发布时间:2024-04-21 14:53:30
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇土木工程新进展,期待它们能激发您的灵感。
中图分类号:TP3 文献标识码:A
随着工业化的飞速发展,计算机已经成为现实生活中不可或缺的重要元素,随着计算机发展形成的多媒体计算机辅助设计是一门可以跨学科的新技术,而且在土木工程应用中有着卓越的优势,所以已经越来越多的被引入土木工程的各个领域。多媒体计算机辅助设计能够实现土木工程师和计算机的实时交互,使得工程师在进行设计时能够充分的发挥想象力,因此受到了广泛的关注。
1多媒体计算机辅助技术在土木工程教学中的应用
我们知道,在土木工程教学中,经常需要对学生讲解大量的工程问题以及施工技术,然而这些知识仅仅根据老师的口头传授根本对学生们的学习产生不了多么大的作用,上课效果一点也不令人满意,有了多媒体计算机辅助设计之后可以将课堂上要使用的各种信息有效地组织在一起,老师们可以在课堂教学中适当的引入一些比较形象的可视化的土木工程应用成果,学生们也会比较感兴趣,而且课堂上有什么不懂的也可以自己在计算机辅助设计软件上再设计一次,从而加深对课堂的理解。多媒体计算机辅助技术能够使得课堂上的土木工程设计成果更加可视化,还可以减少了老师上课讲解的时间,这样老师就有更多的时间对同学们进行切身的指导。学生们也能够应用计算机辅助设计软件来提高自己的设计能力,对自身的潜力的挖掘起着十分重要的作用,因此被广泛的的应用在了土木工程教学中。
2多媒体算计辅助设计的各个衍生学科在土木工程领域的新进展
随和计算机技术的飞速发展,各种应用也如雨后春笋般的展示在人们面前,多媒体计算机辅助设计的出现对土木工程设计领域的进展有了巨大的推动作用。以下我们就针对计算机辅助设计的各个衍生学科在土木工程领域的的应用进行详细的介绍。
2.1虚拟现实技术在土木工程领域的应用
作为多媒体计算机辅助设计的衍生学科,虚拟现实技术也得到了十分广泛的应用。虚拟现实技术能够把计算机的应用提高到一个更崭新的领域,它能够使得计算机更加人性化,使得人们不需要在进行复杂的计算机操作就能够得到想要的效果。在土木工程领域中,虚拟现实技术能够切实的解决很多问题,在进行土木工程设计时可以为人们提供多维信息感知模型,可以使得设计方案更加生动形象,并且还能够进行虚拟性能测试,能够更好地向土木工程师展示设计的优缺点,从而进行下一步的改善,使得设计更加满足人们的需求。
2.2分布式多媒体协同技术在土木工程领域的应用
分布式多媒体协同技术能够使得多个用户在同一个虚拟环境中进行各类交互式仿真,它可以完美的将各种多媒体信息整合在一起,而且可以实现实时的人机交互要求,能够利用计算机实现多个工作任务同时完成,因此完全满足了现代工程建设的需要。土木工程中的设计和建设工作需要实现实时的交互,需要进行多媒体新信息的整合,土木工程领域的在从需求到实现的工作中都对分布式多媒体协同设计有极大的需求。
2.3多媒体仿真技术在土木工程领域的应用
信息处理技术和计算技术的发展使得多媒体仿真技术应用而生。随着计算机技术的日益成熟,多媒体仿真技术已经越来越先进,已经产生了功能强大的仿真软件,这些仿真软件的可靠性也越来越高,工程评估的能力也越来越强大,有的甚至可以实现实时的交互功能。土木工程设计工作是一项比较复杂的工程,需要对多种因素进行考虑,而且设计工序繁琐,各个工序之间关系也比较复杂,如果有一部分没有设计好将可能导致整个工程的失败。如果在进行设计时如果采用多媒体仿真技术可不但可以轻松实现各个功能的设计,还能够进行实时的仿真,然后根据仿真的结果再进行进一步的修改,从而使得设计更加完美,更加具有保障性。如果将虚拟现实技术应用在多媒体仿真技术中,在实现仿真模型的建立和实验模拟中我们还可以更加形象的看到可视化的设计效果,能够使得土木工程设计工作更加轻松便捷,因此在土木工程中应用的十分广泛。
多媒体计算机辅助技术主要以交互方法完成土木工程的设计工作,并且各种衍生软件还能够实现图形的编辑、修改、存储、显示,而且具备比较完善的机械标准件参数化图库供人们使用,所以得到了广泛的欢迎。
3结语
多媒体计算机辅助设计能够实现土木工程学科教学的有效化,并且各个衍生学科的发展都使得土木工程设计更加完美,更加具有保障性。虚拟现实技术使得土木工程设计更加可视化,分布式多媒体协同技术能够更进一步的满足土木工程设计的从需求到实现的工作的高效性,多媒体仿真技术轻松实现各个功能的实时仿真。总之,多媒体计算机辅助技术的出现能够促使土木工程领域有更多的新进展。
参考文献
[1] 吴炜煜,任爱珠.多媒体计算机辅助技术在土木工程领域的新进展[J].土木工程学报,2000,01:11-12.
[2] 任爱珠.土木工程计算机技术新进展及研究热点[J].土木工程学报,2011,06:53-59.
中交三公局第二工程有限公司北京100124
摘要:土木工程是古老而又新兴的产业,在国民经济发展中具有重要的作用。随着信息化技术的不断发展,土木工程信息化的建设成为必然趋势。为节约成本,提高土木工程的管理效率,可利用计算机技术、通信技术以及自动化控制技术构建信息系统。其中,重点建立的三大系统为土木工程标准及相关的管理信息系统、施工技术和控制信息系统以及施工方案及其他相关商务贸易信息系统。
关键词 :土木工程;信息系统;计算机技术;自动化
1 概述
随着信息技术的不断发展,其应用范围不断扩大。土木工程作为一门传统的学科,借助信息技术的助力,也迎来了新的发展契机。土木工程信息化是将信息技术与土木工程相融合的过程,通过先进的计算机技术、通信技术以及自动化控制技术,对土木工程的建设实施科学的管理及监控,从而提高管理效率,节约成本。
2 土木工程的信息化建设
土木工程的信息化是土木工程市场发展的新阶段,在这一阶段必定要融入现代的物流业、电子商务业以及信息产业,新兴产业的融入将大幅度提高土木工程的经济效益及生产效率。现代的计算机技术、通信技术及自动控制技术相结合后的高新技术,对土木工程的施工及管理具有极大的促进作用,土木工程的信息化也将带来管理方式的变革,促使企业不断改变管理理念及管理方式。土木工程信息化建设主要从以下三方面入手。
2.1 建设土木工程标准及相关的管理信息系统
信息技术是一种应用性较强的高新技术,该技术可在多个领域进行大范围应用,在应用过程中应结合行业技术特点,将行业的专业性与信息技术的先进性进行有机结合,以充分发挥信息技术的作用。为推进土木工程的信息化建设,应制定高效的土木工程技术应用标准及管理信息系统,并根据行业的发展不断对技术及标准进行修订,以确保土木工程标准化进程的有效性。
土木工程行业是一个涉及多个领域、包含多个企业的、复杂且庞大的信息集合体,该行业涉及的信息量巨大,给行业的发展带来了极大的不便,利用现代化的信息技术可提高行业的管理效率。建立高效、准确、完善的行业管理、工程项目管理等多项管理方面的信息管理系统后,可以利用信息技术对行业的发展情况进行快速的统计分析,从而根据分析结果及市场动态,确立行业未来发展的目标,制定合理的发展技术,推行有效的产业发展政策,以促进土木工程行业的健康发展。
土木工程项目的管理升级需要依靠先进的管理理念,这种管理理念能通过完善的管理软件体现出来。就当前发展现状来看,美国的Primavera Systems, INS 的P3 以及软件大王Microsoft 开发的小型项目管理软件是应用较为普遍,且实用性能较为良好的管理软件。这些管理软件的优越性主要通过以下几项基本功能体现出来。
第一,项目计划的编制功能。土木工程项目在招标阶段及中标阶段后,工程项目中标方应根据标书内容编制工程项目的实施进度及相关细则。企业可利用软件对工程项目的所有任务进行分类编制,编制内容主要包括任务时间、任务完成所需要的原材料、劳动力、投入成本等。通过编制细化的施工进度计划,项目负责人可将各项要素进行综合对比和分析,在多项任务中进行合理的人力分配、物力分配、机器设备分配、施工时间分配等,以最大限度的提高资源利用率。第二,工程项目的追踪功能。软件能对工程进度实施全程的动态化管理及监控。这一功能的实现,主要通过项目管理人员在工程施工过程中,对工程的施工情况及影响工程进度的要素进行必要的记录,并将以上数据及时、连续、系统的整理到计算机中,这就能通过软件展示真实、实时的工程进度。此外,项目管理者还可通过软件的分析功能,对工程进度的相关数据进行分析,以客观、准确的反映工程项目的变化情况。第三,项目的分析、控制与优化功能。管理软件一般具备广义的网络技术,工程项目管理者可根据所得信息,与原有计划进行对比,通过分析找出偏差,研究解决对策,保障新工程项目的顺利实施。管理软件不仅要考虑时间因素,还应对资源、费用要素进行逐一对比,从而寻找一个工期短、耗资少、节能环保的计划方案。软件可利用网络技术,对设计方案进行不断优化,从而获得最佳工期、最低费用以及最高资源利用率的施工方案。另外,管理软件对工程数据及作业活动具有强大的过滤功能,管理者可将工程项目的执行情况与工程设计方案进行对比,然后将滞后于计划方案的所有活动过滤出来,从而进行专项的追赶或工程追踪,以保证工程能按时完工。
2.2 施工技术和控制信息系统的建立。信息技术将计算机技术、通信技术、自动控制技术和信息处理技术等多种技术进行集成。工程项目设计者可利用先进的系统及设备,直观、充分、形象的展现设计者的理念及建筑美学,并将独特的创意和神奇的构思通过计算机软件展现出来,这是传统创作方式所无法达到的新境界。现代工程设计模型已经采用三维立体技术,通过模块化的设计,使设计成果由平面转向立体。模块设计主要利用数据库技术和网络技术将多种工作模式进行集成,从而实现成果共享的目的,图形由计算机自动产生,设计人员的精力只需投入到方案的优化设计上即可。
2.3 土木工程施工方案及其他相关商务贸易信息系统的建立。互联网技术在建筑行业和信息服务行业的功能越来越强大,不仅能为企业提供工程项目的设计方案、施工方案、技术方案,还能通过数据分析进行方案对比,从而实现工程建设的最优化方案,提高项目决策者的决策能力。此外,互联网强大的沟通能力可为施工企业、材料供应商、工程组织方等提供共享的信息平台,从而增加工程项目招投标的透明性、公开性、公平性,推动土木工程市场的规范化进程。云计算技术的发展,将信息共享平台进一步优化,这不仅能提高土木工程相关企业的工作效率及管理效率,还能为企业节约成本,实现经济的可持续发展。
3 小结
土木工程是我国的基础性产业,土木工程在信息技术发展的推动下,迎来了新的发展机会。土木工程信息化建设是必然的发展趋势,在信息化建设的过程中,要重点建立土木工程标准及相关的管理信息系统、施工技术和控制信息系统以及施工方案及其他相关商务贸易信息系统。
参考文献:
[1]孙璐,葛敏莉,李易峰,金姣萍,王登忠,郭锐.土木工程信息化发展综述[J].东南大学学报(自然科学版),2013(02):436-444.
