土木工程应用型本科人才培养的目标能力分析
土木建筑业企业对土木专业人才的需求表明:现代土木建筑业企业一方面需要大量的能够将工程图纸转化为工程实体的技术实施型高级工程技术人员,另一方面还需要较多能适应不同岗位、土木建筑市场需要的且具有较高管理水平及新技术应用能力的工程管理型高级技术人才。
1.目标能力分析
为实现培养目标,达到现代土木建筑企业对土木工程专业毕业生的要求,土木工程应用型本科专业的毕业生应具有四个方面的基本能力。
(1)具有较高的个人能力素质。包括:较强的口头、书面交流能力,组织与协调能力,准确的市场分析以及灵活处理人际关系的能力,熟悉财务、金融和法律方面的知识,具有较强的外语和计算机应用能力以及与国际接轨的合同、规范标准的理解能力。
(2)具有较强的管理能力。如熟悉现代企业管理方法、手段及能进行运用的能力,建筑工程施工组织与管理的能力,建筑工程施工质量与施工安全管理的能力等。
(3)具有较强的工程技术应用能力。如一般土木建筑工程的设计能力,工程量计算与预决算能力,建筑施工测量能力,施工一线生产、人员、材料的调配能力及设备造型、布置、使用能力等。
(4)具有依靠科技进步和应用新技术、新材料及新设备的能力。即应善于学习,了解建筑技术的最新发展动向,具有对新技术、新材料、新设备加以运用、推广的能力。
2.目标能力分解
为培养学生达到上述四项基本能力,一方面设置相应课程,通过课堂教学来培养;另一方面设置实践性教学,通过提高实践技能和工程能力来实现。
(1)基本能力:主要包括职业道德、协调能力、合同及法规、法律知识及交流能力等。
(2)制图识图能力:能够绘制、识读各类土木建筑施工图。
(3)计算机应用能力:能编制简单程序,熟练进行计算机操作及软件应用,并能用计算机进行绘图。
(4)外文资料的借鉴能力:在能够听、写、读英语的基础上,达到阅读、翻译英文资料的能力。
(5)管理能力:包括建筑工程预算能力、工程项目承包能力、施工现场管理能力。
(6)技术应用能力:能够进行土木建筑工程设计、设备选择与设计、材料选取的能力以及编写技术文件、资料的能力。
(7)施工组织能力:在施工现场能够组织调配各有关人员、设备、材料进行建筑产品施工的能力。
三、土木工程应用型本科教育人才培养模式的创新实践
由于土木工程应用型本科教育人才培养目标及能力要求具有鲜明的职业定向,各专业能力的培养又由相应的课程来完成。因此,在其人才培养模式创新实践时反映在教学内容和教学组织形式上不同于传统的教育模式。
1.创新人才培养模式方案设计
(1)根据社会需求,突出土木工程的职业性、行业性特点,合理确定土木工程应用型本科专业毕业生的主要从业方向及业务范围,确定专业培养目标。
土木工程应用型本科专业毕业生的主要从业方向为房屋建筑工程,主要面向施工项目部的岗位(群)以及附属专业方向岩土与道路工程的设计与施工人员,在此基础上确定培养目标。
(2)以工程技术应用能力和基本素质培养为主线,建立专业人才的知识、能力和素质结构。根据本专业毕业生从业方向和培养目标,在广泛征求现场专家意见的基础上合理确定毕业生知识、能力和素质结构。首先分析毕业生从事业务范围内完成岗位工作所需要的各项能力、整理出毕业生能力结构表,再根据能力结构和再发展的需要合理确定毕业生的知识结构,继而再依据企业对毕业生在思想素质、道德素质和身心素质等方面的具体要求综合确定毕业生的知识、能力和素质结构。
(3)依据本专业毕业生的知识、能力、素质结构和社会对人才的需求构建理论课程体系、实践教学体系和教学内容,建立与培养目标相适应的教学模式和教学体系。
根据培养目标,结合满足社会需求和学生就业需要,建立体现应用型本科教育既有明确的就业方向和岗位针对性又有较广泛的岗位适应性、既有毕业就能顶岗的主方向又有较宽的知识面、可满足社会需求和就业需要的多个辅助方面的新的教学模式。
根据培养学生技术应用能力和综合素质的要求,对理论教学体系和教学内容进行优化构建。在职业能力方面突出针对性、实用性和综合性;在考虑理论课程体系时,建立以技术应用能力和综合素质培养为主线,同时满足社会需求和就业需要的模块化课程体系。
