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序論:在您撰寫樓蓋課程設計論文時,參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導您走向新的創(chuàng)作高度。
中圖分類號:G642.0;TU375-4 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2016)05-0141-04
實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維和實際工作能力的重要教學手段。課程設計是土木工程專業(yè)實踐性教學環(huán)節(jié)的重要組成部分?;炷两Y構設計作為土木工程專業(yè)第一門直接面向工程技術應用的課程,是建立學生工程性思維和傳授工程科學方法的重要課程。該課程的實踐環(huán)節(jié)設置有“鋼筋混凝土樓蓋課程設計”和“單層工業(yè)廠房結構課程設計” 。鋼筋混凝土樓蓋課程設計是學生遇到的第一個專業(yè)課程的實踐性教學環(huán)節(jié),是學生首次進行較為全面的房屋結構設計訓練。學生畢業(yè)后進入設計院工作,首先面對的工作常常是各種類型的板設計和樓梯的設計,因此,樓蓋課程設計是學生職業(yè)生涯的第一課。如何搞好樓蓋課程設計教學,如何通過該課程設計夯實學生所學的專業(yè)知識,培養(yǎng)學生獨立完成設計的能力,提高學生理論聯(lián)系實際和綜合分析問題、解決問題的能力,使課程設計真正成為畢業(yè)設計的預演,為學生今后走上工作崗位打下堅實的基礎,是值得討論和研究的重要問題。
一、鋼筋混凝土結構樓蓋課程設計存在的主要問題
從20世紀70年代后期到現(xiàn)在,盡管我國混凝土結構設計規(guī)范歷經74版規(guī)范、89版規(guī)范、2002版規(guī)范,以及目前現(xiàn)行的2010版規(guī)范,但混凝土結構課程設計的內容變化并不大。各高校鋼筋混凝土肋梁樓蓋課程設計任務,普遍是設計一個多層工業(yè)廠房樓蓋或民用建筑樓蓋(如車間倉庫、商場、圖書館書庫等) ,多采用四周為磚墻的內框架結構形式[1-3]。目前,鋼筋混凝土樓蓋課程設計往往通過調整柱網平面尺寸和荷載取值等方式形式上做到了每生一題,但設計過程過于格式化,即學生只要按照教材“照葫蘆畫瓢”,單純機械式模仿,就能完成相應的結構計算和設計。從教學效果看,這樣的設計過程無法讓學生真正掌握結構設計方法,也很難激發(fā)學生學習的主動性和積極性。
二、樓蓋課程設計教學改革與實踐
鋼筋混凝土樓蓋課程設計作為土木工程專業(yè)一門重要的實踐環(huán)節(jié),教學中必須確立學生在設計中的主體地位,發(fā)揮教師的主導作用,與國家現(xiàn)行規(guī)范緊密聯(lián)系,以便于學生更好地理解所學內容和理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)他們獨立分析、解決問題的能力,最大限度地激發(fā)學生主動學習的意識。
(一)課程設計任務書要具有真實性, 以任務驅動引領教學,按行動導向實施教學
課程設計任務書中以具體的工作任務驅動引領教學,按照“教、學、做”一體化模式組織教學,強調“為了項目工作而學習”和“通過項目工作來學習”,使工作過程與學習過程相統(tǒng)一,培養(yǎng)學生的工程意識,加強責任心和工作規(guī)范的教育。
課程設計任務書要引導學生用全局、專業(yè)的眼光去分析問題,不急于作具體構件的設計。課程設計任務書要求明確以下內容:
(1)明確所設計結構的安全等級和設計使用年限?;炷两Y構的安全等級,與結構重要性系數(shù)有關。
《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)[4]第3.4.2條和第3.4.3條中對應的“使用年限”對混凝土強度等級的最小水泥用量、最大氯離子含量、最大堿含量等均作了嚴格的要求。
《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2012)[5](以下簡稱《荷載規(guī)范》)增加可變荷載設計使用年限調整系數(shù)γ:L,調整和完善可變荷載,適當提高安全度。由《荷載規(guī)范》第3.2.5-1條,設計使用年限為5年、50年和100年,γ:L分別為0.9、1.0和1.1。
(2)明確所設計結構屬工業(yè)建筑或民用建筑,并明確所設計建筑結構的功能。民用建筑和工業(yè)建筑樓面均布活荷載分別見《荷載規(guī)范》5.1和5.2,其標準值、組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)的取值是設計的重要依據(jù)?!逗奢d規(guī)范》3.2.4-2條明確“對標準值大于4 kN/m2的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載, 可變荷載的分項系數(shù)應取1.3;其它情況應取1.4”。
在布置任務時,通過改變樓蓋建筑功能,要求每個學生根據(jù)下達的建筑結構的功能,自己動手從荷載規(guī)范中查得相應荷載樓面均布活荷載值。
(3)明確所設計結構的環(huán)境類別?!痘炷两Y構設計規(guī)范》(GB50010-2010)表8.2.1對混凝土保護層厚度給出了嚴格的限制,如當構件所處二類a環(huán)境類別時,混凝土強度等級C25~C45,板混凝土保護層的最小厚度為20 mm,梁、柱混凝土保護層的最小厚度為25 mm;當構件所處一類環(huán)境類別時,相應減小5 mm。當混凝土強度等級為C20、C25時,板、梁、柱混凝土保護層的最小厚度相應增加5 mm。
在布置任務時,要求每個學生根據(jù)下達的建筑結構環(huán)境類別,自己動手從混凝土規(guī)范中查得保護層厚度。
(4)明確建筑平、剖面尺寸、建筑標高和建筑面積。
盡管學生學過房屋建筑學課程,但大多數(shù)學生作樓蓋課程設計時,基本上沒有建筑標高與結構標高的概念。任務書中應不僅要求繪制結構平面布置圖,還需根據(jù)工程實際,提供相應建筑標高。讓學生明白,給出的建筑標高是指建筑物裝飾裝修層完成后的標高,而用于結構計算和結構平面布置圖中標注的標高應是結構標高,即裝飾裝修層完成前的標高。培養(yǎng)學生結構圖應標注結構標高,而非建筑標高的工程意識。
每個學生應根據(jù)任務下達的建筑平面柱網尺寸及層高,自己確定結構方案,即學生自己布置梁、板、柱,確定樓(屋)面面層的建筑做法,即樓(屋)面保溫材料、找坡層、防水材料等,并自己選定梁板所采用的混凝土、鋼筋強度等級等。
(二)結構方案采用框架結構體系
樓蓋課程設計采用內框架結構與現(xiàn)行規(guī)范和建筑業(yè)的發(fā)展趨勢明顯不符。《建筑結構抗震規(guī)范》(GBJ11-1989)刪去了“底部內框架磚房”的結構形式。《建筑結構抗震規(guī)范》(GB50011-2001)將“內框架磚房”的結構形式限制于多排柱內框架??紤]到“內框架磚房”已很少使用且抗震性能較低,《建筑結構抗震規(guī)范》(GB50011-2010)[6]取消了“內框架磚房”的相關內容,標志著“內框架磚房”結構形式已不復存在。因此,必須對鋼筋混凝土肋梁樓蓋課程設計內容進行調整,選擇更符合目前規(guī)范和工程實際的框架結構形式。