[2]刘任峰.浅议土木工程信息化发展[J].价值工程,2015(09):122-123.
关键词:工程测量;土木工程;应用时效;测量新技术
测量是所有工程中必不可少的环节,有预测和度量的两层含义。工程测量实际上就是一种数据的采集、处理、放样、校对以及最终达到监测目的的综合操作过程,应用于建设工程中的所有测绘日程中,在土木工程中的应用也极其广泛,其实效性尤为突出。
一 工程测量的含义
工程测量有两层含义:1)用仪器确定空间、时间、温度、速度、功能等的有关数值。2)有关地形、地物等的测定工作。它是兼顾施工组织设计各环节的协调、发展和可持续的有力保障,拥有测量理论与度量数据、科学的方式方法和准确的组织推断凭证三要素。
二 工程测量的重要性
工程测量是土木工程作业的一部分,因为土木工程庞大,具有工种繁多,交叉作业明显,干扰大,更改难度大等特点,所以必须做好准备工作和有效实施。测量的质量将直接影响工程建设的质量,鉴于土木工程的特性,故工程测量应建立健全的检查制度,确保测量工具的精度,测量方法得当,测量数据全面,测量人员的安全意识。工程测量包括距离测量、角度测量和高程测量三部分。由于误差具有累加性和传递性,如不对工程测量误差做限值规范,那么工程测量将对整个工程造成非常大的影响,轻者造成停工误工、返工上的浪费,严重则造成工程功能性丧失的毁灭性伤害。
三 工程测量在土木工程中的应用
工程测量应用于土木工程的所有工序服务中,可以认为没有工程测量就无法进行工程建设,任何工序都是空谈。下面举例说明其中土木工程的相关应用实例。
(1)施工前勘测
施工测量应建立健全测量组织、操作规程和检查制度,在施工测量前应实地踏勘施工现场,对工程项目的地质、地形、地貌和周边环境进行全面勘测,根据实际情况编制测设详图,计算测设数据。测量前应检验和校正施工测量所用的仪器和工具,同时保证测量人员具有测量资质。施工前的工程测量是土木工程开展施工的前提,为施工组织设计书提供数据理论基础。
(2)施工阶段的测量
在施工阶段进行的测量工作是将图纸上设计建筑物的平面位置和高程,按设计与施工要求,以一定的精度标定到实地,作为施工的依据。在施工过程中仍需进行一系列的测量工作,主要内容有:建立施工控制网;依据设计图纸要求进行工程放样;每道施工工序完成后,通过测量检查各部位的平面位置和高程是否符合设计要求;随着施工的进展,对一些大型、高层或特殊建筑物进行变形观测等。
(3)设备安装过程中的测量
使用测量仪器根据设计图纸和基准,测定设备安装的标高基准点和中心线,并在安装过程中检测和复验安装设备的偏差和精度,保证将设备安装在正确位置上的工作。内容包括:参与基准控制网、基本水准点的定位定点的测量;检查、复测与验收设备基础的中心线、标高及沉降观测数据,复测基础轮廓及与设备相关的孔、洞、槽的尺寸和定位距离,地脚螺栓的精度保持一致;在连续性生产线上,各设备中位线、标高等,确认基础已具备安装条件;测定设备基础的主要基准点应与原始水准点组成水准环线,按二等分安装的基准点、沉降观测点、基准线和辅助线等;设水准测量精度和方法观测,全部基准点的高程测量应具备安装中的找平、找正和找标高的测定等测量工作,连续进行,以避免基础沉降而影响设备的安装精度;自设备安装到设备投产的全过程的定期基础沉降测量,实施设备安装测量的全过程包括施工前观测,并跟踪由于沉降而引起的设备标高的更改度量、施工测量和沉降观测三个阶段,中心线的位移和水平度的变化;安装结束时土木工程中设备安装位置、安装方式、整装协调性都需要工程测量。
(4)竣工监测
土木工程中竣工验收监测工作程序中的现场勘察、现场监测和数据统计处理的方式中都离不开工程测量,以此作为报告编制和报告审核阶段的数据凭证。同时项目验收时的关键点,如批复中专门提及的要求(监测工况和必要的原材料)、人环问题和总量问题等都需要严格测量,提供达标数据。
(5)后续维护测量
质量是企业的生命,更是土木工程的生命。在土木工程处于保修阶段时,工程监理检查工程质量状况、鉴定质量责任问题都需要一定的数据依据,此依据的出具仍需要精准的工程测量。
四 工程测量新技术
随着土木工程行业的不断发展与进步,企业对质量关注度的提升,工程测量的技术革新势在必行。数字化技术、全球定位技术GPS、地理信息技术GIS、遥感技术RS等高新技术已逐步应用于工程测量中,给测量带来了便捷和高的可靠性,缩短了工时,提升了测量效率,从而大大增加了工程测量的营运效率和工程安全系数。如工程测量中的遥感RS技术,由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势得到快速的普及多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地表观测获取基础地理信息的重要手段。
五 结语
工程测量在土木工程中有举足轻重的作用,应用也是极其广泛的。随着人们对质量关注度的不断温升,土木工程中的工程测量工序也备受关注,新技术的引进着实给工程测量带来了便捷,同时也使得土木工程的运营效率逐步提升,质量得以保障,工程测量在土木工程中的应用价值更加显著。
参考文献
[1] 岳建平,陈伟清。土木工程测量(第二版) 武汉理工大学出版社
[2] 王劲松,鲁有柱。土木工程测量 中国计划出版社 2008.5
[3] 胡伍生,潘庆林,黄藤。土木工程施工测量手册 人民交通出版社 2005.1.1
Abstract: Sustainable development is a matter of people's livelihood; it is an important guarantee for the state long-term stability. Sustainable development of civil engineering could realize resource conservation to a large extent, renewable resources and re-use and form a healthy circulatory system. In this paper, based on the sustainable development, the sustainable development of civil engineering is discussed and analyzed to ensure the harmonious development of human society, nature during building a modern society.
关键词:土木工程;可持续发展;措施
Key words: civil engineering;sustainable development;measures
中图分类号:TU71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0053-01
1可持续发展与土木工程
可持续发展的概念源于生态学,最初应用于林业和渔业,指的是对于资源的一种管理战略,如何仅将全部资源中合理的一部分加以收获,使得资源不受破坏,而新成长的资源数量足以弥补所收获的数量。经济学家由此提出了可持续发展产量的概念。在这里,对于土木工程可持续发展的思考主要从土木工程材料和土木工程施工两个层面去思考。
2土木工程材料可持续发展
强度抗震用钢材是一种比较典型的生态建材。地震作用对土木工程构筑物的破坏极大。为了满足建筑高层化、结构大跨度化以及结构抗震等要求,建筑结构用钢材正向高强度化、极厚化、低屈服比、低屈服点和专用化方向发展。抗震设计中要求考虑钢材的弹塑性,在地震时能够吸收地震能量,所以开发了SN系列建筑专用钢材,该钢材与55、SM不同之处是对屈服比和收缩率等提出了要求。建筑业要求钢材高强板厚,如采用过去添加元素的方法碳当量也随之增高,必然降低焊接性,后来在生产造船钢材技术的基础上,开发了称作TMCP(热加工控制)钢的建筑结构用钢。
这种钢材在碳当量相同的情况下,可生产强度更高的钢材,对极厚板仍有良好的焊接性和强度稳定性,并可满足焊接箱形断面柱的大热输入焊接的要求。现在大于40mm的钢板,几乎全部使用这种钢材。高性能混凝土是另外一种目前比较重要的生态建材。这是20世纪90年代才提出来的一种全新概念的混凝土。传统混凝土设计思路以强度为主导。随着混凝土强度的提高,其它各项性能,如抗渗、抗冻融、耐久性得到相应改善。但建筑技术发展到今天,对混凝土提出了更高的要求,特别是一些施工难度大、使用环境恶劣、维修工作困难,而混凝土质量要求又高的工程,仅仅靠提高强度是不够的,必须同等改善混凝土工作性能、体积稳定性、抗冻融耐久性、在恶劣环境中的使用寿命长等性能。为满足这些要求,混凝土必须向高性能化方向发展。
3土木工程施工阶段的可持续发展
施工阶段的主要工作概括来说就是做好施工准备工作和进行工程施工。施工准备工作的内容是:取得工程施工的法律依据,调查研究各种与工程施工有关的原始资料,施工条件及建设单位的要求,掌握工程的特点及关键,统筹合理地安排施工力量和施工现场,从计划、技术、物资、资金、劳力、设备、组织、现场以及外部施工环境等方面为拟建工程的顺利施工建立一切必要的条件,并对施工中可能发生的各种风险和变化进行预测并作好应变准备。
在施工准备工作一切就绪后,在设计图纸和相关合同文件的约束下,就可进行工程施工,在施工进行过程中,对施工进度、成本、质量与安全进行控制,同时不断的对预先制定的相关组织设计文件进行校正,最终完成整个工程的施工,交付使用。
土木工程施工阶段的可持续发展的核心是业主设计单位和承包商应当识别场地内现有的自然、文化和构筑物特征,并通过合理的设计、施工和管理工作将这些特征保存下来。可持续的场地设计对于减少这种干扰具有重要的作用。就工程施工而言,承包商应结合业主、设计单位对承包商使用场地的要求,制订满足这些要求的、并能尽量减少场地干扰的施工组织计划。计划中要明确工期进度、劳动力、资金、设备和场地布置等措施外,还应明确以下几点:场地内哪些区域将被保护、哪些植物将被保护,并明确保护的方法;怎样在满足施工、设计和经济方面要求的前提下,尽量减少清理和扰动的区域面积,尽量减少临时设施和施工用管线。具体来看,则需从以下几个方面去保证土木工程施工阶段的可持续发展。
①节约水资源。通过监测水资源的使用,安装小流量的设备和器具,在可能的场所重新利用废水或者循环利用生产用水等措施,来减少施工期问的用水量,降低用水费用。②节约电能。通过监测利用率,安装节能灯具和设备、利用声光传感器控制照明灯具,采用节能型施工机械,合理安排施工时间等降低用电量,节约电能。③减少材料的损耗。通过更仔细的采购,合理的现场保管,减少材料的搬运次数,减少包装,完善操作工艺,增加摊销材料的周转次数等降低材料在使用中的消耗,提高材料的使用效率。④利用可回收资源。可回收资源的利用是节约资源的主要手段,也是当前应加强的方向。主要体现在两个方面:一是使用可再生的或含有可再生成分的产品和材料,这有助于将可回收部分从废弃物中分离出来,同时减少了原始材料的使用,即减少了自然资源的消耗;二是加大资源和材料的回收利用、循环利用,如在施工现场建立废物回收系统,再回收或重复利用在拆除时得到的材料,这可减少施工中材料的消耗量或通过销售来增加企业的收入,也可降低企业运输或填埋垃圾的费用。
结语:土木工程活动是人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一。其中,工程材料的生产与使用、工程设计、工程施工、工程建成后的使用及报废后的拆除等过程均要消耗大量的能源,并不断产生废弃物,这些问题都将对生态环境产生极大影响。因此,土木工程作为国民经济的支柱产业,我们既要大力发展,以满足经济社会发展的需要,又要注重环境保护、资源节约,推行可持续发展战略。
参考文献:
[1]孟怀宇,郑玉军.走循环经济道路,实现可持续发展[J].经济研究导刊,2010(10).
