時間:2022-09-23 01:59:43
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇土木工程橋梁論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
魏 洋 南京林業大學土木工程學院 江蘇南京 210037
【文章摘要】
《大跨徑橋梁設計與施工》課程是土木工程專業方向的一門專業拓展課,其為擴展橋梁方向學生的專業知識而開設,有助于開闊學生的視野, 培養學生的創新意識和實踐能力。本文以該課程建設現狀為背景,論述了該課程建設的思路:革新教學理念, 合理定位教學目標,展示橋梁科研前端,突出工程實踐,探索人才創新體系,鍛煉學生動手能力,建立學生科研與工程實踐的培養體系。同時,介紹了課程建設成果的實踐效果。
【關鍵詞】
土木工程專業;課程建設;教學改革; 大跨徑橋梁;創新能力
中圖分類號:G642.0 文獻表示碼: A 文章編號:
《大跨徑橋梁設計與施工》為土木工程(交通土建工程)專業的特色方向課,是拓展橋梁專業知識,深入學習研究大跨徑橋梁的專業課程,該課程主要教學內容為大跨徑橋梁的結構體系、構造原理、設計計算理論、施工技術及典型大跨徑橋梁工程案例,包括大跨徑梁橋、拱橋、斜拉橋及懸索橋等設計與施工案例。通過各教學環節的學習,使學生了解大跨徑橋梁的發展歷史,掌握常用大跨徑橋梁的結構體系的分類、構造選型、構造處理和大跨徑橋梁的設計計算方法及施工方法的要點,并了解我國現代橋梁的最新建設發展與建設成就,增強學生的民族自豪感與自身責任感。
1 《大跨徑橋梁設計與施工》課程建設現狀及存在的問題
在改革開放前,由于我國橋梁工程以中小跨徑橋梁為主,未設置《大跨徑橋梁設計與施工》這門課。從上一世紀90 年代開始,隨著我國橋梁事業不斷發展、技術水平不斷提高,為學生擴展現代大跨徑橋梁知識、提高創新能力設置這門課程顯得十分必要與重要,包括南京林業大學、東南大學、北京交通大學、福州大學等在內的國內一些高校在土木工程專業都逐步設置了大跨徑橋梁課程,《大跨徑橋梁設計與施工》已成為土木工程專業課程體系的重要組成部分,但由于課程設置歷史短、課程內容覆蓋面廣、難度大,至今國內還未有一本適用的本科生教材,而教材或講義及課件是教學過程所必須的最重要資源。針對《大跨徑橋梁設計與施工》無可用的成熟教材、無系統的教學課件現狀, 以及課程實踐環節強、技術更新快、創新性強等特點,以提高學生興趣與參與意識,鍛煉學生動手能力,培養學生創新能力為目標,展示橋梁科研前端,探索人才創新體系,研究建設《大跨徑橋梁設計與施工》課程體系顯得十分必要。
2 《大跨徑橋梁設計與施工》課程建設思路及內容
2.1 革新教學理念,合理定位教學目標
《大跨徑橋梁設計與施工》教學實施的目的就是為了讓學生了解世界橋梁發展的現狀及我國橋梁建設的新成就,增強學生對不同類型橋梁建造方法的認識、理解,掌握最新先進的橋梁設計與建造技術,提高學生的創新能力,開拓學生的視野。為此,在2012 年,進行了培養方案和教學大綱的修訂,在突出理論基礎教育的同時,重視對大跨徑橋梁的結構形式、構造、設計構思和理念的教育,突出橋梁結構設計與施工技術的創新教育。
2.2 展示橋梁科研前端,突出工程實踐,探索人才創新體系
由于《大跨徑橋梁設計與施工》課程具有設置歷史短、內容廣、難度大、實踐性強等特點,編著一本本科生適用的教材或講義是保障教學效果的前提。針對這一狀況,廣泛收集了相關的專著、期刊論文、學位論文及新聞報道,吸取最新橋梁工程建設及研究成果,編制了實時更新的課程講義,并制作了對應課件,大跨徑橋梁的建設是一個國家科學技術、綜合國力的最新體現,代表著材料、工程科技的最高水平, 大跨徑橋梁的建設常常需要破解一系列技術難題,需要堅持不懈的研發與創新, 在橋梁建設日新月異的今天,講義與課件力求反映最新的、典型的新建的與在建的大跨徑橋梁的技術創新成果,傳遞最新信息,例如:2006 年建成的重慶石板坡長江大橋復線橋的創新的組合結構形式、2008 年建成的蘇通大橋創造的多項世界之最背后的技術挑戰和科技難題、2008 年建成的世界首座墩頂轉體斜拉橋——北京西六環跨豐沙鐵路斜拉橋在施工方法的創新、2012 年建成的國內跨徑最大的三跨懸索橋——南京四橋在防裝裝置、錨碇等方面的創新、正在建設中的采用世界最長沉管隧道施工的跨海大橋——港珠澳大橋等,讓學生深入了解最新的大跨徑橋梁建造技術,突出工程實踐,不斷地跟蹤大跨徑橋梁的前沿發展動態,通過全面展示橋梁科研創新前端,著實培養學生的創新能力。
由于該課程內容具有較強的直觀性, 尤其是構造、方法和施工過程的講解,傳統的教學方法難以解析透徹,易導致理論與實踐的脫節,致使學生的學習興趣低。針對現狀,經過反復實踐研究,全新制作的課件實時反映國內外重大工程項目,理論聯系實際,化抽象為具體,數千幅圖片將枯燥、抽象的結構構造與施工過程呈現為有趣的、直觀的內容,運用立體的、動態的、連續的、全面的表現手法來展示難以用語言描述的橋梁構造和施工方法,且信息量大,能增加學生的理解力、想象力和思維力,激發學生的學習興趣和主觀能動性。在課程實踐中,課件預先拷貝給學生, 有助于課前預先預習及課后的復習觀摩, 促進了優質資源共享。通過以上《大跨徑橋梁設計與施工》課程的資源建設為實踐教學體系的構建奠定了基礎,所制作的課件實時反映國內外重大橋梁工程項目與研究成果,突出工程實踐與創新。195
科普教育
1.1立足于大交通概念下土木工程檢測技術新的人才培養方案
隨著國民經濟的迅速發展,我國交通運輸體系的作用越來越重要,尤其是改革開放后交通運輸部的成立,對大交通概念下的土木工程檢測技術人才培養方案提出更高、更明確的要求。本專業培養掌握一定的土木工程基本知識和檢測技能,具有較強的實踐動手能力,具有良好職業道德的土木工程質量檢測領域高等技術應用型人才。主要面向工程檢測單位、各級工程質量監督管理部門等企事業單位就業,從事路基、路面、橋梁、隧道、機場、水運等工程的試驗與檢測、質量檢驗評定工作,也可面向大中型施工單位、設計單位或監理單位從事工程設計或管理工作。主要課程有公路施工技術、橋涵施工技術、路基路面試驗檢測技術、橋涵工程試驗檢測技術、隧道工程試驗檢測技術、工程測量、公路施工組織與概預算、道路建筑材料、檢測儀器及設備等。具體的工作崗位或部門為:工程試驗檢測、工程施工、公路測設、工程養護維修、工程管理等。本專業人才培養規格為:具有識讀和繪制工程結構設計圖的能力;具有公路與橋涵勘測、施工放樣和竣工測量的能力,達到中級測量工以上水平;具有土木工程試驗檢測的能力,達到中級試驗工以上水平;具有從事道路與橋涵工程施工與管理的能力,達到中級施工員的技術要求;具有編制公路工程估算、概算、預算的能力;具有良好的職業道德和社會責任感,具備處理和協調正常事務的能力。培養具有綜合職業能力的職業人:首先,應具備基本素質與能力,包括邏輯推理和數學應用能力、語言文字和口頭表達能力、計算機常用辦公軟件能力、良好的人際溝通能力、團結協作精神及良好的心理素質等。其次,應具備基本的職業知識與能力,能夠運用所學知識與技能,分析解決現場施工技術問題,具有從事道路、橋梁、水運、機場道面、隧道工程試驗檢測的能力。再次,應具備較強的職業拓展能力,具有一定的創業能力、技術改造和技術開發的能力、施工與組織管理等方面的基本技術與管理方法和公路養護的多專業技能。
1.2立足于本院土木工程檢測技術專業的辦學歷程及社會聲譽
1997年,本院開始設置公路工程試驗檢測專業;2004年,按照教育部相關文件,本專業統一更名為道路橋梁工程技術專業(試驗與檢測方向);2008年更名為土木工程檢測技術專業,該專業歷經十五年的辦學歷程,已積累了一定的教育教學經驗和人才培養方案。除了土木工程檢測技術專業之外,土木工程系現有道路橋梁工程技術、市政工程技術、工程造價、公路監理、港口工程技術、地下工程與隧道工程技術(橋梁與隧道工程方向)、高等級公路維護與管理、鐵路工程技術等九個專業,形成較全面的、立體化的、高職高專層面的土木工程專業人才培養體系。其中道路橋梁工程技術被教育部列為國家級教學改革試點專業,土木工程檢測專業作為安徽省教育廳2008年批準的重點建設的省級特色專業。以本院土木工程實驗實訓中心為依托,建設土木工程檢測特色專業具有有利的先決條件。該中心現有專職教師29人,中、高級職稱比例55.5%,雙師比例95%,外聘兼職實訓指導教師34人,均具有中級以上職稱,他們分別來自施工一線、工程管理、檢測公司等相關部門。現已形成一支素質優良結構合理相對穩定“雙師型”素質、技術水平高、業務能力強、專業齊全的專職教師、業務骨干教師、學科帶頭人、省內知名專家、專兼結合的教師團隊,本院土木工程檢測技術專業建設具有堅實的基礎和良好的發展前景。本院堅持“立通,服務行業,面向社會”的辦學定位,緊緊圍繞行業和區域經濟的發展推進專業建設和改革,精心打造“安徽交通黃埔”品牌,土木工程檢測技術專業培養的學生“能吃苦,下得去,上手快,留得住,后勁足”,畢業生就業質量一直居于省內同類院校前列,在中國路橋工程有限責任公司、中鐵大橋局集團有限公司等大型企業中已經形成了品牌效應,受到了社會各界的肯定和贊譽。
2土木工程檢測技術特色專業教學探索的意義
教學探索是一種有目的、有計劃、主動探索教學實踐過程規律、原則和方法及有關教學中亟待解決的問題的科學研究活動[3]。特色專業是指充分體現學校辦學定位,在教育目標、師資隊伍、課程體系、教學條件和培養質量等方面,具有較高的辦學水平和鮮明的辦學特色,獲得社會認同并具有較高社會聲譽的專業[4]。高職院校的特色專業教學探索,出發點是教學,歸宿是人才的培養、就業的競爭力和未來職業的能力。歸根到底,就是為了適應新的就業形式下用人單位對畢業生人崗匹配的要求,培養社會急需的、動手能力較強的專門技術人員。
2.1理論意義
2.1.1促進專業教學改革與創新
積極探索有效的專業教學方式方法,開展特色專業教學研究,對于鞏固現有專業成就,開拓專業未來發展思路,有著重大而深遠的意義。任何一門專業教學都有其自身的教學規律和教學模式,把握教學規律,構建科學的教學模式,方能實現教學目標、提高教學業績。
2.1.2促進教師的專業發展和學院的發展
