时间:2023-03-16 16:38:40
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关键词:施工;安全;环保
Abstract: this paper mainly introduces the multilayer, high-rise has about super-tall buildings construction the difficulties and new construction technology, and in the process of how to ensure safety construction, protection of the environment.
Key words: the construction; Security; Environmental protection
中图分类号:TU7 文献标识码:A文章编号:
1 多层建筑发展的新趋势
随着我国建筑业的不断进步和发展,我国多层建筑施工呈现出新的特点,随着老城区的新规划,建设部门兴建高楼,使得城区内的建筑空间越来越小,多层建筑密度越来越大,致使土建施工人员及管理人员对施工过程中的环境保护、安全防护等问题也变得非常突出。主要表面为以下两点:
一是多层建筑由单纯追求高度方面的发展,到同时追求形体的特异和立面的丰富多彩,在结构功能得到提升、造型优美新颖的同时,也使上部结构的施工技术难度大大增加。如模板体系,施工机械设备等。
二是从多层建筑一次建成交付使用,到为了进一步提高投资效率,而采用分阶段建设交付使用。因此在建设过程中也必然面临部分施工、部分开业或者上部施工、下部开业的情况,这对施工过程中的人员安全、场地利用和确保购物环境舒适等绿色施工技术提出了新的挑战。
2 高层建筑施工技术
2.1 深基坑施工的控制技术多层建筑深基坑的施工时,对周边环境或多或少存在一定的影响。
主要原因是深基坑土方开挖过程是土体卸载过程,会造成周边建筑、管线或地下结构产生一定量的沉降和偏移,因此,在深基坑施工过程中,对周边环境影响的控制是至关重要的。特别是紧邻“生命线”工程的多层建筑的施工,深基坑的施工过程中的变形控制的良好与否,事关“生命线”工程和超高层施工过程中的安全,需要特别关注。
实践证明,采用现代控制理论对深基坑施工过程进行控制,可以有效地解决这个难题。目前工程控制方法与系统主要有三大类:开环控制、闭环控制和自适应控制。其中开环控制属经典工程控制方法,非常成熟,但由于不存在反馈系统,开环控制不能根据施工过程情况调整控制措施,控制精度比较低。闭环控制属现代工程控制方法,由于包含反馈系统,能够根据结构状态监测结果不断调整控制措施,适合结构复杂的工程,控制精度比较高。自适应控制属最新的工程控制方法,理论研究和工程实践都取得一定成果,但总体上还处于探索阶段。在目前,闭环控制方法是深基坑施工过程控制中比较有效的方法。
基于上述分析和研究,特殊环境下深基坑施工的总体思路和方法是以现代工程控制理论为指导,以结构-岩同作用分析方法为手段,通过施工方案的优化达到施工过程环境受控的目的。
2.2 地上结构施工技术
2.2.1 斜爬模体系的设计和应用在以往多层建筑建造过程中,电动脚手及模板系统得到了广泛的应用,这在多层建筑结构立面垂直时此类体系具有良好的适应性,但当结构立面为斜面或者曲面的时候,这类体系会遇到很大的困难。而在闹市区的多层建筑施工时,通常均面临场地狭小,距离地面交通较近的实际情况,因此必须采用安全可靠的脚手和模板体系,这样才能既可以保证工程顺利的进行,又可以兼顾周边闹市区的安全。针对这个问题,经过研究开发,我们创新性地提出了一种可分离的斜爬模体系,可以充分适应高层建筑各种特殊外立面的要求。
2.2.2 可收分整体提升钢平台技术整体提升钢平台具有整体性好、安全性高、施工操作面大等优点,因此在多层建筑核芯筒施工中也得到了广泛的应用。但是如果核芯筒形状上下变化较大,则整体提升钢平台也就面临收分处理的困难。
针对这个问题,我们研究开发了可收分的整体提升钢平台体系。
其构成和工作原理如下:在建筑结构核芯筒剪力墙上设置格构柱,用钢梁和钢板搭设平台,将内外脚手悬挂于钢平台下,再采用提升设备将整个钢平台随楼层施工进行提升。如施工中要经历拆除部分内脚手和拆除部分钢梁的过程时,则在剪力墙增设悬锚脚手或钢桁架进行过渡,并随楼层上升逐层补缺,以满足施工操作。
2.2.3 超高空的钢结构塔桅安装技术多层建筑由于建筑造型或功能的需要,通常在结构顶部设置钢结构塔桅。目前顶部塔桅的施工方法主要有三种,一是采用塔吊散装,二是采用整体提升,三是采用直升飞机吊装。第一二种方法依赖于顶部的施工作业面和结构形式,第三种则风险很大。因此在顶部施工作业面有限,且塔桅高度高、重量重的情况下,其施工必然面临很大的困难,采用攀升吊技术就能很好的解决这上困难。
2.3 绿色施工技术在施工场地狭小的闹市区,进行多层建筑的建造,带来了许多以安全防护为重点的环境保护新问题和超常规垂直运输、交通组织以及营造购物环境舒适度等一系列绿色施工技术难题。
2.3.1 安全防护技术多层建筑续建工程中,如果建筑部分已投入商业运营,通常商场内购物、休闲、餐饮、娱乐设施齐全,顾客会络绎不绝,且由于地处闹市区,周边道路也通常是交通要道,人流、车流量极高,所以,安全防护的重点是防止发生超高层施工过程中的高空坠落对地面物品、人流和车流产生危害。针对此项问题,具体技术方案是:通过安全防护分析,确定需要实施防护的区域、需求和防护内容;确立不同阶段施工防护的特点和重点;考虑施工防护体系对行人、顾客和交通的影响,同时综合防护体系本身的强度要求、防火要求、维护方式、综合利用等因素。
2.3.2 环境保护技术建筑施工尤其是多层建筑的续建施工会对周围环境产生噪声、光的污染。因此,防止施工过程中的声、光对环境的影响、强化废弃物的合理处置是多层建筑续建施工中又一大难题。针对这种特殊条件下施工的噪音、光、施工污水、生活污水等污染源,其解决方案还是采用专门的措施,防止施工对环境的影响。如对混凝土浇捣等可能产生较大噪音的施工项目,通过设置隔离棚,将泵车产生的噪音隔离;在临近居民区的地方设置施工层隔音壁,来隔离噪音;设立特殊的施工污水汇集系统,将施工污水集中处理后排放;采用“立体场布”的思路,将场地设置在已建好的建筑结构上,设置空中材料周转场地,建立立体的材料堆放、接力运输的体系。为适应“立体场布”的需求,在垂直运输机械布置上,我们采取“高空接力安装技术”、特殊基础加固技术、电梯接力和超长扶墙等专门措施,解决续建工程带来的特殊难题。
2.3.3 混凝土回收利用技术由于在混凝土输送方面经常会遇到“如何穿越人行道和在营业中的楼层布置混凝土泵送以及结束时泵管中余下混凝土的处理”等问题,对此,我们设计了门架式泵管支架和配套的回收利用截止阀,解决了特殊的泵管布置和管中余料的回收问题。在地面上,通过交通组织,使人行道的一部分临时改成非机动车道,而将非机动车道利用来布置泵车,地面泵管利用门架式泵管架跨越人行道,这样可避免对交通产生影响;另外通过专门泵管支架系统的保护,可解决复杂路径泵管的布设问题。