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[3]郑必杰,杨丹,宋萌.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].硅谷,2009(16).
[4]张敏.浅析钢结构在土木工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2010(8).
毕业设计是土木工程专业教学最重要的实践综合性环节。毕业设计可以培养学生综合应用所学知识的技能、提高分析和解决实际工程问题的能力,也能培养学生的组织协调工作和创新能力、严谨求实的工作作风。然而,目前土木工程专业毕业设计中普遍存在着下列问题:毕业设计题目与工程实际脱节、毕业设计选题面窄、毕业设计缺乏创新和激励机制。
一、建立导师制,规范毕业设计过程针对毕业设计中普遍存在的问题,近四年,东南大学土木工程专业实行本科生四年级导师制与毕业设计相结合的教学改革。毕业设计始终坚持以加强学生创新精神、综合素质和工程能力的培养为目标,实行本科生四年级导师制,充分发挥指导教师的主导作用。
指导教师针对每位学生的实际情况制定学生整个四年级一年的学习计划,将毕业设计改在一年内机动安排,让学生提前参与各科研课题组,听专家讲座和学术报告,提前进行毕业设计资料文献搜集和阅读,及相关知识的储备。指导老师不仅全面负责指导学生毕业设计,还要关心学生的全面成长,有针对性地引导学生参与到工程实践和科研活动中,指导学生开展科技竞赛和创新活动,撰写小论文,组织参观实际工程。另外,指导教师通过多年来“产学研”结合的渠道,精心培育,建立了相对稳定、机制灵活且代表当前国内最新技术水平的毕业设计实践教学基地。
通过本科生四年级导师制与毕业设计相结合,本科生有机会与指导教师的研究生一起参与课题,向学长们请教,开展小组讨论,同时,也受到指导教师严谨治学的态度和人格魅力的熏陶和感染。学生在基地进行毕业设计,实行校内外相结合的“双导师”制,可进一步增强学生对实际工程的感性认识,扩大知识面,了解国内外工程实践中的最新进展,有助于培养学生正确的工程意识和社会责任心,提高工程实践能力,有效地提高和保证毕业设计的质量。
建立导师制,体现了“以学生为本”的教育教学理念,加强了师生间交流,更好地实施因材施教,促进学生的个性发展。通过毕业设计教学基地建设,探索出以现代大工程为背景,主动面向生产和科研,优势互补的新方法,有利于克服课题、师资、经费等方面的困难,有利于学生工程实践能力、综合素质和创新能力的提高。
实行四年级本科生导师制和毕业设计教学改革以来,已显著地提高了毕业设计教学质量。该教学改革成果在全国土木工程专业评估中得到专家视察组的高度评价和肯定,建议推广。为了进一步完善该项教学改革工作,体现“与时俱进”的教学改革精神,结合笔者参与的江苏省教改课题,对我校2003级土木工程专业四年级学生进行无记名问卷调查,全面反映作为该项工作的参与主体和主要受益者———四年级本科生的要求、呼声和感受,为教学改革提供第一手资料。
二、四年级本科生导师制和毕业设计学生问卷调查1.调查问卷的内容设计 本次学生问卷调查表共设计了21个问题,内容主要包括以下四个方面:调查实行四年级本科生导师制的效果情况,即实施的必要性、对学生学习、专业素质、综合能力的帮助程度;了解指导教师指导方式、责任心、个人能力对学生的影响;掌握学生毕业设计的地点、选题的来源、课题类型、难易程度、工作量;了解学生在毕业设计过程中选题的意向、学习的主动性、所遇到的困难等。
关键词:水利土木工程,扩充现实,技术,可视化
近年来,随着水利土木工程规模的越来越宏大,对环境的冲击力越来越大,为了预测工程对自然环境、人类健康和生活质量的影响,就要在工程开工前对其冲击力做出评价。最初主要应用可视化冲击评价(VIA)对环境作评价,是一种更加感官化的和描述性的方法,它主要关心人类的欣赏观以及人类同环境的交互关系。它通过在图纸和文字资料中查阅或通过绘图和尺度化的模型等方法来显示,这些方法不直观或不能很好地反映客观情况。后来虚拟现实系统(VRS)开始盛行,在英法海底隧道工程、香港机场填海工程、三峡截流工程等大型工程中得到了广泛应用。虽然VRS可以让用户对计算机合成的虚拟环境进行体验和交互作用,但VRS通常需要繁重的建模和昂贵的三维图形加速器来快速绘制复杂的场景,并且绘制的画面不够自然逼真。而扩充现实技术(AR)将拥有丰富视觉信息的真实世界与VRS相结合,实现了虚拟世界与真实世界的结合。基于实景图形构造出的虚拟图像比VRS的逼真度要高,易于实现实时交互,免除了建模工作的繁琐程度且不需要昂贵的三维图形加速器,大大提高了工作效率,给水利土木工程领域带来了巨大的经济效益。
1. 扩充现实技术
VRS技术是一种通过计算机图形学、人机交互、传感、人工智能等技术用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人通过适当装置,作为参与者自然地对虚拟世界进行体验和交互作用的技术。由于VRS给人的感觉不真实,人们便将拥有大量有效信息的真实世界与VRS相结合,扩充现实技术(AR)就诞生了。AR使观察者不仅能够看到真实世界,还可以看到扩充了的真实世界的、来自于计算机模型的信息,从而具有更丰富的空间信息。AR技术是将科学技术转化为生产力的一个结合点,它可以广泛应用于大型土木工程建设的仿真、城镇与环境规划、环境评价等,还可以用于医疗、娱乐和军用飞机等。将AR技术较好地应用于大型水利土木工程可以实现更加客观地对方案进行设计,对工程施工过程进行指导和对工程信息平台进行建设,为专家和领导提供准确、及时的支持决策。
2. 方法
扩充现实最本质问题就是将计算机所产生的虚拟物体准确地添加到图像序列当中。实现扩充现实技术的方法以及辅助工具较多,在这篇文章里,讨论了更加实用的扩充现实技术,这种方法不需要使用己知的三维标定物对像机参数事先标定,即基于视觉的免标定扩充现实。当将三维虚拟物体放进用户环境的过程中,首先要确定虚拟物体在三维场景中的准确位置,通常用仿射或透视进行定位,然后当像机位置改变时,虚拟物体应相对像机做正确的投影。由于虚拟物体添加到场景中的过程中,有可能和场景中的实物之间产生遮挡,故在实际的算法中,须考虑这一点。
2.1 基于四点的仿射结构
根据运动的仿射结构,可以推出点的仿射重建特性。假设O,P1,P2,P3是场景中的四个非共面点,由这四个点构成空间仿射系的基。假设P为空间中的任意一点,则P的投影可以表示为:
公式(1)
m表示第m帧图像, 是点P的投影,P1,P2,P3是基点,u、v为P的投影坐标, 是原点的投影, 是P点仿射坐标的齐次表示,公式(1)表示仿射框架下的投影方程。由此可知只要在每帧图像中获得场景的任意四点坐标就可以得到投影矩阵。
2.2 虚拟物体的定位
在仿射坐标下,基点位置决定虚拟物体的位置,诸如Z缓冲、剪切等图形操作可以进行,这样可以对空间物体在深度方向上进行排序,进行消隐。光轴η可以表示为
公式(2)
空间点P的变换可表示为
公式(3)
w是P的z值。
2.3 虚拟物体的放置
采用交互式方法确定虚拟物体上一点在两帧图像中的位置。两帧图像中点P的位置是有关联的,只要确定点P在一帧图像中的位置,就可以根据对极几何确定点P在另一帧图像中的位置。点P的位置确定后就可以求出仿射坐标,实现重投影。
2.4 扩充现实中的遮挡问题
以上方法可以使虚拟物体叠加到真实场景中,但是虚拟物体与真实场景会出现相互遮挡的问题。可通过立体图像的密度图导出其深度图来解决这个问题,然而这种方法的精确度不高。为此我们提出了一种采用基于轮廓关键点的方法,这种方法通过三维重建把阻挡轮廓恢复。通过两帧图像中阻挡轮廓关键点的坐标来得到每一帧图像阻挡轮廓的重投影。
3. 结果
本研究用数字照相机、带VC++软件的计算机来验证上述方法的有效性。首先用大方盒来模拟真实场景,取大方盒上的任意四个顶点为追踪点,构成仿射原点和基点。用小盒子模拟虚拟物体,交互获取小盒子的顶点坐标,解得小盒子各顶点的仿射坐标,重投影并消隐。结果表明利用此方法可以快速、准确地将虚拟物体投影到不同视点下的三维场景中,从而显示了此方法的有效性。
4. 结论
现实扩充技术通过虚拟物体与现实图像的融合为水利土木工程项目的可视化评价提供了一种手段,仅需一台数字摄像机和计算机,就可以对水利土木工程对环境的冲击做出评价,改善水利土木工程的仿真效果,对避免环境质量退化及实际工作有着特殊的意义,为水利土木工程的可视化冲击评价提供了广阔的应用前景,并且可以大大提高工作效率,给社会带来巨大的经济效益。
参考文献:
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23(6): 634-639.