根据培养学生技术应用能力和综合素质的要求,对实践教学体系和教学内容进行构建。在构建过程中强调实践教学体系与理论教学体系具有同等重要的地位,两者相对独立自成体系,但又围绕技术应用能力培养这一主线,紧密联系、相互渗透,共同完成专业知识传授与实际工作能力培养任务;强调按实验技能训练、操作技能训练、岗位单项技能训练和岗位综合技能训练各自的特点来组织实践教学;强调技能训练考核与社会职业资格考核、技术等级鉴定相结合;强调自主学习能力的培养和创新能力的培养。
(4)围绕培养目标,采取各种改革措施,确保土木工程应用型本科专业的特色和教学质量。
1)采用先进科学教学的方法教学,采用现代化教学手段教学。
2)编写与新教学体系配套的理论课教材、实践课教材,制订配套的多媒体课件,完善配套的教学资料。
3)建立和完善与新教学体系配套的校内、校外实习基地以及配套的教学、考核机制;实行外语等级证书、计算机等级证书、技能资格证书等多证制的培养模式,增强学生的实际操作能力和适应社会实践的能力。
4)建设满足教学、专业建设需要的理论和实践教学师资队伍。如努力改善教师的知识和能力结构,加强“双师型”教师队伍建设。建立专业教师定期培训制度,支持教师到企业和其他用人单位进行工作实践,重点提高教师的专业能力和实践环节教育能力,并从企业引进生产和服务第一线的高级技术人才充实教师队伍等。
5)校企联合、政产学研用一体化办学,通过岗位生产实践和科技服务培养专业人才。
6)积极开展第二课堂活动、科技活动和社会实践活动。
7)建立科学的考核体系、教学管理体系和与新教学体系相适应的运行机制,确保教育质量。
2.创新人才培养模式的实践
为了确保人才培养模式的实施和培养目标的实现,创新人才培养模式,打破了原有的学科体系,在组织实施时将整个教学内容划分四个模块进行。一是培养个人能力综合素质模块,包括人文社会、法律知识、职业道德、身体素质等知识的基本能力方面模块。二是专业技术基础模块,强调突出计算机应用能力、计算能力及相关领域活动能力、外语资料借鉴能力、制图、识图能力等。三是技术能力模块,突出工程设计能力、施工能力等。四是管理技能模块,突出管理、财会、金融、招投标决策、质量、安全管理等方面的能力。在教学组织和实施过程严格按人才培养设计方案进行实践。
四、学生的综合素质、工程能力及社会评价
山东科技大学土木工程应用型本科专业创新人才培养模式实施7年来,由于能够与国际、现代土木的技术要求相适应,注重能力培养,突出专业特色,课程体系设置科学、合理、具有可操作性,取得了较好的实践效果,主要表现为:模式有利于学生知识、能力素质的协调发展;模式对促进学生能够创造性思维的培养、自学能力培养、人格品质的塑造、实践能力的提高及个性发展五个方面有较好的效果;理论教学既注重基本概念与基本理论的讲授,又努力提高学生综合运用知识与理论的能力,学生实际能力得到较大提高;实践性教学模式促进了学生工程技术应用能力的提高;毕业生获得了全国大学英语等级考试合格证书、计算机应用知识和应用能力考试初级证书、工程测量高级职业资格证书、建筑CAD资格证书、项目管理师资格证书等;土木工程应用型本科专业已毕业四届学生,已普遍得到社会、企业的认可和高度评价,学生就业率连续在95%以上。
五、建议与结论
通过几年对土木工程应用型本科教育人才培养模式的建设与实践,我们深深认识到:培养适应新技术与施工设备、满足现代土木工程应用型高级技术人才,其培养方案及模式必须立足职业能力培养,提高学生的综合素质,突出工程技术应用能力和创新能力,在创新实践中主要做好五个方面的工作。
一是创新理论教学体系。在构建创新理论教学体系时,应依据土木工程专业知识、能力、素质结构要求,对课程体系和课程内容优化组合,建立与培养目标相适应的理论教学体系。
二是创新实践性教学体系。在构建创新实践性教学体系时,应根据土木工程专业知识、能力、素质结构要求,对实践性教学体系和教学内容进行优化组合,建立与培养目标相适应的实践性教学体系。包括土木工程材料、土力学等课程的实验教学体系、各类实习及设计的教学体系等。
针对土木工程材料实验教学的现状,笔者根据多年教学实践,提出了土木工程材料实验教学改革的几点具体措施。