关键词:土木工程;系统性和综合性;论文和科研训练;创新实践改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)01-0036-03
为进一步推进工程教育教学改革,借鉴世界先进国家和地区高等工程教育的成功经验,树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念;以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养适应我国经济社会发展需要的工程技术人才;选择土木工程专业进行“卓越工程师培养计划”的工程实践与创新能力改革与实践研究势在必行。为推进土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实施,建立以创新能力为核心的人才培养模式,改革课程内容、知识学习方式、考核方式和评价标准,加强实践教学及能力培养方式等关键环节。实施“全过程、递进式”的实践教学体系,建立稳定的大型企业实习基地,培养学生的动手能力、基本技能、表达能力和工程综合能力,创建高校和行业企业联合培养人才的新机制,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量土木工程技术人才。
一、土木工程专业培养目标
根据土木工程行业特征和土木工程教育特色以及企业培养目标,要求学生将所学的理论知识和工程实践紧密结合,在工程设计的实践过程中,能够运用科学的方法和手段,以及所学的基础理论和专业知识,去发现、分析和解决实际工程问题,能够参与项目开发和工程设计,能够进行项目立项阶段、可行性研究阶段、设计方案比选、初步设计、技术设计、施工图设计阶段的设计工作,具有专业软件的应用和开发能力,具有从事科学研究和科学实验的能力,具有一定的判断能力和创新能力,具有独立的分析问题和解决问题的能力,具有一定的市场经营和开拓能力,因此有必要要求学生在企业工作和学习,结合工作实践,进行论文选题,完成论文的研究工作。
二、土木工程专业培养标准及培养体系
在企业的学习和工作,应使学生具有良好的思想品德、道德修养;具有高度的社会责任感和吃苦耐劳的敬业精神;能够运用科学的方法和手段进行独立分析问题、解决问题的能力;掌握土木工程领域有关技术标准、规范并熟练使用;熟练掌握专业软件的应用,并初步具有专业软件的开发能力;具有一定的科研能力和实践创新能力;具有项目规划及工程管理能力;具有一定的行政能力,能有效地与人沟通与交流,能够与人协调以及整合可利用资源的能力;了解国内外建筑工程承包市场,具有开拓国内外建筑工程承包市场的意识和能力;掌握本领域最新技术发展趋势,具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力;能够应用外语交流,具有良好的国际观,了解国际先进的建筑材料、建筑技术和设计标准,与国际同行业接轨。在培养学生终身学习、勤奋、进取、不断创新,企业、行业和社会发展,自己的人生观和价值观等方面获得能力。学生在企业学习阶段,将在学校聘任的、具有高级技术职称的企业设计工程师以及学校指派的业务水平高、责任心强、具有工程实践经验的教师(双导师)的指导下,完成毕业论文(设计)的工作。毕业论文(设计)选题直接来源于企业工程设计实际或者具有明确的工程背景和应用价值,能够使学生通过工程设计中关键问题的研究,获得较全面的基本训练,培养能综合运用科学技术理论、方法和手段,独立解决工程实际问题和担负专门技术工作的能力。论文应在双导师的指导下由学生独立完成,论文形式主要是工程设计类、结构分析软件应用类、结构监测和试验类或工程管理类,论文评阅人和答辩委员中均应至少有一名来自企业部门的专家。
三、土木工程专业论文和科研训练的基本要求
根据土木工程专业培养目标、标准和培养体系,学生论文选题和科研综合训练应直接来源于土木工程实际或具有明确的工程背景,其研究成果要有工程实际应用价值,拟解决的问题应有一定的技术难度和工作量,也要求具有一定的理论深度和先进性。因此可从大土木工程领域中多方面选取,如:(1)工程结构设计与静动力力学分析;(2)大型构筑物的施工技术研究与应用;(3)大型构筑物现场监测与试验研究;(4)应用基础性研究、预研专题,如结构抗震与防灾减灾;(5)一个较为完整的土木工程技术项目或工程管理项目的规划或研究;(6)高层建筑结构或大跨钢结构设计;(7)桥梁设计和施工监测;(8)路基路面设计和施工监管;(9)高边坡与深基坑工程设计;(10)隧道结构分析与工程设计;(11)地铁区间和车站结构设计等。对于论文形式可以是工程设计性或研究性论文。论文主要应包括以下部分:中英文摘要、关键词;独立完成与诚信声明;选题的依据与意义;国内外文献资料综述;论文主体部分:研究内容、设计方案、分析计算、实验研究等;结论;参考文献;必要的附录(包括企业应用证明、项目鉴定报告、获奖成果证书、设计图纸、程序源代码、等)和致谢等。对于论文的内容可以要求有:(1)文献综述应对选题所涉及的工程技术问题或研究课题的国内外状况有清晰的描述与分析;(2)综合运用基础理论、科学方法、专业知识和技术手段对所解决的工程实际问题进行分析研究,并能在某方面提出独立见解;(3)论文工作应有明确的工程应用背景,有一定的技术难度或理论深度,论文成果具有先进性和实用性;(4)论文工作应在导师指导下独立完成。论文工作量饱满,一般应至少有一学年的论文工作时间;(5)论文写作要求概念清晰、结构合理、层次分明、文理通顺,版式规范。对于不同领域或形式的工程专业论文应有不同的具体要求,如:(1)工程结构设计类论文,应以解决基础建设或工程实际问题为重点,设计方案正确,布局及设计结构合理,力学分析数据准确,设计符合土木行业标准,技术文档齐全,结构设计方案能够投入实施或通过了相关业务部门的评估;(2)应用基础性研究类(包括应用基础研究、应用研究、预先研究、实验研究等)项目论文,综合应用基础理论与专业知识,分析过程正确,实验方法科学,实验结果可信,论文成果具有先进性和实用性;(3)工程结构力学分析和设计软件应用类的论文,针对实际工程结构应用背景,要求分析合理,总体结构力学建模正确,应用程序编制或工程软件应用正确,文档规范,并通过结构工作状态测试或可进行现场演示;(4)土木工程和施工技术管理类的论文,应有明确的工程结构应用背景,建立项目管理过程和经济概算预测及评估,研究成果应具有一定经济或社会效益,统计或收集的数据可靠、充分,理论建模和分析方法科学正确;(5)工程结构施工监测和结构试验类论文,针对实际工程结构施工现场,如桥梁、道路和大型结构物施工过程监测,关键结构的强度和动力学性能试验等。掌握试验和监测设备的使用技术,监测和试验数据可靠、翔实。论文阐明试验结果在具体结构现场的应用和有效建议。