关键词:土木工程 ,现状 ,发展趋势
Abstract: since the reform and open policy, our country social undertakings of various fields have achieved remarkable success. In recent years, with the development of economy and the progress of The Times, our country civil engineering business also has achieved great development, civil engineering industry after years of research and related staff hard work, now, civil engineering practice and the research has made remarkable achievement, whether structure mechanics analysis and structural design theory and method of the structure and the construction technology, has very big breakthrough, especially in recent years, with the development of science and technology, top big span structure in achievement is outstanding, the paper will be according to the present situation of the civil engineering and its future development trend is discussed, aims to promote our country's civil engineering industry further improvement.
Keywords: civil engineering, the current situation, development trend
中图分类号: S969文献标识码:A 文章编号
自改革开放以来,我国高层建筑的发展进入了一个崭新的阶段,高层建筑不仅在数量上急剧增多,施工水平要求的质量也越来越高,本文主要根据我国和世界该领域中的发展现状及特点进行剖析,对土木工程这一行业在二十一世纪的发展做出了展望,希望可以为我国此领域的发展提供合理化建议。
一、土木工程的涵义
土木工程是房屋、公路、铁路、桥梁、水工等工程的总称,土木工程对国家经济建设和发展都具有非常大的影响,完善土木工程建设能够促进经济的发展和社会的进步。土木工程和人类的关系也是非常密切的,其关系到人类赖以生存的基本要素,是人们生活必不可少的要素之一。
二、我国土木工程的发展现状
1. 高层建筑
随着经济的发展和城市化进程的加速,我国城市发展的脚步越来越快,城市的用地也越来越紧张,过量的人口和城市有限的用地形成了强烈的矛盾,因此,近年来,高层建筑获得了长足发展,高层建筑这种占地面积相对较小,而承载量大的建筑在我国城市化的过程中迅速发展起来。高层建筑的发展一方面是我国经济建设取得成就的体现,另一方面也增加我国经济发展的负担。提到高层建筑和高楼大厦,人们一般都和现代化、经济发展联系起来,当然,这是没有错的,而城市高层的发展必须要进行辨证的分析,虽然众多高层的建立体现了我国经济的发展状况,但随着城市化程度的越来越高,城市用地的紧张程度也在日益加剧。根据相关调查显示,我国大陆目前高层建筑的数量已经超过20000幢,而超过100m的高层也已经超过1000幢。这体现了我国土木工程行业在社会中的重要地位,其对人类社会的影响也是非常巨大的,是我国进行社会现代化建设的重要保障之一。
2. 公路建设
公路建设和经济的发展是相互制约的关系,因此,土木工程领域中公路的建设是尤为重要的。经济的发展是一个国家的基础,国家各方面事业的进步可以说都是得益于经济的发展,因此,经济的发展能够带动社会的进步。经济的发展必然会带动商业、工业、以及服务业的发展,从而提高这一地区或国家的商业往来和地区承载量,促进道路运输的发展。道路交通的发展具体表现为能够带动产业结构的改善,带动相关产业的发展,从而提高人口质量,改善城乡结构,缩小城乡差距,提高城市化水平,能够全面推动人们生活质量更快的进入高层次阶段。
相比以前来讲,我国目前的交通状况和经济发展都有了质的提高,但一部分地区仍然存在运输设施及设备满足不了国民经济高速发展的需要,也有一部分地区由于经济发展欠佳,道路建设也相对滞后,因此,我国经济建设和交通运输的发展存在不协调性,这种现象会对我国人口质量产生影响不利于我国社会主义和谐社会的建设和发展。近年来,随着和谐社会概念的提出,人们越来越重视社会各方面事业的和谐建设了,因此需要从体系、结构、布局等方面综合考虑,大力发展绿色交通事业,促进经济、交通的协调发展,全面推动我国经济建设的发展。
三、土木工程未来的发展趋势
随着人类社会的不断进步,人们对资源索取的程度越来越大,地球上的资源是有限的,因此,如何利用有限的资源养活更多的人口、获得更大的发展是尤为重要的。土木工程未来的发展趋势要向集约型、低消耗型转变,为建立可持续发展的和谐社会而努力。
1. 向高空延伸
根据相关资料现实,目前世界上人工最高的建筑是波兰的长波台钢塔,其高度为646m,作为世界上最高的人工建筑,其承载能力是十分巨大的。这将是未来土木工程建筑领域发展的趋势,高空的距离是无限的,因此,只要技术允许的条件下,建筑物不断向高空发展是切实可行的一种策略。这种高层建筑可以集工作、休闲、娱乐、商业、购物等一系列功能,这就大大节约了土地资源,为城市的发展节省了土地。而我国在此方面的展望是,在上海附近拟建一栋高达1250m的仿生大厦,居民可以达到十万人左右,这将是我国土木工程建筑史的一块里程碑,将在世界人工建筑领域中堪称奇迹。
2. 向海洋拓展
地球可以称作为一个“水球”,地球上有百分之七十的面积是海洋,而陆地面积仅占百分之三十,因此,在技术条件允许的前提下,充分利用海洋资源是非常必要的,是人类不断向外扩展过程中的一个创举。海洋比陆地情况更为复杂,但其巨大的潜力对人类一直是比较具有诱惑力的。随着科学技术的发展和时代的进步,在土木工程方面人类已经在海洋中取得了一些可喜的成就。例如,为了减小机场噪音对城市居民的影响,也为了节约陆地资源,2000年时,日本围海建造的1000m长的关西国际机场试飞成功,这标志着人类在土木工程方面迈出了向海洋进军的重要一步。近年来,我国在此领域中也获得了相当的成就。上海南汇滩的围垦成功和黄浦江的拓岸成功都是我国在近年来取得的成就。这些成就的取得都为土木工程在将来向海洋的发展积累了科技经验,奠定了坚实的基础。
结束语:
目前,我国土木工程中一些领域已经处于世界的领先地位了,但我国土木工程在技术和设计方面仍然存在很多问题,展望未来,不仅要在技术方面加强,更要在观念方面提高,利用新型的技术和材料进行建设,更要加强理论和实践的结合,在不断发展的理论的同时,也要重视实践的作用,先进的理论能够指导实践,而实践是将理论转化为现实的手段,因此,只要遵循客观发展规律,在我党的正确领导下,我国土木工程的发展一定会成为世界该领域中一颗璀璨的新星。
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【关键词】创新创业教育;土木工程;专业教材;出版研究
一、大学生创新创业教育基本理念和实践载体
大学生创新创业教育是一种适应我国经济社会发展和国家发展战略,并符合高等教育一般发展规律而产生的教育理念和模式;将创新创业教育融入“三全”育人的全过程,培养更多的创新创业人才,是我国新时代高等教育的一大历史使命。大学生创新创业教育并非是一种急功近利的精英教育,而是全面覆盖、全员参与、贯穿于高等教育整个过程的一种素质教育,是素质教育在市场经济条件下不断深化发展的时代体现[3-5]。大学生创新创业教育理念具有内在的唯物辩证关系。创新是创业的基础和前提,创业则是创新的行动和结果,创新创业人才培养是一个全面、系统的过程[6]。大学生创新创业教育,除了要求学生掌握必备的创新创业理论知识,还要求学生具备较高的实践动手技能,以期培养大学生的创新精神、创业意识与创业能力。大学生创新创业教育理念要转化为教育实践,需要依托有效的课程载体,高校课程体系是实现大学生创新创业教育的关键因素,而对应的教材编撰与出版则显得十分重要和紧迫。大学生创新创业教育教材编撰旨在培养学生创新创业意识,激发学生创新创业动力。此外,创新创业教育教材编撰也要侧重有较强创新、创业意愿和潜质的学生,旨在提高其基本知识、技巧、技能。大学专业理论教材要与创新创业教育教材有机融合,通过调整专业课程设置,挖掘和充实各类专业课程的创新创业教育资源。大学生创新创业教育教材编撰要涵盖培养学生创新创业实际运用能力的各类实践活动课程,要以课题项目、竞赛活动、校外参观拓展为引导,将理论教学与现场实践相结合,有针对性地加强对大学生创新创业过程的同步指导。
二、高校土木工程专业教材存在的问题
高校土木工程专业主要培养具有扎实的学科基本理论和专业知识,具有解决工程实际问题能力以及团队沟通合作能力,具有较强创新创业意识的高级工程技术人才。一名合格的土木工程专业人才应具备以下能力:专业基本技能,包括地质勘查技能、工程设计技能、现场施工技能、工程抢险避险技能等;管理能力,包括施工监测检测、现场监理、项目管理、成本概预算等;创新创业能力,包括施工技能创新意识、检测技术创新意识、企业创业精神、现场实践精神等。此外,还要具备良好的团队协作能力、较强的沟通能力和职业抗压能力等。实际上,随着新时代我国土木工程建设的高速发展,施工新材料、新工艺、新技能、新问题不断涌现,对高校大学生创新创业能力的要求在不断提高。故此,全国各高校根据土木工程专业人才培养定位和创新创业教育的目标要求,着眼于培养学生的创新创业意识和提高学生的创新创业能力,编写相关创新创业类教育教材书籍,在传授土木工程专业知识过程中加强对学生创新创业教育,目前已经取得了一定进展,对提高高等教育质量、促进学生全面发展、推动毕业生创业就业发挥了重要作用。尽管土木工程专业教材在培养学生的创新创业意识和提高学生的创新创业的能力方面取得了一定成就,但也存在一些不容忽视的问题。