土木工程材料课是一门实用性很强的专业课,只有通过相当强度的实验才能使学生对土木工程材料有一个感性的认识,并对其相关规范、检验方法和评价标准有初步的了解和掌握。因而,为达到此教学目的,可从以下几个方面入手对土木工程材料实验教学过程进行优化,以提高教学效果。重视实验预习为了使学生在上课之前了解并掌握实验的全过程,避免在亲自操作过程中出现手忙脚乱,不按操作规程去做等现象,可根据教学大纲要求的实验项目,制定一套土木工程材料实验指导书。在实验前,让学生在预习实验指导书的基础上,给同学们放录像再进一步预习,实验课上教师再做重点讲解。这样通过文字和影像相结合的方法使学生进一步掌握实验方法和实验步骤,为动手实验打下基础。同时,通过看录像,直观、形象的了解实验的全过程。改平行实验组为交叉实验组受实验仪器设备、教学时间等条件限制,土木工程材料实验都是分组进行,即4~6名同学为一组,共同完成实验项目。且为了保证实验结果的精确度,实验要求每个实验需做2个平行组。根据这种分组实验教学模式严重影响着实验进度和实验效果。一方面,由于小组人员多,动手能力差的学生不敢动手,担心自己操作不正确;依赖性强的学生不愿动手,只是在旁观看。每组真正动手做实验的一直都是那么几个人,很多同学失去动手锻炼的机会。一方面,大家同时完成所有实验项目所需的学时太长。针对此类问题,可将平行实验组改为交叉实验组,即依然保持4~6名同学为一大组,使用相同的实验材料。每一大组再分为2小组,每一小组单独进行实验。由于每一小组只有2~3人,所以可以很好地解决学生独立实验的问题。而实验完毕,两个小组的实验数据共享,也可以解决实验精度的问题。加强实验课后的巩固按传统的实验教学模式,实验课一结束,实验教学任务也就完成。这样教学模式的直接后果就是使学生过早遗忘所学知识。为了进一步巩固学生所学知识,可尽量创造条件让学生参与一些实验室创新项目或教师工程实验任务,使他们能够熟悉工程实验的全过程。学校还可以与当地工程单位实验室联系,实验课结束后,让学生与他们共建,既可以让学生帮他们做一些力所能及的事情,又可以锻炼学生的实验技能。
考研的冲击考研热已是大学校园里的一种风气.据调查,近年来有的大学应届毕业生报考研究生比例达到60%-70%,有的甚至高达80%-90%,我院土木工程专业连续两年的考研比例也达到60%.究其原因,一是部分学生真正喜欢科学研究工作,通过读研在教学、科研上有所成就,这是考研学生中最值得肯定的;二是相当一部分学生嫌弃施工工作的辛苦,不愿到施工单位就业,想通过考研回避;三是一部分学生人云亦云,别人考我也考试试;还有则是顺应家长对其“成龙成凤”的期盼,不一而足.另外对于地方一般大学而言,学生就业缺乏竞争力,想通过考研来圆自己的重点大学梦,从而提高就业砝码则是相当部分学生的考研主因.考研的学生忙于复习考研课程,忙于参加各种考研辅导班,而生产实习一般安排在第六、七学期进行,与考研时间邻近而“冲突”,这使得要参与考研的大部分学生已经无心实习.实习教学力量薄弱由于高校的扩招,教师数量的增加远远没有跟上学生数量的增加,导致生师比过大,这在一些新建土木工程专业尤甚.在实习教学的实施过程中,由于主要靠教师负责管理学生,而教师自身的理论课教学与科研任务一般较重,没有充足的时间到施工现场去管理学生,加上一个教师负责多个实习点的管理,所以对学生的管理力度不够.虽然学院聘请一些施工单位的工程技术人员做兼职实习指导教师,但由于工程紧张,任务繁忙,现场工程技术人员无法安排较多的时间认真指导学生.双师型教师缺乏,指导的针对性不强.实习指导教师应具备一定的专业理论知识,更应具备丰富的工程实践经验,即“双师型”教师.而现实情况却是本科高校中双师型教师十分缺乏.主要原因一是近年来高校人才引进唯高学历,工程型人才往往因为学历不达标无法引进;二是学校长期以来不同程度的重“学”轻“术”的导向,导致教师往往喜欢呆在办公室内做学术、写论文,而不愿到工程一线锻炼.目前带实习的任务一般由年青教师担任,年青教师一般为近几年毕业的硕士或博士,出校门,进校门,普遍缺少施工、设计方面的实践锻炼,工程经验缺乏,指导实习时很难有的放矢,学生遇到的问题难以得到及时解决.