使教師成為研究者是促進教師專業發展的一條重要途徑和衡量標準。教師專業化的實現最終都要依靠教師為其本專業的發展作出貢獻。特色專業建設為教師開辟一個廣闊的空間,教師在這個舞臺上將有更多的機會與業界同行交流教研經驗,探討學科前沿,促進其專業化的發展。20世紀80年代中期以來,在美國教育改革中出現了一種教師培養的新形式———專業發展學校。專業發展學校一方面促進教師的專業化,同時促進學校的教育教學及研究能力的發展[5]。
2.2現實意義
從區域背景和人才需求背景看,開展檢測技術特色專業教學探索具有較強的現實意義:根據黨的十七大全面建設小康社會的總體部署,公路交通提供安全、便捷、快速、可靠的保障,以滿足將資源與市場、生產分工與合作緊密聯系的要求,全國公路交通建設將保持良好發展勢頭。安徽地處華東腹地,扼華中而東西,向來為東南沿海通往中西部的交通要塞。公路交通運輸是我國重要的支柱產業,是國民經濟發展的基礎,“十二五”期間,全省交通建設總投資3200億元。其中,鐵路1400億元(含城市軌道交通200億元),公路1300億元(含高速公路850億元),航道、港口200億元,民航50億元,管道80億元,綜合交通樞紐170億元[6]。巨大的交通基礎設施投資,急需大量建設人才,實行學歷證書和多種職業技能資格證書并重的教育模式,畢業與上崗“零距離”,樹立培養滿足社會“急用”、上崗“實用”的新型人才觀、以適應具體崗位及崗位群的能力結構需求的“綜合崗位能力為核心,綜合素質為基礎”的質量觀和以人為本的教學觀。根據畢業生跟蹤調查和行業人才需求調查,今后幾年土木工程檢測技術專業人才需求將呈上升趨勢。近年來,土木工程檢測專業人才緊缺,施工單位、檢測單位、監理單位等都需要相當數量的土木工程檢測專業人才,在畢業生招聘會上,出現明顯的供不應求現象。該特色專業建設目標是將現有的橋梁、隧道、機場、道路等的檢測技術向港口、航道、船閘檢測技術方向拓展,培養的人才在全省交通系統形成“水陸兩棲”、一專多能的試驗檢測技能型人才,從而形成安徽交通職業技術學院土木工程檢測技術專業的特色,使該專業在本地區達到領先水平,為其他高校同類專業的建設與改革起到示范和帶動作用。
3本院土木工程檢測技術特色專業建設的成就
3.1形成“模塊化”特色教學
就目前而言,“模塊化”教學已經不是一個新鮮名詞,在教學改革的呼聲中被廣泛應用于教學領域中。但相對于傳統的土木工程檢測技術專業來說,尤其是我校的高職教育中,一直沿用傳統的分課程、分章節教學模式。“模塊化”教學概念一旦進入檢測專業教學領域中,必定會引起新的教學思維和突破。將檢測技術專業教學內容劃分為以下幾大模塊:基礎知識模塊、土木工程建筑材料試驗模塊、橋梁與隧道結構檢測模塊、公路、市政、機場道路現場檢測模塊和港口、航道與船閘結構檢測模塊。每個模塊實行導師負責制,全面負責該模塊的教學與學生考評。
3.2打造精英教學團隊
優秀的教學團隊是教學改革與建設的帶頭人和開拓者,組建一支創新能力強、協作意識強、知識資源強的教學團隊,方能切實提高本專業的教育教學質量。本院把對土木工程檢測技術特色專業教學團隊的建設,最終落實為對教師的培育培養上:一是加強青年骨干教師的培育培養,在學歷進修、科研經費、職稱評審上都有一定的傾斜和照顧。積極鼓勵支持青年教師撰寫學術論文,申報科研項目,參加學術會議,以科研促進教學,切實提高檢測技術專業實驗研究能力和學術水平。所有青年教師都要努力做到“科學研究”和“教學實踐”兩條腿走路。二是加強“雙師”型教師的培育培養,“雙師”型人才是特色專業發展的靈魂,委派教師到企業進修學習,引進優秀的企業人才到學校任教。在本院土木工程檢測技術特色專業建設中,有計劃地選派5名教師走向生產一線鍛煉。三是加強學科帶頭人的培育培養,選拔檢測專業帶頭人1名,制定專業帶頭人培養方案。輸送2名培養對象到職業教育發達地區參加精品課程建設的培訓與學習。建設結構科學合理的教學梯隊,具體表現在年齡、教齡、學歷、專業、職稱等方面做到科學合理。只有化解這些結構性矛盾,才能突破制約專業發展的瓶頸,向更高、更寬的平臺發展。
3.3完善成熟的實訓條件
檢測技術專業是實踐性非常強的專業,注重對學生動手能力、操作能力的培養。在“模塊化”理論教學的基礎上,積極探索實踐教學。實踐教學環節包括:實驗教學、實訓、專項培訓、頂崗實習等。具體有:道路建筑材料綜合實訓、測量綜合實訓、公路工程認知實習、結構設計原理課程設計、橋梁工程認知實習、水運工程質量檢測實訓、機場道面試驗檢測實訓、隧道工程試驗檢測實訓、橋涵工程試驗檢測技術專項培訓、路基路面試驗檢測技術專項培訓、頂崗實習(畢業設計)前期工作、畢業頂崗實習、畢業設計(論文)及畢業答辯。擁有專用實訓基地建筑面積5200平米、具有真實或模擬現場的專用實訓場所10000多平米。建有工程測量、檢測、力學、水泥、水泥混凝土、瀝青、瀝青混合料、集料、工程地質、建筑結構、工程CAD、勘測設計等實訓室;同時擁有安徽交院工程試驗檢測有限公司、安徽交院公路工程監理咨詢有限公司、安徽交院公路設計事務所3個校內綜合實訓基地。通過多年加大投入,擴建場地,現已基本建成實驗實訓設備先進,融教學、生產、科研、培訓、技能鑒定“五位一體”的開放式綜合實驗實訓中心,2007年被交通運輸部行業技能鑒定中心確定為安徽“交通行業技能鑒定站”。而且是安徽省交通系統唯一的試驗檢測技術培訓基地。建設具有校企深度融合特色、以職業能力培養為核心的穩定的校外實習基地,新建緊密型校外實訓基地38個;建立健全校企合作的校內外實習實訓基地管理體制和運行機制,保障實訓基地健康可持續發展。
3.4提升較強的社會服務能力
本著“立通、服務社會、互動雙贏”的原則,本院檢測技術特色專業建設,始終以服務行業,服務社會為宗旨,積極服務地方交通建設。利用學院的優質教學資源,通過參與生產、項目咨詢、技術開發、職業培訓、技能鑒定等方式,實現“教育資源社會化”,增強學院社會服務能力,把學院建成安徽交通行業的高素質高級技能型專門人才培養基地、技術開發和咨詢服務基地、干部和職工繼續教育基地、職業技能培訓鑒定基地和安徽高職教育的“雙師素質”培訓基地。本院受安徽省交通廳工程質量監督站委托,長期舉辦全省試驗檢測人員培訓班,為我省交通建設一線培訓了大批試驗檢測技術人員。
4結束語
在參與土木工程檢測技術特色專業教學改革的過程中,深有以下幾點體會和感受:
4.1特色專業建設是一項集體工程,是一項團隊成果需要凝聚團隊的向心力,發揮團隊的集體智慧,團隊成員協商分工,尤其在校本教材的編寫上,充分體現合作的重要性。專業教師各有所長,搭建能夠讓教師充分施展才能的平臺,激勵更多的優秀教師發揮聰明才智,采取相應的激勵機制提高大家工作的積極性和主動性。另外,還要開拓思路,注意多專業的結合,檢測技術專業與土建其他專業的密切結合。
4.2特色專業教學探索要量力而行、切實可行結合本院的客觀實際及檢測專業建設現有狀況,采用恰當適合的方式方法,因地適宜、因材施教開展教學研究。每一屆學生、每個班級學生的基礎和素質都參差不齊,因此,教學目標的制定不能整體劃一,要量體裁衣,因人而異,符合高職高專學生的實際、符合本院學生的實際。教學目標盡量細化、具體化,講究針對性、實用性。適當把握教學難度,既能夠給學生造成一定的學習壓力,又能夠激發學生學習的興趣與熱情。這個“度”的把握實屬不易,需要教師運用智慧,結合教學實踐用心體會與揣摩。
關鍵詞:土木工程概論 教學 工程美學教育
前言
為了配合教育部對本科土木工程專業課程設置的要求,土木工程專業在第一學期開設《土木工程(專業)概論》課,旨在對土木工程專業的新生進行專業啟蒙教育。幾年來,土木工程專業由單一的建筑工程正向著更廣泛的“大土木”工程方向發展,如何適應更高層次上的“大土木”工程的教學要求,需要進一步整合與擴展《土木工程概論》課程的教學內容,并積極改進教學方法與手段來提高教學效果,我們進行了不斷地探索與實踐。
1.在“大土木”工程基礎上構建合理的教學體系與教學內容
土木工程是建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱,包涵的范圍非常廣泛,如建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、碼頭工程、環境工程等。在這一“大土木”工程范疇內,應構建更寬泛的知識結構體系。經過精心篩選,結合本校土木工程專業的特點,對教學內容進行了適當整合與擴展,形成了簡明、實用、合理的教學內容。主要有:土木工程專業概述、土木工程的內涵與發展歷史、土木工程中的材料、土木工程的力學與結構概念、各類土木工程概述、土木工程中的災害、木工程的展望、土木工程專業的教學安排與學習方法。這些教學內容安排由淺入深,逐步引導學生全面了解土木工程的類型及其各類工程領域的基本內容和發展情況,初步具備土木工程建設的基本知識;使學生清楚自己所學專業的人才培養目標、課程設置與進程安排,明確教學要求與努力方向,建立理論與實踐相結合的學習理念,為學生今后積極主動地學好本專業課程打下良好的基礎。
2.注重對學生工程意識與專業素質的培養
土木工程的綜合性、實踐性比較強,要求工程技術人員要具有很強的工程意識和專業技能。專業技能有待于日后不斷學習與實踐訓練得到充實,而工程意識的養成非一朝一夕之功,它是集專業知識、技能、經驗、甚至是教訓的不斷積累而逐漸形成的綜合素質。在現階段,學生還沒有積累足夠的專業知識與技能,主要是使學生建立完整的工程概念并從專業角度理性分析問題的意識。例如:在討論房屋工程的建設過程時,介紹它包括規劃、審批、勘察、設計(建筑、結構和設備)、施工、驗收、交付使用等階段,使學生清楚工程建設的過程是各部門、多工種全面協調合作的過程,牽一發而動全身,從而建立統籌整體、協同工作的大局意識。工程意識的培養關鍵在于教學過程中不能照本宣科,而要理論聯系實際,灌輸實際工程具有系統性和完整性的思想,使學生對土木工程有一個感性認識,形成一個完整的工程概念,樹立專業的思維方式,為工程意識逐漸形成日后的自覺行為打下堅實的基礎。
3.適當引入工程美學教育,突出“美學育人”的功能
當今中國理工科高等教育中美學教育缺失現象比較嚴重,人們一提到土木工程,就認為是“土”和“木”的簡單結合,仿佛我們培養的就是“又土又木”的工匠;土木工程冰冷、死板的外表使人們似乎處于鋼筋水泥的“叢林”中,缺少藝術氣息。其實,土木工程既是物質產品也是藝術品;工程技術的實踐過程也是藝術的創作過程,所以,在授課過程中應適當引入工程的美學教育。通過史詩般的土木工程發展史、大量豐富的世界著名建筑典范、千姿百態的橋梁工程、功績卓越的建筑大師與橋梁專家的不凡人生來激蕩學生的心靈,激發學生對本專業的熱愛及對美好未來的憧憬;這些靜止的建筑與橋梁工程猶如凝固的音樂,與人文歷史相結合,增加工程教育的“文化”內涵,突出“美學育人”的功能,學生從中既領略了工程博大精深的藝術內涵,又樹立了實用與審美、技術與藝術結合的工程設計理念。