(三)樓蓋結構布置的問題
在設計初期,由于學生無設計經驗,對結構整體力學性能概念不甚清晰,較難作出合理的結構布置。其突出的問題主要表現(xiàn)在如下幾個方面:
學生在結構布置時,一般都是一個方向布置主梁,另外一個方向布置次梁(包括與柱相連的梁)。通常房屋橫向剛度比縱向剛度弱,采用橫向承重框架可以改善橫向與縱向剛度相差較大的缺點,為了提高建筑物的側向剛度,主梁宜沿建筑物的橫向布置。這種結構布置形成樓蓋兩個方向的剛度差別較大,結構整體性差,不利于學生建立整體的結構概念,并形成結構設計只要注意一個方向的錯誤觀點?!督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》(GB50011-2010)5.1.1條規(guī)定:一般情況下,應至少在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用,各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔[3]。因此,對于要求計算抗震的結構而言也宜設計成雙向承重框架。
(四)單向板、雙向板劃分的問題
單向板(即梁式板):彈性理論, l:2/l:1(長邊與短邊長度之比)≥2;塑性理論,l:2/l:1≥3。《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)第9.1.1條規(guī)定:“當長邊與短邊長度之比大于2.0,但小于3.0時,宜按雙向板計算;當按沿短邊方向受力的單向板計算時,應沿長邊方向布置構造鋼筋?!边@樣,如果不能很好地學習理解規(guī)范,很可能在板的長邊與短邊之比大于2又小于3時,按單向板計算,其含鋼量達不到新規(guī)范的要求。
(五) 肋梁樓蓋梁柱體系中連續(xù)梁模型和框架模型適用范圍的辨析
確定框架梁、柱截面尺寸時,要考慮梁、柱線剛度比的限值,因此必須讓學生明白教材中主梁計算簡圖采用多跨連續(xù)梁,是有局限性的;工程設計實際情況是,為滿足“強柱弱梁”的抗震設計原則,在大多數(shù)情況下,主梁計算簡圖實為框架結構。當計算簡圖為框架結構時,主梁的內力計算方法與多跨連續(xù)梁就有了本質的不同。通常當梁、柱的線剛度比大于 3~5時,由于柱對梁的約束作用較小,而將柱作為梁的不動鉸支座,梁按鉸支于鋼筋混凝土柱上的連續(xù)梁模型計算。 當梁、柱的線剛度比小于 3~5 時,必須考慮柱對梁的約束作用,此時梁柱節(jié)點為剛性結點,梁與柱共同形成框架,簡化為框架模型計算,按框架進行結構分析[1]。值得注意的是,一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結構,各層柱的計算長度l:0按《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)表6.2.20-2取用,現(xiàn)澆樓蓋,底層柱1.0H;其余各層柱,1.25H。
(六)基本組合的荷載分項系數(shù)問題
通常參考教材中僅考慮“1.2×永久荷載標準值+1.4×可變荷載標準值”作為樓板荷載組合設計值,因此必須讓學生明白基本組合的荷載分項系數(shù)問題,引導學生研讀規(guī)范條文。
《荷載規(guī)范》3.2.3條:荷載基本組合的效應設計值應從可變荷載控制的效應設計值與永久荷載控制的效應設計值中,取用最不利的效應設計值。
《荷載規(guī)范》3.2.4-1條:當永久荷載效應對結構不利時,對由可變荷載效應控制的組合,永久荷載的分項系數(shù)應取1.2,對由永久荷載效應控制的組合,永久荷載的分項系數(shù)應取1.35;當永久荷載效應對結構有利時,永久荷載的分項系數(shù)不應大于1.0。
《荷載規(guī)范》3.2.4-2條:對標準值大于4kN/m2時的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載,荷載分項系數(shù)應取1.3。
(七)改進樓蓋配筋方式
目前教材、參考書中,為了節(jié)省鋼筋,樓蓋配筋方式仍多采用以前倡導的彎起式?!痘炷两Y構設計規(guī)范》(GB50010-2010)第9.1.4條規(guī)定:“采用分離式配筋的多跨板,板底鋼筋宜全部伸入支座;支座負彎矩鋼筋向跨內延伸的長度應根據(jù)負彎矩圖確定,并滿足鋼筋錨固的要求?!狈蛛x式配筋施工方便,已成為工程中鋼筋混凝土板的主要配筋方式。在主梁配筋計算時,建議不要考慮主梁上、下部鋼筋的聯(lián)系,不使用彎起鋼筋,主梁斜截面抗剪由箍筋承擔。
(八)應進行結構構件裂縫寬度驗算
目前教材、參考書中,樓蓋課程設計示例一般未進行裂縫寬度和撓度驗算。若板的跨厚比鋼筋混凝土單向板不大于30,雙向板不大于40;次梁、主梁截面尺寸滿足高跨比要求,撓度驗算可忽略;但對板、梁必須進行裂縫寬度驗算,是不應忽略的,否則不能保證結構構件正常使用極限狀態(tài)要求。
(九)應重視構造鋼筋
構造問題是結構和構件承載受力的基本條件。若不能滿足,則結構分析和截面設計中的基本假定和計算簡圖就根本不能成立,設計出來的結構安全度就會大有問題。譬如,當按簡支邊或非受力邊設計的現(xiàn)澆混凝土板,當與混凝土梁整體澆筑時,板面構造鋼筋從混凝土梁邊、柱邊伸入板內的長度不宜小于l:0/4;當整體澆筑嵌固在砌體墻內時,鋼筋伸入板內的長度不宜小于l:0/7。若是框架結構,板面構造鋼筋從混凝土梁邊、柱邊伸入板內的長度不宜小于l:0/4,不是教材中的l:0/7[7]。
(十)積極推進手算、電算的結合
課程設計教學內容若仍采用手算體系的教學框架,將明顯與當今信息化社會脫節(jié)[8]。引入PKPM系列軟件中PMCAD的教學內容,對結構布置和結構計算部分,采用“先手算、后電算”,對結構施工圖的繪制采用PMCAD與AUTOCAD相結合,加強電算與手算相結合,以及結構構造措施環(huán)節(jié)的建設,培養(yǎng)學生手算、電算和概念分析等能力,激發(fā)學生自主學習的興趣。
三、 結語
針對鋼筋混凝土樓蓋課程設計中存在的突出問題,圍繞提高教學質量,培養(yǎng)學生工程實踐能力的主線,充分發(fā)揮教師的主導作用,確立學生的主體地位,使學生通過課程設計對建筑結構設計有較全面的理解和認識,逐步建立工程思維方式,提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決工程實際問題的技能,為畢業(yè)設計和今后從事結構設計工作奠定堅實的基礎。
參考文獻:
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[3]沈蒲生.混凝土結構設計[M].北京:高等教育出版社,2010.
[4]東南大學,同濟大學,天津大學.混凝土結構(中冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.
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[6]中華人民共和國住建部.建筑抗震設計規(guī)范GB50011 - 2010[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.