四、土木工程专业论文和科研训练的质量评价体系探讨
如何评价学生的学习效果是关系到土木工程专业教育是否能达到培养目标的至关重要的问题。因此,有必要研究和科学制定有效的评价指标,来对学生的各种能力进行综合评价,实现多样化考核方式,包括产业界专家对学生实践能力的评价。通过引入企业质量管理理论,探索土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实践教学质量管理模式,加强对实践教学各环节的全员、全程和全方位质量管理与监控。然而对学生论文和科研综合训练的质量管理则要对不同领域或形式的论文,根据论文内容的重要性给予不同的权重系数进行论文的质量评价与控制,见表1、表2。
五、结论
在我国经济发展转型升级与全面提升国际竞争力的关键时期,培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的工程技术型人才,是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必要条件。改革现有的工程技术人才培养模式,实现理论教学与实践教学有机统一、学校学习与企业实践有机结合,学生的知识、能力、素质有机协调发展是必要的。根据自身实际和专业特点,改革人才培养模式,根据社会需求和人才培养规律,制定相应的培养方案;重新构建课程体系,并进行整体优化,着重处理好知识传授与能力培养、理论教学与实践教学、基础课程与专业课程、培养口径与和职业要求等关系,形成有利于培养工程师应具有的知识、素质和能力的课程体系和实践教学体系。改革教学内容,删繁就简、推陈出新,增加新兴科学技术和工程应用知识;充分利用行业优势与特色,进行产学研合作,建立互动共赢、各负其责的校企联合培养体系,充分发挥企业在土木工程专业学位论文和科研综合训练等实践环节培养过程中的重要作用。
参考文献:
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中国土木工程专业研究生培养模式探索
(一)确定土木工程专业研究生的培养理念及目标
土木工程专业研究生的培养应在保证硕士研究生具有正确价值观和良好道德情操、具备坚实理论知识和科研能力的基础上,侧重培养工程实践能力,使之能够具有解决实际工程中复杂问题的能力,成为与国际形势接轨、掌握建筑领域尖端技术的高素质工程型人才[3]。
(二)明确土木工程研究生培养质量的影响因素
单一的培养模式和传统的课堂教学模式,使学生的个性和特长得不到充分发挥,限制了学生的创造性思维发展,使研究生教育无异于本科教育,大部分缺乏独立研究和创新的能力。就土木工程专业来说,更应偏向实践和应用。
(三)研究生培养模式的建议
首先,高校应改革土木专业研究生教育模式。例如将土木专业研究生的培养类型细化到理论研究型和工程实践型等方向,使研究生的培养更具有针对性。在课程设置上,由于土木工程学科所包含的知识面宽,涉及的内容广,因此,课程设置要有针对性和普遍性,多设置基础课程[4],使学生主要掌握学习方法,而非单纯地学习课程本身。同时,教师要使学生形成完整的知识框架和体系,使学生有机会接受该领域最前沿的知识和研究方法,使研究生从基础知识的学习、查阅文献到撰写论文等工作中学到做科研应具备的基本素养和能力,并在此基础上使研究生将自己所学的知识应用到实验或实际操作中。
其次,针对研究生毕业后缺乏实践和动手能力的现状,高校应加强校企联合培养模式。鉴于土木工程本身的学科特点,实践与应用更是重中之重,因此,校企联合的培养模式具有更重要的现实意义。在教育体制上应尽快为高校创造条件,如建立产学研培训基地,使研究成果直接转化成社会生产需要,企业可以为高校的科研工作提供资金支持,同时高校可以为企业运作带来技术保障。高校还应为学生创造实践机会,使学生能够通过学校学习和社会实践,真正掌握和更深刻地理解所做研究的价值和意义。高校应实行学校导师和企业导师双导师制度,学校导师可以从事科研生产工作,企业导师也可进入高校学习和指导,这样既可以加强高校师资队伍建设,完善教育体制,又可以使土木工程研究生在科研能力和工程实践能力上得到充分提高。
再次,应借鉴国外教育体制,实行研究生教育宽进严出制度,这样既可以使更多的学生有机会接受更高层次的教育,又可以提高毕业生的素质和质量。严格控制毕业论文的通过率,提高论文评价标准,避免论文答辩流于形式。可以借鉴国外论文评价体制,对论文的质量采用等级制度,提高学生撰写论文的积极性。同时,在就业上应缩小研究生和本科生的待遇差异,这样既避免了研究生学习的功利性,又节约了国家教育资源,使土木工程研究生教育真正培养出具有科研精神和工程实践能力的高层次人才。
最后,加强自主创新能力建设是中国经济社会和发展的重要决策和部署,创新能力是人才所需要具备的重要内容。因此,研究生创新能力的培养是中国目前研究生教育的关键,研究生的创新能力培养是经济需要也是时代所趋[5]。土木工程创新型人才就是要在该领域提出新理念、新技术、新方法、新技术、新材料,能在土木工程领域有所创新。由此,提高土木研究生的创新能力需要设立该学科的高校和教育工作者不断探索和实践,提出切实可行的措施,可以将部分高校作为试点,将土木工程研究生创新能力培养理念深入到教学和实践中。
关键词:土木工程学科;研究生培养;课程体系优化;职业能力培养
研究生课程是研究生培养的起点和重要组成部分[1]。土木工程学科的研究生开设的课程除了英语、数学、政治等基础课之外,还包括有限元分析、结构动力学、弹塑性力学在内的专业基础课,以及与专业相关的大量专业选修课,总学时在250~320之间。研究生课程教学的目的,一方面是提高研究生的基础理论水平,培养研究生的基础科研能力,另一方面是加强本专业的专业知识,为后续的论文研究和职业实践做准备[2-3]。但是,随着土木工程学科的迅猛发展,目前开设的课程体系和课程内容都出现了与当前的研究进展脱节,所学知识不能满足论文研究和职业发展需要的趋势[4],亟待改革和优化。为解决这一问题,广州大学对当前土木工程专业的研究生课程设置进行了广泛而深入的调研,并提出了优化改革的初步方案。
一、土木工程学科研究生课程体系调研报告
为了解我国各高校土木工程学科研究生课程设置情况,本文采取多种方式进行了调研,主要包括:参加2015年5月在先建筑科技大学举办的第八届全国建筑与土木工程领域工程硕士培养工作研讨会,听取东南大学、同济大学、清华大学、西安建筑科技大学等兄弟院校的专题报道,了解其课程设置情况;通过主办广东省结构力学系列课程教学经验交流会的机会,与省内十五所院校土木工程学科的教师座谈;在广州大学土木工程学院研究生答辩期间,邀请大量兄弟院校和企业专家参加答辩,征求其对于研究生课程体系优化的意见;充分利用各高校网站上有关土木工程学科点的研究生教育、教学资料信息,并对其进行调研、收集和整理。调研结论和收获如下:
1.学术型研究生和专业型研究生应当突出特点,分类培养。根据教育部2009年《教育部关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》,设立专业型研究生的目的是“积极主动适应经济社会发展对高层次应用型专门人才的需要”,与学术型研究生培养高层次科研人才有所不同[5]。因此,学术型研究生和专业型研究生的培养应该突出重点,坚持分类培养。就土木工程学科而言,学术型研究生应当注重数学、力学等系列专业基础课程的教学,拓宽知识面,加强其基础科研能力培养;专业型研究生应当强调职业能力培养,注重课程体系设置对工程实践能力的提升,可以邀请拥有大量实际工程经验的企业专家开设实践课程或相关讲座。
2.研究生课程设置应当与当前科学研究和工程实践的新方法、新技术充分结合,增强课程设置的针对性和实用性。理论性较强的课程,如有限元方法、结构动力学等,应当强调编程和数值模拟能力的培养,充分结合通用的工程应用软件(如Matlab,Abaqus等)进行教授;实践性较强的课程,应强调其在工程实践中的应用,结合工程实例进行分析和讨论,鼓励学生在实习和实践中学习;个别内容可以根据需要,在施工现场实习教学。
3.研究生课程应当因应学科的发展和研究生的培养情况分类设置,动态调整。近年来,我国土木工程行业迅猛发展,相关理论和技术日新月异。土木工程学科点研究生课程的设置应当与学科的发展相适应,动态调整专业课程的设置,既保证基础课和专业基础课程的教学,又使研究生的课程能够最大程度地满足论文研究和工程实践能力培养的需要[6]。
二、研究生课程体系优化方案
根据以上调研结果和结论,广州大学土木工程学科点对学术型和专业型研究生的课程体系进行了调整和优化。优化调整的基本思想包括:以提高研究生培养质量为最终目标,课程体系优化为培养研究生基础科研能力和工程实践能力服务;与科技发展和工程实践的需要充分结合,对研究生课程体系分类建设,动态调整。为保证和促进研究生课程体系的调整和优化,广州大学确定了加强研究生课程体系建设的多项措施,主要包括加强研究生授课管理,奖惩结合,鼓励相关教师开展研究生课程教学研究等,其目的就是积极促进理论课程教学与工程实践能力培养的充分结合,对研究生课程体系进行有针对性的调整,提高研究生的培养质量。其具体措施包括:
1.土木工程学科点研究生课程系统设计和整体优化。对于学位课程和专业基础课程,要保证授课学时,优化教学内容,培养土木工程学科研究生扎实的理论基础,为后续的学位论文研究做好准备。对专业课和专业选修课,要针对不同学科的要求进行系统设计,开展分学科的专业课群建设[7]。目前广州大学土木工程学科点在建的硕士研究生专业课群包括结构工程课群、防灾减灾工程课群、工程管理课群、工程力学课群等。
2.学术型研究生课程体系应强化基础理论课程与学科研究前沿的联系。学术型研究生的基础理论课程要面向当前学科的研究前沿,与实践应用相接轨。土木工程学科的基础理论已经发展到了用大型计算软件代替传统的手工计算的阶段,这些软件都已经成为土木工程行业进行结构分析和设计必备的工具。因此,基础理论课程的教学就兼顾理论知识的教授和相关计算模型和分析软件的学习,既要让研究生对基础理论有深入的理解和认识,又要引导其熟悉和使用先进的计算软件求解结构分析和设计中的实际问题。
3.专业型研究生课程体系应因职业能力培养的要求增加实践类课程的比例。专业型研究生的培养目标是高层次的一线技术人员,土木工程界的设计、施工单位都希望学校输出的研究生毕业后能够经过尽量短的适应期就正式开展工作[8]。因此,专业型研究生的课程体系应当根据论文研究和职业规划的要求,适度增加实践类课程的数量和比例,充分利用实习和实践的机会,提高其职业能力和专业素养。除了积极派遣研究生去工程设计和施工单位实习之外,广州大学土木工程学院还积极邀请企事业单位专家来学校开设讲座,甚至直接参与研究生课程的教学。特别是一些实用性强的课程,如钢结构、混凝土结构等,采取由校内主课教师确定教学内容和基本框架,由校外专家授课的方式进行教学,收到了学生的欢迎,取得了较为明显的教学效果。
三、研究生课程体系管理
为保证上述研究生课程体系优化方案的执行,广州大学土木工程学院采取了一系列的支持措施,具体包括:
1.完善了研究生课程教学评价和监督体系。邀请校内外专家组成研究生课程教学督导组,对研究生理论课程和实践课程进行定量不定期现场听课、监督,给出对课程建设、教学内容和教学方法的评价和建议。特别是校外企事业单位的专家给出的建议,对于研究生课程与工程实践能力的衔接具有重要意义。在此基础上,完善了研究生课程学生评价体系,根据研究生及其导师对课程的反馈对研究生课程体系和课程内容有效管理,动态调整。
2.支持和鼓励相关教师进行教学创新,提高教学能力,改善教学效果。建立了常态化的研究生教学研究支持体系,鼓励相关教师开展教学研究,设立了一系列研究生教学科研项目;鼓励与工程实践关系紧密的课程扩大与相关企事业单位的对接,提高实践教学学时的比例;鼓励和支持教授同一课程的教师不定期举行教学研讨会,对教学内容和教学方法进行深入探讨。
四、结语
在土木工程行业迅速发展,研究生数量逐年增加,专业型研究生比例逐渐增大的背景下,研究生的培养与当前科技研究的前沿相结合,强调工程实践能力的培养,是一个必然的趋势。针对这一变化,土木工程学科点硕士研究生的课程也必须做出积极响应和调整优化。本文在深入调研国内各高校土木工程学科硕士研究生课程设置的基础上,提出了硕士研究生课程体系优化的方案,并给出了教学管理方面的支持和激励方案。
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关键词:毕业论文;指导课程;土木工程
基金项目:江西科技学院校级教改课题“基于CIDO模式下《土木工程材料》课程教学改革研究”(编号:JY1504)。
1 前言
毕业论文是土木工程专业学生大学本科教育过程的最后一个环节,是对大学四年所学专业课程的全面总结,也是对之前各个教学的继续深化与拓宽[1]。毕业论文的完成情况不仅能反映出每个学生专业知识的掌握情况、科研思维的方法、写作水平的高下,也能折射出学校教育教学的质量和水平[2]。但是,在目前高校的教学实践中,大量的毕业设计出现雷同情况,学生的能力培养欠缺,出现大批毕业生面临就业压力,而设计、施工单位却寻觅不到合适人才的状况。
针对此种情况,本文从土木工程专业本科毕业论文存在问题及如何提高土木工程专业本科毕业论文质量两方面加以分析,为进一步提高《毕业论文指导》课程教学质量提供参考。
2 土木工程专业毕业设计存在问题
2.1 选题单一或脱离实际
题目决定毕业设计的内容,课程概念多、实践性强。但土木工程学院学生毕业论文题目大多集中在钢筋混凝土框架结构,预应力简支T梁上部结构设计,或者辅以施工组织设计,沉降观测等。而钢筋混凝土框架结构又以3-4层多层框架结构为主。主要是因为毕业设计要求本科生结合4年所学专业知识,所以基本以手算为主。而结构又必须考虑地震荷载作用下的内力计算,只有底部剪力法可通过手算完成。反应谱振型分解法及时程分析法均需靠电脑才能完成。只有框架结构属于剪切变形为主,符合底部剪力法的适用条件。所以这也就是毕业设计以框架结构设计为主的原因。