4.改進教學方法與手段是提高教學效果的關鍵
《土木工程概論》課的內容繁雜,涉及面廣,圖片豐富,敘述性強,如果以課堂灌輸的方式教學,不僅教師講的口干舌燥,而且學生聽得枯燥乏味,為了提高教學效果,關鍵是要采取靈活多樣的教學方法與手段。
4.1 利用多媒體教學
以多媒體為載體,通過豐富的圖片、視頻和動畫等素材實現理論知識與工程實際的結合,使學生對土木工程的知識結構、應用領域和發展動態能夠有比較清晰的了解和感知。制作與教學內容相符的教學課件,通過大量直觀明了的圖像配合抽象內容的敘述,并結合參觀進行現場教學,如充分利用校內實踐教學基地(如土木工程模型室、材料樣品室、施工工藝操作實踐教學基地等);或者通過參觀校園內的現有建筑及建筑工地現場等進行現場教學,使學生的工程意識得到極大提高。其次,可觀看與土木工程有關的DVD錄像片,欣賞優雅聞名的悉尼歌劇院、令人驚嘆的埃及金字塔、氣勢恢宏的故宮建筑群、雄偉壯觀的萬里長城、融合最前沿技術的奧運場館(鳥巢、水立方)等,這些古今中外優秀的工程范例深深吸引著學生,激勵學生為之奮斗,既對學生進行了工程美學教育,也增強了學生的學習動力與社會責任感。
4.2 結合問題式教學,使學生養成查閱文獻的學習習慣
“填鴨式”的課堂教學使師生間缺少必要的互動與學生的獨立思考,況且學時有限,學習知識光靠老師課堂傳授是遠遠不夠的,采用問題式教學可啟發學生深入思考。如古代土木工程離我們較遠,講起來比較抽象、乏味,若提問:山西應縣木塔為何歷經多次大地震仍完好無損?埃及金字塔在歷史上有什么作用?古人是怎樣開采如此巨型石材的?又如何建造高程如此精確的工程的?這些問題既活躍了課堂氣氛,又能激發學生的學習興趣。教師也可留些問題讓學生課后解決,如在“土木工程中的災害”之“地震”一節中,在講解地震發生的原因、危害及抗震防震的方針及措施等問題后,聯系1906年美國舊金山大地震,1923年日本關東大地震,1976年唐山大地震,再讓學生回去查閱5.12四川汶川地震的發生原因、強度等級、危害范圍、社會影響(包括心理方面)等文獻,并思考今后如何防震減災,作為工程技術人員應肩負起哪些社會責任等。學生通過查閱資料將課本知識融會貫通,學會汲取前人或他人的知識,提升理性的思維能力;并通過撰寫讀書報告或總結報告,訓練學生寫作的能力,為今后書寫摘要、論文、報告等文章奠定寫作基礎,養成遇到問題查閱文獻的學習習慣。
5.結語
總之,《土木工程概論》課的內容十分龐雜,而實踐性、綜合性又強,需要在“大土木”工程要求的基礎上建立合理的教學體系和教學內容,引入工程美學教育,通過現場教學和參觀等實踐環節,采取靈活多樣的教學方法與手段,激發學生濃厚的學習興趣,使學生形成完整的工程脈絡,具備初步的專業知識,引導學生順利邁進專業的大門。
注:本文作者宿曉萍為在讀博士。
課題項目:本譚題得到吉林省重點學科建設項目支持,吉林省重點實驗室建設項目支持。
參考文獻:
【關鍵詞】翻轉課堂;土木工程;教學;改革
0 引言
土木工程專業是一個寬口徑的一級學科,包括建筑工程、交通工程、巖土工程和地下工程等二級專業方向[1]。土木工程專業以培養“復合型”工程技術人才為目標,以交通方向為例,本專業旨在培養適應現代化建設需要,有扎實的基礎理論和專業知識,又較強的實踐能力,從事道路橋梁工程的設計、施工組織管理等方面的工程技術人才[2]。大部分高等院校的教學計劃中有以下主干課程,三大力學、建筑材料、項目管理、道路勘測設計、施工技術等專業基礎課和專業課[3]。
翻轉課堂是和微課、Mooc緊密聯系在一起的新型教學模式,它的核心思想是提高學生的學習能力和主動學習性,讓學生成為教學活動中的主角。現階段的教學活動主要是老師講學生聽,老師在課堂上講授知識點,學生在課后完成相應的習題。而應用了翻轉課堂教學模式后,整個學習過程中的主角轉變為學生[4]。學生在課前可在免費的在線平臺觀看微課程,Mooc就是目前較為流行的一種大規模開放性在線課程。學生可利用手機或電腦在課前學習知識點,一遍聽不懂可聽兩遍,兩遍聽不懂可聽三遍,這樣就避免了課堂上教師教一遍而聽不懂知識點的困惑。課堂中教師只需解決學生的問題[5]。
基于土木工程專業的辦學特點和翻轉課堂的思想,下面從土木工程專業的專業基礎課、專業課和實踐類課程三大方面進行教學改革的探討。
1 專業基礎課教學改革
1.1 目前的教學方式中出現的問題
土木工程專業的專業基礎課有理論力學、材料力學、結構力學、測量工程和建筑材料等,除了測量工程有兩周的室外實際操作課程以外其余的課程均為課程講授課程。其中的理論力學、材料力學和結構力學是本專業核心基礎課,同時這三門課程也是多數同學學習中較為困難的課程。在一些土木工程專業院校,每學期補考率和重修率最高的課程都是這三門課程。以結構力學為例,目前的上課方式大多為板書加PPT,由于有大量的計算演示過程,即便是PPT授課,教師也需要用黑板加粉筆進行教學。教師按照教學大綱和進程計劃在45分鐘的課堂中將每一道例題和每一個知識點講解給大家。如結構力學超靜定結構的力法方程,這部分只是較抽象,知識點不易理解,課堂上教師講解一遍力法方程的原理,學生在沒有提前學習的情況下可能聽得懵懵懂懂。因時間有限,教師在有限的45分鐘內需繼續講解下一個知識點。往往,教師被一黑板一黑板的粉筆灰刺激的聲音沙啞、咳嗽不停,但講臺下的部分學生聽得云里霧里。長期以往,教師患上了咽炎等職業病,而學生由于聽不懂喪失了學習的興趣,把力學課程當成了大學生涯的攔路虎,很多留級甚至退學的學生中均有一兩門力學課程未達到合格標準。
1.2 翻轉課堂帶來的教學改革
隨著教育界科學技術革命的到來,翻轉課堂可以改變上述教學中出現的問題。
在微時代的潮流中,教育領域產生了“微課程”。教師針對某一個知識點在15分鐘,甚至更短的時間內講清楚。如上述的力法方程原理,學生在課前收聽或觀看教學音頻或視頻,聽一遍可能似懂非懂,聽兩遍可以接受并理解,聽三遍可能會加深印象,聽四遍或許能學以致用。如此,在課前學生已掌握了知識點,并能完成相關作業。而在課堂上,老師的職責是回答并進一步提高學生的應用能力,在翻轉課堂的理念下,利用微課程和Mooc將原來的教學模式徹底改革,以促進學生的主動學習性并使所有的學生都能理解某一難懂的知識點,同時將任課教師從大量的講解中解放出來。這種教學模式帶來的最大好處是,土木工程專業的學生不再對力學課程感到懼怕,有了堅實的力學基礎后可以更好地學習后續的專業課。
2 基于翻轉課堂的專業課教學改革
土木工程專業的專業課教學任務是通過學習使學生能夠掌握設計和施工技術與管理的基本技能,并具備一定的專業素養。以交通土建方向為例,專業課包括橋梁、隧道工程和施工技術等多門課程。以施工技術為例,傳統的教學方式為課堂講授,利用黑板、PPT或視頻資料,在32學時內需要掌握路基、路面、橋梁和隧道工程的施工方法,并學會施工組織設計。
本課程與實踐緊密聯系,如果在課堂中單純地介紹理論方法和設計理念,很難引起學生的學習興趣,但若能在課堂上播放相關技術的視頻資料再去講授,教學效果將會提高許多。但短短的32個小時,讓課堂的時間變得很珍貴,授課期間不可能觀看大量的視頻資料。目前,教師往往利用課間休息時間給學生播放視頻。如此,學生們對于現場操作較陌生,因理解不到某一技術部分學生對本專業失去信心。但是,基于翻轉課堂的教學模式下,學生可在課前觀看教師提供或在線免費的視頻資料。在課堂上,教師只需將施工方法進行總結和歸納,也可針對某一工程方法模擬一座橋梁或隧道的施工組織設計。翻轉課堂的教學模式讓專業課不再枯燥,同時讓學生在課后有迫切需要提高專業知識的緊迫感,最關鍵的是我們的本科生能夠在最短的時間內適應工作崗位。
3 實踐類課程教學改革
3.1 實踐類課程中出現的問題
土木工程專業的實踐類教學課程包括課程設計、生產實習和畢業設計,這類課程的教學目的是讓學生有一定的動手和設計能力。學生參與到實際工程中,運用學到的理論知識完成設計和施工中較為簡單的工作。仍然以交通土建方向為例,目前國內大部分高等院校的專業課中會增加一周的課程設計、一個月的生產實習和一個學期的畢業設計。課程設計主要在課程講授結束后教師指導學生操作,以某一個計算點為中心而完成相應的設計過程。如路面工程,一周的課程設計需要完成路面的結構組合設計、路面厚度計算兩大步驟。這類課程設計需要大量的反復計算,最終以數據來驗證成果。但隨著各類應用軟件的普及,如東南大學路面設計軟件可以讓一周的課程設計在一天內完成。如此,原教學計劃中課程設計的時間已顯得綽綽有余。生產實習的時間為大四第一學期的第一個月,施工和設計單位往往因時間短暫不便管理實習生而拒絕接受學生,很多學生只能應付著完成實習任務。這樣,生產實習的教學目的并沒有達到教學計劃。畢業設計有三個多月,時間在大學期間的最后一個學期,設計任務包括道路勘測設計和橋梁設計,工作的重點是在教師提供的路線圖或地質條件下計算相關參數。如此,在某種意義上學生只是完成了一套既定公式的計算。
3.2 基于翻轉課堂的實踐類課程教學改革
生產實習和畢業設計的時間可以安排在大四第一學期,生產實習和畢業設計可以同時進行。學生利用四個的時間(8月、9月、10月和11月)參與到施工和設計中,外業實習完成后利用一個月時間進行相關的畢業論文(設計)。大四的第二學期主要進行專業課教學,在畢業前一個月讓學生根據所學的專業知識和實習中掌握的現場經驗最后系統地完成畢業論文(設計)。課程設計可改完專業課的大作業,而不必再安排單獨的一周時間。
4 結論
筆者根據自身在教學中遇到的問題和感受,基于翻轉課堂的理念對于土木工程專業的專業基礎課、專業課和實踐類課程有了以上一些教學改革的思路。這些思路能否實施,還需在今后的改革中逐一驗證。
【參考文獻】
[1]丁以兵,黃偉,賈冬云.應用型土木工程專業本科畢業設計改革研究[J].安徽工業大學學報:社會科學版,2011(6).
[2]薛剛,郭曉燕.土木專業畢業設計模式的探索與實踐[J].東南大學學報:哲學社會科學版,2012(2).
[3]杜國鋒,趙彥.土木工程施工系列課程立體教學模式的探索[J].高等建筑教育,2006(2).