本專業(yè)主要培養(yǎng)具備能從事各類工程建設的場地評價,巖土體特性分析,特種地基加固處理,地質災害評價與治理等地質工程領域的各項工作的高級工程技術人才。
二、培養(yǎng)要求
畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力:
具有較扎實的自然科學基礎,了解當代科學技術的主要方面和應用前景,熟悉地質工程勘察、設計施工。 掌握工程地質、工程力學、巖土力學的基本理論,地下工程、工程材料、結構分析與設計、地基處理方面的基本知識,掌握有關電工、工程測量與試驗、施工技術與組織等方面的基本知識。具有工程制圖、計算機應用、主要測試和試驗儀器使用的能力;具有綜合應用各種手段(包括外語工具)查詢資料、獲取信息的初步能力。熟悉國家有關工程勘察,建筑工程等方面的政策、規(guī)范和法規(guī)。具有進行工程勘察、設計、試驗、施工、管理和研究的初步能力。
三、主干學科 地質工程
四、主要課程
英語、高等數(shù)學、大學物理、普通化學、計算機基礎、材料力學、結構力學、巖土力學、建筑材料、鋼筋混凝土結構、道路勘測與設計、地下結構、施工技術與施工組織、地質工程經濟與企業(yè)管理。
五、主要實踐性教學環(huán)節(jié)(內容、要求)
設計1——鋼筋混凝土課程設計
時間:1周
內容:鋼筋混凝土結構
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握鋼筋混凝土結構設計的基本原理、方法和步驟。受到鋼筋混凝土結構設計的初步訓練。設計分兩部分進行,一部分為鋼筋混凝土樓蓋設計,一部分為單層廠房結構設計。要求學生完成相應的計算說明書及結構設計圖紙。
設計2——巖土體工程課程設計
時間:1周
內容:巖土體穩(wěn)定性評價、巖土體工程設計
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握巖土體穩(wěn)定性評價及巖土體工程設計的原理、方法和步驟,受到巖土體工程設計的初步訓練。要求學生在教師的指導下,完成相應的計算說明書和設計圖紙。
設計3——基礎工程設計
時間:1周
內容:根據(jù)工程地質勘察報告及有關資料選擇基礎方案,并進行設計、計算、繪出施工圖。
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握基礎工程設計的原理、方法和步驟。受到基礎工程設計的初步訓練。要求學生在教師的指導下,完成相應的計算說明書和設計圖紙。
測量實習,安排在第5學期,時間1周,內容為工程測量,要求學生在實習結束后,編寫一份實習報告。
認識實習,安排在第4學期,時間3周,內容為地質認識實習。
教學實習,安排在第6學期,時間7周,內容包括工程地質勘察、原位測試、室內資料分析與整理。要求編寫一份實習報告。
畢業(yè)實習及畢業(yè)設計(論文),安排在第8學期,時間12周。
畢業(yè)實習及畢業(yè)設計(論文)是實現(xiàn)本科培養(yǎng)目標的重要階段,是學生學習、研究與實踐成果的全面總結,也是對學生綜合素質與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗。通過畢業(yè)實習和畢業(yè)設計(論文),使學生達到工程師工作能力的初步訓練。
要求:選題盡可能結合生產實踐,做到一人一題,要求學生在教師的指導下,獨立完成畢業(yè)設計(論文)。
答辯:畢業(yè)設計(論文)完成后,由系統(tǒng)一組織答辯。
六、主要實驗
室內試驗(巖土物理力學性質測試、建筑材料試驗等)、野外現(xiàn)場試驗(巖土物理力學性質現(xiàn)場原位測試、工程監(jiān)測及檢測等)
七、最低畢業(yè)課內總學時:2500學時
最低畢業(yè)總學分:模塊A:176學分+分 模塊B:178學分+7學分
基于培養(yǎng)學生工程應用能力的目的,制定了土木工程專業(yè)人才計劃,2007版土木工程專業(yè)教學計劃的知識體系結構由三大部分組成,分別是通識教育、專業(yè)教育和綜合教育,其中專業(yè)教育又分為專業(yè)基礎教育和專業(yè)方向的課程教育,總學時共計2500學時。其中通識教育1312學時,占總學時52.5%;專業(yè)基礎854學時,占總學時34.2%;專業(yè)課334學時,占總學時13.4%。該培養(yǎng)計劃在理論教學、實踐教學改革方面進行了許多探索和實踐,主要的工作包括以下6點。
知識、能力、素質三位一體的理論教學體系
以知識結構、知識點、實現(xiàn)方法為基礎設置理論課程,形成了“知識、能力、素質”三位一體的理論教學體系。
1通識教育
通識教育包括人文、社會科學基礎知識、自然科學基礎知識、體育知識、外語知識、經管知識、計算機信息技術等相關內容。
2專業(yè)教育
1)工程技術基礎知識。開設有材料力學、畫法幾何與建筑制圖、理論力學等3門主干必修課程以及電工學、流體力學、彈性力學B等3門限定選修課程,共計20學分。要求學生掌握理論力學、材料力學的基本原理和分析方法;掌握流體力學(水力學)的基本原理和分析方法,畫法幾何基本原理,電工學的基本理論,彈性力學的基本原理和分析方法。2)專業(yè)基礎知識。開設有土木工程材料、土力學、基礎工程、結構力學、工程地質、混凝土結構設計原理、房屋建筑學等7門主干必修課程,土木工程概論、工程測量2門非主干必修課程,專業(yè)外語、土木工程CAD等2門非主干限定選修課程。要求學生了解土木工程專業(yè)基礎知識,為進一步學習各專業(yè)方向知識打下堅實基礎。3)專業(yè)方向知識。土木工程專業(yè)知識教育按照建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程、巖土工程等4個專業(yè)特色方向教學。
多層次一體化的實踐教學體系
人才培養(yǎng)體系重視實踐環(huán)節(jié),實踐環(huán)節(jié)時間共計40周。通識實踐環(huán)節(jié)包括人文社會科學實踐3周(3學分)、金工實習1周(1學分)、計算機基本技能訓練1周(1學分)。專業(yè)實踐包括混凝土結構原理課程設計等共10周(10學分),測量實習2周(2學分),認識實習、生產實習、畢業(yè)實習7周(7學分),畢業(yè)設計(論文)16周(16學分)。此外,還專門設置課外實踐5學分,安排學生從事暑假社會實踐、公益勞動等課外實踐活動。除學校安排的實踐活動外,土木工程專業(yè)結合專業(yè)特點,組織學生參加省土木建筑學會舉辦的優(yōu)秀畢業(yè)設計大賽,并舉辦大學生創(chuàng)新性實驗計劃等活動,加深學生對所學知識的理解,激發(fā)學生對土木工程專業(yè)的學習興趣。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生工程應用能力和創(chuàng)新精神的重要途徑,根據(jù)土木工程學科和專業(yè)特點,利用西部礦井開采與災害防治教育部重點實驗室、土木工程實驗中心、巖土工程省級實驗教學示范中心、校內巖土工程訓練中心以及校外實踐教學基地,搭建了土木工程專業(yè)實踐教學平臺。培養(yǎng)體系采用室內實驗、校內實訓、認識實習、生產實習、畢業(yè)實習、課程設計、畢業(yè)設計、科研活動、學科競賽等“多層次”的實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的實踐能力,形成“一體化”的實踐教學體系。
“設計型”題目和“科研型”項目結合的課程設計教學改革