2.2 大多数学生专业知识没学好,毕业设计难于入手
学生基本都是根据教师提供的任务书进行结构设计并绘制施工图。但很多学生建筑图纸部分就耗费大量时间。后面的结构布置已经丧失信心,能简便则简便。
至于结构设计中的重难点,学生往往更难把握。楼板设计及次梁设计属毕业设计的次要内容。水平荷载及竖向荷载作用下内力计算是毕业设计的重点。很多学生往往对力学基础课程掌握不扎实,对于弯矩二次分配法的应用更是无从下手。
同时,荷载效应组合及梁柱截面设计通常是毕业设计的难点。如果学生能坚持手算到最后,那么内力组合也就会通过请教与自学来完成此次毕业设计任务。
2.3 施工图纸不符合现行规范标准
很多学生在进行冗长的手算完成后,往往还是对自己所做的论文题目缺乏清晰的思路。所以图纸也只是仿造同学的图纸,修改开间进深的尺寸及配筋。其中有很多不合规范之处。而毕业设计质量的关键就在于图纸的质量。
2.4 指导教师水平有待提高
指导教师的专业知识水平、论文指导能力直接影响本科毕业论文工作,从指导选题、写作到答辩,指导教师的作用至关重要。选题是毕业设计的源头,毕业论文水平的高低直接取决于选题方向。但现在许多指导教师给的选题方向偏大、任务过重,还存在偏难,或者与专业不对口的问题,超出本科生毕业设计能力水平。加之指导教师本身教学与科研任务繁重,无法分担太多精力指导学生,学生自己在摸索过程中容易犯错,致使学生在毕业设计写作过程中与指导教师沟通不畅或者教师指导不力的情况发生。
3 土木工程专业毕业设计改革建议
3.1 选题多元化。
根据指导老师的课题研究方向或是工程实际项目,或者参考学生毕业实习岗位,制定与之相适应的毕业设计题目,尽可能真题真做。同时题目难易程度也应适中,能够体现目前研究发展的主要方向及前沿问题,能够对学生知识面有所扩充。
3.2 严格要求学生并认真指导
毕业答辩前对学生进行预答辩,或者阶段性审查。及时发现学生毕业设计中的问题并督促其整改。对检查不过关或是预答辩不过关的学生,推迟其答辩时间或是取消答辩资格,整体学风起到杀一儆百的作用。
同时,指导老师也应加强督促,并定期追踪指导学生毕业设计进展情况。如果所带学生数较多,还应集中指导所有学生,并合理规划各学生进度。对设计能力较强的同学,可要求更严格后期准备推优。对进度较慢的同学加强检查力度,加大检查频率。主要教会学生理清设计思路,运用正确的设计理论及设计方法,教会学生学会参考规范及查阅相关资料能力。
3.3 参考国家标准规范制图
国家分别制定了《建筑设计制图标准》及《结构设计制图标准》,很多按自己制图习惯绘图的习惯应督促其整改。甚至有些同学动手能力较弱,对计算机的操作能力尚欠缺。教师不可能手把手进行指导,应充分发挥组员团队合作能力,采取帮扶政策,引导动手能力较强的同学帮助动手能力较弱的同学。
4 结论
目前,大学毕业生流行“毕业就失业”,主要是学生在大学四年没有学会解决实际问题的能力及创新能力。很多学生大学四年混混沌沌、迷迷茫茫中度过,平时课堂也难以集中注意力。教师应及时发现学生优势,并鼓励学生深层探究,大力培养学生创新能力,解决实际问题能力及合作交流能力。这样学生才能在毕业前的3年里学有所获,不至于毕业设计无从下手。
本文主要从3方面阐述了目前土木工程本科毕业设计所存在的问题,并提出了相应的整改建议。毕业设计是体现学生综合能力的最后环节,也 学校本科评估的主要支撑材料,学校及学生均应引起重视,并提高毕业设计完成质量。
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关键词:毕业设计质量;多级模糊综合评价模型;土木工程专业
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0016-02
河北工业大学土木工程专业创办于1950年,具有悠久的办学历史和丰富的办学经验。从早期的房屋建筑专业、工业与民用建筑专业,发展为建筑工程专业、交通土建专业,直到现在的土木工程专业、道路桥梁与渡河工程专业和交通工程专业,已积累了60余年的办学经验,拥有完善的教学条件、教学管理和质量监控机制;为河北省、京津以及周边地区的建筑、道路、桥梁、交通等行业的研究机构、设计院(所)、施工企业和政府管理部门,输送了大批合格的土木工程专业技术和管理人才,在河北省、天津市的土木工程行业和土木工程教育界享有较高的声誉。毕业设计是本科教学计划中的一个重要组成部分,是培养学生综合运用所学基础知识、基本理论和基本技能,解决工程实际问题和初步科学研究能力的一个重要环节,它具有鲜明的实践性与综合性。通过对毕业设计(论文)工作及教学质量进行检查与评价,进而总结经验,找出差距,分析影响毕业设计(论文)质量的因素,提出改进措施,不断提高毕业设计(论文)质量,具有十分重要的现实意义。对于本科毕业设计质量的检查具体体现在:(1)毕业设计(论文)前期至中期工作阶段。对毕业设计(论文)的教学条件(选题质量及指导教师情况)及组织管理、学生状况、中期检查等情况进行抽查、评分。(2)毕业设计(论文)后期工作(答辩、评分)阶段。对学生毕业设计(论文)的答辩情况进行抽查、评分。(3)毕业设计(论文)工作结束阶段。对学生毕业设计(论文)质量进行抽查、评分。必要时,抽调部分学生毕业设计(论文)送外校评审。(4)毕业设计(论文)工作总结阶段。召开总结评议会,总结检查评估中出现的问题及经验,研究进一步提高毕业设计(论文)质量的措施。写出评估报告,提出对我校“毕业设计(论文)教学质量检查评估指标体系”的修改意见。同时,组织申报、评选本年度毕业设计(论文)工作优秀单位及优秀指导教师。在评价过程中,不确定性因素很多。为更加可过的评价学生毕业设计质量。本文提出运用模糊评价理论来评价学生毕业设计质量。
一、多级模糊综合评价模型的理论和方法
模糊综合评价与其他确定性评价方法不同,它在评价过程中能充分考虑影响学生毕业设计质量的不同因素。首先用U={u1,u2,…,um}={选题质量,学生能力,毕业设计质量}等不同评价指标。V={v1,v2,…,vn}=优,良,中,及格,差表示不同评价指标所处评语集合。
1.首先构建毕业设计质量评价指标体系,本文根据土木工程专业毕业设计特点,构建了二级指标,二级评价指标可以更加清楚的实现指标值的量化。根据每个评价指标ui(i=l,2,…,m)对确定评判等级的影响程度不同确定权重模糊子集A,A={a1,a2,a3,…,am}其中ai为因素集中ui的权重值,ai≥0且ai=1。
2.设不同评价指标因素ui又包含s个二级评价指标,其评价指标集为ui,ui={ui1,ui2,…,uis},对应的权重Ai={ai1,ai2,ai3…,ais},ais表示uis在ui中的权重,ais≥0且∑ais=l。
3.设评价等级可分为n个等级,其评价集V={v1,v2,…,vn}=“优,良,中,及格,不及格”5个等级。
4.对每个ui的m个因素按作综合评价。从ui到V的模糊关系用模糊矩阵Ri来描述。