關鍵詞:土木工程;系統辨識;模型修正;隨機有限元;統計模式
中圖分類號:TU311 文獻標識碼:A
一、引入土木工程系統辨識理論的必要性及系統辨識的概念
(一)引入土木工程系統辨識理論的必要性
當前雖然機械、航空以及航天領域面向健康監測和損傷檢測的系統辨識方法,為土木領域提供了良好的借鑒基礎,不過土木工程具備自身的特點,在引入其他領域的辨識方法的過程中,存在諸多限制。
1、海量數據有效信息的提取
現有大型橋梁的監測過程中,已采用上千個各類型的傳感器,此過程中產生了海量數據,即使現有數據處理的計算硬件能滿足要求,也難以從中即時提取出有效信息,用于系統辨識。
2、結構及荷載不確定性
一般來說,由于材料屬性的離散性、強度退化等原因,結構參數含有多重不確定性;同時,土木工程的荷載因為環境等因素的影響,也含有一定的不確定性。
3、基準數據的不完備
對于大型工程結構,可能存在的千萬級別以上的自由度,因此即使使用上千個傳感器,獲取海量的數據,也可能存在基準數據不完備的情況。
4、模型誤差的不可避免
因為土木工程內在的材料特性,外在的環境干擾的影響,使通常用于監測或檢測的模型存在誤差,已有的模型修正暫不能很好解決此類問題。
(二)系統辨識的概念
結構系統辨識是動力學研究的逆問題,它利用系統在試驗或運行中測得的輸入和輸出數據,建立反映系統本質動態特性的數學模型,并確定模型中的待定參數。結構動力學系統遵循牛頓力學基本定律,所以系統的理論模型(動力學方程組)往往是已知的,需要辨識的只是模型中某些待定的物理參數或系統的動力學特性參數(模態參數等)。
二、土木工程系統辨識統計方法的現狀
(一)Bayes模型修正
Bayes模型修正方法利用了統計推斷中著名的Bayes原理,將確定性的結構模型嵌入一組可能的概率模型中,使結構模型能夠預測模型和觀測的不確定性。這種方法由于涉及模型不確定性,而模型不確定性并不是可重復事件,將概率解釋為相對發生頻率的傳統說法在這里不再適用。
(三)隨機有限元
隨機有限元從控制方程的獲得來分,一般可以分為 Taylor 展開法隨機有限元(TSFEM)、攝動法隨機有限元(PSFEM)以及 Nuemann 展開 Mento Carlo 法隨機有限元(NSFEM)。若以攝動法隨機有限元為例:
Collins 將有限元與攝動法結合,用統計的觀點來分析特征值的問題,可以認為是將隨機變量理論引用到動力學的開端;而 Ricles 和 Kosmatka 首次基于 Col-lins 的敏感性分析理論,通過質量與剛度的不確定性來對潛在的損傷區域進行定位,并對損傷大小進行評估。
有關隨機有限元損傷辨識的工作可以認為始于Papadopoulos 的論文及其后續工作:假設結構的質量、剛度、頻率與振型服從正態分布,通過 Mento Carlo 模擬,計算出結構單元的概率密度函數,用于對單元的損傷概率進行計算。Papadopoulos 認為,結構損傷引起特征值的攝動,繼而影響結構的總體剛度矩陣與單元剛度矩陣,并通過一個 3 自由度的質量 - 彈簧系統與一個懸臂梁結構,驗證了算法的有效性。
(三)統計模式辨識
美國 Alamos 國家實驗室,以 Doebling、Farrar、Sohn為代表的研究者,10 余年來,對統計方法在系統辨識中的研究進行了探索性的工作,這部分工作大致可以分為三個階段。
第一階段:Doebling將統計方法用于環境激勵下結構的模態測試及引入結構的柔度矩陣。
第二階段:Farrar開始提出統計模式辨識的概念,并引入無導師學習理論。在此基礎上,Farrar 及其團隊引入模式識別中相關理論,正式提出了統計模式辨識(Statistical Pattern Recognition)的理論框架,具體包括 4 個步驟:
1、運營狀態評估(Operational evaluation):對結構系統狀態進行辨識前的分析。
2、數據采集、標準化以及整理(Data acquisition,normalization and cleansing):包括測試方案的確定,因環境因素產生的數據差異性,誤差數據的排除。
3、特征提取及信息凝聚(Feature extraction and information condensation):提取數據中的特征并用來對系統的狀態進行辨識,信息凝聚主要指結構在服役周期內數據的壓縮。
4、基于特征描述的統計模式(statistical model development for feature discrimination):根據有無訓練數據可以分為有導師學習方法與無導師學習方法,前者又可以分為分類分析與回歸分析,后者可以分為對變異點或特征點的辨識。
(四)基于無模型的損傷識別方法
無模型損傷識別方法主要是不使用結構有限元模型,直接通過分析、比較振動響應的時程數據對結構損傷進行識別,其中多數方法都是基于時間序列分析模型提出的。無模型識別方法可分為時域識別方法、頻域識別方法以及時頻分析方法。
1、時域方法
時域方法有利用自回歸滑動平均(AutoRegressiveMoving Average,縮寫為ARMA) 、自相關函數和擴展的卡爾曼濾波算法等一系列方法。比如,Garcia和
Osegueda提取了一個基于AR-MA模型的系數的損傷指標,采用Bayes分類技術進行損傷定位。Wei和Yam等利用結構損傷前后NAR-MAX模型系數的變化來識別多層復合材料的損傷位置和程度。NairKiremidjian 等由響應的AR或ARX
模型系數提取損傷敏感特征,采用模式分類的方法進行損傷識別。
2、頻域分析方法
頻域分析方法常用的有傅里葉譜分析、多譜分析(信號高次矩的傅里葉變換)、倒階次譜分析等。Samman提出了用于橋梁的基于頻響函數波形的三個損傷識別指標:WCC (Waveform Chain Code)、Iatm (Adaptive Template Methods)、IsAC (Signature Assurance Criteria)。
3、時頻分析方法
時頻分析方法則有Wigner-Ville分布人、小波分析以及近年來發展起來的
HHT(Hilbert-Huang Transform)法人等。
三、對土木工程系統辨識統計方法的展望
結合系統辨識基本問題,土木工程結構系統辨識統計方法的下一步可能切入點有:
(一)隨機輸入與未知輸入條件下的統計方法
進一步,對于土木工程,未知輸入條件下的系統辨識,在傳統方法上局限于通過迭代計算,使目標函數值小于設定閾值的方法,對于土木工程的大型、復雜結構,計算量可能過大。
(二)數據傳輸手段與傳感器狀態的統計方法
響應數據的無線傳輸對于土木工程意義重大,而現有無線傳輸的方法,費用高,系統易受干擾,相對穩定性較差,有待于結合其他學科研究,引入統計方法,來降低無線傳輸成本。
(三)系統辨識基準模型的統計方法
通常新建成工程結構需要將基準模型進行備份,以作為面向健康監測以及損傷檢測的系統辨識的基準。
參考文獻
[1]李煒明.土木工程結構系統辨識的統計方法研究[D]. 華中科技大學 2009
【關鍵詞】土木工程;教學改革;創新思路
引言:隨著社會、企業對學校土木工程人才要求的逐年提高。1998年國家對普通高校專業目錄進行了全面的調整,拓寬了原有土木工程專業的專業口徑,使之成為一個覆蓋建筑工程、交通工程、城政建設、礦山建設和工業設備安裝工程等專業方向的綜合性專業,這就要求各高校通過采用全新的、科學的教學方法,注重培養學生的專業基礎知識,使其對土木工程專業知識要有一個全面的、綜合的掌握。在新的形勢下各高校都在探索各自的道路,力圖培養出符合新世紀需求的土木工程專業人才。
一、土木工程專業教學中存在的問題
土木工專業與工程實際結合得相當緊密,土木工程技術人員面對的是一個復雜度很高的開放的人機系統,各種專業都在這個系統中發揮一定的作用。組織、運轉、協調這個系統絕非易事。而具有較強的動手能力,能夠靈活運用各種專業知識與技能解決實際工程問題是一個優秀的土木工程專業畢業生所要具備的基本技能。
目前,在多數高校的土木工程專業中仍然以課堂教學為主,向學生灌輸大量深奧的理論知識,手把手的教他們如何分析、如何計算。但土木工程專業學生所需掌握的知識與技能均來源于工程實踐,又應用于工程實踐。課堂講授的專業知識盡管理論性、系統性較好,但不可避免的存在與實踐脫節的情況。在教學過程中存在如下問題:
(1)學生在實踐課程和畢業設計中只依賴專業課本,不會利用有關規范和圖集資料查閱相關參數。
(2)學生在專業知識學習時功利性過強,只關心解決問題的具體方法而不注重掌握分析問題、解決問題能力的培養。
(3)學生對專業知識的掌握過于教條,只會做已經做過的題目,解決曾經解決的問題,一旦遇到的問題稍有變化就感覺無從下手。
(4)學生畢業參加工作后反饋在學校花費大量的時間學到的只是是空洞、抽象和零散的專業知識,在遇到實際工程問題時往往束手無策。
土木工程專業口徑拓寬后,隨著教學內容的增加,總學時數不增反降。采用傳統的以課堂講授為主的教學方法,教學質量難以得到保障。因此,需要對土木工程專業課程進行全面的調整,并對專業課程教授模式進行改革與創新,以適應新時代對土木工程專業人才的全新要求。
二、課程體系改革的指導思想
土木工程專業建筑工程方向課程體系改革研究的重點應以確立面向21世紀的人才為培養目標,以培養學生的創新意識,激發學生的個性發展為職責。要求培養的學生能適應科技進步和社會發展需要,基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、有創新精神,掌握現代化科學的管理理論、方法和手段,具有較強的適應性和競爭力。基于以上原因,在課程體系改革中具體體現在對學生的知識要求、能力要求和素質要求三個方面。
(一)知識要求
使學生具有較扎實的自然科學基礎,對工程材料的基本性能、工程測繪與工程制圖的原理和方法、工程結構構件的力學性能和計算原理、工程施工和組織的一般過程、工程管理和技術經濟分析的方法、結構選型和構造的基本知識、結構工程的設計方法以及相關軟件的應用技術均能掌握,同時要求了解本專業的法規、規范與規程,了解本專業科學技術的新發展。
(二)能力要求
使學生具有較強的自學能力,具有綜合應用各種手段(包括外語)查取資料、獲取信息的能力,具有本專業所必需的實驗、測試、計算機應用等技能,獲得土木工程師的基本訓練,具有從事道路與橋梁工程設計、施工、管理、地基處理等領域的工作能力,具有較強的開拓精神,具有一定的創新思維和科研能力。
(三)素質要求
使學生能比較系統地掌握本專業所必需的科學與技術理論知識,具有一定的專業知識、技術知識、經濟知識和管理知識,對本專業學科范圍科學技術的新發展及其動向有所了解,具有較好的文化素質、心理素質以及一定的修養。
三、專業實踐教學方式的創新
專業實踐是土木工程專業學生必不可少的教學環節,是學生將所學知識投入應用實踐的過程,也是學生理論聯系實際的預演。通過專業實踐,學生能夠有效檢驗自己專業知識的掌握程度。
目前,用人單位要求大學生具有較強的施工組織與施工技術綜合運用能力,具備從事土木工程的項目規劃、設計、研究開發、施工及管理的能力。能夠從事房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、橋梁等專業領域的工程設計、科學研究、施工、教育、管理、投資、開發管理方面的工作。由于經過土木工程專業實踐是學生將理論知識轉化為工程實踐能力的最重要的一個步驟,需要對現有專業課程教學方式進行改革與創新,具體措施如下:
(1)建設好專業實踐基地。用人單位希望招聘到的員工能夠直接走上工作崗位并獨立承擔起一定的實際工作。而高校出于安全等方面的考慮,安排的專業實踐課程較少,學生能夠從中累積到的實踐知識與經驗十分有限。為解決這一矛盾,需要建設自己的專業實踐基地,一方面增加學生工程實踐的機會,同時又確保安全。
(2)改革現有的專業課程考核制度。由于專業課程的知識點相對獨立,又比較瑣碎枯燥,很難調動學生們的學習積極性,考前幾天突擊背誦教師劃定的條文成了通過專業課程考核的主要方法。常規的考核方式已不能達到檢驗學生學習成果的目的,對提高學生工程實踐能力也毫無幫助。故對專業課程摒棄原有的閉卷考試的方式,以動手實踐和論文相結合的方式來實現對學生學習成果的檢驗。
(3)將教師培訓和再培訓工作置于師資建設的首位。在土木工程的教學中,專業知識面狹窄,不能講“案例”的教師是不會受歡迎的。一方面應積極創造條件讓大多數教師進修碩士、博士研究生,支持教師參加注冊工程師的考試;另一方面還要鼓勵和選派年輕教師到基層施工第一線掛職鍛煉,以增加實際工程的經驗。
四、改革創新方法的考核,挖掘學生潛力
改革考核方法,挖掘學生潛力。學生成績考核的本身,對教學改革有著明確的指導意義。學生成績的考核包括:理論考試、課程設計考核、實驗考核、實習考核、畢業設計考核及參加相關科技活動情況等部分。根據培養內容學分績點的不同,在考核形式上采用閉卷考試、開卷考試、綜合測試、大作業、命題論文、實習報告等多種形式。在考核內容上力求體現出學生掌握基本知識、理解重點知識、靈活運用綜合知識的能力。這種考核辦法改變了以前學生應付考試、死記硬背書本知識的尷尬局面,激發了學生學習的熱情,充分挖掘其潛力,使學生變被動學習為主動。
五、結束語:
對土木工程專業課程的教學改革與創新進行了初淺的分析和研究。提出了加強對學生專業能力的培養、增加學生動手能力的學習實踐機會、教會他們如何自主學習的教學改革方法。力求教出的學生更符合新世紀、新時代對土木工程專業人才的需求。
參考文獻:
[1]賈褔萍,呂恒林等.土木工程專業方向課程教學研究與改革[J].高等建筑教育,2010,(2).
[2]李杰,李娜.交通土建方向課程體系與教學內容改革探索[J].高等建筑教育,2010,(2).