在改革與實踐過程中,根據(jù)土木工程專業(yè)4個不同的特色方向,探索了“設計型”題目和“科研型”題目在課程設計中的應用,編制了建筑工程方向“鋼結構”與“鋼筋混凝土整體式肋梁樓蓋”課程設計、巖土工程方向“基礎工程”與“隧道工程”課程設計、道路與橋梁工程方向“鋼筋混凝土簡支T型梁”與“等截面懸鏈線砼箱形無鉸板拱橋”課程設計任務書與考核標準。地下工程方向延續(xù)了礦井建設專業(yè)的教學內容,編制了礦井建設中的”建井工程結構立井井架”課程設計任務書與考核標準。
基于全面質量管理(TQC)理論的畢業(yè)設計教學改革
基于全面質量管理(TQC)理論,開展畢業(yè)設計的全過程質量控制,在本科畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中,分別采用了指導教師雙向遴選制度、設計題目多樣化、嚴格的開題報告制度以及多環(huán)節(jié)答辯制度,同時說明書和繪圖采用手寫與打印相結合形式,達到了管理的制度化,避免了管理中的隨意性;同時發(fā)揮巖土工程、地下工程兩個優(yōu)勢學科科研實力強的特點,在優(yōu)秀本科生中選取重要科研課題中的問題作為本科畢業(yè)論文選題的做法提高了學生的科研能力,擴大了我校社會影響,提高了就業(yè)率。畢業(yè)設計選題多樣化,真正實現(xiàn)“真刀真槍”做設計。同時要求畢業(yè)設計必須有電算內容,配備了各專業(yè)方向的電算教學軟件,保證了畢業(yè)設計既有電算又有手算的特點,提高了學生專業(yè)軟件的應用能力。編輯出版了《土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指導叢書》。制定了土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指導教師遴選標準、開提報告撰寫標準、答辯基本規(guī)程、撰寫標準、質量監(jiān)控評價標準、評分標準、二次答辯基本規(guī)程等一系列畢業(yè)設計管理文件。
“多渠道一體化”的學生創(chuàng)新精神培養(yǎng)體系
搭建創(chuàng)新精神培養(yǎng)平臺,采用多手段培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,通過“雙師型”教師隊伍培養(yǎng)、建立高水平學術梯隊、提高教師科研能力、本科生參加科研活動、本科生參加學科競賽活動、本科生參加創(chuàng)新性實驗計劃等多種渠道對學生的創(chuàng)新精神進行一體化培養(yǎng)。
1.課程設計的實踐
課程設計是學生對已學知識進行融會貫通的重要環(huán)節(jié)之一,在此,重點探討結構類課程設計的實施。目前,南通大學杏林學院結構類課程設計主要有樓蓋結構設計、基礎課程設計、混合結構課程設計以及鋼結構課程設計,學生在做這些設計的過程中,理論計算掌握得比較好,也具備一定的計算能力,但是定性分析、概念設計能力嚴重不足,特別是表現(xiàn)方法欠缺。[2]在有關結構設計專業(yè)課程的學習階段,雖然一直強調結構設計中概念設計、構造措施與結構計算同樣重要,但主要學習內容還是結構計算,而概念設計要求有深厚的理論基礎和豐富的實踐經驗,構造要求大多是些枯燥的條文,學生不易理解和掌握。由于忽視或沒有掌握結構設計的構造要求,加上前期的建筑制圖、建筑構造知識點掌握不夠扎實,學生的課程設計成果往往與工程設計要求相差甚遠。針對存在的問題,在課程設計的實施中采取如下措施進行完善:(1)編制課程設計指導書。指導書的編制結合設計實例將相關的規(guī)范條文及其應用方法加以強調和詳細說明;同時對學生的課程設計成果提出施工圖的深度要求,要求無論是表達內容還是表現(xiàn)方法都需要與實際工程施工圖相接軌。(2)增加工程案例教學環(huán)節(jié)。如在指導基礎課程設計時,結合南通大學主校區(qū)多幢新建教學樓的基礎選型、基礎的設計和基礎的施工圖的表達進行講解,通過對實際工程的理解,引導學生在理解基本概念、原理的基礎上參考實例進行課程設計,同時使學生從中體會到如何將書本知識運用于工程實踐。(3)課程設計任務書多樣化。在達到設計要求、工作量相當?shù)那疤嵯?,布置的設計任務盡可能呈現(xiàn)多樣性,精心構思,由原有的一個班一個任務書的模式,變換為4~5人一個任務書,這樣,既培養(yǎng)了學生學習的主動性,也可避免少部分學生相互抄襲的現(xiàn)象。采用了小組下達課題的方式,其效果較好。
2.畢業(yè)設計的有效實施
土木專業(yè)畢業(yè)設計是全面考查學生綜合運用所學知識解決實際問題和進行知識創(chuàng)新的主要途徑,是理論與實踐相結合的重要環(huán)節(jié),是提高學生工程能力的一次綜合訓練,其重要性不言而喻。南通大學杏林學院在畢業(yè)設計題目的選取上,根據(jù)學生的就業(yè)意向,分為建筑設計類、施工類及科研論文類供學生選擇。以建筑設計類課題為例來說明其實施。建筑設計類課題主要有教學樓設計、辦公樓設計、廠房設計和生產辦公綜合樓設計,選題來自實際工程,為常用民用建筑,課題要求學生完成全套建筑和結構圖紙,同時要求手算整體結構中的一榀框架、電算整個工程結構,訓練內容廣,能訓練學生綜合運用所學專業(yè)知識解決實際問題的能力,對學生進行常規(guī)的工程訓練,從而具備土木工程專業(yè)的基本功,盡可能做到與實際工程的零距離接觸,“真刀真槍”做畢業(yè)設計。為了引導學生順利完成畢業(yè)設計,南通大學杏林學院在多年的實踐中,摸索出了一套行之有效的辦法。畢業(yè)設計指導教師除了進行常規(guī)的答疑外,根據(jù)設計的不同階段給學生做專題輔導,依照進度,依次講解“建筑設計方法與制圖要求”、“建筑防火要求”、“結構布置方法與傳力途徑”、“框架計算簡圖的確定”、“一榀框架的計算方法”以及“平法施工圖需表達的內容”等等,講解中引導學生逐漸熟悉相關規(guī)范和規(guī)程。由于能根據(jù)學生的進度分階段講解,并根據(jù)實際工程作案例教學,畢業(yè)設計收到較好的效果。建筑行業(yè)已經實行注冊工程師制度,用人單位的資質與各類注冊工程師的數(shù)量密切相關,畢業(yè)生在從業(yè)的過程中,如果不具備考取注冊工程師的潛能,在未來的競爭中將處于劣勢。為了加強學生的市場競爭力,在土木09級畢業(yè)設計實施中,首次增加了結合注冊建造師和注冊結構師的相關知識點對學生的考核,考核分為基礎知識部分和專業(yè)部分,其考核成績納入畢業(yè)設計成績。該舉措目前正處在試行階段,其效果有待時間來檢驗。
二、土木工程專業(yè)課程實踐教學的幾點探討
1.人文與社會科學課程的研究
在土木工程專業(yè)教學中,針對步入土木工程專業(yè)教育之初的學生,對如何逐步引導他們從建筑、結構乃至施工全面地認識建筑物,在教學的各個環(huán)節(jié)都下了很大功夫。除了相關課程的設置外,還有認識實習、生產實習、畢業(yè)實習等實踐環(huán)節(jié),但對于如何引導他們從孤立地認識事物過渡到全面、正反面、從各個層面去認識和解釋事物上下功夫不足,哲學課與土木專業(yè)教育脫節(jié)。應當把哲學、認識實習及生產實習等作為一個教學體系研究,使學生從專業(yè)入門時養(yǎng)成求真務實、辯證認識事物的態(tài)度。在高年級實踐環(huán)節(jié)中,應加強背景調查分析,引導學生在多種因素中尋找出最佳方案,培養(yǎng)判斷分析能力和解決問題的能力。
2.綜合性課程設計的研究
在課程設計的選題上,由于每個課程設計時間從一周到二周不等,時間短,任務重,選題往往把真實工程作了簡化,這樣容易造成學生在設計中整體與局部、理論與實際的脫節(jié)。這就需要研究如何將課程設計的整體概念具體體現(xiàn)到各個課程設計中去,能使學生所學的知識實現(xiàn)從點到面、從局部到整體的順利過渡,讓課程設計成為一個有機的整體,而不是各個孤立的教學環(huán)節(jié)。[3]