5.然后再根据以下的模糊运算关系得到目标的综合评价分数。
Ri=r11 r12 K r1nr21 r22 K r2nK K K Krm1 rm2 K rmnB=A·R=(a1,a2,a3,K,am)or11 r12 K r1nr21 r22 K r2nK K K Krm1 rm2 K rmn=(b1,b2,b3,K,bn)其中,rmn表示因素指标uis对于第j级评语vj的隶属度。
二、多级模糊综合评价模型在毕业设计质量评价中的运用
1.确定评价指标因素集。依据模糊不确定性综合评价理论,确定土木工程专业评价指标体系,见表1所示。
2.评价指标等级。土木工程专业毕业设计质量评语集合分为v={v1,v2,v3,v4,v5}={优,良,中,及格,差}五个等级。
3.评价因素权重集。各指标因素权重集在表1中已列出。
其中一级指标权重为A=(0.20,0.60,0.20),二级指标权重为A1=(0.25,0.25,0.25,0.25),A2=(0.17,0.25,
0.17,0.17,0.07,0.17),A3=(0.50,0.30,0.20)。
三、结语
毕业设计是本科教学计划中的一个重要组成部分,本文利用根据土木工程专业毕业设计特点,构建了毕业设计质量评价的指标体系,然后提出利用模糊综合评价,使评价结果更加客观、公正,大大提高了学生毕业设计的主动性,有利于提高毕业设计质量。
参考文献:
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从培养方案、学制、专业与课程设置等方面,文章对澳大利亚新南威尔士大学土木工程专业教育模式进行分析和比较。该校在本科阶段一般是“宽口径、厚基础”的大土木培养模式,并设置单学位与双学位并重的学士培养机制,课程学时和学分设置紧凑,学生选修课程自由而宽泛。研究生阶段分为课程研究生(硕士)和研究型研究生(硕士和博士)两个培养层次。课程研究生通过完成课程学习,修满指定的学分即获得学位;研究型研究生一般没有学分要求,但对论文的研究质量和创新性要求高,体现了“宽进严出”的培养模式。通过对该校一流学科工程教育模式的比较研究,为国内高校土木工程专业的学科发展和卓越工程师教育计划的推进提供一些有益的建议。
关键词:土木工程;教育模式;培养方案;专业与课程设置;比较研究
中图分类号:G649;TU 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2016)06002705
澳大利亚的高等教育体制源于英国,但教育理念和美国类似,教育质量享誉全球。由于良好的气候环境和完善的教育服务体系,澳大利亚每年吸引大量的海外留学生,是四大英语国家留学基地之一,其教育产业已经成为该国仅次于采矿业、农牧业和旅游业的第四大产业。当前,中澳各大学之间的教育交流越来越多,研究澳大利亚著名大学一流学科的教育与培养模式,对促进中国高校学科的发展也大有裨益。
近些年来,为了提升中国高校土木工程学科的教育理念,促进卓越工程师教育计划的良性发展,国内学者对不同国家和地区的土木工程专业教育与培养模式进行了分析和比较。比如,对澳大利亚高等教育的体系、机制和特色的分析,对澳大利亚一些大学的土木工程专业培养方案、研究生培养层次,以及“宽进严出”培养模式的比较研究[1-3];以中美高校土木工程专业培养模式为对象,从美国高校的学科设置、专业评估、执业注册制度、卓越工程师培养等方面进行分析,为国内相关院校土木工程专业人才培养方案的改革提供参考[4-6];以卓越工程师教育计划和国际化土木工程人才培养合作办学为视角,分别对德国亚琛工业大学的国际合作办学机制、台湾大学的土木工程专业本科培养特色,
以及卓越工程师国际化课程教育体系等方面进行比较[7-10]。以上的这些研究均有助于推动中国高校土木工程专业教育与培养模式的改革与创新。
新南威尔士大学(The University of New South Wales)土木工程专业在2015年QS世界大学学科排名中名列第14位,在澳大利亚排名第1位,具有良好的学术声誉和宽松的教学与研究氛围。本文
结合新南威尔士大学土木与环境工程学院土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等几个方面,对其一流学科的工程教育模式进行分析和比较,为国内高校土木工程专业的学科发展和卓越工程师教育计划提供一些有益的建议。
一、专业设置与培养方案
新南威尔士大学土木与环境工程学院隶属于工程学部,按专业分类主要有土木工程、环境工程、测绘与地理空间工程三大专业。其中,土木工程专业分为工程施工与管理、岩土工程、结构工程、土木工程与建筑四个方向;环境工程专业分为可持续工程、交通工程、水工程三个方向;测绘与地理空间工程专业分为土地测绘与房地产开发、工程测量、采矿测量、水文测绘、地理空间科学与工程、遥感和数字制图六个方向(图1)。
结合以上的专业分类和方向设置,制定的研究领域主要有工程施工与管理、环境工程、岩土工程、结构工程、测绘与地理空间工程、交通工程、水工程共七大领域。同时,设置了研究中心,分别为测绘与地理空间创新中心、基础工程与安全中心、施工创新和研究中心、可持续工程中心、水文与资源研究中心、净水研究中心、澳大利亚住宅与基础设施气候适应研究中心、集成化交通体系创新研究中心。
人才培养方案主要有三个层次,一是本科学士学位(Undergraduate degree);二是课程研究生(Coursework Program,主要培养课程硕士学位);三是研究型研究生(Research Program,又分为硕士和博士两个阶段)。此外,还有一些面向社会的短期培训模式,主要目的是为一些工程技术人员的知识更新和提高工作技能服务。
(一)本科生
在本科培养阶段,主要有单学位和双学位两种模式。单学位一般学制4年,双学位一般学制5~6年。学生的选择灵活而又宽泛,在学期间可以交叉选择艺术、科学、商贸、法律等双学士学位课程。
本科单学位主要包括土木工程、环境工程、土木工程与建筑、测绘工程、地理空间工程等五类学士学位授予方向。土木工程专业方向单学位的学生或多或少都要选修一些与环境工程相关的课程,并完成相应的学分要求。
本科双学位主要包括工程与艺术、工程与商贸、工程与法律、工程与科学、土木工程与其他工程等五类学士学位授予方向。其中,土木工程与其他工程方向的学制一般为5年,主要是土木工程与测绘工程、环境工程、采矿工程方向的交叉结合。工程与艺术方向的学制一般为5~5.5年,工程与商贸方向的学制一般为5.5年,工程与法律方向的学制一般为6~6.5年,工程与科学方向的学制一般为5年。
(二)课程研究生
课程研究生不设导师制,主要讲授课程,学生通过修满指定的课程和学分获得硕士学位,一般又称为课程硕士。课程硕士的学制通常为2年,每学期需要修满4门课程,每门课程一般通过阶段性的PPT课堂讨论、课程论文、课程考试来完成。目前,课程硕士约占新南威尔士大学硕士学生总数的绝大多数。提供课程硕士学位的专业方向主要有土木工程、环境工程、地理空间工程、岩土工程与工程地质、工程管理、结构工程、交通工程、水文与资源工程、净水与污水处理工程。