關鍵詞:土木工程;結構檢測
中圖分類號:S969.1文獻標識碼:A文章編號:
引言:
土木工程的施工質量和運行情況對人民的生命安全有著重大的影響。特別是重大土木工程結構,如水壩、橋梁、電廠、軍事設施、高層建筑等,在遭受地震、洪水、爆炸等自然或人為災害時的安全問題,與人民的生命財產息息相關。因此,對結構性能進行監測和診斷,及時地發現結構的損傷,對可能出現的災害進行預測,評估其安全性已經成為未來工程的必然要求,也是土木工程學科發展的一個重要領域。
1.結構健康監測的概述
1.1結構的健康監測
結構的健康監測指利用現場的無損傷的監測方式獲得結構內部信息,通過包括對結構響應在內的結構系統特性分析,達到檢測結構損傷或退化的目的。健康監測的一個目標就是在這個臨界點到來之前提早檢測出結構的損傷,這是個實時在線監測過程。結構的長期健康監測是一種在線監測技術。
1.2健康診斷
健康診斷是指結構在受到自然的(如地震,強風等)、人為的破壞,或者經過長時期使用后,通過測定其關鍵性能指標,檢查其是否受到損傷,如果受到損傷,損傷位置、程度如何,可否繼續使用及其剩余壽命等。
1.3安全性評估
安全性評估是指通過各種可能的、結構允許的測試手段,測試其當前的工作狀態,并與其臨界失效狀態進行比較,評價其安全等級。對于不同的結構,其重要程度不同,安全等級也應該有所差別。安全性評估與可靠性不同,可靠性為一種概率,為一種可能性;而安全性評估旨在給出確定的安全等級。
2.健康監測系統的組成部分
健康監測系統應包括下列幾部分:
(1)傳感系統:用于將待測物理量轉變為電信號;
(2)數據采集和處理系統:一般安裝于待測結構中,采集傳感系統的數據并進行初步處理;
(3)通訊系統:將采集并處理過的數據傳輸到監控中心;
(4)監控中心和報警設備:利用具備診斷功能的軟硬件對接收到的數據進行診斷,判斷損傷的發生、位置、程度,對結構健康狀況做出評估,如發現異常,發出報警信息。
3.損傷檢測論述
結構健康監測的關鍵問題是監測系統的實現和損傷位置、程度的確定,這是結構健康監測與診斷的核心,也是難點。
3.1局部檢測方法
局部NDE技術主要包括目測法、染色法、發射光譜法、回彈法、聲發射法、滲漏試驗法、射線法、脈沖回波法、磁粒子法、磁擾動法、渦流法等等。絕大多數技術成功地應用于檢查一定部件的裂縫位置、焊接缺陷、腐蝕磨損、松弛或失穩等,實際檢測中經常幾種技術聯合使用來評價結構狀態。以下介紹幾種常用的NDE技術。
3.1.1聲發射法
聲發射法能對活動性缺陷進行動態監測,采用聲發射探頭將發射源發射的彈性波轉換為電信號,經放大處理得到特征參數,從而推測材料內部發射源(即缺陷)的位置。
3.1.2超聲波檢測技術
以脈沖回波法為主的超聲波檢測技術是利用其遇到相異介質能夠反射的性質進行檢測,具有良好的指向性,在不同的材料中衰減性不同,檢測靈敏度高、成本低、效率快。
3.1.3射線檢測
射線檢測指用X射線和直線加速器對結構缺陷情況進行檢測,可檢測結構內部缺陷的位置和立體形狀,用來判斷結構是否可用或為維修提供參考。
3.2整體檢測方法
健康監測作為一種實時、在線、連續的監測,整體檢測法顯得尤為重要,它大致可以分為動力指紋分析法、模型修正與系統識別法、神經網絡法、遺傳算法和小波分析法。下面簡單介紹前三種檢測方法。
3.2.1動力指紋分析法
這種方法的基本思想是尋找與結構特性有關的“指紋”變化。結構一旦發生損傷,其結構參數,如剛度、質量、阻尼等會發生改變,從而導致相應的動力指紋的變化。這些動力指紋的變化可以看作結構損傷發生的標志,借以診斷結構的損傷。常用的動力指紋有:頻率、振型、振型曲率、應變模態、柔度、功率譜、頻響函數、模態確信準則(MAC)和坐標模態確信準則(COMAC)等。大量的模型和實際結構試驗表明,結構損傷導致的固有頻率變化很小,而振型(尤其是高階振型)雖然對局部剛度變化比較敏感,但精確量測較為困難。MAC和COMAC等依賴于振型的動力指紋同樣如此。振型曲率、應變模態則因傳統的低幅振動測試變化量量級過小,難以起到有效的判別作用。因此,這類方法的應用有待于尋找新的動力指紋。
3.2.2模型修正法與系統識別法
這種方法的基本思想是利用動力試驗數據(通常為模態參數或加速度時程記錄、頻響函數等),通過條件優化約束,來不斷修正模型中的剛度分布,通過被檢測結構中任意觀測到的局部剛度下降判定損傷的位置和程度。這種方法在劃分和處理子結構上具有很多優點。由于模型誤差、測量噪聲以及土木工程結構可測得的動力特征對局部剛度變化不敏感等因素的存在,使得此方法在實際應用中受到限制。模態試驗測得的模態信息總是不完備的,導致了特征方程求解中的亞定問題。解決數據和模型的不確定性,有效的方法是用統計推斷的方法,如貝葉斯統計的方法。針對這些問題,一方面可以考慮利用動邊界條件進行子結構模型修正以減少未知數的方法,另一方面可以通過良態建模、合理化分子結構以及最優布置來獲取最大信息量予以解決。
3.2.3遺傳算法
損傷診斷可歸結為參數識別問題,即結構動力學反問題,可由兩條途徑解決,一是靈敏度分析方法,通過廣義逆矩陣的運算,確定參數改變量;二是采用最優化方法確定與實測數據最優匹配的參數。遺傳算法是一種基于自然遺傳和自然選擇機理尋優的方法,將其引入損傷評估的最優化方法中,在測試獲取信息不多的情況下,能迅速判定損傷位置和程度,即使模態信息部分丟失時,遺傳算法尋優能力絲毫不受影響。遺傳算法只需計算各可行解的目標值而不要求目標函數的連續性,不需要梯度信息,并采取多線索的并行搜索方式進行優化,因而不會陷入局部最小,且使用方便,魯棒性強。
4.健康監測技術發展的應用和展望
4.1健康監測技術發展的應用
隨著健康監測技術的發展,越來越多的橋梁和大型結構使用了健康監測系統,對橋梁的安全運行起到了重要作用。在我國,上海徐浦大橋結構狀態監測系統包括測量車輛荷載溫度、撓度、應變、主梁振動、斜拉索振動六個子系統。橋梁損傷評估的內容:工作參數的采集、工作參數的識別加工得到橋梁工作狀態信息、根據工作狀態信息給出橋梁健康狀況評估。由監測系統實現工作參數的采集基本可以實現,然而對于橋梁真正的健康狀況分析,如損傷檢測分析、剩余壽命評估、維修決策方面的研究尚處于起步階段。這方面的突破相信有賴于試驗技術的發展、新的損傷指標的發現以及對橋梁結構特性的進一步認識。
4.2未來的發展方向
縱觀土木工程結構安全性評估、健康監測及診斷的發展水平,至少有以下幾個尚待解決的問題:
4.2.1缺少通用的損傷量化指標
在基于振動的故障診斷和預測中,要求不論信號的來源和頻段,經過信號處理后,原始狀態的信號(健康狀態)和損傷后的信號(損傷狀態)應有明顯的差異,即識別出的信號特征能夠準確地表示出健康狀態和損傷狀態。因此,應該設計一種損傷尺度,將結構損傷與否和損傷的程度簡單地分級量化。
4.2.2高成本和信號處理的不準確性的問題
第一個問題隨著無線網絡和通訊的發展已不那么突出;第二個問題是現在都假定噪音信號為不變的高斯分布而且感興趣的信號都有確定的頻率。實際上并非如此,感興趣的信號頻率范圍很寬,而且是在一個非理想的變化環境中得到的,如何解決這個問題將成為未來發展的重點。
4.2.3射線檢測的應用
由于大型復雜結構實際上都是非線性的,因而神經網絡和遺傳算法在結構的健康檢測和診斷方面具有不可估量的應用前景。小波分析由于有刻畫細節的能力,在數據的處理方面也具有一定的優勢。
參考文獻:
求學一波三折
1947年,陳政清出生在湖南省湘潭市一個銀行職員家庭,良好的家庭環境給了他良好的修養和家庭教育。1968年,品學兼優的陳政清從湘潭市一中畢業。在取消高考制度的情況下,他被下放到岳陽市錢糧湖農場當知青。從此,大部分的青春年華就將在一個陌生的農村度過,在這樣一個本該讀大學的年齡,陳政清沒有怨天尤人,而是坦然接受了命運的安排。天有不測風云,他不幸感染了血吸蟲病。1971年春天,身體強壯的陳政清徹底病倒了,但幸運的是,通過酒石酸銻鉀一個月“以毒攻毒”的治療,大病竟一天天地好了。因為這場大病,陳政清還錯過了被推薦讀工農兵大學的寶貴機會。
時間一年一年過去了,當初一起來到農場的知青已經陸陸續續回城招工了,陳政清還是在那個不通公路的偏遠小鎮上做民辦教師。直到1977年的夏天,一個好消息如同春風吹過久凍的大地,了。陳政清不想浪費機會,繼續讀書的渴望是如此強烈而明確,8年來數學民辦老師的教書生涯幫助他一舉考取了湖南大學力學系,而且數學還是全省第一名。這一年,他30歲了,是一個兩歲孩子的父親。面對遲來的求學機會,陳政清珍惜著,努力著,不知不覺7年過去了,已經獲得碩士學位的他還是忍不住對知識的渴求。在那個研究生像大熊貓一樣珍貴的年代,他沒有忙著找工作和賺錢,而是在恩師熊教授的推薦下前往西安交通大學杜慶華院士“門下”攻讀固體力學博士。在王磊教授的介紹下,陳政清認識了地基專家王貽蓀教授和許多土木工程的教授。這不但拓寬了他的知識面,更加深了他對土木工程專業與實踐背景的了解,從而有利于他認識和分析怎樣將力學原理運用到土木建筑上去。這些為陳政清多年后在力學與橋梁專業之間找到一個自己的空間奠定了良好的基礎。
也許是喪失了太多的寶貴時光,孜孜以求的陳政清對知識表現出了驚人的熱情。在獲得博士學位以后仍然渴望抓住每一個學習和深造的機會。1991年,英國政府向中國政府提供了一個專項資助項目,教育部首先在國內選拔一批“可造之材”組成一個培訓班,先在國內進行為期半年的語言培訓再進行考試。陳政清有幸進入培訓班,并且順利通過了由英方組織的雅思考試,考取了英國文化委員會獎學金來到英國。這時,英國在世界橋梁研究領域處于領先地位。自從1940年美國舊塔科馬橋在建成3個月后就毀于顫振后,英國率先做成模仿飛機機翼理論的懸索橋。陳政清來到英國GLASGOW大學專攻橋梁的抗風工程研究。他曾回憶道:“在英國留學期間,我不像別的博士那樣自由散漫,有些博士好幾天都不出現一次,而我自己每天都去研究所,很認真地做事情,事情多得做不過來,以至于有人誤會我是那個研究所的員工呢。”2002年他又飛往美國,在著名的伊利諾伊大學土木系作高級訪問學者,學習美國在橋梁抗風領域的最新成果。
專攻橋梁抗風
陳政清對研究方向的判斷也許給今天的青年們有很好的啟示。陳政清始終相信興趣是最好的老師,自己感興趣的事情才能真正做好,人生最美好的事情就是把興趣變成工作,把工作變成興趣。另外,陳政清之所以成就斐然,與他對國家發展的大環境和未來趨勢的準確判斷也是分不開的。
1987年,博士畢業后,陳政清分配到湖南鐵道學院橋梁研究室工作。我國是一個橋梁大國,早在1400多年前,我國已經建造了被譽為“國際歷史土木工程的里程碑”的趙州橋。然而,近代以來,我國橋梁建設方面已經全面落后。陳政清認定,隨著國家經濟建設如火如荼的開展,橋梁必然成為最重要的土木工程之一。特別是橋身長、跨度大的橋梁必將成為下一階段的重點。橋身變長和跨度加大,大橋就會產生一個非線性問題。
1988年到1989年,鐵道部大橋局開始設計中國第一座跨度達400米大橋――武漢長江二橋。當時該橋的設計人員只是了解到,這種大橋會有一種非線性效應,但他們當時只能用線性理論來計算,不能確定非線性效應的影響程度。
獲悉這個消息,陳政清敏銳地感覺到自己的機遇未了!因為非線性分析正好是他的博士論文的研究方向。他注意到在橋梁設計中采用的兩參數搜索法,計算十分復雜而且需要人工干涉,難于在設計中直接應用,便開始研究顫振臨界風速預測方法。他在國際上最先提出了單參數搜索的思想,創立了預測橋梁顫振失穩臨界風速的三維分析方法(簡稱MS法),大大簡化了搜索過程,而且可實現自動搜索。國際風工程權威Seanlan 教授曾撰文對陳政清的方法作了全面肯定。找準切入口,陳政清僅用6個月的時間,就成功開發出一套懸索橋與斜拉橋的非線性分析計算理論,并依據這個理論為武漢長江二橋編成實用計算程序,為設計方計算出了全橋各部位的非線性影響因子。隨后,設計方又引進國外另一套程序核算,與陳政清的計算結果完全吻合。
這套計算方法在1993年的全國風工程會議上公開后,引起我國風工程領域的權威、同濟大學項海帆院士的極度關注。他邀請陳政清到同濟大學做專場講學,隨后又派出3個研究生前來調研學習,并引進了全套計算程序。這次成功使陳政清成為中國橋梁界橫空殺出的一匹“黑馬”。
1999年,在上述研究成果的基礎上,陳政清又開發出大跨度橋梁空間靜動力非線性分析NACS程序。這套具有完全自主知識產權的程序,解決了我國大跨度橋梁建設急需空間非線性分析程序的難題,在我國大跨度橋梁建設史上發揮了重要作用。他的這套理論先后被同濟大學、鐵道部、云南省設計院、湖南省交通設計院等多家單位采用。陳政清的名字也被更多的業內人士所熟悉。
隨著經濟的發展,我國大橋建設項目越來越多,跨度越來越大,橋梁受到的大風挑戰也越來越大。跨度大了,橋梁結構剛度就變小,風吹過就會有振動,因此在抗風性研究方面面臨更多挑戰,橋梁抗風已經成為造橋中最主要的安全問題!這需要領先的理論和方法為我國大跨度橋梁建設提供科技支撐,陳政清不敢懈怠。他在向著更尖端的技術、更高的目標去探究……
碩果累累
岳陽洞庭湖大橋是1997年開始設計的,陳政清負責大橋結構靜動力特性研究。陳政清敏銳地覺察到岳陽是風雨區,橋建成后可能會碰上“風雨振”。這種“風雨振”的特點是大風作用下雨水在拉索上形成了“上雨線”,大大增強了振動的強度,造成大雨與大風共同“搞破壞”。1940年美國塔科馬海灣跨海大橋被風刮倒
的場景,曾被電影攝影師真實地記錄下來:橋面像紙片一樣被吹起,又像油條一樣扭曲在一起,坍塌入海中。作為橋梁抗風專家,陳政清明明白白地告訴自己,決不能讓這個悲劇在洞庭湖上重演!