实习基地建设不能片面追求数量的增加,而是通过建设实习基地寻求互利双赢并向纵深延伸的实质合作关系.协议一方面规定建筑公司有义务接纳实习学生,为学生实习提供便利和指导;另一方面也规定学校有责任为合作企业提供相应的技术支持.例如,我院派出一名钢结构博士做为科技特派员为山东中通钢构建筑有限公司提供技术支持,帮助企业解决技术难题,同时每年推荐优秀毕业生到公司工作.目前,该公司已成为我校的定点实习基地,每次实习,公司都设专人为学生指导,公司还在学院设立了“中通钢构”奖学金,每年拿出2万元用来资助我院品学兼优的学生.注重教师工程实践锻炼,建立双师型教学团队为了提高实习指导教师的实践能力,我们一方面鼓励教师到企业兼职,深入生产第一线,了解、熟悉工程技术、工艺流程等,以锻炼自身的实践能力;另一方面有计划地安排青年教师做为科技特派员或者以横向课题合作方到企业锻炼,使他们有更多机会与企业的技术人员、管理人员交流,或参与企业的工程设计、施工、项目管理等环节.这样不仅可以从那里了解到新工艺、新技术、新材料等方面的信息,而且可以发现教学环节与实践环节脱节的地方,还可以及时了解到工程施工过程中遇到的技术难题.这都有利于教师及时调整教学内容和从事相关的科研活动,有助于他们将所学的知识与生产实际相结合,提高自身的工程能力、科研能力和学术水平;第三,鼓励教师参加各种执业资格考试与培训,土木系已有近半数教师获得国家一级注册结构师、注册建造师、注册监理师、注册造价师的职业资格.这些执业资格的获得为他们联系企业、融入企业,指导学生的实习具有良好的促进作用.创新实习教学模式,提高实践意识李培根认为,工程教育应注重培养学生的实践主体意识和实践常态意识,应该在整个学习与教育过程中充满实践意识,让实践意识成为教师和学生在整个教育学习过程中的常态意识[2].为了充分调动学生的实习积极性,提高实习效果,我院积极探索改革实习模式,主要做法有:一是充分利用校内和学校周边工程建设资源,将实习教学环节贯穿于大学四年的整个学习过程,组织动员学生利用课余时间经常到工地参观.二是将实习与大学生社会实践相结合,进行关于新工艺、新材料、施工新方法的社会调研,形成调研报告或论文,并择优在学院自办期刊《观筑》上发表,或者经教师指导修改后推荐到科技期刊上公开发表,这种做法在很大程度上能调动学生的实践积极性,养成勤于思考、善于观察的良好习惯,培养学生从工程实践中获取信息的能力,也提高了工科学生的语言表达能力.第三,将实习和学生未来的职业取向相结合,在实习教学中让学生充分认知土木工程行业中的职业形态,熟悉未来所从事职业的具体工作及要求,从而提高学生的职业意识和实践意识.