1.专业教材知识陈旧,与工程实践发展脱节
目前,部分土木工程专业教材编撰内容跟不上工程实践发展脚步,存在内容陈旧落后,缺乏时代特色,更新进展缓慢,缺乏时效性、针对性和方向性等问题,仍停留在以基础理论研究为重点的基础上,忽视了土木工程学科创新创业教育理念的要求。实际上,我国土木工程建设日新月异,施工新材料、新工艺、新技能、新手段不断涌现,专业教材的编撰和出版应紧扣实践发展脉搏,实时体现最新技术水平。故对于实践性较强的土木工程专业学科,在专业教材的编撰过程中一定要正视基础理论和实践发展脱节的问题,积极寻找破题决策,否则大学生在课堂上学到的知识就不能有效地与实际工作对接,不能较快适应施工新环境,更不能安全有效地完成国家基础设施建设重任。
2.专业教材偏重理论,与实验操作技能脱节
目前,土木工程专业学科教材主要包括理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、土木工程材料、混凝土结构与钢结构、房屋结构、桥梁工程、地下结构、道路勘测设计、路基路面结构、施工技术与管理等,上述教材大部分是讲解基础设计计算和施工理论,而涉及相关实验实践操作的教材还较为缺乏。例如,土木工程材料课程是一门实践性较强的课程,除了理论知识教材,还应配套实验操作教材。而实验操作教材编撰内容一般包括15个实验,实验内容涉及土木工程材料性能的一些基本测试,实验类别涉及验证性实验、设计性实验等。实际上,通过实验实践操作教材的学习,可以培养大学生动手操作能力、技能创新思维和创新能力,架起基础理论与工程实践现场的内在联系,加快培养具有创新创业意识的高级工程技术人才。
3.专业教材出版传统,与数字时展脱节
土木工程专业学科分支较广,包括房建工程、铁路工程、道路工程、机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、给排水工程、城市供热供燃气工程、港口工程、水利工程等子学科。土木工程专业学科内容繁杂,课内学时有限,专业教材如若仅仅采用传统纸质出版模式很难达到既定的教学目标,也无法满足高校大学生创新创业能力的要求。而且,土木工程专业学科与工程实践结合紧密,传统纸质出版模式不能全面反映工程材料的外观形貌、施工过程进展状况、施工工艺模拟等。因此,如何把土木工程专业知识内容生动、有效地传授给学生成为首要解决的问题,而充分利用新时代数字技术,制作以图片、影片、声音等多形式表达的多媒体专业教材是一条非常重要的解决途径,也可以充分体现高校创新创业教育的目标要求。
三、基于创新创业教育理念的土木工程专业教材编撰
目前,全国各大高校都在大力宣传加强高校创新创业教育的必要性、紧迫性、重要性,从而使创新创业成为管理者办学、教师教学、学生求学的理性认知与自觉行动。作为行动落实的先头兵,土木工程专业教材编撰和出版需要着重体现创新创业的教育理念。具体来讲,土木工程专业教材的编写应该更加注重与时俱进特点、工程实践实用性特点、数字时代趣味性特点、跨学科跨行业特点等。教材编写要满足学习者的知识需求,并以让学习者高效掌握施工技术为目的,大力提倡技能创新思维,以适应高素质创新创业人才培养为根本宗旨的创新创业理念[7]。
1.专业教材内容要与时俱进,体现创新技能
我国土木工程近40年来发展迅速,施工技术日新月异,施工材料层出不穷,但新的发展变化没能及时编入教材,致使理论知识和现场实践相脱节。土木工程专业教材编撰应该与时俱进,体现该专业的创新技能和方法。如近年出现的BIM建筑信息模型技术已在行业设计院得到较大范围应用,然而,高校相关专业教材还非常匮乏,致使大学生就业择业选择受到限制,学生毕业后还要花费大量时间去实践熟悉。信息化智能化设计、施工及管理是土木工程专业近年来的发展趋势,相关专业教材的编撰应该瞄准这一方向开展,从而践行高校创新创业的教育理念。作为代表的BIM技术就是以计算机技术为基础,结合整个施工工程各种项目信息,构建三维可视的建筑信息模型,从勘查到设计、施工、运维,在工程全生命周期中发挥其相应作用[8]。BIM建筑信息模型本身具有可视化、模拟性、优化性、协调性、可出图性五大优点。实际上,将BIM三维可视化技术引入土木工程中,可以在可视化施工模拟、设计方案优化、碰撞检查、多方协同工作等多方面充分发挥其优势,在保证施工工程质量安全的同时,显著提高土木工程方案设计变更和现场实施的效率。故作为新技术新技能的代表,BIM等信息智能化技术应该作为大学生创新创业能力的训练方向编入相关教材中。
2.专业教材出版要多样化,体现数字时代趣味性
随着智能手机、平板电脑等的普及,大学生上网更加方便,自媒体也发挥越来越大的作用,有声有动图的专业教材可以通过微博、微信等新媒体平台发挥作用。然而,目前土木工程专业教材一般采用纸质传统出版模式,限制了读者的阅读体验,降低了对90后、00后大学生的吸引力。此外,纸质传统出版模式也无法让大学生获得土木工程施工的直观感受,无法让大学生深入了解施工相互作用力学机理演化过程,从而弱化了对土木工程相关基础理论的展现。专业教材的数字化出版,或在纸质专业教材中添加二维码扫描等形式加入影音和图片等内容,不仅可以增强阅读趣味性,加深对专业知识的讲解,还大大体现了创新创业的教育理念。实际上,通过数字化智能化形式出版土木工程专业教材,还可以提供以“学生为中心”的个性化服务。传统教材面向学生整体,很难针对学生个体提供服务。而互联网技术的快速发展,为教学内容的表达和学生个性化的自主学习提供了多种手段:二维码扫描技术、虚拟仿真现实技术、互联网教学平台应用,使传统纸质教材成为可连接各种教学素材的载体。此外,在线课程、慕课、云服务平台,进一步丰富了纸质出版物的展现方式。故将数字化、智能化出版技术融入高校创新创业人才培养的各个环节,可以有效整合既有教育资源,丰富传统教学手段,拓展大学生传统学习手段。同时,数字化、智能化出版技术还可以在一定授权条件下收集、整理、分析相关数据,为大学生提供个性化学习方案和实践内容。
关键词:弹性力学;土木工程;教学;探索
弹性力学是高等学校土木水利等专业的一门理论性与应用性都很强的基础课程,目前各高校很多学科根据本专业本科教育培养目标,实现宽口径、厚基础的教学基本要求,减少课时和精简内容。另外,土木类专业所面临的现代工程结构设计问题大多为非杆系的复杂结构体系,所以许多高等院校要求开设弹性力学和有限元课程,其目的是加强土木类本科生对复杂结构数值分析能力的培养,以提高他们从事科学研究和现代结构设计的能力。然而学生普遍认为弹性力学解决实际工程的能力远不如材料力学和结构力学,而且弹性力学理论抽象,数学推导麻烦,课程枯燥乏味,提不起学习兴趣。因此在现有的学时下如何保证教学的基本要求和基本内容,用什么方法和手段达到既增大信息量,减少教学时数,又能强化学生能力的培养,成为弹性力学教学中需要关注的问题。
一、高校弹性力学教学现状
为了提高结构力学和弹性力学的相关教学水平和研究成果,教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会结构力学及弹性力学课程教学指导小组定期召开工作会议,2006年工作会议在武汉理工大学召开,2009年工作会议在成都西南交通大学举行,2014年10月工作会议在北京工业大学举行,各高校在每次会议中都对弹性力学的教学进行了教学改革成果和经验交流,对教学实践、课程建设和资源积累等问题进行了研讨。北京工业大学在弹性力学的教学中也进行了很多研究和改革,北京工业大学弹性力学课程的设置和教学与国内其他高校具有类似特点与问题。2006年之前弹性力学作为土木工程本科专业的必修或必选课,学时一般为40学时左右,使用教材以徐芝纶《弹性力学简明教程》为主要教学参考书。在2007版本科教学改革之后,弹性力学在土木工程专业本科中仍然设置为学科基础必修课,但学时改为16学时,考试时采用闭卷考试,对学生学习要求较高,较多学生仍然认为太偏重于理论,理论抽象,数学推导烦琐难以理解,并且其解决实际工程的能力远不如结构力学。在2012版教学计划后,课程性质以及学时都没变,但考试时采用开卷考试,对学生的公式推导要求降低。改为16学时时,教师和学生的感觉都是时间太紧张,学习压力大,所以在刚完成的2015版土木工程本科教学计划中,弹性力学进行了很多变化,首先课程性质发生了改变,由学科基础必修课改为学科基础选修课,让学生有选择的空间,其次学时增加为24学时,让选修弹性力学的同学能真正学习到弹性力学的主要内容。所以目前在现有的学时下,如何保证教学的基本要求和基本内容,用什么方法和手段达到既增大信息量,减少教学时数,又能强化学生能力的培养,成为教学中关注的问题,由此也产生了弹性力学教学内容多和学时少的矛盾。许多高校和研究者在弹性力学课程教学和研究上进行了教学改革,取得了较多有益成果,尽管如此,土木工程专业弹性力学课程在以下几方面尚有待研究与改革:
(1)教学对象上,弹性力学通常主要在工程力学专业开设,需要充分考虑结合土木工程专业的特点。
(2)教学思路上,仍然偏向工程力学方法,在内容选择上较偏向数学,主要是理论上的教学,对理论分析和数值分析结合对比方面缺少。
(3)讲课内容中未能充分引入弹性力学领域的最新进展,尤其是与土木工程结构相关进展,因此在弹性力学课程的教学方式、教学内容、考试形式等方面需要进行一些思考和探讨,对弹性力学教学中的普遍与特殊问题进行研究与实践,将促进学校土木工程学科力学教学的发展。