然而,讓陳政清始料不及的是,2001年4月10日,8級大風連續20多個小時搖撼著岳陽洞庭湖大橋,上百根碗口粗的鋼絲拉索上下大幅度地晃動,整個橋身在顫抖,靠近拉索的路燈被打碎。橫跨東洞庭湖區的洞庭湖大橋,全長5747.8米,主橋長880米,是我國第一座三塔斜拉橋。為了解決洞庭湖大橋的“風雨振”這個大難題,陳政清時而泡在實驗室,時而驅車到大橋現場考察。有一次,他甚至冒著風雨翻越欄桿去觀察情況。陳政清經過反復思考,決定用磁流變阻尼器取代油阻尼器。這種阻尼器是高級賽車的減振設備,可以極大地減輕高速行駛中的車輛振動。然而,磁流變阻尼器只能在受壓狀態下起作用,抗力的方向與大橋需要剛剛相反,怎樣才能將它用在大橋上?2001年11月,他興奮地一下坐起來,對磁流變阻尼器改造的最佳方案,就在他腦海中一瞬間閃現了。這種手電筒大小的全新設備被連在每根拉索的下端,洞庭湖大橋的“顫抖病”頓時痊愈。這項成功整治“風雨振”的成果,立即獲得世界同行的贊譽,美國權威刊物《木工程》雜志稱其為“世界上第一套應用磁流變技術的拉索減振系統”。2003年,包括陳政清這項成果在內的洞庭湖大橋的設計,獲得全國科技進步二等獎。
戰勝洞庭湖大橋“風雨振”之后,陳政清冷靜地考慮了一個問題:中國橋梁修得太快,創新不夠,技術上比較相似,包括施工方法等都沒有太多特色。在橋梁的建設中,大風很可能還會給我們提出各種意想不到的難題,要迎接更大的挑戰,就應該擁有更好的實驗手段。他四處奔波,精心設計,終于在2004年10月建成了達到國內一流水平的湖南大學風洞實驗室。這個實驗室占地約1800平方米,在國內建筑風洞中,總規模僅次于同濟大學。高速段長度第一,能提供最好的邊界層風環境。而低速段尺寸已與加拿大安大略試驗中心風洞相等,截面積與同濟3號風洞相等,還可滿足大跨度橋梁及大型建筑群的要求。而橋梁節段模型試驗臺還將引進美國的三向自由振動臺設計和國防科技大學在國內首次開發的三向強迫振動臺,將具有橋梁空氣動力學測量技術上的領先優勢。
這個實驗室可以用各種“人造狂風”沖擊大橋模型和重要部件,能為大橋設計提供準確數據。實驗室里除了風洞外,還有核電站的冷卻塔、風力發電機輸電塔、上海的一棟高層建筑和山東東平的一個體育館模型等等。因為現代化的核電站、風力發電機輸電塔以及高層建筑越來越多,如何確保他們不會因為大風的作用而發生危險已經成為一個新的研究課題。陳政清認為:今后,風工程應該逐漸從單一的橋梁方向轉向核電站的冷卻塔、風力發電機輸電塔、房屋抗風、環境中的有害氣體擴散等多個領域拓展。
如今,陳政清作為湖南大學985工程首席科學家,主持包括國家自然科學基金在內的科研課題多項,60多篇。他所提出的“雙重非線性邊界元方法”、“空間桿系結構大撓度問題內力分析的UL列式法”、“橋梁斷面顫振導數識別的強迫振動法”、“橋梁三維顫振分析的多模態單參數搜索M-S法”以及“磁流變式拉索減振系統研究”等理論和方法在國外已被SCI、EI、ISTP、Sciencedirect等收錄引用累計100多次……陳政清還擔任了許多社會職務,他是中國土木工程學會橋梁與結構學會常務理事、湖南省人大常委會委員、美國土木工程師學會(ASCE)《橋梁工程雜志》(JournalofBridgeEngineering)副主編等等。
在成果和榮譽面前,陳政清始終是平靜的。因為在他心里是國家的好政策、好的機遇給了自己的機會,每個人在時代和社會面前,都應該抱有一顆感恩的心!
名師風范
在湖南大學,陳政清帶著幾位博士和碩士,專攻抗風研究課題。已經站講臺40多個年頭的他仍然備課認真,從項目實踐中來的經驗和理論更加容易理解,他在課堂上風趣幽默,深入淺出,受到廣大研究生的追捧。他熱愛學生,熱愛講臺,多次被評為“湖南省優秀名師”等榮譽稱號。
面對榮譽,陳政清一笑而過,面對金錢,如云卷云舒。在中央電視臺對陳政清的科研成果做過報道之后,有上百個電話要求和他合作開公司,可他堅決不同意。“我的時間很緊,要用來研究新東西,研究新東西比花時間推廣我的舊東西有價值,重要的多。”為了把自己的成果轉化為生產力,為社會做貢獻,他不是自己開公司賺錢,實現所謂的“產學研一體化”,而是將專利技術無償轉讓給了廣西柳州歐維姆公司(OVM),不僅免費讓他們生產,還主動指導和提供幫助。
橋梁工程在土木工程(道路橋梁方向)中具有重要地位。它不僅是結構力學與混凝土結構基本原理等課程的延伸課程,還對以后學習橋梁電算、大跨度橋梁等課程打下基礎。此外,它還直接關系到道路橋梁方向學生的畢業設計。通過分析現階段橋梁工程課程教學現狀,發現目前橋梁工程課程教學中還存在著以下問題:1.教學方式單一,學生缺乏學習興趣;2.課程內容理論性較強,實用性較弱;3.實踐教學流于形式;4.課程考核不能準確反映學生能力,不能有效促進學生自主學習。基于目前橋梁工程教學中存在的問題,如何深入改革橋梁工程課程教學已經成為工程教育界亟待解決的課題之一。
一、橋梁工程課程改革方案
針對目前橋梁工程教學中存在的問題,圍繞教學方式、教學內容、實踐環節和考核方法四個方面,對橋梁工程課程改革進行了探索和實踐。
(一)教育方法改革
1.生動化教學,總結與提問相結合
教材語言作為一種書面語言陳述單調,如果將這種語言直接搬到課堂上,老師講得枯燥乏味,學生聽得更是艱澀難懂,毫無興趣。不僅老師在臺上照本宣科感覺如同嚼蠟,學生在臺下也是如坐針氈,哈欠連天。因此,教師應該在課前認真準備授課內容,將呆板難懂的書面語言轉化成生動有趣的教學語言,并將抽象的語言形象化、生動化,不能拘泥于教材而沒有自己的理解體會。如此一來,上課時就可以充分提高學生興趣,將教學內容層次分明、條理清晰的表達出來。除此以外,還能使所教的內容條理清楚、重點突出。
此外,在每堂課的最后,對所學內容進行總結歸納,給出簡要結論。這不僅可以充分利用課堂時間強化學生的記憶,也使得教學系統性更強,授課效率顯著提高。在每次上課之前也針對上次課所學的知識提問學生,有效復習鞏固所學知識,促使學生養成課后復習的良好習慣。
2.有效引入多媒體技術,豐富教學方式
由于多媒體教學可以利用聲、像、圖、文等特點,所以利用多媒體教學可以極大改善傳統教學中存在的問題。例如,課堂上僅僅是老師講解學生讀書、講解呆板、缺乏趣味性與直觀性等問題。多媒體教學既豐富了教學的表現形式,又將抽象的知識形象化、直觀化,促使了學生積極自主學習。使課堂不再是傳統中的照本宣科,新知識理解起來更為容易。橋梁工程這門課程與實際結合緊密的特點,需要我們盡快了解這方面在材料、結構、工藝等方面最新的前沿發展動態。與傳統授課方式相比,多媒體課件含有更大的信息量,可以將該領域發展的前沿動向充實在課件中。這既能彌補教材內容有限與內容滯后的不足,延伸拓展教材的內容,也能使學生接觸到最新的知識。
(二)教育內容改革
從土木工程人才培養的實際要求出發,及時更新教學內容、改革教學體系。在整個課程體系中貫穿橋梁工程設計與施工,使內容完整連貫、重點突出。同時也提高了教學內容的實用性、針對性。在這方面,高校土木工程教科研組織可以以目前橋梁工程建設基本要求作為標準,結合自身長期積累的教學經驗,確定該課程的教學體系。
(三)重視實踐教學
實踐教學是學生增強橋梁設計能力、全面發展的重要階段。通過課程設計、畢業實習和畢業設計三個部分進行實踐。所謂實踐教學,就是讓學生通過課程設計、畢業實習和畢業設計等形式運用專業基礎課上所學知識。使其可以利用專業知識對橋梁結構進行理論分析,并且能夠解決簡單的實際橋梁設計問題。實踐教學主要可以從課程設計實踐和橋梁模型設計競賽兩方面展開。
1.課程設計實踐
橋梁實踐課程是培養橋梁工程專業人才的重要途徑,它對學生所學的知識的感性認識、提高實際運用能力與增強創新意識都有重要作用。此外,通過它也可以了解學科的最前沿知識,更新教材知識。工程實踐作為夯實理論知識、養成工程意識和能力的關鍵過程,對提高學生的橋梁結構理論的分析能力和簡單設計能力有重要作用。
課程設計應結合已經學過的材料力學、混凝土結構設計原理、結構力學等書,并且盡量選擇常見的梁形。教師提前準備任務書和指導資料,以便學生提前預習,進行全面的橋梁設計。此外,教師也應監督輔導設計過程。
2.橋梁模型設計競賽
為增強學生的工程創新能力,提高學生對課程知識的熟練運用和理解,我們積極組織學生參加橋梁結構模型設計競賽。
橋梁結構模型設計與制作需要參賽者對選擇結構、計算、制作工藝等多種知識熟練的掌握和應用。結構合理的受力形式對模型承載力的大小有重大影響。學生需要了解掌握各種橋梁結構形式,并了解其受力特點與傳力途徑,準確計算其受力情況,以找到最佳的結構。此外,設計制作過程中選擇適合的材料也十分重要,不同的材料結構導致的破壞形式也有所不同,這也要求學生掌握了解各種材料的特性并進行選擇。
通過參加橋梁結構模型競賽,參賽學生在對橋梁結構形式、受力分析、結構整體性和穩定性,以及細部構造等各方面都有深刻的認識和理解,同時也鞏固了力學和材料學等基礎知識,對學生的課程學習具有很好的促進作用。在選擇結構的過程中,學生不但對橋梁理論有了更深的理解,而且對以前所學的知識進行了很好的溫習。除了材料和結構的選擇之外,制作工藝對結構能否達到預期的受力設計也有很大的制約。為了防止由于制作工藝而導致結構模型的承重受到影響,參賽者必須細致處理細小構造與節點,使之與計算結果吻合。制作工藝既是學生對結構受力知識掌握情況的考核,也提高了學生對橋梁構造的理解。
(四)課程考核改革
對考核方式的改革要能夠客觀評價學生的綜合素質,加強對實踐操作能力、知識運用能力與創新能力的考核比重。以橋梁工程特點和應用型人才培養要求為標準建立一套符合人才選拔的科學系統的考核體系。要使考核方式多樣化,考試內容更側重對綜合能力的考察,而不只是局限于只是記憶方面的考核,成績評定更全面,促使學生積極主動的學習。提高作業、課上表現、論文以及資料閱讀等多個方面在成績中的比重,而不局限于最后的卷面成績。力爭使考核形式向著多樣化、多種形式、多階段的方向發展。
1.改革考核內容
考核方式改革是為了改變傳統考核方式存在的種種弊端。針對傳統考試考核內容局限于教材、筆記,以及老師劃定的范圍重點等缺點進行改革。克服傳統考核方式偏重知識記憶、缺乏對創新能力與綜合素質的考察而導致上課記筆記、課下抄筆記、考核背筆記、考完全忘記的情況出現。改革應該以培養應用型人才培養要求為標準,考核偏重學生對學過知識的理解和獨立思考的能力。這主要體現在減少單個知識技能考核,增加對創新應用與知識能力體系的考核。
2.改革考核形式
現行的考試在形式上多以閉卷筆試的考核方式為主,內容以教材理論知識為主。改革考試形式可以結合專業特點,進行開卷、閉卷、開閉卷相結合、實踐操作、撰寫專題報告、模型制作、答辯以及學術論文等多種形式的考核。并且將考核分散在平時測驗、期中期末、課堂課外多階段。改革制度多樣化發展。鼓勵學生在課外學習,提升作業、課上表現、論文以及資料閱讀在成績中的比重。最終達到提高專業水平、綜合素質的目標。
【關鍵字】預應力;單箱多室箱梁橋;剪力滯效應
據初等梁理論的平截面假定,不考慮剪切變形效應對縱向位移的影響,箱梁的兩腹板處在對稱荷載作用下,沿梁寬度方向上下翼緣板的正應力也是均勻分布的[1]。但由于在寬幅箱梁中沿翼緣板寬度方向剪切變形的非均勻分布,引起彎曲時腹板的翼板縱向位移滯后于近肋板處的翼板縱向位移,而彎曲正應力的橫向分布呈曲線形狀。這種由翼緣板的剪切變形造成沿寬度方向彎曲正應力的非均勻分布,稱為剪力滯效應[2]。