课程硕士设置三个培养层次(图2)。一是研究生课程认证,主要为一些没有本科学位的大专生过渡学习阶段;二是研究生学历认证,主要针对一些专业背景或学习成绩达不到要求的本科生;
三是硕士学位认证,要求具备本专业本科学习背景,成绩达到一定的要求,且有学士学位的学生。课程认证要修满24学分和4门课程,学历认证要修满48学分和8门课程,学位认证要修满96学分和16门课程。
(三)研究型研究生
研究型研究生的学位授予主要分为哲学博士(Doctor of Philosophy)、工程硕士(Master of Engineering)与工程科学硕士(Master of Engineering Science)三类。与课程硕士不同的是,研究型研究生没有具体的课程和学分要求,是在导师的指导下从事专业内某一领域的研究工作。
哲学博士按专业主要分为土木与环境工程、测绘与空间信息系统两大类,学制一般为4年。本科生获得学士学位以后可以选择直读博士,或者工作几年再读博士,不需要有硕士学位。博士论文的长度一般不超过十万字数,要经历4年的持续研究与学习。一般要求博士生每年做一次阶段性研究报告,是对研究创新的重要评估。如果未通过,推迟四个月再申请汇报;若再次没有通过一般作退学处理。此外,博士阶段虽然没有课程学习要求,但一般来说,学生会结合研究的需要,去选修一些本科或课程硕士的课程。博士学习阶段的退学率比较高,有的专业高达50%~60%。
工程硕士与工程科学硕士学制一般是2年,主要专业有土木工程、环境工程、地理信息技术、岩土工程与工程地质、项目管理、结构工程、交通工程、净水与水文工程、水资源等。工程硕士着重培养学生的工程应用能力,要求学生在应用中提出一些独到的见解或对应用技术有所促进。工程科学硕士着重工程中的一些涉及计算与分析的研究问题,培养学生从科学的角度去思考如何促进工程技术应用的提升。一般具有本科学位的学生可以选择学习工程硕士或工程科学硕士,类似于博士。研究型硕士的退学率也很高,在学期间需要定期汇报阶段性研究进展。
(四)比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程学科的专业设置与培养方案的分析,可以得出以下几点结论。
一是,专业设置和国内大学类似,属于“宽口径、厚基础”的大土木类型,既包括传统的土木工程(建筑工程、地下工程、桥梁工程、道路工程),又包括交通工程、工程管理、房地产等方向。与国内大学不同的是,土木工程一般与环境工程相结合,因此也包括一些与环境相关的专业或方向,比如可持续工程、水工程、测绘与地理空间工程等。此外,本科生四年的学习不再细分专业方向,真正体现了“宽口径、厚基础”的培养模式。
二是,本科生可以选择双学位培养方案,在完成本专业学士学位的课程和学分要求以外,可以再选修一些其他学院的与科学、艺术、商贸、法律、经济管理等相关的学位。从这个角度来说,本科生的专业和学位选择余地宽泛,有利于学生的均衡教育和视野拓展。此外,部分对从事科学研究感兴趣的本科生也可以直接选择攻读博士学位。
三是,课程研究生培养方案给一些不愿意从事科学研究,又想获得硕士研究生学历或学位的本科生提供了教育机会。他们可以通过修满一些课程和达到规定的学分要求,从而获得课程硕士学位,部分本科生也可以通过这个阶段进一步提升自己的专业知识水平和工作技能。
四是,研究型研究生一般没有课程和学分要求,这样有助于学生尽快进入研究状态,安心于研究兴趣。研究型硕士又分为工程硕士和工程科学硕士两种类型,有助于学生结合自身情况进行灵活选择。
五是,研究阶段没有的硬性要求,但对研究的创新性要求较高。比如针对博士的培养,每年学生都要汇报阶段性研究进展。由相关领域的学者进行评价,给出是否可以继续研究的建议。论文完成后不设置答辩环节,而是采用函评的方式由世界范围内的著名学者进行评阅,并给出是否达到授予学位要求的评价,真正体现了“宽进严出”的培养模式。
二、 课程设置
(一)本科生
土木工程专业本科生所修课程和学分如图3所示。课程主要分为基础课、专业基础课、专业课和实践四大模块。第一学年主要以基础课程为主,包括数学、物理、材料、化学、力学、各类基础设施体系、工程师基本概念、工程设计与创新等;第二学年以专业基础课和专业课为主,包括固体力学、水工程、交通与公路工程、工程计算与施工、通识教育、结构分析与建模等;第三学年以专业课为主,包括工程运营与控制、土力学、钢与混凝土结构、水力资源工程、土木工程实践、应用土工技术与工程地质、给水排水工程等;第四学年是实践环节,除了通识教育以外,主要包括与实际工程相结合的毕业论文专题,以及一些专业选修课。
以上每门课程均为6个学分,每学期一般安排4门课程,学生四年需要修满192个学分,方可获得学士学位。从课程设置来看,体现了土木工程学科宽泛的特点,在第四年的选修实践课中,学生可以灵活选择自己所感兴趣的工程方向。
(二)课程研究生
土木工程专业课程研究生的课程设置如图4所示。这些课程充分体现了工程教育宽泛的特点,既包括与土木工程设计、施工和管理相关的基本课程,又包括与经济、环境、可持续发展相关的选修课程。
允许课程研究生跨专业背景学习,如果学生来自于其他专业或者没有修完土木工程专业本科课程,一般会被建议增加选修一些相关的课程,以便增强本专业的知识背景。课程设置的类别和数量主要以培养学生具备解决与工程管理、岩土工程、结构、测绘、交通、给水排水等领域相关的高等学科知识为主。
(三) 比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程专业本科生和课程研究生的课程设置分析,可以得出以下几点结论。
一是每门课程均设置为6个学分,每学期一般固定4门课程,学分制度和课程数量设置合理,有助于学生更好地学习和理解专业知识。国内大学土木工程专业课程的学分一般从1~4.5不等,学分设置分散,课程学时也很分散,有的课程仅仅设置为几周时间,有的课程却跨度一个学年。分散的学时和学分设置既不利于学生选修课程,也不利于学生对专业知识的充分理解和消化。
二是由于本科教育阶段设置了双学位培养模式,本科生可以自由选择自己感兴趣的学科或专业的课程。课程研究生也设置不同的学位授予类型,可以在土木工程专业范围内自由选择不同方向的课程,也可以跨不同专业或方向交叉选择课程。
三是实践环节设置是直接与实际工程相关联的,一般鼓励学生在工程单位实习期间同时完成毕业论文,增设一些实践选修课程,这些课程可能就开设在实验室或工程单位,以鼓励对不同工程感兴趣的学生自由选择学习。
四是对研究型研究生虽然没有课程和学分要求,但会要求他们根据不同的研究方向和研究方法有针对性地选择某些课程学习或直接去旁听。比如,从事数值分析的研究生可以选择一些高等工程数学课程,从事计算机编程与模拟的可以选择一些计算机程序课程。
三、结语