3.工程教育師資隊伍的研究
關鍵詞:土木工程;競賽;實踐教學;創(chuàng)新
基金項目:黑龍江省教育科學規(guī)劃課題項目 課題名稱 普通高校土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究。編號:GBC1211059
作者簡介:宋高嵩,男,1964年出生于山東省平度市,工學碩士,教授,從事工程:土木工程教學,研究方向:道路工程規(guī)劃設計。林莉,哈爾濱理工大學 ,副教授。王曉東,哈爾濱理工大學 ,講師。
1、土木工程專業(yè)實踐教學體系的內容及存在的問題
按照土木工程(建筑、道橋)專業(yè)人才培養(yǎng)方案,制定了包括必修課、限選課、任選課三個層次的教學計劃。該計劃的特點是:文理滲透的公共基礎,系統(tǒng)寬厚的技術理論,靈活多樣的專業(yè)方向,多維立體的實踐體系。在教學內容上[1] ,精選課程內容,做到厚基礎,寬口徑,減少必修課門數(shù),增加選修課門數(shù),提高新技術、新工藝、新材料等現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代管理技術的含量。方案設計[2]如下:
公共基礎課(人文社會+數(shù)理化+外語+計算機文化+體育等)一公共理科平臺
專業(yè)基礎課(力學+地質水文+測量+材料十結設十土木概論等)一大土木基礎平臺
(兩大平臺)+(道路+橋梁課程模塊)一道路與橋梁工程方向
(兩大平臺)+(結構工程課程模塊)一建筑工程方向
從以上人才培養(yǎng)方案來看,似乎沒有什么問題,但具體到每個細節(jié)和環(huán)節(jié)來看,如何提高學生素質,如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面,操作性不強,目標不明確,難道就是增加或者減少幾門課程就做到創(chuàng)新了嗎,人才的培養(yǎng)素質就提高了嗎?從事土木工程建設設計、施工和管理的人員必須具備吃苦耐勞的創(chuàng)業(yè)精神和精益求精的工程質量意識。以培養(yǎng)學生創(chuàng)新、創(chuàng)造和創(chuàng)業(yè)能力為重點,以造就適應現(xiàn)代知識經濟時代需要的高素質的應用型人才為目標,構建素質教育目標體系和工作體系。經過四年的學校生活,在濃郁的育人氛圍中,養(yǎng)成人才必備的優(yōu)良素質。目前的三段式人才培養(yǎng)方案是沒有什么問題的,但在如何提高學生的工程實踐能力,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面存在許多不足,尤其實踐環(huán)節(jié),缺乏考核標準,尤其對學生的整體評價不合理。本文從土木工程專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)從發(fā),探索研究創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新思路。土木工程實踐教學環(huán)節(jié)包括實驗、實習、課程設計、畢業(yè)設計等。
1. 培養(yǎng)創(chuàng)新型本科人才,提高實驗教學效果的新思路
1.1計算機課程的上機訓練與考核的創(chuàng)新改革
傳統(tǒng)的上機訓練是學生上完理論課后,組織學生到計算機室練習,由于時代的發(fā)展,以及智能手機的廣泛運用,學生對計算機基本操作和練習非常不感興趣,尤其很多學生幾乎每人一臺筆記本,結果造成上機效果非常不好,打游戲,玩手機現(xiàn)象非常普遍。基于以上情況,結合學生的特點,把學生上機訓練的內容,設置成游戲通關的模式,學生每過一關,相當完成一個上機訓練項目,由易到難,由淺入深,循序漸進,根據(jù)學生的過關情況進行成績評定。這種既提高學生的學習興趣,又激發(fā)學生的創(chuàng)新能力,兩者結合,達到較好的教學效果。
1.2 土力學、建筑材料試驗課的創(chuàng)新改革
土力學、建筑材料試驗課與工程實踐結合緊密,但由于學生課前準備不充分,再加上目前學生普遍動手能力較差,另外,土力學、建材試驗課接觸的試驗原材料如沙土、水泥、石料等較臟,環(huán)境差,造成學生參與意識差,試驗無從下手,試驗數(shù)據(jù)不準確,效果不理想等狀況。這類試驗課改革的思路是教師上課前先把試驗項目告訴大家,讓學生分組上網收集資料編寫試驗項目所需的原材料、試驗儀器和操作步驟,當然,上試驗課程前教師可以先領著學生參觀試驗儀器,并檢查試驗準備情況。上實驗課時,教師主要負責檢查,糾正學生試驗過程中的錯誤,讓學生獨立完成試驗項目,并且鼓勵學生在實驗時提出自己對實驗方法、試驗儀器的改進、改良,這種方法可以提高學生的獨立思考和操作能力,由被動變?yōu)橹鲃?,由上實驗課時不知所措,到上實驗課時自己盡快完成,既節(jié)省了時間,又提高了學生的動手能力。一舉多得。當然,比較理想的的土力學、建筑材料試驗課程的上課方式是采用集中訓練的方法,土力學一周,建筑材料3~4周,讓每個學生在實驗室獨立系統(tǒng)地完成每一個試驗項目,采用抽簽比賽的方式進行考核,效果會更佳。另外,鼓勵學生積極參加全國試驗員資格考試,獲得試驗員資格證書的成績評定為優(yōu)秀。
2. 培養(yǎng)創(chuàng)新型本科人才,提高課程設計教學效果的新思路
土木工程專業(yè)的課程設計包括混凝土樓蓋設計、預應力混凝土簡支梁設計、單層廠房設計、房屋建筑學、梁橋工程設計、結構工程基礎設計、橋梁基礎設計、鋼結構設計、路基路面工程設計、施工組織、道路勘測設計。這些課程設計概括起來,主要包括兩項內容:一是設計計算分析,另一種是計算分析和結構外形設計。
對屬于純粹計算分析的課程設計,例如,施工組織中的概預算計算分析,路面設計中的厚度計算、預應力混凝土簡支梁設計、橋梁基礎設計等、建議鼓勵學生使用計算分析軟件來代替繁瑣的手工計算,把學生從枯燥的計算中解放出來,學生盡可能地掌握軟件使用技巧,有可能的話,讓學生參與計算程序的修改和調試,提高學生的分析問題,解決問題的能力。鼓勵學生參加造價員從業(yè)資格等考試,對獲得造價員資格證書的學生,施工組織課程設計成績直接評定優(yōu)秀。
對于屬于結構外形設計為主,計算分析為輔的課程設計,如房屋建筑學、橋梁工程設計、路基擋土墻設計、單層廠房設計、道路勘測線形設計等,建議教師在上理論課時就把課程設計題目提前布置下去,鼓勵學生采用紙質模型、繪圖渲染等手段表現(xiàn)設計效果,最后課程設計期間,鼓勵學生全身心投入設計中,采用競賽的方式進行成績評定,例如房屋模型大賽、橋梁模型結構大賽等形式,激發(fā)學生的創(chuàng)新激情,調動學生參與的積極性,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定基礎。
3. 培養(yǎng)創(chuàng)新型本科人才,提高實習教學效果的新思路
土木工程專業(yè)的實習包括認識實習、測量實習、地質實習和生產實習
對于認識實習,傳統(tǒng)的做法是參觀城市的著名建筑、著名橋梁和預制廠等內容,寫實習報告的形式完成實習內容,為了增加認識實習的知識性、趣味性,在參觀的基礎上,聘請有關工程師、項目經理實地講解和講座的形式,實習成績考核采用知識競賽的形式進行評定。
對于測量實習,可采用與工程實踐相結合的方式,積極與學校附近的公園、小區(qū)聯(lián)系,為他們測繪地形圖,通過實踐提高學生的測繪水平,另外,開展測量競賽考核活動,例如,水準高程測量大賽、導線閉合測量大賽,既提高學生的測量技術水平,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的參與意識、創(chuàng)新意識,又可以公平合理地評定學生成績。同樣,鼓勵學生積極參加測量員資格考試,獲得資格證書的給予獎勵。