剪力滯效應對箱梁力學性能的影響已引起橋梁界的廣泛關注,國內外學者對箱梁的剪力滯效應及翼緣有效寬度進行了系統的研究[3]。但剪力滯效應的研究也多集中于單箱單室或單箱雙室箱梁。相比之下,單箱多室箱梁不僅受力性能和單箱室梁橋差距較大,其空間效應也比單箱單室箱梁橋顯著許多。因此有必要對單箱多室箱梁橋的剪力滯效應進行研究。下面通過有限元軟件的分析,來研究預應力張拉對單箱多室梁剪力滯效應的影響分析。
以某市在建橋左幅橋P7墩0#塊為例,Midas/FEA模型如圖所示。
圖1 Midas/FEA模型中左幅橋P7墩0#塊 圖2 應力提取位置橫截面圖圖示
通過有限元軟件分析可得
圖3 混凝土澆筑后頂板應力控制點剪力滯系數 圖4 縱向預應力筋張拉頂板應力控制點剪力滯數
圖5橫向預應力筋張拉頂板應力控制點剪力滯系數 圖6縱、橫向預應力筋張拉頂板應力控制點剪力滯系數
通過建立精細有限元模型,得到各種應力狀態下各應力控制點的剪力滯效應。通過比較我們可以得到以下兩個結論:
(1)在0#塊混凝土有限元軟件分析中,比較混凝土在無預應力作用時和縱向預應力作用時的頂板剪力滯系數。兩側的腹板處剪力滯系數要比中間腹板剪力滯系數大,無預應力作用時兩側腹板剪力滯分別為1.354、1.457,在縱向應力作用時分別為1.702、1.342。中間腹板處無預應力時剪力滯系數的較為接近約為1.100左右,縱向預應力作用時的剪力滯系數則較為接近約為1.200左右。所以在有預應力作用時會影響到剪力滯系數的分布,在兩側腹板處由1.3增至1.7,在中間腹板處由1.1增至1.2。在進行預應力筋張拉時,會使腹板處剪力滯系數顯著增大。因此在進行單箱多室預應力鋼筋混凝土梁的施工時,可以對縱向預應力筋分段張拉,先張75%,在張拉下一段預應力筋時再進行補張。
(2)在0#塊混凝土有限元軟件分析中,比較混凝土分別在縱向預應力、橫向預應力單獨作用下及縱橫向預應力共同作用下的剪力滯系數分布圖,可以看出:在縱橫向預應力共同作用時,0#塊在兩個方向上的變形都顯示出來,但是變形程度比單種預應力作用下偏小。從整體來看,縱向正應力分布更加均衡。而以往的施工順序往往是先拉縱向預應力筋,再拉橫向預應力筋,相比較來看,縱橫向預應力筋一起拉時會降低單箱多室箱梁的剪力滯效應。
參考文獻:
[1] 劉立新,葉燕華.混凝土結構原理[M].武漢:武漢理工大學出版社,2012年。
[2] 張玉紅.薄壁箱梁的剪力滯效應的理論分析與實驗研究.[D].蘭州:蘭州交通大學.博士學位論文,2011年。
[3] 王永杰.箱形截面梁的剪力滯效應分析與研究.[D]重慶:重慶大學土木工程學院,2012年。
關鍵詞:土木工程;工程管理;輔修專業
最近幾年國民經濟飛速發展,伴隨著國家基本建設整體投入的加大,我國土木工程領域的發展迎來了前所未有的機遇,同時對土木工程專業人才的培養也提出了更高的要求。社會和企業對高等學校土木工程專業的要求不再是培養單一的技術型人才,而是熟悉工程項目管理工作、適應企業結構調整要求、能夠打造精品工程的復合型專業人才。土木工程專業復合型人才,就是既具備土木工程專業技術知識,又擁有經濟、法律、管理知識,會設計、懂施工、善管理的能夠實施土木工程建設全過程管理的合格人才。面對目前的新形勢,普通高等院校土木工程本科專業開設工程管理輔修專業,提出了“土木工程+工程管理”復合型專業人才培養的一種新模式,以滿足社會和企業對土木工程專業人才的實際需求。
一、單一土木工程專業從業能力的限制
1.土木工程專業的培養目標和能力結構
2011年國家住房和城鄉建設部頒布了由高等學校土木工程學科專業指導委員會制定的《高等學校土木工程本科指導性專業規范》(以下簡稱《規范》),再次申明了土木工程本科專業的培養目標:培養適應社會主義現代化建設需要,德智體美全面發展,掌握土木工程學科的基本原理和基本知識,經過工程師基本訓練,能勝任房屋建筑、道路、橋梁、隧道、鐵道等各類工程的技術與管理工作,具有扎實的基礎理論、寬廣的專業知識,較強的實踐能力和創新能力,具有一定的國際視野,能面向未來的高級專門人才。
畢業生能夠在有關土木工程的勘察、設計、施工、管理、研究、教育、投資和開發、金融與保險等部門從事技術或管理工作。
《規范》要求土木工程本科專業的學生除了應該具有一定的知識結構和人文、科學與工程的綜合素質外,還應具有一定的能力結構,即應用工程科學的能力和具有較強的解決土木工程實際問題的能力。目前我國普通高等院校土木工程專業的畢業生,顯然還不能完全具備上述能力。
2.學校培養和社會需求之間的差距
普通高等院校土木工程本科專業的畢業生,最近幾年除一部分學生考取碩士研究生選擇繼續深造之外,其余的畢業生80%左右選擇到建設施工單位就業,學生畢業后將直接從事施工企業的技術、管理與經營工作。通過對歷屆畢業生的走訪調查,發現畢業生一般都能夠勝任土木工程技術層面的現場施工技術工作,卻很難在短時間內適應企業的管理決策層面的工作,這種情況已不能滿足自己“先技術、后管理、再創業”的職業生涯規劃要求。
對用人單位的調查顯示,企業目前對掌握多種專業知識和技能的復合型人才表現出很高的渴求度。現在企業在招聘大學生時非常看重學生的綜合素質和能力。學生一旦進入企業,可能剛開始做的是工程設計或施工現場的技術工作,但是如果畢業生技術工作過硬同時又懂經營管理,經過一定時間的實踐鍛煉,企業必將把他培養成中層管理人才。這樣的學生潛力更大,發展空間也更廣,也更能適應企業的發展和需求。
在工程建設的具體實施過程中,技術、經濟和管理各方面專業知識聯系緊密、相輔相成。作為一名合格的專業工程師,即使專門負責某項技術工作,在實施過程中也不可避免地要考慮節省成本、控制進度、滿足合同要求等相關因素。目前我國普通高等院校土木工程本科專業教育普遍面臨培養模式單一、專業面過窄、課時壓縮、缺乏個性等問題,培養的土木工程專業畢業生知識結構比較單一,能夠成為某一個技術領域的專家型人才,卻很難適應現代化工程管理的需求。
二、選修工程管理輔修專業的優勢
土木工程專業的畢業生在基層工作一定時間,夯實工作基礎,就有可能進入企業管理層,或者成為項目經理。此時需要從宏觀層面管理整個工程,除考慮技術因素外還需要考慮項目的資金鏈和組織管理。選修過工程管理輔修專業的學生和只學習單一土木工程專業的學生相比,優勢在于可以同時掌握組成建設工程項目的兩個核心要素——經濟和技術,可以從經濟和技術兩方面來考慮工程的可行性,更加能夠保證項目在特定經濟條件下的順利實施。具體而言,選修工程管理輔修專業的同學和只學習單一土木工程專業的同學相比,具有如下優勢。
1.知識結構體系更完善
土木工程與工程管理兩個專業同屬一個大的知識領域,土木工程專業學生掌握相關工程管理專業知識對完善自身的知識體系和提高專業技能水平有很大幫助。參與輔修的學生除了能夠掌握土木工程專業所必需的基礎理論知識之外,還能夠掌握比較系統的管理學、工程經濟學、工程建設監理、工程項目管理、工程合同管理、土建工程造價、房地產開發、房地產估價、房地產經濟學、建筑企業管理學等方面的基本知識。參與輔修的學生不僅具有較強的分析、研究與解決土木工程專業一般工程問題的能力,還具有熟練的土建工程造價及工程量計算、工程經濟分析、工程項目管理能力,具有綜合運用所學土木工程技術知識、相關管理理論和方法、相關經濟理論、相關法律法規等方面知識從事工程管理的基木能力。
2.未來從業范圍更廣闊
在市場經濟高速發展的今天,人才市場對復合型人才的需求趨勢越來越明顯。這就要求畢業生不能僅僅掌握單一的專業技能,還需要學習和掌握與自身專業相關的其他專業知識和技能。擁有良好的知識結構體系和廣博的專業知識面,就業競爭力明顯增強,未來的從業范圍也更加廣闊。選修過工程管理輔修專業知識的畢業生,具備了土木工程技術、管理學和經濟學的基本知識,掌握了現代管理科學的理論、方法和手段,知識、能力、素質協調發展。他們基礎扎實、知識面寬、適應性強、綜合素質高、富有求實和創新精神,屬于能在國內外工程建設領域從事項目決策和全過程管理的復合型高級管理人才。他們不僅能夠在有關土木工程的勘察、設計、施工、研究、教育等部門從事技術或管理工作,而且能夠在建設單位、設計單位、施工企業、工程監理單位、房地產企業、投資與金融領域、政府部門等從事工程項目管理、工程造價確定與控制、房地產開發與管理、資產評估等工程管理工作。
3.自身發展前景更美好
目前社會對土木工程專業人才的要求越來越高,崗位競爭也越來越激烈,崗位職務提拔的機會自然會優先考慮技能完善的人才。選修過工程管理輔修專業知識的畢業生,除具備土木工程專業的一般知識結構,還具備工程項目管理、房地產經營與管理、投資與造價管理及物業管理等方面的知識結構。他們具有進行工程項目可行性研究、一般土木工程設計、工程項目全過程的投資、進度、質量控制及合同管理、信息管理和組織協調的能力,具有分析和解決房地產經濟理論問題及房地產項目的開發與評估、房地產市場營銷、房地產投資與融資、房地產估價、物業管理和房地產行政管理的能力,具有項目評估、工程造價管理的能力,初步具有編制招標、投標文件和投標書評定的能力,具有編制和審核工程項目估算、概算、預算和決算的能力,具有物業的資產管理和運行管理的能力。在土木工程建設領域,既懂技術又懂管理的人才符合社會需求,在各個方面占有很大優勢,未來的職業發展前景更加美好。
4.獲取執業資格更容易
目前我國在工程領域普遍實行注冊工程師制度,從業人員需要通過國家統一組織的相關執業資格考試,成績合格,獲得由相關部門頒發的執業資格證書,并經在行業主管部門注冊成為注冊工程師,才具備在本行業的從業資格。目前和土木工程專業相關的注冊工程師主要有注冊結構師、注冊建造師、注冊監理工程師、注冊造價師、注冊房地產估價師、注冊資產評估師、注冊咨詢工程師等。在土木工程工作實際中需要考取的相關注冊證書,很多都涉及工程管理知識。比如國家一級注冊建造師考試的四門課程中,“項目管理”、“工程經濟學”和“建設法規”都是工程管理專業的課程內容。提前學習過相關理論知識,具有一定的專業基礎,更容易通過考試獲取執業資格。
三、開設工程管理輔修專業的建議
1.學生自主選擇是否輔修
土木工程專業每年的學生數量都很多,一方面考慮到全部輔修工程管理專業在師資、實習場地、實驗設備等方面對學校的負擔太重,另一方面也考慮到不同的學生職業生涯規劃不同,未來的就業方向不同,所以建議不要硬性要求全部學生都選修工程管理輔修專業,而應該讓學生根據自己的興趣特長和職業生涯規劃的不同,自主選擇是否參加輔修。
2.統一安排主輔修專業課程
將選修工程管理輔修專業的學生重新獨立安排班制,通過規范化的管理正確引導學生完成各項學習任務。采用主修專業和輔修專業并列學習的方式,輔修專業和主修專業課程統一設置和安排。輔修專業課程的開課時間將合理考慮學生主修專業的課程安排,利用富余時間完成相關課程的教學任務,避免學生上課時間發生沖突。
3.多方向設置畢業設計內容
畢業設計是培養學生動手能力和創新能力的最好手段,也是對高校培養目標和教育質量的最好檢驗,畢業設計的重點一定要放在培養學生創新精神和創新能力上。畢業設計或畢業論文的最終目的只有一個,就是將四年所學專業知識進行復習、綜合、運用和提高,培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。選修工程管理輔修專業的畢業生,畢業設計的內容不再局限于土木工程的建筑設計和結構設計,還可以完成建設項目可行性研究、建筑工程概預算的編制、項目管理規劃與施工組織設計、工程管理信息系統應用與開發、房地產價格評估等工程管理方向的設計內容,也可以撰寫工程管理專業畢業論文。
參考文獻:
[1] 高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京:中國建筑工業出版社,2011.