做好实习宣传发动,在思想上重视实习要从根本上提高学生的实习质量,首先要提高学生对实习重要性的认识[3].从大一新生入学专业教育开始就向学生宣传实践教学的重要性,宣传理论联系实际的必要性.在职业规划教育中,教育学生大学毕业后不管从事施工、设计、监理还是从事项目管理等工作,或者考研后从事科研、教学工作,实习都是不可或缺的学习环节.首先,通过实习,大学生可以广泛地接触社会,形成更为理性的求职态度和职业规划;其次,大学生可以在实习中发现职业兴趣,及时调整学习重点和弥补不足;再次,通过与用人单位的双向交流,大学生能更清晰地找准定位,避免盲目择业;第四,实习过程往往是学生与实习单位之间相互考察、双向选择的过程,很多勤奋务实的学生通过实习被实习单位看中,找到了工作单位.教育学生实习中应努力做到:一是不挑剔工作,能从小事情做起;二是对待工作踏实认真,有责任心,主动性积极性高;善于发现工作中的问题,能够及时与老师、技术人员沟通和交流;三是勤学多问,虚心学习;四是有团队意识,和部门其他同事能很好配合;第五能吃苦耐劳,不能遇到困难就当逃兵.每次实习前,召开实习动员大会,学院领导、系领导和实习指导教师都要求参加,强调实习重要性,让学生实习有目的、有任务、有要求,有纪律.同时播放一些重点工程施工流程的影像资料,提高学生对实习的重视程度与安全意识.
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)34-166-2
0 引言
土木工程结构设计是确保整个土木工程安全与质量的关键环节,在土木工程建设数量日益增加的今天,人们越来越重视其设计安全问题。所以深入分析土木工程结构设计安全问题,并制定相应的改进措施,对提升土木工程结构的安全性具有重要的现实意义。
1 现代土木工程的特点分析
社会与经济的飞速发展,对土木工程的建设提出了更高、更多元化的要求,为了进一步满足这些需求,大规模、大跨度、超高层、轻型、大型以及精密设备现代化的建筑物逐步成为时展的重点,这些建筑物具有高质量、高效益和快施工的基本特点,使得土木工程出现了新的特点,主要包括:
1.1 建筑材料方面
科学技术的发展推动了各项新技术、新材料的研发和应用,土木工程中使用了越来越多的新型高强轻质材料,例如比钢轻的镁合金、玻璃钢(玻璃纤维增强塑料)等。在应用这些新材料时,我们还要注意其各项参数的研究,比如有些材料的弹性模量偏低,还有些材料价格高昂,限制了其应用范围。同时,在提升现用钢材和混凝土的强度和耐久性方面虽然已经取得了一些成果,但为了紧随时代的发展需求,仍需加大研究力度[1]。
1.2 工程地质与地基方面
土木工程结构的设计与施工与施工现场的地质与地基构造以及自然的应力情况和力学性能有着直接的关系。同时这些因素还对工程设施的选择、结构体系以及建筑材料的选取有很大的影响,尤其是地下工程,其影响巨大。现阶段,应用在工程地质和地基勘察的技术主要是现场钻探取样,室内分析实验,这种模式的勘察存在适用于小型建筑的局限性。现代化大型建筑的发展需求要求亟需研发满足时展的新型勘察技术与方法。
1.3 工程规划方面
在传统的工程总体规划时,工程经验占据很大成分,但日益扩大的土木工程规模对工程规划有了更严格的要求,所以必须运用系统工程的理论和方法,进一步提升工程规划的科学水平。对于特大型土木工程,比如高大水坝,会对当地的生态平衡以及农业生产产生深远影响,并且会对自然环境起到改变作用,此类工程的社会效益利弊兼存,其总体规划必须全面考虑,趋利避害[2]。
1.4 工程设计
土木工程设计应坚持适用、安全、经济、美观的原则,根据实际情况开展合理的工程设计。目前,在分析确定工程荷载值以及材料强度值时常用的方法是概率统计,对自然因素作用在时间与空间上的分布与统计规律进行科学研究,如风力、地震波、海浪等因素,深入探索反映材料非弹性以及结构大变形、动态、与岩同作用,完善并深化结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论[3]。另外,还要结合现代化的计算机系统,利用其高效能的计算和设计方法开展工程设计,保障工程设计的科学合理与可操作性。
2 土木工程结构设计存在的主要安全问题分析
2.1 结构设计的稳固性偏低