通过对新南威尔士大学土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等方面的教育模式进行分析和比较,提出了一些建议,为国内高校土木工程专业的建设、培养模式的改革、卓越工程师教育计划的实施提供借鉴。
(1)土木工程专业设置宽泛,培养方式灵活,真正体现了“宽口径、厚基础”的大土木培养模式。
(2)本科教育阶段设置单学位与双学位并重培养机制,学生不仅可以在本学科获得学位,还可以在不同的学科和专业间学习相关课程,取得相关的学位。
(3)课程设置体现了学科教育的宽泛特点,单门课程固定为6个学分,每学期固定4门课程,课程学时和学分紧凑集中。
(4)本科阶段的实践环节一般要求学生在工程单位完成,既包括结合实际工程案例完成的毕业论文,又包括一些与不同工程类型相关的实践选修课程的学习。
(5)研究生培养分为课程研究生(硕士)、研究型研究生(硕士和博士)两个层次。课程硕士不设导师制,不需要从事研究,主要是完成相关专业的课程学习。研究型研究生没有课程学习和学分要求,主要从事相关领域的研究工作。
(6)研究型研究生的培养充分体现了“宽进严出”的培养模式,没有硬性的要求,每年定期进行阶段性研究进展汇报,优胜劣汰,淘汰率较高。
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提高学生创新、独立思考与工程实践能力。实践证明,重点加强力学基础教学对土木工程专业毕业论文质量提升有明显成效。
关键词: 土木工程;毕业设计;力学教学;理论知识;工程实践
中图分类号:TU-4;G642477 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2012)04-0126-03
土木工程专业毕业设计是培养计划中最后且最主要的综合性实践教学环节,也是人才培养目标的重要阶段之一。要求学生将大学此前所学的专业知识融会贯通,并应用于实际工程,培养学生综合应用所学基础理论和专业知识,以及独立分析和解决实际工程问题的能力[1]。然而,土木工程毕业课题大部分涉及力学分析和计算,但从指导学生毕业设计中可以看出,学生普遍不能很好应用力学知识去分析、解决问题。为此,加强力学基础教学改革和实践,确保学生毕业设计论文质量是高等院校面临的一个重要课题。
一、土木工程专业毕业设计存在的问题
目前,土木工程专业本科毕业设计课题主要来源于工程建设类和研究项目的实际课题,但这两类课题都涉及力学知识,若缺乏较强的力学分析和计算基础则难以完成高水平的毕业论文。当前土木工程本科专业毕业设计存在的主要问题如下。
(一)缺乏解决实际工程问题的能力
房屋建筑结构方案设计方向论文内容主要包括结构选型、结构布置、建立模型、拟定计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造处理等。显然,合理的建筑结构设计是以力学分析和计算为基础,然而在指导学生毕业设计的过程中笔者发现,学生严重缺乏利用所学的理论力学、材料力学,尤其是结构力学相关知识分析和解决工程实践问题的能力。已踏入工作岗位的学生反映,虽然已学习了理论力学、材料力学和结构力学,且在期末考试中也取得了较好的成绩,但进入毕业设计阶段仍无从下手。如:毕业设计涉及的力学知识也许不能完全用书本知识解决,但对于简单的力学问题,学生往往感到毫无头绪,只能在教师的指导下做出正确选择。这说明学生还无法将专业基础知识、基础理论知识在头脑
中形成统一体系[2],学生在本科阶段学到的力学基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用。缺乏知识综合应用,尤其是应用力学知识解决实际工程问题的能力是土木工程专业本科毕业设计最突出的问题。表1为笔者所在的土木专业二本学生近年来毕业设计题目。从表中和笔者教学实践调查可以看出,由于学生力学水平较差,因此毕业设计大多数为施工组织设计以及岩土工程方向,而房屋建筑结构方案设计方向的论文偏少,研究型论文的毕业设计基本没有。
(二)结构设计概念模糊,缺少方案论证
土木工程毕业设计的实施过程归根结底是一个结构概念分析的过程。所谓概念设计一般是指不经过具体的数值计算,主要依据整体结构体系与分体系之间的力学关系,根据现象和工程经验得出基本设计原理和思想,从整体的角度确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制,概念设计思想已逐渐被大范围地推广,并在结构的选型、布置、计算参数的确定等方面发挥越来越重要的作用。然而,目前的本科生由于力学基础知识不牢固,工程实践经验不足,加之计算机的大量使用,导致结构设计概念模糊。
从目前笔者所在专业的毕业论文看,论文中普遍缺少方案选择、比较以及方案论证,基本按照既有模式进行计算,有的甚至连计算方法都未弄懂,导致毕业论文中往往在选择结构方案时对受力是否合理缺乏考虑,结构整体把握性差,空间想象力不够,理性分析偏弱。
(三)学生定性分析以及手算能力不足
计算机的普及和高速发展为结构分析提供了多样化的选择,培养学生利用计算机分析结构已成为课程建设和教学的重要内容。为了培养学生利用计算机进行结构分析的能力,东华理工大学土木与环境工程学院在编制结构力学I课程教学大纲时重点增加了6个课时的上机操作,同时在课堂教学中增加了通用工程结构分析软件介绍,如SAP2000,ANSYS等有限元分析软件。然而,负面效应是学生过分依赖计算机分析软件,当遇到必须通过手工计算才能解决的复杂结构时,大部分学生无法应对。另外,当计算出现错误或在使用过程中输入错误参数时,学生无法较快地定性分析内力图是否正确,更不知如何手工校核。
(四)缺乏创新思维和独立分析能力
本科毕业设计目的是重点培养学生的创新思维和独立分析能力。由于本科生知识面偏窄,限制了学生创新思维的发展,学生独立分析与解决问题的能力薄弱,毕业设计时力不从心。通过对本专业2006级毕业生情况调查分析发现,学生对所学的各门课程,特别是对三大力学的综合运用能力不强;对实际工程了解模糊,在将实际工程转化为计算模型时,方法实施不明确,加之对结构构造要求不熟悉,欠缺独立查阅文献的能力,造成了学生过分依赖教师的情况出现。
二、产生原因分析
(一)理论与实际脱节
力学与工程密切相关,是土木工程专业最重要的课程之一。力学概念、原理和公式相对枯燥,教学与实际工程脱节难以吸引学生注意力。例如:材料力学、理论力学、结构力学的教学学时相互分割,以单门课程为中心进行教学,对知识的相互渗透与衔接不够,导致学生学习吃力,一味强调强调计算方法和技巧的训练,忽视了基本理论在实际工程中的应用,导致抛开工程背景一味学习书本知识的现象成为普遍。
关键词:土木工程材料;改革;毕业设计
“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。
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