對于地質實習采取實地踏查與鑒別分析相結合,采用礦石鑒別大賽等手段,提高學生巖石鑒別能力,發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力和鑒賞水平。
對于生產實習,多年來一直采取與生產相結合的辦法,學生直接參加工程建設第一線,頂崗掛職鍛煉,實習結束后寫一份實習報告和交一份實習鑒定進行評定成績,總體看來沒什么大問題,但在成績考核方面,應根據(jù)學生工地實際情況,在實習期間擬定論文題目,結合工程實際撰寫科研論文,實習結束進行論文答辯,對優(yōu)秀論文推薦雜志發(fā)表,實習產學研一體化同步發(fā)展。使學生的創(chuàng)新水平得到真正實質性提高。
4. 培養(yǎng)創(chuàng)新型本科人才,提高畢業(yè)設計教學效果的新思路
學生的畢業(yè)設計是學生能力的綜合培養(yǎng)的重要階段,應該從選題開始,進行有針對性的引導和培養(yǎng),根據(jù)學生大學近三年多來的學習體會、就業(yè)情況、考研情況以及將來的自身發(fā)展情況綜合考慮。
對于已經考上研究生的學生,著重從科研能力方面培養(yǎng),在畢業(yè)設計階段跟著導師從事科研工作,撰寫切實可行的科研論文,對于能發(fā)表EI、SCI檢索的論文,畢業(yè)設計按優(yōu)秀成績評定。
對于已經簽訂就業(yè)單位的學生,應根據(jù)就業(yè)單位的實際情況和將來的就業(yè)要求,實行雙導師制,由用人單位和學校各指派一名指導教師,共同研究和探討畢業(yè)設計題目,學生可以在用人單位提前實習就業(yè),在此期間完成畢業(yè)設計或者論文,但必須和工程生產實踐相結合,解決工程中出現(xiàn)的疑難問題,或者有所創(chuàng)新,例如改良、改進試驗檢測方法、施工方法、施工設備等,只要有創(chuàng)新點,就可以完成畢業(yè)設計,有發(fā)明專利的成績直接評定優(yōu)秀。
對于未簽訂就業(yè)單位的學生,重點從工程基本訓練方面選擇畢業(yè)設計題目,例如,道路線形設計、玻璃幕墻設計、超市設計等內容,在設計過程中,讓學生提出自己的創(chuàng)新思想,另外,鼓勵學生從基礎做好設計,把基本知識掌握牢固,一步一個腳印的做好每個設計。在設計中讓學生體會腳踏實地,不要好高騖遠,端正就業(yè)態(tài)度。最后取得設計、就業(yè)雙豐收。
5、結論
培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程本科人才,不是簡單的喊口號,應該從人才培養(yǎng)方案入手,貫穿教學的每個環(huán)節(jié),處處體現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才思想和方法、手段。我們從土木工程專業(yè)教學實踐的各個教學階段分析研究了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的創(chuàng)新模式和創(chuàng)新思想,在應用中取得了良好效果。開展實踐性教學是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要方面,在教學計劃制定過程中,加大實踐性教學的比重,盡可能地將實踐性教學貫穿于高等本科教育的全過程,使教學方式從“以教為主”,逐步向“以學為主”轉變。學生只有通過實際演練才能提高學習的自主性和創(chuàng)造性,才有可能形成創(chuàng)新能力和實踐能力。在這方面,與企業(yè)的合作能夠起到有效的促進作用。本科教育要重視培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。當今社會對大學生的基本要求,不僅需要有全面的知識,而且需要有更好的適應性、開拓性,有更加靈活的創(chuàng)新意識和更加健全的創(chuàng)業(yè)心理。加強實踐教學為學生這些創(chuàng)新素質的培養(yǎng)和提高創(chuàng)造了基本條件。從這個意義上講, 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式必須從細節(jié)入手,貫穿實踐教學的每個環(huán)節(jié)是實施素質教育、促進學生全面發(fā)展的重要載體。
參考文獻:
[1] 宋高嵩,曲貴民,林莉.構建土木工程(建筑、道橋)專業(yè)課程體系的研究探討[J].硅谷,2009,(7):157.
關鍵詞:工程能力;培養(yǎng);教學改革;課程
Reform and practice on course of building structure design facing engineering ability training
Liu Jianping, Jia Zhirong, Shi Jun
Shandong university of technology, Zibo, 255049, China
Abstract: College students' engineering capacity cultivation of higher engineering education is the important part. Articles combining CDIO engineering education concept, to building structure design course students' engineering capabilities in the process of teaching and improving students' creativity as a starting point, from reforming course system, optimization of teaching contents, improving teaching methods, strengthening practice teaching, attention to teacher training for project explores ways and means of building structure design course construction.
Key words: engineering capacity; training; teaching reform; course
重視學生工程能力的培養(yǎng)已成為世界各國高等工程教育的共識和趨勢。CDIO是國際上先進的教育教學理念,也是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標[1]。隨著現(xiàn)代科學技術的學科交叉、滲透與綜合,現(xiàn)代工程的社會性、復雜性、實踐性、創(chuàng)新性等特點更加突出。土木行業(yè)的發(fā)展對人才的素質和創(chuàng)造能力提出了越來越高的要求。在這樣的環(huán)境下,如何以工程能力培養(yǎng)為主線,進行教學改革,調動學生學習的積極性、主動性,重視學生的個性發(fā)展,提高學生的創(chuàng)新意識和探索精神,是值得我們深入研究的課題[2]。
房屋結構設計是土木工程專業(yè)建筑工程方向的專業(yè)課,是混凝土結構基本原理的后續(xù)課程,在土木工程本科培養(yǎng)計劃中有著舉足輕重的地位。該課程內容包括緒論、梁板結構、單層廠房結構、多層框架結構和砌體結構等五部分,內容豐富,理論性、實踐性和綜合性強,從改革課程體系、優(yōu)化教學內容、改進教學方法、加強實踐教學、重視教師工程能力的培養(yǎng),尤其是注重學生工程能力的培養(yǎng)等方面探索了房屋結構設計課程建設的途徑和方法。