二、尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平
根据高等院校土木类专业本科指导性专业规范以及2015版培养方案规定的学时,需要考虑在既有学时下,使学生的理论水平能达到当今土木类专业的培养要求。
1.重点突出弹性力学分析思路和概念。在教学中,在分析思路上,一般重点讲授弹性力学平面问题的相关问题,并且对弹性力学平面问题基本理论采取精讲的形式,对空间问题基本理论采取和平面问题基本理论相对比方法进行讲解。如果根据实际,直接从实际工程的三维问题,再到讲授二维问题可能更符合思维过程以及实际工程问题,使得思路更加自然,并且能节省教学课时。另外,在讲授方法思路中应突出思路、概念与结论。如弹性力学中的概念问题:弹性力学中应力的方向以及正负号的定义,平面应力问题和平面应变问题的区分,应力边界条件和位移边界条件的确定方法,处理局部边界条件的圣维南原理,等等,这些都是讲述平面问题基本理论中要熟练掌握的概念。
2.结合具体土木工程实例教学,附加一些分析程序和工具的介绍,拓宽学生分析方面的应用能力。在介绍分析思路时,需要结合有实际工程背景的工程算例来分析,这样可以明确学习目的,激发学生的学习动力。在理论分析完成后,还可以介绍相应的数值分析方法,介绍Matlab计算程序或有限元分析工具,对理论分析过程数值化,让学生自己操作计算,分析结果。最后由于土木工程专业学生在实际工作中需要学会运用,可以结合一些设计规范进行学习,如:公路隧道设计规范(JTGD70-2004)建议采用弹性力学数值方法—有限元法计算围岩的隧道支护结构内力和变形等,通过在理论分析结果和数值分析对比的同时,还可以通过规范要求进行验算。
三、根据当今土木类本科生的培养要求,编写适合土木工程专业学生使用的教材
就目前而言,对于土木类本科生的弹性力学课程,各高等院校所安排的教学内容、教学时数及选用的教材均存有不同。换言之,对教学内容、教学时数及教材均没有统一的指定,仍处在各高校教师根据自己的教学经验进行不断地探索与总结。目前已出版的弹性力学教材有很多种,所使用的教材一般为《弹性力学简明教程》,徐芝仑编,高等教育出版社出版。这本教材所涵盖的内容较多、较全面,也比较深刻,对概念思路的解释较为简洁,但仍然有需要改进之处:
(1)基本上从平面问题到空间问题最后到板壳一些特殊问题,分析讲解思路可以变化,让学生更快更容易的理解。
(2)理论讲解较多,实际土木工程案例的分析较少。
(3)理论推导比较多,数值分析对比较少,数值分析工具的应用较少等,另外学生学习的课余指导用书比较少。为此,编写更加适合土木工程专业的教材以及教材指导用书是有必要的。
四、改革单一的板书教学模式,研制《弹性力学》的CAI电子教案
作为一门强调理论与应用的课程,仅以单一的板书教学模式明显不足。例如,本课程中复杂的理论推导数学演示,这些均可通过CAI电子教案的教学来表述。此项教改工作的目的是在教学时数不足的情况下,就如何实现课堂教学气氛活跃、高效率地完成教学内容、突出理论联系实际等方面而为之。根据本课程教学大纲中教学内容的要求及依据更加丰富的教材,可以编制本门课程的CAI电子教案。在实际教学中,采用多媒体与板书相结合的教学模式,预期可以达到较好的教学效果,授课学生能给出较好的评价。另外,课内教学是本课程的主要任务。但由于本门课程在土木专业上的应用性较强,学生的课程设计、毕业设计均会遇到实际结构问题的数值分析,对此需要课外指导,因此建立教师学生互动平台和窗口也是有必要的。
五、结语
为了提高土木工程专业弹性力学课程教学质量和效果,本文分析了土木工程专业弹性力学课程的教学相关问题,并探索了土木工程专业弹性力学课程的教学改进方法。
1.尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平,使学生的理论分析水平达到当今土木类专业的培养要求。
2.根据当今土木类本科生的培养要求,编写适合土木工程专业学生使用的教材。
3.改革单一的板书教学模式,研制《弹性力学》的CAI电子教案,并建立教师互动平台和窗口。
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加强工程风险管理是政府进行社会管理的一项重要内容,要牢固树立风险意识,建立风险的全过程监控机制。这是建设部副部长黄卫在日前举行的“全国地铁与地下工程技术风险管理研讨会”上提出的要求。他强调,必须深化政府管理理论研究,实现从传统的政府危机管理向政府风险管理的模式转型与超越。
6月18日至19日,由中国土木工程学会、建设部质量安全与行业发展司、北京市建设委员会共同主办2005全国地铁与地下工程技术风险管理研讨会在北京召开。来自不同行业、不同专业、不同部门的专家和学者,围绕地铁建设与地下工程风险管理的理论与应用的最新进展,就如何加强地铁与地下工程建设风险管理,如何建立风险控制机制进行了广泛的研究与深入的探讨。黄卫在会上指出,我国地铁建设目前正处于高速发展时期,3~4年就要建成一条20公里的线路,世界其他国家还没有每年建设20~40公里,甚至100公里地铁的项目管理经验可供借鉴。鉴于地下工程具有建设规模大、技术要求高、建设周期长、投资大、系统复杂等特点,城市地铁工程建设存在着很大的潜在风险。我们要牢固树立风险意识,建立健全风险的全过程监控机制,实现决策的科学化和民主化并建立完备的反馈机制。
风险管理在地下工程的应用研究在美国、欧洲已相当普遍,有些国家甚至已编写出隧道工程风险管理的规范。目前,隧道及地下工程建设风险管理最缺乏的是没有可资利用和借鉴的方法,没有可以利用和指导应用的风险管理手册和指南。据悉,建设部委托土木工程学会组织有关单位专家学者编制的《地铁与地下工程技术风险管理指南》一旦成熟即可出台,并将形成指导全国的地铁风险管理的规范。
据黄卫介绍,为了保证重大工程的质量安全,目前已经建立了对施工图设计文件实施审查、超限高层抗震设防审查、新技术专家审定等一系列审查制度。未来还要引入保险机制,推行工程质量保险制度,培育和规范我国的工程保险市场。建设部即将与保监会联合颁布《关于推进建设工程质量保险工作的意见》,全面启动建设工程质量保险工作。原则上两类工程应办理工程质量保险:一是技术风险较大的房屋建筑工程、市政基础设施工程、土木工程,如商场、体育馆、剧院、学校、地铁等;二是各类商品住宅工程。
据了解,目前我国有20多个城市正在建设或规划建设地铁等轨道交通项目,其中基本符合国务院规定建设标准的城市18个(地铁6个,轻轨12个),初步统计近期规划建设55条线路,约1500公里长,总投资达到5000亿元,而目前在建线路总长则超过390公里。
关键词:《土木工程测量》;实践教学;模块化体系
在《土木工程测量》中,测量技术的应用比较广泛。例如铁路、公路、隧道在建造之前,为了确定一条最经济、最合理的路线,事先必须进行该地带的测量工作,由测量的成果绘制成带状地形图,设计者根据测量成果在地形图上进行线路设计,然后将设计路线的位置标定在地面上,以便施工单位进行施工;在线路跨越江湖河流时,需要建造桥梁,在造桥之前必须绘制两岸的地形地貌图,并测定河流的水位高程、水流速、断面流量和桥梁轴线等,为桥梁设计者提供必要的测绘资料等。因此,土木工程测量是一门应用性、实践性很强的课程,讲授的内容为现代测量基础理论、基本技能,是非测绘工程专业必不可少的学习内容;同时由于课程的实践操作性很强,在教学安排中需要课堂教学、实验教学和集中测量实习并重安排、有机衔接,培养学生实际动手能力、操作经验和创新能力,以及实事求是、严谨认真的科学态度,吃苦耐劳的思想品德,团结协作的工作作风,调动学生的主观能动性,为学生今后从事相关专业的工程勘测、设计、施工和管理工作奠定基础。摘要:由于人们生活水平的提高,人们对于建筑物的要求越来越高,尤其是高层住宅大楼的技术含量正在不断增加。与普通建筑相比,高层住宅楼施工难度较大,所涉及的专业知识更为复杂,同时,整个施工要具有一定的系统性,要想不断提高高层住宅楼的土木工程施工质量,最大限度延长其使用寿命,就要重视施工技术以及施工工艺的运用。在此,结合现阶段高层住宅楼的土木工程建设的实际情况,针对其中存在的问题,进行解决方法以及策略的提出。关键词:高层住宅楼;土木工程;质量控制策略前言随着现阶段建筑行业的飞速发展以及人口的不断增加,我国正在面临着土地短缺的问题,为了进一步提高土地资源利用率,进而满足人们的生活住房需求。建筑物逐渐向高层建筑发展。实践证明,高层住宅楼的土木工程的实施可以为社会带来更多的利益,一是高层住宅楼的建设可以让相应的人口聚集;二是可以最大限度上节省资源,有效节约土地资源;散是让市政工程的工期有效缩短。在不同的国家,对于高层建筑的定义也存在一定的不同,在美国,高于24.6m或是7层以上的建筑被称之为高层建筑。然而,在我国高于28m或是10层以上的建筑被称之为高层建筑。这就导致质量控制过程中存在一定的问题,在此,进行高层住宅楼的土木工程质量控制策略的探讨具有十分重要的意义。
1.高层住宅楼的土木工程质量控制的注意点