[2] 楊子江,李峻峰,朱錦章.土木工程本科教育——培養結構工程師職業素質與執業能力的重要階段[J].高等建筑教育,2011,20(7):130-132.
關鍵詞:執業資格制度;土木工程專業;人才培養
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)02-0200-02
0 引言
建設行業已建立起比較全面的執業資格體系,這對土木工程專業“應用型”人才培養提出了新的要求。為此,有必要對土木工程專業人才培養模式(培養方案、課程體系、授課內容、授課方式等)進行改革,從社會需求的角度出發,構建一個與執業資格體系相適應的土木工程“應用型”人才培養模式。
1 建設行業執業資格制度的背景
1993年,國家正式提出建立執業資格制度以后,建設行業執業資格制度的建立工作進入了較快發展時期。建設行業執業資格制度是政府對建設行業中事關工程質量和安全以及關系國家、社會和公眾財產、生命、安全的專業實行專業技術人員市場準入制度。2011年度全國專業技術人員資格考試計劃有48大類,其中與土木工程專業有關的考試計劃有9大類,數量和類別最多,約占20%。到目前為止。已經建立了結構工程師、勘察設計工程師、建造師、造價工程師、監理工程師、巖土工程師等執業資格制度,建設領域執業資格制度框架體系已基本形成,已逐漸細化到各個階段、各個專業。土木類企業資質的重要一項就是企業內具有執業資格證書人員的數量,是否具有執業資格已成為土木類企業招聘人員、職稱評定、工資調整重要的依據。土木行業專業技術人員取得相應的執業資格已逐步成為就業的基本條件之一。
1995年,國家建設部開始對全國高校土木工程專業進行教育質量評估。根據相關規定,通過專業評估的學校,其土木工程專業本科畢業生將享受可提前報考注冊結構工程師等的優惠待遇。這項評估涉及高校土木工程專業的教學條件、教學管理、辦學經驗、學生素質等眾多方面,要求相當嚴格,是國家執業注冊考試制度的重要組成部分,且的是保證專業教育質量達到執業實踐的要求。根據規定,已通過評估的高校,在5年(個別學校為8年)后必須再次接受評估,評估不合格者,其學生不能再享受相關優惠待遇。專業教育評估有力地推動了高校的專業建設,促進了辦學水平和人才培養質量的提高。截止2010年通過土木工程專業教育評估的學校有56所,約占設置該專業高校(不含獨立學院和民辦學院)的13%。執業資格考試制度的實施,不但明確了專業人員應具備的條件,而且促進了工程教育界與工程界有機結合。高等學歷教育環節中引入專業執業資格知識,便于學生在校期間有重點、有選擇地汲取知識,打好工程執業基礎。
2007年9月,教育部高教司理工處頒布的“高等學校理工科本科指導性專業規范”,對《土木工程專業規范》的制定給出了指導性意見。2010年《土木工程專業規范>(征求意見稿)頒布。(土木工程專業規范)是高校土木工程專業教學指導委員會在研究了用人單位需求、國內外辦學現狀、國內本專業辦學情況,做了大量的調查、研究基礎上制定的,符合當前教學的實際和行業發展的要求。
2009年12月,教育部高教司理工處頒布的“卓越工程師培養計劃”要點對“卓越工程師培養計劃”的培養專業標準也提出了指導性原則。2010年7月,國家獲準首批“卓越工程師教育培養計劃”實施高校61所,其中土木工程專業類19所。這些高校既有國家重點高校,也有地方一般類本科院校。可以結合學校自身的優勢和特色,規劃“卓越工程師教育培養計劃”。
建設行業執業資格制度和專業評估的現實需要,對土木工程專業“應用型”(主要表現在接受注冊工程師基本訓練上)人才培養提出了新的要求,有必要對土木工程專業人才培養模式進行改革研究,根據學校自身辦學特色和優勢制定土木工程專業培養計劃,改革課程體系和教學形式,如圖1所示。
2 土木工程專業改革的思路和內容
2.1改革的思路
2.1.1以強化工程能力與創新能力為重點,改革人才培養模式通過工程案例分析,提高學生綜合應用課程知識解決實際問題的能力:面向工程界,由注重知識傳授向重視學生創造能力的培養轉變。
2.1.2土木工程專業課程體系與土木行業執業資格注冊考試的要求相適應在課時分配上注意與執業資格注冊考試尋找一個適當的比例關系,既滿足學科的嚴謹性,也滿足執業資格體系的要求;在知識點的取舍上,注重納入執業資格考試內容,突出綜合運用本學科的基本理論和知識。
2.1.3動態性和靈活性反映土木工程行業最新發展,適應土木行業執業資格制度考試的動態性要求:采取多方向培養,拓展學生的執業空間,適應土木行業執業資格體系下不同注冊工程師的要求。
2.1.4加強教師之間的學習交流。注重相關學校之間的學習和交流:定期進行教學活動,及時溝通教學情況。
2.2改革的內容
2.2.1調整和完善專業培養計劃在考慮學生未來發展需要上,理順培養計劃與執業資格考試之間、培養計劃和專業評估之間的關系。完善專業培養計劃,設置與我國現行注冊工程師制度相適應的課程,覆蓋注冊工程師的知識結構,加強結構設計、工程施工與管理、工程試驗與檢測等方面的內容。
2.2.2強化專業基礎知識的教學土木工程專業人才所要求的基本專業基礎知識是學生掌握國家注冊工程師資格考試要求的基本條件,也是學生今后適應不斷發展土木工程事業要求的必備素質。加強注冊工程師考試必備知識的學習尤為重要,是加強人才培養的首要環節。課程的設置是人才培養的基礎,培養模式要與執業資格體系結合起來,如圖2所示。
2.2.3體現知識的動態性土木工程專業中有些課程受國家宏觀經濟政策、法律法規影響較大,內容也隨外界環境變化較大,更新較快,尤其是2010年,建設方面的法規、標準、規范頒布較多,2010年已頒布的國家規范主要有《建筑抗震設計規范》、《混凝土結構設計規范》、《混凝土強度檢驗評定標準》、《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》、《鋼管混凝土工程施工質量驗收規范》等。可根據每年注冊工程師考試大綱和試題,適時更新教學內容,編寫“適用型”教材,使其具有時效性和真實性。
2.2.4加強學生綜合素質和能力的培養學生在大學所學的知識,由于專業課學時的限制,各門課程之間缺乏有效地聯系,不能互相聯系以解決實際工程問題,往往理論脫離實際。所以加強工程意識,增加實踐環節是培養模式改革面臨的一大問題。增加模擬注冊工程師考試和系統知識測試,使教學與實際工程應用相結合。
根據土木行業執業資格制度的要求,提出“注重專業知識和工程素質訓練,培養‘應用型’土木工程人才”的目標要求。使學生接受注冊工程師的基本訓練,培養學生具有初步土木工程設計、施工、管
理和工程研究能力。
3 培養模式改革的特色和效果
3.1特色通過對我校土木工程專業培養模式的探索和改革,形成了與執業資格考試結合,與學生就業和成才相結合,與國家規范相結合,與實際工程相結合,突出研究成果的應用性和實用性。
3.1.1與相關執業資格考試結合參考結構工程師、建造師、監理工程師、造價工程師、咨詢工程師(投資)、項目管理師等執業資格考試相關的知識和內容,編寫和選用教材中的例題和案例基本上來源于執業資格考試的真題,使學生畢業后適應執業資格考試。
3.1.2與行業企業共同設計培養方案企業由單純的用人單位變為聯合培養單位,高校和企業共同設計培養目標,制定培養方案。自2007以來,我院土木工程專業每年在制定培養計劃時,先后邀請了中鐵一局、寶雞一建、西安市城市規劃設計院等單位參與了土木工程專業計劃的修訂和完善。“卓越計劃”一個主要特點就是“行業企業深度參與培養過程”。下一步重點在課程內容、實踐環節等方面和企業合作,共同研究人才培養模式,共同實施培養過程。
3.1.3教學內容及時反應國家最新規范、國內外最新研究成果和先進經驗通過加大師資引進和培養力度,將近幾年頒布的相關法規條例融入新編教材和課堂教學中,豐富課堂教學內容。目前我院已有6位“雙師型”(執業資格+高級職稱)教師。
3.1.4工程理論與工程實踐相結合學生在合作培養企業進行畢業實習和畢業設計,注重實用性和可操作性。加大了兼職教師隊伍的建設,充分利用建筑公司、房地產領域的人才資源(特別是優秀的校友資源),做好土木工程專業實踐知識與實踐能力的傳幫帶。
3.2階段性成果
3.2.1主編或參與完成了多部教材教材體現的指導思想為:教材的內容滿足三個專業方向(建筑工程、交通土建、巖土地下)的需要;滿足“應用型”培養要求,注重工程背景和工程案例的引入,提供適當的延伸閱讀:按照專業規范要求的知識點進行編寫,避免與其他課程教材相同知識的重復:根據“土木工程專業規范”中知識點要求的掌握、熟悉、了解程度編寫教材。
教材的定位要準確。教材編寫緊緊抓住“應用型”人才培養的主線;站在大土木背景下編寫,不能局限于一個專業或一所學校:考慮現行執業資格考試的要求:按照現行的工程標準、規范編寫:注意建筑節能環保、低碳經濟等新技術、新材料的應用。
其中,和西安建筑科技大學(土木工程專業2010年通過了專業評估,首批“卓越工程師教育培養計劃”高校)合編了《土木工程施工技術》教材,該教材是高等學校土木工程指導性專業規范配套教材,土木工程“卓越工程師”教材。
3.2.2獲得多項相關教學獎勵論文“現行執業資格制度與土木工程專業人才培養探討”獲學校2007年教育科學研討會論文二等獎;獲兩項校級教學成果獎,校教學成果一等獎和二等獎各一項:《工程項目管理》課程教案獲西安工業大學2007-2008學年第一學期教案、講稿評比三等獎。
3.2.3修訂和完善了土木工程專業培養計劃,形成了與執業資格考試和專業評估相結合的專業培養方案在2010、2011級土木工程專業培養計劃修訂過程中,對西安地區土木工程專業類院校,尤其是2010年通過土木工程專業評估、首批卓越工程師實施的高校進行調研,結合我院土木工程專業的基礎和條件,學習、借鑒他們成熟的培養體系和優秀的教學成果,指導我們修訂和完善土木工程專業培養計劃。
3.3產生的效果在土木行業全面實行執業資格體系下研究如何培養“應用型”土木工程本科人才,進一步理順土木工程培養方案、執業資格考試、專業評估三者之間的關系,架起土木理論教學和實踐應用的橋梁,為實施“卓越工程師”計劃做好準備,成果具有重要的現實推廣價值。強化“應用型”土木工程本科人才的培養(面向一線、面向工程),對新的土木工程專業人才培養模式起到一定的指導作用。
執業資格證書是土木專業就業的基本條件,研究建設行業執業資格制度的特點和要求,并以此為參考確立合理的專業培養目標和培養計劃,進行課程體系、教學內容與教學方法的改革,強化實踐環節與技能掌握要求,以確保高校緊緊圍繞就業大環境、大市場,為社會培養具有較高執業素質和創新精神的合格人才。
4 結論
通過合理的人才培養定位,科學的教學平臺構建,全面的人才培養方式改革,探索一套面向社會、面向就業的土木工程專業人才培養的培養體系,進而全面提高畢業生的知識水平、能力素質和實踐技能,為國家和社會培養出高水平的應用型人才。
參考文獻:
[1]葉樹江,吳彪,李丹.論“卓越計劃”工程應用型人才的培養模式[J]黑龍江高教研究,2011,(4):110-112
[2]韓濤,孟昭博,湯美安,土木工程專業應用型本科人才實踐教學的目標定位[J].教育與職業,2010,(17):163-164