1 面向工程實際,改革課程體系
基于CDIO培養(yǎng)大綱要求,以強化學生工程素質和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線,按照房屋結構設計課程知識的內在邏輯結構,將房屋結構設計課程的教學分為結構概念設計、結構分析、結構設計和新結構新技術四大模塊,對其知識模塊進行優(yōu)化組合。將土木工程傳統(tǒng)知識與最新技術進展相結合,將專業(yè)知識與現(xiàn)代信息技術相結合,將書本知識與教師的科研成果相結合,將基本概念與工程案例教學相結合。同時,對課程設計、生產實習、畢業(yè)設計和課外實踐教學等環(huán)節(jié),按“分階段、遞進式”模式進行了研究和改革,形成了“多模塊、多類型協(xié)同發(fā)展”的課程體系。
2 優(yōu)化教學內容,增強工程意識
CDIO教育模式重視培養(yǎng)學生的工程能力,因此知識的連貫性、承接性和互補性變得非常重要,在教學中要緊貼工程實際,優(yōu)化教學內容,適時、適量地補充新技術、新方法、新規(guī)范、新標準等,充分體現(xiàn)教學內容的適應性和時效性。
2.1 整合教學內容,優(yōu)化知識結構
在教學中以“結構布置―計算簡圖―截面設計―構造處理―施工圖繪制”為主線,避免重復,重講概念、講思路、講動向,剔除或減少與力學、高層房屋結構設計等課程內容重復或相近的成分。如框架結構的內力計算方法(分層法、反彎點法、D值法)、肋梁樓蓋結構連續(xù)梁按彈性理論的內力計算方法、單層廠房排架結構的內力計算方法,其基本的計算方法在結構力學中已經學習,再將理想狀態(tài)下的力學方法引入具體的結構中來,需要一個過渡和熟練應用的訓練。因此,將此內容安排在房屋結構設計課程中,只講計算要點,過程不重復,遇到建筑抗震設計、高層房屋結構設計等此類問題,就可略去不講。
2.2 教學內容與現(xiàn)行規(guī)范相結合,注重知識的融會貫通
作為一個土木工程師,必須掌握國家的有關規(guī)范、規(guī)程。本課程的教學涉及了混凝土結構設計規(guī)范、建筑結構荷載規(guī)范、建筑地基基礎設計規(guī)范等,學生學習本課程的基本原理有助于理解這些規(guī)范。因此,教學中既要對結構設計方法進行重點講解,又要介紹規(guī)范條文,引導學生對規(guī)范條文在理解的基礎上靈活運用,培養(yǎng)學生正確運用規(guī)范的能力。
2.3 加強概念設計內容,注重學生概念設計能力培養(yǎng)
結構概念設計不是某種具體方法[3],它貫穿在結構設計的整個過程中,包括結構方案的選定和布置、荷載傳遞路徑的設置、關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)的判斷和加強以及承載力和結構剛度沿高度的均勻分布等,它是結構工程師的基本功。一個合理的結構設計往往是結構概念設計、結構計算分析、構造措施三部分內容的有機結合,概念設計是結構設計的靈魂。因此,教學中應重視概念設計,引導學生從整體上把握結構布置和細部構造的關系。
2.4 增設新結構、新技術模塊,拓寬學生的工程視野
從CDIO的角度上改造房屋結構設計課程的教學內容和體系設置,除了要大力加強課程間的橫向聯(lián)系和交叉綜合外,還要考慮根據(jù)房屋結構設計課程的工程應用背景,增設新結構、新技術教學模塊作為該課程的延續(xù)和深入,如增加了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋、混凝土疊合箱網梁樓蓋、新時代下的辦公建筑、商業(yè)建筑、多功能綜合建筑的概念設計等新技術專題,并給出相應典型實例,既提高了學生的學習興趣,又拓寬學生的工程視野。
3 改進教學方法,培養(yǎng)工程思維能力
3.1 基于工程實際的案例教學
在教學中將大量的工程圖紙、圖片和資料引入課堂,在教學中增加工程因素、工程內容,使理論知識具體化、實體化,培養(yǎng)學生工程意識和工程思維方式。同時,介紹國內外典型的建筑結構設計實例,開展課堂討論,引導學生積極參與,主動學習,通過多方案比較解決問題,提高學生主動學習能力、交流能力和創(chuàng)新能力。
3.2 基于項目的“做中學”教學方法
在課程教學過程中,全面探索基于項目的教學方法,采取以問題為導向,以大作業(yè)、課程論文、文獻綜述報告等為載體的探索式學習模式,培養(yǎng)學生從工程全局出發(fā),綜合運用多學科知識和工具解決工程實際問題的能力,培養(yǎng)學生的自學能力、創(chuàng)新能力、動手能力、協(xié)作能力和探索未知的能力。
3.3 基于問題的啟發(fā)式、討論式和講評式教學
積極實踐啟發(fā)式、討論式和講評式的教學方法,注重發(fā)揮學生在教學中的主體地位,調動學生學習積極性、主動性和創(chuàng)造性,按照“提出問題、分析問題、解決問題、結論和討論”的思路,組織課堂教學[4]。
4 加強實踐教學,強化工程能力培養(yǎng)
4.1 將CAD/CAE軟件引入實踐教學中,提高學生計算機軟件應用能力
實踐教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生綜合素質和工程實踐能力的重要階段,在課程設計、畢業(yè)設計階段,開展專項訓練和引導,培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)基本理論和基本技能,使學生受到結構工程師所必需的綜合訓練,如查資料、結構方案布置、結構分析、結構施工圖繪制等,并將PKPM,天正建筑CAD,ANSYS等CAD/CAE軟件引入課程設計、畢業(yè)設計、課外科技活動中,提高學生工程素質和計算機軟件應用能力。
4.2 搭建結構設計大賽平臺,提升學生工程實踐能力與創(chuàng)新精神
積極引導學生參加學科前沿講座和學術交流活動,不斷開闊視野,激發(fā)學習興趣,增強活力;鼓勵學生積極參加結構設計大賽、大學生創(chuàng)新立項等第二課堂活動,培養(yǎng)學生的工程意識、科學思維、合作精神、實踐能力、創(chuàng)新能力。
4.3 通過參與教師的科研項目,提高學生研究問題的能力
學生參與教師科研項目,是我們培養(yǎng)學生應用能力和創(chuàng)新意識的另一有效途徑。通過把在課內實踐性教學環(huán)節(jié)中表現(xiàn)出研究興趣和潛質的學生組織起來,有針對性地指導他們參與教師科研課題的研究,進一步培養(yǎng)他們研究問題的能力,提高他們的創(chuàng)新意識。
5 重視教師工程能力的培養(yǎng)
教師工程素質的高低是工程教育成敗的關鍵因素之一。課程組每個青年教師都制定了相應的培養(yǎng)計劃,實行指導教師責任制,青年教師通過組織、指導學生的設計競賽、課外科研及其他實踐性環(huán)節(jié),使自身的知識面得以擴大,并提高了工程實踐能力;積極鼓勵專業(yè)教師取得相關的執(zhí)業(yè)資格證書,在理論知識達標的基礎上,檢驗教師工程實踐能力是否達標;鼓勵教師到國內相關行(企)業(yè)參加工程實踐、科技開發(fā)或兼職,在搞好技術服務的同時使得自身的工程實踐能力得到提高。
6 基于注冊考試制度的試題改革
土木工程行業(yè)已實行注冊師執(zhí)業(yè)制度,結合國家一級注冊結構工程師專業(yè)考試大綱要求[5],本課程考試中,試題題型、覆蓋率接近注冊工程師考試試題,且大幅度增加連鎖計算題、綜合概念題的比例。比如混凝土結構的設計,涉及計算簡圖、內力計算、內力調整、內力組合、正截面承載力計算、斜截面承載力計算、鋼筋直徑、間距、根數(shù)等構造要求的確定等方面,每個題目涉及內容廣泛,需要綜合知識和技能,注重對學生綜合能力的考察。