工程结构设计中的稳固性指的是当工程局部出现破损时,工程的整体安全不会受到巨大的冲击。例如,土木工程受到地震、火灾、爆炸或其他人为事故等灾害时,只有结合工程的地质以及土质承载力,合理论证工程的结构设计,才能保障设计中的延性及冗余度达到最佳状态,进行将建筑的损坏程度降至最低。由于结构的稳固性直接决定了整个工程的安全,所以进行土木工程结构设计的首要前提就是要确保结构的稳固性。但从目前我国的土木工程结构设计现状来看,其稳固性偏低,不符合相关的规定标准,造成灾害来临时伤亡惨重。
2.2 结构设计的规范安全设置较低
目前,我国的土木工程结构设计安全规范还不完善,权威性与约束力较差,导致工程的质量令人堪忧,有的土木工程甚至使用年限仅为几年,使用过程中常出现墙壁开裂、变形等问题。究其原因,就是结构设计的安全规范设置偏低。如与国外对比,我国规定的办公楼楼板承受的活荷载值是200kg/m2,而美国是240kg/m2,英国是250kg/m2,以此为标准建造出来的工程质量显然偏低。
2.3 无法明确区分构造柱和承重柱
土木工程结构设计中若无法准确区分构造柱和承重柱,则会直接影响工程的牢固性,降低工程的安全性。一般构造柱指的是与梁配合,避免墙壁出现裂缝,提高建筑物抗震能力的墙柱。若设计人员将构造柱当成承重墙使用,其强度远不如承重墙,在遇到例如地震等剧烈震动时,就会由于抗震能力不足导致建筑物出现裂缝、沉降等现象,严重时会造成建筑物倒塌。此外,承重柱截面积设计偏小也是影响工程安全的重要问题。为了方便分析受力,在抗震要求不高的工程结构设计中,设计人员会设计偏小的承重柱截面积,这样一来在有外力作用时,会造成柱、梁开裂等问题,极大地降低了建筑的使用寿命[4]。
3 改进土木工程结构设计安全性的有效策略
3.1 制定规范化的标准和体制
土木工程的结构设计必须有完善的、规范化的国家标准和要求,在严格遵守相关法律规定的前提下进行科学合理地设计。建议我国的土木工程结构设计结合我国的实际情况,吸取外国的先进经验,推动规范化设计标准的发展,积极促进土木工程结构设计水平的有效提升[5]。同时,建立健全管理制度、人员规范要求等,严格监督其各项制度的执行效力,提高工程设计行业的规范化、制度化。另外,还要定期对土木工程结构设计进行安全性检查,及时上报并整改不符合安全要求的设计项目。
3.2 强化设计人员专业能力和综合素质的培养
设计人员的专业能力和综合素质直接关系着土木工程结构设计的科学合理性,所以,强化设计人员专业能力和综合素质的培养尤为重要。首先,加强对设计基本知识内容和技能的培训。设计人员应全面、系统化地了解和掌握土木工程项目设计,在结合具体的工程勘察情况进行科学的设计。其次,着重培养设计人员的安全意识,确保工程结构设计的安全性。在进行工程设计时,设计人员要准确识别存在的安全问题,并进行反复的论证后再进行相应的设计。最后,时代的发展推动了各类新型的结构设计技术和方法的层出不穷,应积极组织设计人员进行培训和学习,使其设计成果能够跟上时代的发展需求。
3.3 定期检测土木工程设计中的各项指标
土木工程是一项复杂的工程,涉及的学科众多,这也就决定了结构设计需要很多的参数,各个参数对整个工程的安全有着重要的影响。例如,建筑材料的数量、价格、使用面积等,直接影响着建筑物的结构、安全性及质量。所以,必须严格控制设计中参数的安全积累,确保其符合国家相应的规范和标准,提高土木工程的安全性[6]。此外,土木工程安全对社会有着重要的影响,必须严格监督检测其安全性,所以应建立完善的监督制度以及管理制度,加强制度执行力度,并定期检测土木工程设计中的各项指标,保证土木工程的安全性。
4 结束语
总之,土木工程的结构设计事关我国社会与经济的良好发展,在国内外经济形势不断变化的今天,必须做好土木工程结构的安全设计工作,以优质的土木工程更好地服务我国经济实力的有效提升,促进我国综合国力的显著提高。
参 考 文 献
[1] 赵丽,朱惠琳.土木工程结构设计安全问题及策略探析[A].2015年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].建筑科技与管理组委会,2015.
[2] 聂旭东.土木工程结构设计安全问题及策略分析[J].四川水泥,2016(01):109.
[3] 李强.安全性前提下的土木工程结构设计策略初探[J].赤子(上中旬),2014(24):240.