在进行高层住宅楼的土木工程质量控制过程中,往往还是存在一定的问题,这些问题严重影响到高层住宅楼的土木工程质量控制水平,针对其中存在的问题,进行深入分析。1.1日常施工设备日常维护与管理在进行高层住宅楼建设过程中,往往会使用到各种设备,部分设备由于使用时间过长、性能存在一定的问题,导致机械事故的发生,因此,在施工过程中,要从整个土木工程建设出发,不能够只关心一些小的利益进而忽视安全问题。对于整个土木工程经常能够用到的设施,要派遣专业人员进行这些设备的管理,同时,要定期进行设备的检测,确保这些设备性能的良好,为设备的正常使用提供一定的保障。例如,若是三脚架的结构存在不稳定问题,三脚架倒塌之后很容易相应的财产损失,严重的就是相关人员的损伤。仅仅三脚架就会出现较大的损失,何况是其他大型设备。在进行施工管理过程中,往往要涉及到各个方面,换句话说,就是要对整个土木工程中所使用机械结构的合理性、使用的规范性以及日常维修等方面进行有效的控制,进一步减少安全事故的发生,提高其施工质量。1.2建筑周边在进行高层住宅楼建设过程中,一般都会安排有地下室,这些地下室有的是一层,有的是多层。要想实现这一目标,在进行基坑挖掘的过程中,就需要挖掘较深的基坑。这就导致基坑周围因为这一原因所导致的塌方现象,这对于整个高层住宅楼的土木工程是一个较大的安全隐患。同时,在进行基坑挖掘的过程中,往往还会挖掘到地下水道,由于水的作用,往往会导致周围土质输送,地基的承载力下降,无法承受高层住宅楼的重量。因此,在进行基坑挖掘之后,一定要进行周围环境的支护。其中最为关键的一个环节就是进行降水排水工作。在进行建筑施工之前,要仔细分析建筑周围环境,并选择符合现状的降水方法。在进行排水的过程中,若是有意外事件的出现,例如流沙、管道坍塌,工作人员就要根据其实际情况进行补救方法的采取,以免影响到周围的建筑,发生严重的安全事故。1.3土木工程监督管理工作要想不断提高土木工程的质量控制水平,就要重视监管工作的进行。一个土木工程的监管工作内容主要包括工程的总体监督、工程使用材料的质量监控、工程资金投入使用以及人员管理等方面。在进行监管工作中,可以设立一个监理单位,其主要职责是负责所有监理事务。现阶段土木工程建筑过程中往往存在两个独立的利益单位,一个是施工工程承包单位与业主;一个是工程建筑设计单位。由于在利益方面存在一定的不同,因此,这两者之间存在不同的立场与观念,若是这两者之间出现矛盾,将会直接影响到整个工程的进度以及质量控制水平。因此,监理单位应该体现出公正第三方形象出现,在确保土木工程顺利实施的过程中,还要保障这两者之间的有效沟通。1.4工程施工进程在进行这一工程施工之前,就要进行一个详细施工进度计划表的制作,然后按照实际情况进行每天工程进度的规划,施工队伍要根据这一计划表进行工程的施工,每一个细节能不能够忽视。若是工期拖延的时间越久,整个工程所需要投资资金就越多,因此,在进行工程施工的过程中,应该尽量保障进度的按时完成。此外,工程相关负责人要尽量协调工程进度,进行施工人员的有效安排,控制工程进度,以免发生目标失控。若是在工程施工过程中发现进度落后情况较为严重或是出现超前情况,那么工程负责人就要进行造成这一现象的原因分析,及时进行进度的调整,确保施工完成。1.5土木工程施工过程中高层建筑裂缝控制分析在进行高层住宅楼的土木工程施工中,裂缝的出现是无法避免的,因为,工程材料的凝固必然导致细小裂缝的出现。由于裂缝的种类较多,有由于运动造成的,也有稳定类型的,也有闭合类型的。这些裂缝的出现会直接影响到高层建筑的整体质量,因此,对于整个土木工程施工来说,应该最大限度的减少裂缝的出现。为了能够减少裂缝的出现,应该采取相应的解决方法,其中,一项关键环节就是“放”与“抗”。这里我们所指的放就是在裂缝还有变形能力的时候,采取相应的措施阻止裂缝进一步扩大。一般我们所采取的措施就是在砌填充墙的时候在底部留下一定的空间,经过一个星期等待裂缝充分的运动之后再将这个预留空间的填补好。所谓的抗就是指在裂缝已经稳定的情况下,采取相应的措施让烈风不再进一步扩大。一般我们所采取的措施就是使用旱墙比比较高的水泥,同时搀合相应的材料,让整个建筑工程趋于稳定。
2.总结
综上所述,进行高层住宅楼的土木工程质量控制策略的探讨对于促进工程施工质量的提高以及降低安全事故发生率具有十分重要的意义,此外,进行质量控制,还能够进一步延长高层住宅楼的使用寿命,为人们的生命安全提供一定的保障。在此,结合现阶段高层住宅楼的土木工程建设的实际情况,从日常施工设备日常维护与管理、建筑周边、土木工程监督管理工作、工程施工进程、土木工程施工过程中高层建筑裂缝控制五个方面进行分析,希望能够起到一定的借鉴作用。
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Teaching research and practice of environmental geotechnical engineering
RAO Pingping, SONG Zhongqiang, ZHANG Feixiang
(Department of Civil Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, P. R. China)
Abstract:
关键词:课程体系;改革教学;路桥方向;土木工程
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2012)12-0049-02
1998年教育部颁布新的本科专业目录,其中土木工程专业是由原来的矿井建设、建筑工程、城镇建设(部分)、交通土建工程、工业设备安装工程、饭店工程、涉外建筑工程、土木工程等八个专业合并而成。其中的道路与桥梁工程方向是土木工程专业设置的6个专业方向之一。为了适应新形势下人才培养模式的要求,在“大土木”的框架下,有必要从路桥方向学生工程能力培养入手,确立指导思想,明确培养目标,探讨课程改革创新的内容和途径,全面推动土木工程专业路桥方向课程体系的改革和实践。
一、课程体系改革的指导思想
土木工程专业路桥方向课程体系改革研究的重点应以确立面向21世纪的人才为培养目标,以培养学生的创新意识,激发学生的个性发展为职责。要求培养的学生能适应科技进步和社会发展需要,基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、有创新精神,掌握现代化科学的管理理论、方法和手段,具有较强的适应性和竞争力。基于以上原因,在课程体系改革中具体体现在对学生的知识要求、能力要求和素质要求三个方面。
(一)知识要求
使学生具有较扎实的自然科学基础,对工程材料的基本性能、工程测绘与工程制图的原理和方法、工程结构构件的力学性能和计算原理、工程施工和组织的一般过程、工程管理和技术经济分析的方法、结构选型和构造的基本知识、结构工程的设计方法以及相关软件的应用技术均能掌握,同时要求了解本专业的法规、规范与规程,了解本专业科学技术的新发展。
(二)能力要求
使学生具有较强的自学能力,具有综合应用各种手段(包括外语)查取资料、获取信息的能力,具有本专业所必需的实验、测试、计算机应用等技能,获得土木工程师的基本训练,具有从事道路与桥梁工程设计、施工、管理、地基处理等领域的工作能力,具有较强的开拓精神,具有一定的创新思维和科研能力。
(三)素质要求
使学生能比较系统地掌握本专业所必需的科学与技术理论知识,具有一定的专业知识、技术知识、经济知识和管理知识,对本专业学科范围科学技术的新发展及其动向有所了解,具有较好的文化素质、心理素质以及一定的修养。
二、课程体系改革的基本内容和途径
(一)课程体系改革的基本内容
按照课程体系改革指导思想的要求,课程体系改革的基本内容有:(1)制定新的培养计划和教学大纲;(2)了解本专业学科范围内科学技术的新发展,编写路桥方向课程体系的教材和教学参考书;(3)对课程体系、教学内容、教学方法、考核办法进行改革实践;(4)建立实习基地,对实习、课程设计和毕业设计等实践性教学进行改革实践。
(二)课程体系改革的途径
为了适应社会不断发展的需要,在课堂教学学时少的情况下,优化课程设置,整合和重组课程内容,改进教学方法,以实现学生在知识、能力和素质上协调发展,适应人才市场的需求。
1.构建课程平台,明确专业方向。土木工程的范围非常广泛,包括土木工程材料、基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁港口工程、地下工程、水利水电工程、给水排水工程、土木工程施工、建设项目管理等。土木工程专业各个不同的方向,在基础力学、工程材料和结构分析等方面具有一定的相通性。为了适应学生就业市场的变化和单位对人才的合理配置要求,为了加强学生的工程能力与素质教育,在大学的前三学年,为土木工程专业学生搭建公共教育平台(即公共基础课程、大类学科基础与专业基础课程),到第四学年由学生自主选择不同的专业方向(即专业方向课程),只有这样培养出的学生才能做到真正的面向企业服务社会。
2.优化课程设置,突出专业特点。在制定土木工程专业培养计划上,应对课程内容进行优化设置。如将力学类、结构类、施工管理类及工程材料、工程测量课程等分别采用精简归并重复性内容,剥离共性理论性内容,重新构建课程等办法,避免课程的重复。同时,在课程间反复协调的基础上,修改课程教学大纲,使学科基础课实现“宽厚”,专业课实现门类多、内容新、学时精和信息量大。只有这样才能较好地实现土木工程专业的真正方向,较容易地解决“专业口径宽、学时少”出现的各种矛盾,以满足学生专业课学习的要求,满足毕业生在工作中的专业改向、新项目研究或继续专业学习的要求,为将来在不同的领域发展奠定基础。
3.提高教师素质,建设特色教材。在教学中,教师既要具有扎实的专业知识,又要积极参与实际工程项目,同时还要进行科学研究,在自我学习提高的同时,有义务将本学科最新的研究成果应用到特色教材的建设中。与教学计划、教学大纲配套的系列教材是课程体系改革成果的载体和改革得以实现的手段,也是实现培养目标的重要保证。方向课程体系的教材内容应相互协调,紧密结合工程实际,要与教学计划要求吻合,要有利于培养和提高学生分析问题、解决问题的能力。结合新的应用型人才培养模式的改革与实施,在路桥方向课程体系的改革研究与实践中,我们编写出版了《桥梁工程》、《路基路面工程》、《高速公路》、《道路勘测设计》、《土木工程专业路桥方向毕业设计指导》等十几部教材和教学参考书。
4.紧跟学科发展,培养创新思维。学生专业能力的提高,创新思维是关键。为了扩展学生的知识面,我们适当增加了法律、管理、工程经济和反映本专业新技术的选修课等,例如:《交通工程学》、《公路经济学》、《公路网规划》、《道路景观设计》、《公路测设新技术》、《地铁与轻轨》、《路面管理系统》、《路基处理技术》、《工程加固技术最新进展》、《道路桥梁检测新技术》、《midas Civil软件工程应用》等,努力培养学生的创新思维,满足企业对创新应用型人才的需要。定期举办专题讲座,例如:道路工程专题讲座和桥梁工程专题讲座。为了把握最新道路与桥梁工程知识,定期邀请设计院施工企业、管理部门和科研院所的知名专家举办专题讲座,让学生了解目前道桥工程的发展现状、存在的问题及今后的发展方向,让学生了解最新的管理方法、新颖的设计方案、成熟的施工经验、成功的工程案例和最新的检测设备和技术。
5.注重实践教学,加强应用能力。为了全面培养学生的实践能力和工程能力,提高学生的专业素质,我们有实验课、工地实习、课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计和课外科技创新等实践性教学环节,使学生逐步确立工程结构意识。根据课程的特点,对体现专业内容的实验,在适当增加实践教学学时的同时,由实验指导教师根据内容对实验小组的每位同学进行现场提问考核,重点考核实验的步骤、环节,确保人人会做。实验后学生要上交一份内容详细的实验报告。充分利用校外的实践教学资源,选择央企、大型国有或民营企业,由专业教师带领学生到工地实习。时间视工程情况而定,一般在6周时间。首先,邀请工地的技术人员给学生介绍工程概况,然后,在技术人员的带领下分成若干个小组进行现场参观,技术人员讲解技术要求,最后,学生根据所见所闻向技术人员提问。实习期间,学生在工地现场由技术人员安排工作,专业教师协调管理。实习后学生要上交一份图文并茂的实习报告。对专业课程设置的课程设计,例如:《桥梁工程》、《道路勘测设计》和《路基路面工程》等均设置1周时间的课程设计。教师列出主要参考资料,引导学生逐步分析基础资料、认真讨论不同的方案。在结构计算中,首先要求学生必须明确工程结构概念,再结合具体设计内容,引导学生重视结构构造问题,并按规范要求认真。设计后,学生要上交一本计算书和施工图。为了加深学生对桥梁结构的了解,熟悉各种桥梁结构形式、构件构造特点及传力特点,给出要求,让学生采用最简单的材料,自己动手制作模型。通过做模型参加竞赛,使学生加深对各种桥梁结构形式构造的了解,让复杂的理论知识感性化,同时也培养学生团结协作的精神,增进同学间的感情。
6.改革考核方法,挖掘学生潜力。学生成绩考核的本身,对教学改革有着明确的指导意义。学生成绩的考核包括:理论考试、课程设计考核、实验考核、实习考核、毕业设计考核及参加相关科技活动情况等部分。根据培养内容学分绩点的不同,在考核形式上采用闭卷考试、开卷考试、综合测试、大作业、命题论文、实习报告等多种形式。在考核内容上力求体现出学生掌握基本知识、理解重点知识、灵活运用综合知识的能力。这种考核办法改变了以前学生应付考试、死记硬背书本知识的尴尬局面,激发了学生学习的热情,充分挖掘其潜力,使学生变被动学习为主动。
通过课程体系改革的研究与实践,我们深刻认识到,教学改革要服务于社会,要努力培养学生的创新意识,提高学生的工程应用能力,使学生真正具备较强的市场适应性和竞争力,以实现满足社会对人才的需求。
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关键词:毕业实习;毕业设计;教学研究
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)20-0073-02
一、前沿
目前,我国工程教育领域的毕业生数量已高居国际之首,在我国高等教育体系中,土木工程专业在每个高校中都有开设,每年毕业的学生人数占据相当的比例。然而,随着我国科学技术的发展,用人单位和就业市场对毕业生的要求也在发生变化。近年来,面对目前土木工程专业教育中存在的问题,不同高校的学者都结合本校的实际情况给出了不同的解决方式[1-3],但朱高峰院士在总结并肯定我国本科教学取得的较大成绩的同时,还存在着一些问题,如教学模式比较单一和学生实践能力不足[4]。为了弥补在教学方法上与国外大学的差距[5-7],2010年,教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”,随后,教育部和住建部积极推动了在土建类专业的实施。为了贯彻实施该计划和培养合理的工程师,我校土木工程专业也在积极制定相应的措施。
从毕业设计角度来说,毕业设计是学生走向工作岗位的最后的课程,是培养学生的重要教学环节,也是检验学生综合运用不同知识点发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。为了使毕业设计取得应有的教学效果,近年来我校积极探索相应改革方法,本文对我校土木工程专业毕业设计的想法和经验进行了探讨,引玉之砖,希望为提高本科生培养质量提供行之有效的措施。
二、目前毕业实习和毕业设计的教学模式和存在的问题
多年来,我校的土木工程专业的学生毕业实习采用统一和集中方式,即在大学四年中第八学期开学之后的前两周,由学院教务办集中组织指导教师,联系实习单位,每天早上指导教师组织所有学生集体出发到实习单位进行实习,两周实习之后再进行毕业设计,多年来,指导教师深深感觉到这种统一的毕业实习存在很多不足,主要有:
1.区域限制使毕业实习操作困难。我校地处东北哈尔滨,哈尔滨市是一个四季鲜明的城市,可供建筑施工的月份主要集中在每年的5~11月,每年剩余月份都处于非施工状态,然而哈尔滨地区每年春季学期开学在3月份,也就是说土木工程专业的毕业实习日期是三月初开始到三月中旬结束,但是这个时间段哈尔滨不是施工日期,所以每年联系到的施工场地大都处于非主体结构施工的日子,因此,即使学生到施工场地去实习,也难以保证毕业实习的针对性和有效性。
2.人数众多,实习效果难以保证。我校近几年土木工程专业招生分为两个班级,2010年以后分为三个班级,学生人数在60~90人之间,这给集中毕业实习带来一个很现实的问题,就是在一个实习场地很难容纳这么多学生,实习单位考虑现场安全问题大多不愿意接受学生实习,即使到了实习现场,受实习时间的限制,指导教师也很难保证所有学生的实习效果,实习往往是走马观花,形式大于实习本身,同时,又由于实习经费和现场条件的限制,在实习现场不能解决学生的就餐问题,也就带来了学生在施工单位的实习时间不能得到保证的问题,不能达到锻炼学生的目的和教学要求。
3.毕业设计和毕业实习脱节。毕业实习是在毕业设计的前两周,也就是说毕业实习结束之后立即进行毕业设计,虽然毕业实习可以为毕业设计提供实践支持,但同时也暴露出一些问题,集中毕业实习不能保证其针对性,学生在进行毕业实习时还没有完全开展毕业设计,那么学生在进行毕业设计过程中遇到的难点在毕业实习中不一定得到解决,而学生在实习场地学习到的知识可能对毕业设计帮助不大,这样的毕业实习对毕业设计效果难以得到保证。此时毕业实习已经结束,学生对于难以理解的问题只能靠指导教师的指导和查阅资料来解决,在一定程度上会影响学生的毕业设计质量。
三、基于集中分散制的土木工程专业毕业实习和毕业设计相结合的教学方法的探讨
为了提高本科毕业设计的质量,哈尔滨工程大学航建学院近年来结合自身区域特点和土木工程专业毕业设计中存在的不足,多次举行教学方法的研讨会,并借鉴国内高校的一些措施[8-11],制定了具有本校特色的基于集中分散制的土木工程专业毕业实习和毕业设计相结合的教学方法,具体措施如下。
1.“一师多徒”的教学方法。我校土木工程专业从2009年开始实施“一师多徒”的措施,即在大学的第五学期进入专业课学习阶段开始,由学院组织学生根据每位教师的特点自己选择指导教师,指导教师一方面通过面对面地和学生交流,培养学生对学习的兴趣,关注学生的生活,掌握学生的心理特点,同时指导学生的学习计划,参加学校和学院的科创活动,另一方面,积极灌输学生实践活动的重要性,引导学生在暑假期间积极参加现场实习,为专业课的学习和毕业设计奠定基础。
2.毕业设计题目选择制。在大学的第七学期期末,所有土木工程专业的指导教师将今年的毕业设计题目、教学等情况汇总后向学生,学生可根据自己喜欢的毕业设计题目、结构类型和具体要求等情况选择指导教师,指导教师根据所指导学生的具体情况布置在寒假期间需要阅读的文献、书籍和相关资料,使学生在时间和心理上有所准备。
3.集中分散制的土木工程专业毕业实习和毕业设计相结合的教学方法。对于统一集中方式的毕业实习和毕业设计脱节,其效果难以得到保证,目前,有的高校采用分散制的毕业实习模式[12],但是该模式执行起来较困难,如学生的自律性不同,有的学生甚至采取造假的方式来应付毕业实习。根据目前我校的区域等特点,从2009级土木工程专业本科生开始采取“集中分散制的土木工程专业毕业实习和毕业设计相结合的教学方法”,该教学方法如下:①对于集中分散制而言,学院不再采取由指导教师统一带领学生到单位实习,而是指导教师根据学生所选定的毕业设计题目,由老师或学院有针对性的联系实习场地,学生在现场可以根据指导教师和现场技术人员的讲解有针对性地进行笔记记录和拍摄相片,也就是说,将人数多的土木工程专业的本科生分散开,毕业实习由指导教师全权负责。②相近题目的指导教师1~3人可以组成一组,由其中一名指导教师带队带领学生到现场进行毕业实习,这样,指导教师可根据具体情况有针对性地指导学生实习,实习效果较好,也就是说,将分散的学生根据实际情况在此集中起来进行毕业实习。③指导教师和学生可根据在毕业设计中遇到的实际情况,可以有针对性地选择实习时间,如可以选择边实习边进行毕业设计,这样可以将毕业实习和毕业设计有机的结合起来,这样集中分散相融合的方法,一方面解决了因为人数多导致实习单位不愿意接受的问题,另一方面使学生在毕业设计时遇到的难题可以马上解决,使土木工程专业的毕业实习和毕业设计两种都取得良好的效果。
四、结论
土木工程专业的毕业设计检验学生综合运用知识的能力,毕业实习在加深对所从事行业了解的同时,也为毕业设计提供知识储备,两者相辅相成,基于此,我校在近几年在总结毕业实习和毕业设计存在不足的基础上,提出了基于集中分散制的土木工程专业毕业实习和毕业设计相结合的教学方法,取得了较好的效果,并可以为提高本科教学质量提供可借鉴的思路。
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