7 結束語
房屋結構設計課程在土木工程專業(yè)本科生工程能力的培養(yǎng)中起著至關重要的作用,通過以上各種途徑的教學改革,激發(fā)了學生的學習興趣,使學生在理論知識、綜合應用、工程能力等方面得到了很好的訓練,提高了教學效果。
參考文獻
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關鍵詞:卓越工程師;土木工程;畢業(yè)設計
“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”擬用10年(2010-2020)時間培養(yǎng)百余萬高質量各類型工程技術人才,為我國走新型工業(yè)化道路和建設創(chuàng)新型國家提供人才支撐和智力保證?!白吭接媱潯睘楦叩裙こ探逃母镏该髁朔较?,也是我國當前經濟社會發(fā)展的需求。它定位了工程教育的培養(yǎng)目標-具有創(chuàng)新能力、實踐能力和國際競爭力的綜合人才,以適應和支撐產業(yè)發(fā)展。土木工程專業(yè)實踐性強、工程性質明顯,在當前的土木工程專業(yè)教育教學中,高校一般都會安排很長一段時間作為實踐教學環(huán)節(jié)的總結階段,讓學生有足夠的時間進行畢業(yè)設計。這個階段可以充分培養(yǎng)學生的動手能力,實踐創(chuàng)新能力和科學探索精神,也是培養(yǎng)卓越工程師的重要手段。
一現(xiàn)階段本科畢業(yè)設計存在的問題
目前,對畢業(yè)設計的認識、畢業(yè)設計安排、選題和指導等方面存在諸多問題:其一,部分高校、學生缺乏對畢業(yè)設計這一教學環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關鍵性,由于畢業(yè)設計和學生找工作或考研復試時間相沖突,所以大都對畢業(yè)設計流于應付的態(tài)度,指導教師對此也是聽之任之,忽略對學生畢業(yè)設計過程的監(jiān)管。其二,畢業(yè)設計選題過于單一化,常常是多人一題,并且,設計選題往往還與工程實踐脫節(jié)。其三,部分指導老師缺乏土木工程設計和組織管理的實踐經驗,對學生的畢業(yè)設計的指導僅憑個人理解,在指導畢業(yè)設計過程中,難免片面甚至脫離實際工程設計要求。
二本科畢業(yè)設計改革目標及關鍵問題
土木工程畢業(yè)設計的目標是把本科生培養(yǎng)成適應和支撐產業(yè)發(fā)展、具有創(chuàng)新能力、實踐能力和國際競爭力的卓越人才。這里需要解決的首要問題是把畢業(yè)設計從原有的制式的、程序化的教學環(huán)節(jié),變成作為一種培養(yǎng)手段融入日常教學中,同時提高指導教師的實踐水平并制定和執(zhí)行工程教師的職務聘任、考核等相關制度。
三本科畢業(yè)設計改革內容及措施
(一)完善設計類課程體系
全面梳理土木工程專業(yè)本科生培養(yǎng)過程中的設計類課程,涉及到的課程有房屋建筑學、混凝土結構原理、房屋混凝土結構、鋼結構、建筑結構概念設計、建筑工程施工、建筑結構抗震設計以及土木工程計算機輔助設計等課程,在相應課程結束后安排的課程設計有:多、高層住宅設計、現(xiàn)澆混凝土樓蓋設計、單層工業(yè)廠房設計、施工組織設計等,進一步細化各個課程設計的任務和目標,并結合當前土木工程學科發(fā)展以及工程應用對工程師素質與技能的要求,對各類課程設計實踐課程重新制定教學大綱。
(二)畢業(yè)設計的總體安排
在畢業(yè)設計的總體安排上,改變以往的整體化--全部學生都在第八學期進行畢業(yè)設計。從土木工程專業(yè)2013級學生開始,根據(jù)學生學習程度,對學習優(yōu)異的學生,在大三開始布置畢業(yè)設計任務。這些學習程度優(yōu)異的學生經過兩年基礎課的學習,這個時候布置畢業(yè)設計任務,有利于他們對學習專業(yè)基礎課、專業(yè)課做到有的放矢,也激發(fā)了他們的學習興趣和主動性。同時,他們對相對學習差的學生起到了示范帶頭作用。
(三)搭建實踐平臺,積極探索校企聯(lián)合培養(yǎng)模式
“卓越計劃”其最突出的一個特點,是企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)的全過程,通過開展產學研合作的方式,不斷擴大校外實習基地規(guī)模,為學生構建良好的工程實踐教學環(huán)境。學校在加強現(xiàn)有基地建設的基礎之上,根據(jù)行業(yè)對專業(yè)人才的需求,充分利用我校的優(yōu)勢資源,與施工單位,工程設計院等優(yōu)秀企業(yè)建立聯(lián)合培養(yǎng)模式,采用雙導師制度,對于每個用人單位,乃至每個工程項目,都配備經驗豐富的導師、輔助教師以及現(xiàn)場技術指導員。建立健全學生企業(yè)學習期間的醫(yī)療保險等保障措施。同時,加強校內實驗室建設,以保證本科基礎實驗教學,同時建設校內實踐教學示范區(qū),以完成學生對實際工程的實踐操作和訓練,而且對復雜工程,學校已建立虛擬仿真實驗教學中心,開發(fā)各種虛擬仿真項目,再現(xiàn)生產過程。
(四)畢業(yè)設計選題
畢業(yè)設計題目根據(jù)專業(yè)方向設置,按照畢業(yè)設計大綱要求并盡量結合實際工程進行選題,實際設計題目可以來源于學生的工程實踐,也可以從設計單位實際項目中選題,由指導老師把握題目的難易度以及設計工作量,并由指導老師編寫詳盡的畢業(yè)設計任務書。畢業(yè)設計盡量一人一題,不同年份題目做到無重復。同時,本著自愿原則,選擇少數(shù)學生參與教師科研項目,撰寫畢業(yè)論文。指導教師確定的選題,經學院審查后,向學生公布。學生根據(jù)公布的選題,選擇指導教師。最終根據(jù)雙向選擇的方法,確定畢業(yè)設計題目和指導教師。
(五)提高指導教師的實踐水平
指導學生畢業(yè)設計,需要指導老師具有扎實的理論知識的同時,還需要具有較強的實踐技能。一方面,結合學校工科教師評聘和考核制度改革,在教師聘任、考核、評價制度方面向具有工程實踐經歷的教師傾斜,并建立專職教師到企業(yè)工作或輪訓制度、青年骨干教師出國到跨國公司研修制度,以使學院教師不斷更新工程知識、掌握新的實踐技能、豐富工程實踐經驗。另一方面,聘請企業(yè)從業(yè)人員參與制定土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)方案,聘請有工程背景的優(yōu)秀人才做本專業(yè)兼職教師,以作為“卓越計劃”培養(yǎng)人才的師資補充。
(六)實行每位學生畢業(yè)設計公開答辯制度
本科畢業(yè)設計公開答辯的做法類似研究生學位論文答辯,答辯評委小組由5位系內中級以上職稱的老師,以及1位校外專家組成。并采取回避制度,答辯評委的學生不得參加本組答辯。每位學生答辯時間15分鐘,其中設計成果匯報10分鐘,回答評委問題5分鐘。6位評委各自獨立評分,小組的平均分作為學生的考核成績。四結論在當前“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略及“卓越工程師”培養(yǎng)模式下,現(xiàn)代化建設與經濟發(fā)展需要大量的土木工程技術與管理人才,優(yōu)秀的土木工程人才的培養(yǎng)僅靠課堂理論教學還遠遠不夠,它需要各個高校緊緊把握“卓越計劃”的主旨和要義,改善本科學生的實踐教學,以提高學生綜合應用和解決實踐問題的能力為目標,以本科畢業(yè)設計的改革為抓手,為行業(yè)和社會發(fā)展培養(yǎng)高素質的、具有創(chuàng)新精神的高級應用型土木工程專業(yè)人才。
作者:賀東青 岳建偉 單位:河南大學
參考文獻: