土木工程施工是土建类专业的重要专业课程[1],集中运用土力学、测量学等课程专业知识,直接服务于工程实践,具有很强的应用性。课程主要包括施工技术与施工组织两部分内容。施工技术部分主要讲解常见分部工程的技术流程、技术要点和相关原理,是学生毕业后从事施工技术管理与实践的技术基础;施工组织部分主要讲解施工过程组织方式、管理技术和施工组织文件编写,是学生毕业后从事工程项目管理的专业基础之一[2]。作为毕业生从事专业工作的业务类指导课程,将会对毕业生的技术技能和专业发展产生深远影响,各高校对课程建设均给予了足够重视[3]。作为地方院校,学校大多数毕业生将直接服务于工程项目建设现场,从事施工技术和施工组织管理工作。为了切实提高课程教学效果,夯实学生专业基础,在综合考虑专业定位、课程特点及学生生源情况的基础上,提出了基于实例化教学的系统课程改革方案。该方案以实例教学为纲,在教学资源建设、教材建设[4]、教学方法、考核方法等各个环节系统贯彻实例教学思想,以帮助学生掌握专业理论知识,并进一步促进与工程实践相结合,提高专业知识的实战性。
土木工程施工作为土建类专业重要的业务性课程,受到各高校普遍重视。从授课师资、课程教材、内容体系、教学方法等方面所进行的一系列改革,使教学效果得到了保障。但专业理论与工程实践脱节,一直以来成为课程建设的瓶颈,阻碍了教学效果的进一步提升。
工程建设项目安全管理的进一步加强,保障了企业安全生产和健康发展,但却给高校学生实习带来了不利影响。安全意识的淡薄和工程现场经验不足,工地实习学生成了工程安全生产管理的隐患,致使项目管理人员对接受学生实习普遍持谨慎态度。学生实习环节的欠缺和薄弱,导致学生对工程建设流程、工艺过程等缺乏初步感性认知。
课程教学的目的是通过教学,使学生能够将课程专业知识与具体工程实践结合,有效进行技术选择和应用。其中,施工技术部分主要解决“不同分部工程采用何种技术,如何进行施工”的问题,施工组织部分则主要解决“不同类型的项目,如何进行施工组织”的问题,均有很强的工程针对性。但是,现行教材大多针对共性理论进行讲解,对技术思想的实践选择和应用解释不够,其结果是学生虽然掌握了技术理论,但对如何有目的地选择和应用理解不明确。
目前,教学所常用的辅助教学资源为实例图片、工艺动画、施工录像等,来自不同渠道,针对不同工程项目及不同工艺环节缺乏系统性介绍,对课程教学辅助作用不明显。
在综合分析导致课程理论与实践脱节原因的基础上,提出基于实例化教学的课程改革思想。该思想主要包括实例化教学资源建设和教学过程中的系统应用两部分。预期通过实例化教学在课程建设各环节的实践,有效改善理论和实践脱节的问题,提升课程教学效果。
为达到切实改善教学效果的目的,组织编写了满足课程改革要求的《土木工程施工》[4]教材。在第一章中增加了一般建筑分类、工程开发程序、项目组成分解等内容,使学生系统掌握工程开发程序及工程项目组成,并准确认识施工过程在工程开发过程中的定位。第一章结束,给出实际工程案例,作为课程内容的索引。该实例工程的不同分部工程工作内容对应施工技术部分不同章节的内容。同时,给出工程实例关于工期、施工条件等方面的信息,作为施工组织部分内容的前提。在展开论述各章内容之前,首先提出实际工程问题,即把实际工程实例中对应部分的施工内容、要求、限制条件等进行详解,并明确提出需要在本章解决的实际问题,使学生能够带着问题进行专业知识点的学习。每章结束,针对章节开始提出的问题,结合所学习的知识点进行明确解答,并就涉及的常规知识点与实际工程实施中的差异、原因进行说明。如在钢筋混凝土工程一章,首先给出“本项目混凝土为自拌混凝土”的前提,继而提出需要在本章解决的问题:混凝土原材料如何选择?混凝土如何拌制?钢筋如何由钢筋毛料加工成结构设计的形状?混凝土如何浇筑?如何避免混凝土裂缝的产生?混凝土如何养护?混凝土的质量如何检验?提出的相关问题即为本章的内容框架,并在章节结束进行解答。同时,针对本章节内容与实际工程的差异,如目前实际建筑工程多采用商品混凝土、混凝土的浇筑因建筑工程结构对象体积小的特点多采用分层浇筑、实际养护多采用自然覆盖养护等进行原因说明。通过学习,学生在掌握共性技术理论的基础上,认识到具体工程项目的个性技术特征,增强了专业内容的适用性。
建立课程实例资料室,展示从工程项目建议书到工程验收保修等实际工程建设全程的各个阶段、各个环节的实例资料。资料室展示各类完整性实际工程资料12套,并按照不同工程类别、不同阶段进行归类展示,使学生认知各种真实工程资料及成果标准,加强专业学习的目标性。
建立施工技术模型室,展示不同工艺环节施工技术模型60余件。如轻型井点降水动态演示模型、基坑支护模型、塔吊模型等,供教学演示和观摩,加深学生对相关技术工艺的理解和掌握。
施工工艺录像:针对施工过程集中、持续时间较短的施工工艺,现场录制施工录像作为辅助教学材料,给学生以直观工艺认知,如流砂现象、施工缝处理工艺、电闸压力焊、电弧焊、灰饼和冲筋、防水材料铺贴等。
施工动画:对于施工过程持续时间较长、不宜录像的工艺,制作动画作为辅助教学材料,如滑膜施工等。
施工图片:对于非工艺性环节或施工工艺成果,现场拍摄施工图片作为教学辅助材料,如基坑支护形式、施工机械、现场平面布置等。
利用实例资料室进行工程开发程序讲解,加深学生对工程建设程序、各阶段任务和成果标准的掌握。
加强对教材索引实例的剖析和讲解,重点说明实例工程的分解层次(单项工程、单位工程、分部工程),不同分部工程的工作内容,以及与本课程章节内容的对应关系。
重点掌握施工技术部分的主要工艺流程、工艺要点和重要技术原理,以及施工组织部分的原理性内容。学习方法是抓住重点,理论与工程实际结合。
结合施工技术部分内容特点,新编教材内容组织和授课均按照“工艺细化”思想进行。首先以流程图、简图或者文字总结主要工艺流程。如混凝土工程的主要工艺流程为:混凝土拌制混凝土浇筑混凝土养护。然后细化流程,对主要工艺流程的各个“步骤”,进一步细化展开,直至最小工艺单位。如混凝土拌制部分包括原材料选取、混凝土配合比、原材料添加、搅拌几个细部工艺(最小工艺单位)。针对最小工艺单位,进行工艺要点和原理讲解。如对混凝土材料的选取分别列出水泥、骨料、拌合水等选用要点,同时对相关原理进行讲解。如海水不能用作拌合用水,其对应原理为海水中含有大量有害的离子。
施工组织主要包括流水施工、网络计划和施工组织三部分,工程实践性强,采用“实例问题引申”授课法,即在解决分析个性实例问题的基础上,总结引申得出共性原理。如对流水施工部分,首先通过实例工程不同组织方式比较、总结、引申得出顺序施工、平行施工和流水施工的特点及原理。
土木工程施工是一门业务性课程,对毕业生专业技能和职业发展影响深远。学校基于“实例化教学”的思想,在教材建设、课堂讲授等多个环节作了改革尝试。从6个学期(18个班级,学生1 080名)教学实践反馈看:新编教材通过选用实例工程作为课程内容索引,使各章内容有机融合于实例工程施工的各个环节,增强了专业内容的实践针对性;施工技术模型室、实例工程资料室及课程辅助资源库(录像、动画、图片)的建设,弥补了实习环节不足引起的现场感性认识缺乏的问题。通过合理运用这些教学手段和方法,学生的工程实践意识增强,学习的目的性更明确,有效解决了专业理论与工程实践脱节这一瓶颈,提升了课程效果。
[1]吴强.土木工程施工课程教学思考[J].高等建筑教育,2005,14(3):54-56.
[2]余群舟.土木工程施工理论教学与现场教学相结合的研究[J].高等建筑教育,2008,17(5):128-130.
[3]李雄威,詹云刚.“动态教学”在“土木工程施工”课程中的应用与分析[J].常州工学院学报,2009,22(6):93-96.
土木工程概论是土木工程专业一门重要的基础必修课。作为学生入学后接触到的第一门专业课,有着介绍土木工程专业、激发学习兴趣和初步建立学生专业知识体系的作用。对于非土木工程专业的学生,该课程也是一门非常重要的非专业选修课,能让他们了解土木工程专业,并初步建立工程的概念。然而,土木工程概论在20世纪末才正式进入专业目录,相对于其它已授课多年的课程,其教学模式和教学方法都是不够成熟的[1]。长期以来,土木工程概论课程的固有特点以及教学中实际存在的各种问题,导致教学难以取得预期的效果。为此,笔者针对在教学实际中遇到的问题,提出了该门课程教学方法和教学模式的一些思考。
土木工程概论作为一门基础必修课程,涵盖的内容几乎囊括了所有的土木工程专业。然而教材篇幅和教学课时有限,各个方面的内容往往只能点到即止,使授课内容显得庞杂粗浅。许多土木专业的学生都反映难以在课堂上完全接受老师讲解的内容,更遑论其他专业的本科生。此外,各版本教材的概述性文字都相对偏多[2-4],缺少易于理解接受的实践性内容。课堂大部分时间只能用于理论知识的讲解,枯燥难懂,容易使学生丧失学习兴趣。
该门课程通常开设于大一第二学期或大二第一学期,学生的专业认知有限,课程中出现的大量专业名词如“剪力墙、柔性路面”等难以被学生消化。又如路基路面工程中的刚性路面、半刚性基层沥青路面、刚柔秃鲜铰访娼峁梗学生很难进行区分,进而学习兴趣降低[5]。此外,该课程的内容虽多,但是相应的课时安排过少,每次课(90 min)都要讲完一章的内容,对于缺乏专业基础的大一、大二学生而言,知识点过多,授课效果令人担忧。
无论是土木专业或其他专业,该课程的考核方式大多采用开卷考试,或提交课程笔记,使得考试难以起到最终把关的作用。容易使学生产生得过且过的思想,甚至一些非土木专业的学生上课看其专业的书籍,导致教学效果堪忧。
为了解决上述教学中存在的问题,笔者针对这些问题进行思考,并向从事土木工程概论教学的老教授请教和与其讨论,让他们提出一些改进意见,并结合自己的教学特点,琢磨出几点新的教学方法运用在自己的教学实际中,取得了不错的反响。
好的开端是成功的一半,土木工程概论的课堂教学也是如此。笔者在每次课前都会应用一个工程实例激发学生的学习兴趣。比如第一堂课,笔者就会讲到世界第一高楼与人工构造物――迪拜塔,列举其高度、层数和昂贵的工程造价,给学生们看迪拜塔里面的世界级顶级酒店即阿玛尼酒店金碧辉煌的图片和迪拜塔放烟花及其被闪电击中的情景,给学生震撼的感受。这样既与课堂内容结合,极大地提升了土木及非土木专业学生的学习兴趣,使他们能够积极、主动地投入到一堂课的学习中去。
土木工程是实践性非常强的一门专业,所以土木工程概论应该将书本上的理论知识与工程实际联系起来。例如在讲到路基路面工程这一章节的时候,笔者会讲到实际工程中如何处治膨胀土,如何采用“以柔治胀”和“封闭包裹”的方法解决膨胀土这个工程中的癌症。还将讲到在南的膨胀土工程在历经暴风雨后仍然没有出现滑坡的情况,得到了当地领导和专家的一致好评。这样,通过一些工程实践的视频、图片,结合课堂的板书,既让学生学习了书本知识,又让其初步了解了工程中的一些做法,还宣传了学校及学院的科研成果。可谓一举多得。课后无论是土木或非土木专业学生都反映,这些工程实例是他们比较喜欢听的工程案例,通过实例能够更好地了解土木工程概论各章节的内容,希望笔者能多在课堂上讲些工程实例。
由于学生普遍容易忽视土木工程概论课程的重要性,需要改进现有的流于形式的考核方式,提出更能体现学生对本门课程的掌握和思考的考核,并严格执行考核,加强学生对本门课程的重视。除了严把考核关外,笔者在课堂上让每位学生都在期末讲述一个学期对土木工程这门课程的学习心得。许多学生都表示,通过这门课程的学习,了解到了许多世界上的超级工程,开阔了自己的眼界,也学到了一些专业知识。有些学生还表示,他们产生了到外面世界多看看的想法。有位学生甚至表示想骑自行车去看看建筑,当听到这里时,班上的很多同学都表现出了极大的兴趣。通过这样一种考核与演讲的方式,不仅能让土木或其他专业的学生在期末的时候把所有的知识温习一遍,还能严格地把关平时的学习效果,在课程结束后能使他们在以后的生活中主动关注土木工程。
该文针对土木工程概论教学过程中存在的一些问题开展教学探讨,即课堂上工程实例激发学习兴趣、理论联系工程实践提升学习效果、严格考核与期末演讲相结合等方式让土木或其他专业学生从被动学习变为主动学习,并且在轻松、愉快的氛围中了解、掌握书本上的知识。这样,他们才能真正想了解土木工程概论的内容,在学习和以后的工作中关心和关注土木工程。
[1] 韩森.土木工程概论课程建设的思考[C]//土木建筑教育改革理论与实践.2009.
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随着科学技术水平的进步和国民经济的发展,我国土木工程建筑事业日新月异,各类超高层建筑物、复杂大跨度桥梁等新型结构层出不穷,对土木工程专业毕业人才(包括建筑设计、结构设计、土木工程施工、工程监理等)的需求不断扩大。作为土木工程专业一门新兴的课程,相对于其他专业,工程监理专业起步较晚。我国从1988年开始试点推行工程监理制度,直至1997年通过《建筑法》以法律制度的形式做出规定,才使得工程监理在全国范围内进入全面推行阶段,在工程建设活动中逐步形成了业主、承包商和监理工程师相辅相成的格局,与工程监理制度相关的实践和理论也取得了长足的进步。土木工程监理是一门实践性很强的专业,它既要求任课教师对当前国家政策信息、施工现场状况以及企业的人才需求十分了解,又要求听课学生对土木工程施工、工程造价及结构设计等专业知识掌握牢固。因此,基于教材的传统课堂理论教学方法难以满足土木工程监理专业学习的需求。笔者有幸担任本校2012级建筑工程专业的该门课程的主讲教师,本文结合与其他兄弟院校的授课教师的讨论、课堂学生的课后交流以及相关企业的人才反馈,对《土木工程监理》课程教学方法改革进行了初步地探讨。
1.正确认识土木工程监理。尽管工程监理制度在我国推行已有近二十年的时间,但由于长期以来在经济体制上、工程认知上等方面的原因,目前的监理工作仍然以施工阶段的监理为主,加上传统工程项目管理模式的惯性影响,时常造成监理工程师在项目管理方面难以发挥全部的力量。现存的工程监理局面导致了土木工程工程专业学生对工程监理的片面认识,影响了学生选择和学习本课程的积极性,也在一定程度上影响了学生毕业后从事监理工作的热情。然而,随着科技水平和国民经济的不断发展,我国的基础设施建设近年来进展迅猛,不管是业主方、设计单位还是监理单位本身,对监理人员的需求都日益增长。因此,有必要在课堂教学过程中正确引导学生对土木工程监理的认识。在土木工程监理的绪论教学中,有必要对国外监理制度的历史和发展状况以及我国引入工程监理制度的原因以及目前的发展状况进行详细的介绍,重点阐述工程监理在我国建设工程项目管理工作的重要作用。深刻剖析监理工程师与业主和承包商之间的相互关系,强调监理工程师的公正、独立和自主性。从建设工程项目本身的固有特性出发,论述监理工程师的服务性和科学性,重点介绍O理工程师应当具备的科学的工作态度和严谨的工作作风,并且能实事求是地开展监理工作。
2.合理安排专业课程体系。土木工程监理是一种高智能的科技服务活动,监理工程师不仅要掌握监理专业知识,还需具备与工程相关的经济和法律知识,才能有效地解决工程中常见的技术问题、组织和协调工程项目的开展和进行及完成工程合同的管理工作。为增加土木工程监理课堂教学的效果,应该对土木工程专业的课程体系进行合理安排。对于高校学生来说,确保在开设土木工程监理课程之前,应该完整地学习过一系列相关的专业课程,包括混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、土木工程施工、土木工程概预算、工程项目管理和项目法规等。预先建立土木工程专业的基础知识和学习思路,才能增强学生在土木工程监理课程学习过程中的主观能动性。
3.科学使用课程教材。目前,市面上的土木工程监理教材大多内容陈旧,未能及时体现工程监理专业在我国基础设施建设领域的发展水平,且教材中各个章节中的内容联系不够紧密,与实践工程相关的案例较少,不利于土木工程监理的教学。笔者在对比了多套教材的情况下,选择了由中国水利水电出版社发行的普通高等教育“十二五”规划教材――《建设工程监理》,该教材紧密结合我国建设工程监理制度推行以来取得的成绩和积累的丰富工程监理经验,融合当代工程管理领域新的研究成果以及不断变化的趋势和要求,从适应我国建设工程监理事业和从业人员的教育发展的需求出发,全面系统地阐述了工程建设监理的基本理论,以及工程建设监理实施程序、工程建设监理目标控制的方法与手段。
1.案例选择。案例选择是为了实现特定的教学目的,达到一定的教学效果。案例选择时尽量做到统筹兼顾,好的案例既能完整地反应工程背景和工程问题、紧密结合课堂教学内容,又能启发学生对问题的思考、争论和进一步探索,使得学生在案例教学的过程中能够更加深刻地理解相应的专业理论知识,提高实践能力。笔者在讲述建设工程质量控制时,以2007年湖南省凤凰沱江大桥垮塌事件为案例,组织学生对该案例中的事故发生原因进行讨论,重点分析监理工程师的事故责任,较好地实现了建设工程质量控制的教学效果。
2.鼓励独立思考,重视双向交流。传统的课堂教学过程中,大多为教师讲解,学生听和练习,教师只负责告诉学生如何去做和解决问题,忽略了课堂教学内容在实践中的适用性问题,在一定程度上损害了学生的积极性和学习效果。在案例教学的过程中,教师应该不设置唯一标准答案,鼓励学生独立思考问题,并要求每一位学生以专业知识为背景就所选案例发表见解。同时,引导学生由注重知识转变为注重能力,根据学生对案例的不同理解补充新的教学内容,重视教师与学生之间的双向交流,增加学生在案例学习过程中的主观能动性。
3.总结归纳。在运用专业理论知识对案例进行分析讨论后,教师应对相关知识进行总结归纳,对学生提出的见解进行评论,并进行必要的补充,分析案例讨论中存在的不足和长处。在总结归纳过程中,重点揭示案例中蕴含的专业理论知识,并强化相应的教学重点,给参与学生予以鼓励,为日后的课堂案例教学做好铺垫。
当前社会竞争激烈,普通院校为谋求自身发展,抓好教育质量,可采取与企业合作的方式,有针对性的为企业培养人才,注重人才的实用性与实效性。校企合作是一种注重培养质量,注重在校学习与企业实践,注重学校与企业资源、信息共享的“双赢”模式。土木工程监理课程的实践性强,尤其需要积极开展校企合作,建立校外实习实训基地。在完成土木工程监理的课堂教学任务后,应安排学生到相关企业进行实训及实操,将教材理论知识还原到实践工程中,使学生与专业岗位零距离接触,有助于进一步掌握监理专业知识。笔者所在单位与湖南省建工集团三公司、湘潭市建筑设计院等企业建立了长期的合作关系,先后将两个班的学生安排到相应的监理岗位进行实习,通过在工地上的实习,学生得到了非常好的锻炼和启发。在专业知识方面,经历了实习的学生对监理工作的重要性有了深刻的认识,进一步理解了监理工作的科学性、服务性、独立性和公正性等特性,掌握了监理工作的内容。同时,通过对监理现场工作的问题不断探究和学习,激发了学生的求知欲,间接提升了学生学习的积极性,从而改变了传统的教师课堂教学为主、学生被动接受知识的局面。在实践应用方面,参加了实习的学生的实践能力和动手能力明显增强,熟练掌握了施工进度计划图、施工组织设计及工程造价的相关知识在实践工作中的运用。在实践过程中也锻炼了学生吃苦耐劳的品格、协调不同工作及与各建设参与方沟通的能力。更为重要的是,建立了学生毕业后从事监理相关工作的自信心。
总而言之,土木工程监理是一门与工程实践紧密结合的课程,传统的完全基于理论课堂教学的方法难以实现教学目的和教学效果,有必要对其教学方法进行改革,引导学生对监理工作的正确认识,借助案例教学提升学生的主观能动性,采用校企合作的方式在实践工作中提升学生的专业知识和业务能力。
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[3]陈静茹.建设工程监理课程教学的改革[J].中国冶金教育,2007,(2):23-25.
《土木工程概论》是土木工程专业新生了解专业特点及学习方向的入门必修专业基础课程,该课程涵盖了房屋建筑、桥梁、岩土、水利水电等工程领域,具有知识内容多、信息量大、更新速度快、课时量少等特点。在土木工程专业大一新生中开设该门课程的目的是:通过该课程介绍土木工程的过去、现在和未来,让学生了解什么是土木工程;通过对土木工程所包括的房屋建筑工程、道路工程、桥梁工程、给排水工程等的有针对性的专业介绍,让学生对各个专业方向及今后的专业选择有一个初步的认识;通过对各专业方向的介绍,让学生对未来各个专业的课程设置有一个相对清晰的了解,以便今后的学习过程中有目的地构建相应的专业知识体系;通过对土木工程各个专业方向的介绍,让学生了解未来的就业前景以及作为土木工程师的责任。大一新生刚刚从高中阶段进入大学,除了日常中对于房屋建筑、桥梁等的感性认识外,对土木工程各个专业方向的专业知识都尚未接触。因此,《土木工程概论》课程的教学效果直接影响学生对专业的认识以及今后的学习兴趣。《土木工程概论》课程包含内容众多,每一章节又是一个专业方向,我校土木工程专业的老师虽然都是科班出身的研究生,但也只是对自己研究的方向比较擅长,单独由一个老师讲解该门课程非常吃力,教学效果也不好。针对这一问题,笔者在以往研究中提出了团队化的教学模式。同时,针对《土木工程概论》每一章节就是一个方向的模块化特点,借鉴研讨式教学的优势,特提出《土木工程概论》研讨式课堂教学改革模式,以最大限度地提高该门课程的教学质量。
研讨式教学法最早由德国的大学提出,现在已经成为各国高校中的一种主要的教学方法。我国大学扩招后,以往传统的教学模式和方法的弊端日趋体现,为有效解决扩招等带来的这些问题,我国湖南师范大学的郭汉民博士研究生在已有研讨式教学法的基础上进行教改实践,于1997年提出了全新的研讨式教学模式。与以往传统的教学模式、方法、教学手段等相比,研讨式教学法体现教师和学生这两个共同的教学主体,通过学生与教师的互动讨论交流完成教学任务,强调学生在整个学习过程中的主体作用。该教学模式的宗旨是在实践中培养学生各个方面的能力,提高学生的综合素质,实现教学上的五个转变。这一教学模式无论从理论上还是从实践上来看,都具有非常重要的意义。研讨式教学法的开展主要分为三个步骤:老师根据教学大纲的要求设置研讨式教学专题;学生以小组的形式课下完成相应专题的自学、查找资料、讨论;各学习小组组长在课堂上讲述学习的过程、收获以及遇到的一些问题,老师在课堂上引导学生完善相应的学习过程和任务。
(1)研讨式专题设置。以湖南科技学院土木工程专业16级培养方案的要求为例,《土木工程概论》课程为1.5学分,27学时,根据以往团队化教学研究成果,基于《土木工程概论》教学大概的要求,共从土木工程专业老师中选取9位不同方向的老师共同担任该门课程的授课,每个老师讲授一个专题(3学时),设置如下9个专题:土木工程材料;房屋建筑;桥梁工程;道路工程;地下工程;水利与港口工程;给水排水工程;基础工程与地基处理;建筑节能与设备。(2)学生学习小组划分。在第一节课上,老师根据《土木工程概论》教学大纲的要求,将上述授课内容划分成9个研讨式专题介绍给学生,每个专题下再划分若干子专题。然后,老师给每个子专题布置一定的资料查阅任务和要求。根据班级学生人数划分成3~5人的若干学习小组,由学习小组成员推荐组长1人,每个学习小组负责1个子专题。(3)研讨式教学要求布置。老师将各个子专题布置给各学习小组后,基于该子专题内容的广度和深度等情况,要求各学习小组通过自学、网上查找资料、实地调研等方式对所布置的专题进行学习,制作多媒体课件。由组长在课堂上给其他同学进行讲解,团队成员进行相应的内容补充及回答其他学生提出的问题等,最后由相应方向的老师进行总结、系统梳理及学习引导。
以专题7(给水排水工程)为例,首先由主讲老师将专题任务布置给各学习小组:城市给(排)水的功能及分类;城市给(排)水体制的发展及完善;城市给(排)水系统各组成要素及功能;建筑给(排)水的功能及分类;建筑给(排)水系统各卫生器具功能。学习小组通过翻阅书籍、网上查找资料、小组讨论以及向老师请教等方式,对上述专题任务进行学习并制作成多媒体课件。然后在研讨式课堂教学上,通过老师引导,要求团队主讲学生完成上述任务的讲解,必要时可借助工程现场的图片或视频增强同学们的感性认识。最后,主讲老师在对上述任务进行总结和系统梳理后,向同学们提出下列问题,以激起同学们对这部分知识的进一步学习:城市节水的途径探索;城市污水处理政策机制的初步研究。
针对《土木工程概论》课程涵盖内容多、信息量大、课时量少等特点,老师充分利用我校《土木工程概论》课程团队化教学模式的优势,引入研讨式课堂教学方法,提出了《土木工程概论》研讨式课堂教学改革模式。该教学模式有效地克服了《土木工程概论》课程传统教学方法存在的问题和不足,顺应新时期“卓越工程师计划”对《土木工程概论》课程教学改革提出的新要求。我校土木工程专业16级新生的实际应用表明,该《土木工程概论》研讨式课堂教学改革成果可明显提高学生的学习主动性及兴趣,教学效果显著,具有一定的示范作用,可在工科其他专业课程的教学中推广使用。
[1]陆仁强.“大土木”环境下“土木工程概论”课程教学与考试改革探讨——以湖南科技学院为例[J].湖南科技学院学报,2014
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《土木工程概论》是“大土木”各专业方向的入门性质的课程,是构建土木工程基本概念、基本内容和方法的专业基础课。我校作为地方性教学研究型高校,其土木工程专业从为地方经济建设服务出发,培养目标定位于:立足贵州,辐射西南,面向施工企业、面向基层、面向生产管理第一线,服务于土木建筑事业发展,培养具有创新精神的“会设计、能施工、懂管理”的工程应用型高级专门人才。《土木工程概论》作为土木工程专业学生入学后最早接触一门专业课程,肩负着把完全外行的学生引入土木工程行业的大门,使其了解并热爱这个专业、激发其学习兴趣的重要使命,在培养应用型人才的过程中起着奠基与导向的作用。
1998年教育部新修订了《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》,新目录中土木工程专业覆盖了建筑工程、交通土建、矿井建设、城镇建设等8个专业领域,成为一个宽口径的大专业。在“大土木”历史背景下,高校教师迫切需要向学生介绍“大土木”的教育思想和“强基础、宽口径、多方向”的教育理念。土木工程具有内容广、支系多、科目繁等特点,涵盖领域极为广泛。这就要求学生必须站在大土木的高度,对学科全局有充分认识与把握,毕业后能在房屋建筑、地下建筑、道路与桥梁、矿井等的设计、研究、施工、管理等部门从事技术或管理工作[1]。为满足以上教学要求和人才培养目标,开设《土木工程概论》势在必行。
《土木工程概论》的开设立足于“大土木”的理念,定位是必修的专业基础课程。高校通过不断动态扩充教学资源、持续开展教学研究,提倡教师“以学生为本”因材施教和创造性的教学工作,为学生的主动学习创造和提供平台[2]。该课程的任务是培养学生“大土木”的专业范畴:一是,使学生比较全面地了解土木工程所涉及领域的内容和发展情况,初步构建专业基础知识;二是,为学生提供一个清晰和有逻辑性的工科学科的基本概念和方法。
作为一门引导性的专业基础课程,其内容涉及到建筑工程、道路与桥梁工程、工程材料、水利工程、给排水工程、项目管理、防灾减灾、建筑施工等,涵盖十分广泛,其教学效果的好坏将直接影响到学生对后续专业课程的学习热情及效果。经调查,《土木工程概论》一般设置在大一上学期,受到军训等入学教育的影响,授课学时最少的只有16学时,最多的是28学时,多数介于两者之间。较之一般课程的36学时,如此少的学时,是不能达到预期教学目标的。
教育部要求:要配备对土木工程有着深刻认识且具有丰富实践经验的教师来讲授这门概论课。多数高校的实际情况是,实践经验丰富的教师往往承担着更为繁重的教学任务或指导研究生作科研与生产,该课程只能由年轻的讲师承担。青年教师通常对自己的研究方向比较熟悉,而对于其它方向则知之甚少。由于实践经验的不足,讲述工程实例时难以做到旁征博引、生动活泼、深入浅出[3],从而难以到达培养目标预期的效果。
鉴于上述问题,笔者认为:第一,合理取舍授课内容。任课教师须对教材内容进行取舍,在有限的课时讲清楚基本知识、重点及难点;针对各校专业方向,有侧重地详细讲授有关知识,使学生对所学专业的基本内容、性质和特点有系统的了解;授课内容尽可能反映该学科在近几年所取得的新技术、新方法和新成绩。第二,加强师资队伍建设。该课程涉及工程领域较多,要求教师有丰富的教学经验、扎实的专业背景、丰富的工程实践经验。因此,建立一支稳定的、高素质的“双师型”队伍是提高教学质量的关键。新开办的学校应在中青年教师中培养一批专业知识广、实践能力强、教学基本功扎实的骨干教师,并定期的派出参加工程实践培训与学习,不断提高自身的业务素质,实现“教师进工地,工程师进课堂”。第三,引导和鼓励学生在课外利用资料室、图书馆或网络收集相关资料,培养学生自主学习的能力,弥补课时过少的缺陷。
在平时的教学中,根据不同章节的内容采用不同的教学方法,激发学生对专业学习的兴趣。一如,启发式教学:让学生将生活中遇到的土木工程问题提到课堂的层面上来进行讨论。首先学生自己进行讨论解决,实在有争议的,再由老师进行提示解决。这种模式既能有效的防止思维上的定式,也能有效的激发同学们的学习兴趣。二如,实景式教学:讲授建筑物基本构件如板、梁、柱等时,引导学生观察教室里基本构件的布置及形状,让学生根据自己的体会并结合荷载传递的基本路径知识去理解和掌握荷载传递的基本原理、基本构件等有关知识。三感染式教学:让学生了解国内外土木工程领域的一些重大工程和有重要影响的土木大师,提高学生的学习兴趣,激发学生的专业荣誉感。例如,世界上第一大水利枢纽工程“三峡工程”的建设历史与意义,耳熟能详的“水立方”和“鸟巢”,茅以升老前辈如何修建钱塘江大桥‘梁思成的建筑思想等等。
土木工程专业建设对象涉及到人类的生命财产安全。在课堂中可以引入一些实时的工程事故案例,特别是对人为造成的事故案例,让学生时刻认识到事故造成的严重后果。对刚入门的新生灌输专业责任感,使其入学开始就养成严谨的工程观非常重要[4]。例如杭州地铁工地塌陷(2008年);上海在建商住楼整体倒塌(2009年);辽宁抚顺市月牙岛西桥竣工前垮塌(2012年);遵义楼房倒塌半栋楼断裂如悬崖(2015年)等等一些案例。通过工程案例的讲授,让学生自己分析这些案例中涉及到的问题,哪些是人为,哪些还是理论技术缺失造成的,并且发散思维提出这些问题的处理方案,培养专业责任感。
现今的“大土木”范畴并不是之前土木相关专业的简单归并,而是更高意义上的整合与扩展。“大工程观”的本质就是将科学、技术、非技术、工程实践融为一体的,具有实践性、整合性、创新性的“工程模式”教育理念体系[5],是以“整合、系统、应变、再循环”的视角看待大规模复杂系统的思想。教师讲授专业知识的同时,适合科学地灌输工程思想,将历史人文内容、哲理贯穿于教学过程,逐步建立基本的法律意识、风险意识、环境意识和人文意识,并树立可持续的发展观。工程思想教育一是帮助学生了解我国社会主义建设总任务、总目标和本专业学习的关系,启迪学生把祖国的前程与个人的历史责任紧密联系起来,激发自己学习和成才的主动性;二是揭示本专业和工程事业对人才的全面素质要求,使学生体会到社会发展对他们在知识、能力、观念和心理品质等方面的需要;三是帮助学生在总体上认识学习的目的、方向、任务和规律,认识各门课程在本行业和工程事业中的作用和地位[6]。
近年来,各高校新开设的土木工程专业都属于“大土木”的培养模式。一般而言,学生在大二或大三年后自然会选择一个或两个的学习方向,这些学习方向的形成,除了部分家长或老师指导外,多数由学生的兴趣来决定的。而这种兴趣又是建立在学生对大土木各方向的初步了解的基础上。因此,教师应该针对不同专业方向的“专业课程、所需知识和就业前景”等系列问题进行详细的讲解,在目标的引导下调动学生的学习热情与积极性,拓展专业知识面,促进学生更好的择业与发展。
《土木工程概论》教学任务的特殊性,以及涵盖内容多、知识更新速度快的特点,决定了该门课程教学的重要性及意义。因此,只有对该课程的重要性进行认真分析,才能确立共同的教学目标;只有进行积极的教学改革和探讨,才能促进该课程的教学发展,才能体现该课程在人才培养中的真正意义。
[1]王琰,等.对现代土木工程专业教育的几点探讨[J].高等建筑教育,2003(9).
[2]王清标,等.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践,2012(4).
[3]方薇,等.《土木工程概论》教学现状与课程改革[J].广州化工,2014(7).
[4]颜荣涛.《土木工程概论》课程教学中的几点思考[J].科技视界,2013(1).
[5]谢笑珍.大工程观的涵义、本质特征探析[J].高等工程教育研究,2008(3).
较土木工程传统结构而言,智能化结构主要是将智能化材料、信息技术及自动化控制等交叉融合到了传统结构中,使其不仅拥有传统结构的舒适性、安全性及其耐久性,还具有自控性、自感知性、自修复性及自适应性等特性。虽然,目前想要将上述所有功能集成于一身仍存在一定的难度,但是具有其中某几项智能化特性的土木工程智能化结构已经得到了较为深入的研究。
对于土木工程传统结构而言,其结构较为被动,一经设计及制造后将很难对其性能及其使用状态进行控制和预知,因而为土木工程传统结构的使用及其维护带来了诸多不便。为了有效解决此问题,研发出了一种在线监测结构,其使得传统土木工程结构具有了在线监测的功能,为进一步探知土木工程的内部结构性能带来了曙光,并为人们方便有效地了解土木工程结构的内部物理力学场的演变提供了技术支持,此即土木工程智能化结构发展的第一个层次;以在线监测结构为基础,在结构中进一步引入了监测数据的智能化处理机制,这使得传统结构拥有了自动化诊断、推理及感知的功能,使得土木工程智能化结构实现了第二种层次的发展;在智能化结构的第二层次基础上进一步引入了自动化控制及自适应机制,使得结构能够对耦合的动作系统进行必要的反应,因而实现了对土木工程结构的智能化控制,这即第三层次的智能化发展,例如,可对土木工程结构的开裂、变形、锈蚀、老化、损伤及动力振动等多种行为进行有效的抑制性控制,并在更高层次方面对土木工程的结构进行了保护和维修。
由此可见,在土木工程智能化结构的发展及演变过程中,根据其智能化程度的高低可将其分为如下三个层次:1)自感知土木工程结构,此为智能化结构中最为低级的形式;2)自诊断土木工程结构,对第一层次的智能化结果进行了进一步加工和处理,可对土木工程结构的内部力学物理场进行自动化计算,对结构定的目标参数进行自我诊断,并以结构自身行为的对策为目标进行自我推理等;3)智能化控制土木工程结构,其为智能化结构中的最高形式。此三种层次的关系见图1。
根据材料的不同,可将土木工程智能化结构分为如下两种类型:1)嵌入式智能化结构。即在诸如钢结构、钢筋混凝土结构等基体材料中嵌入具有动作、传感及控制处理等功能的仪器或材料,并集计算机软、硬件技术于其中,通过传感器对结构内部信息进行采集和检测,经计算机的加工和处理后,将分析结果传送至控制处理器中,控制处理器根据结果对各驱动元件进行指挥和激励,使其执行相应的动作。通常而言,此类智能化结构仅需对传统结构进行改进即可,无须对结构内部的力学性能进行额外研究,因此,容易实现传统结构到智能化结构的平稳过渡,因此,也是该领域的研究热点;2)基体及智能化材料耦合结构,这些结构材料自身即具有智能化功能,可根据自身物理及力学状态的改变来对自身性能进行改变。例如,碳纤维混凝土材料可根据受力情况对其导电性能进行改变。因此,只要探测到这些改变即可获得土木工程结构的内部物理及力学信息。
根据上述理论体系可知,土木工程智能化结构主要是为了解决传统土木工程结构在完整性、安全性、耐久性及结构强度等方面存在的问题。通过对土木工程建筑结构的相关性能进行预报及监测,不仅可以大幅度降低维修费用,还能够有效增强其结构预测能力,通过在结构内部设置传感器,即可对其性能进行实时性监测。由此可见,土木工程智能化结构的应用前景十分乐观,并已经在高层建筑、大坝及桥梁等土木工程领域得到了较为广泛的应用。例如不少桥梁工程已经进行了监测传感器的布设,以便对施工质量及其安全状态进行检测,我国香港青马大桥及国内的虎门大桥等也纷纷装设了传感系统,以监测大桥使用过程中的服役安全状态。
诸如人工目测法等传统检测手段及无损检测技术均为局部结构损伤检测方法,很难对土木工程整体结构性能的退化情况进行预报,也无法对结构的损伤及健康情况进行诊断和监测。现代化检测可采用具有自感知、自诊断新型的智能传感元件,例如光导纤维、压电材料、碳纤维以及半导体材料等构成的检测设备,这样不仅克服了传统传感器在监测方面的不足,还能对结构损伤进行灵敏性检测,并对损伤及程度进行定位和表征。以结构失效的发生过程进行判断:首先,是裂纹及损伤的发生;而后裂纹及损伤在应力的作用下进一步扩展;最后,当所累积的损伤超过某值后,裂纹以声速进行扩展,并可能引发灾难性的事故。因此,必须对重要结构的危险截面进行实时性监测,以及时探测到结构中所存在的细微损伤。其损伤诊断过程如下:1)信号的测量;2)特征信号的提取;3)进行典型损伤特征库的构建;4)对损伤位置、程度及类型进行识别。
根据应用情况可将智能化材料分为如下两种:一种是传感元件类的制作材料,其特点是对于内、外刺激强度具有感知功能,例如,应力、光、热、化学、物理、磁辐射及电等刺激。此类材料即所谓的感知材料,其主要包括了压电高分子、压电陶瓷、应变合金及光导纤维等传感器材料。感知材料可能经电、磁场和温度的变化而对其尺寸、形状、刚度、内耗、振动频率、阻尼及其他特性进行智能化改变,因此,可根据需求的不同对材料进行选择,并加工出合适的驱动或执行元件。另一种即驱动器制作材料,包括磁流变体材料、电流变体材料、电致磁致伸缩材料、形状记忆材料及功能凝胶等等,其特点是可以电场、磁场及温度等的变化为依据对自身尺寸、形状、刚性、位置、阻尼、频率、结构或内耗等进行改变,从而使其具有环境自适应等功能。
智能化结构是一项知识跨度大、开发难度高的一项新型学科,其研究意义重大、发展空间广阔。随着科学技术的发展,智能化结构已经在土木工程领域得到广泛的应用,并且大大推动了土木工程的发展。在土木工程的交叉学科应用和结构设计理念中,智能化结构在很大程度上影响了它们的发展。因此,只有对智能化结构进行更为深入的研究和开发,才能使其在土木工程中发挥更大的优势。此外,还应在传统的智能化技术方面,引入集成化技术,以便对土木工程的智能化结构进行不断创新和完善,从而进一步推动土木工程的发展。
土木工程专业设立的主要目的是培养理论和实践能力都较强的专业人才,来对我国公路桥梁等有关交通等方面的领域做贡献的一个专业,有关交通领域的问题往往要求相关人员有较强的专业性,这就对土木工程专业学生的理论知识以及实践知识水平提出了要求。翻转课堂作为一种新型的教学模式,与微课和Mooc紧密的联系在一起,以以学生为课堂的主角为宗旨,组成了一种旨在提高学生的自主学习能力的新型的教学模式,将其应用到土木工程专业中,对土木工程专业学生理论和实践水平的提高非常有利。
所谓的翻转课堂指的是将可内外的学习时间重新进行调整,改变以往在课堂上教师向学生传授知识、学生被动的接受知识的教学方式,而变成了学生作为课堂的主人,在课堂内进行项目的研究和学习的教学方式,充分尊重了学生的学习习惯,提高了学生自主学习的能力。对于教师本来需要在课堂上对学生传授的知识,通过翻转课堂的实施,需要学生在课外对其进行了解和分析,这样能够有效的节省课堂的时间,提高学生的学习效率,同时也有效的减轻了教师的教学压力,对于教学效果的提高非常有利。
就目前的状况来看,土木工程专业教学中存在的问题有很多,文章主要从理论课程和实践课程两方面分别对其中存在的问题进行了分析。
土木工程专业的理论课主要可以分为理论力学、结构力学和材料力学和测量工程等,其中前三者属于土木工程专业理论课的主要方面,同时也是较难学习的三门课程,实践证明,学生在这三方面理论课程的表现是最差的,究其原因,便在于这三门理论课程在教学方面的难度。
以结构力学课程为例,在对结构力学进行教学过程中,教师通常会采用板书和多媒体教学两种方式的结合,但由于结构力学中需要计算的数据有很多,因此就算利用多媒体进行教学,必要的时候也是需要教师在黑板上演示计算过程的,这就给教学带来了很大困难。例如在讲解结构力学中的超静定结构的力法方程时,多媒体教学已经远远无法表达整个方程的演算过程,这时教师便需要通过板书来对这部分知识进行讲解,但板书仍然具有局限性,学生在学习这部分知识时,同时会出现很难听懂的状况,同时理解这部分知识便变得更加困难,由此可见,必须要采用翻转课堂的方式对这种状况进行改善。
土木工程专业实践课主要可以分为生产实习、课程设计和毕业设计三方面,在土木工程开设实践课的主要目的是为了使学生能够将理论知识应用到实践当中,从而提高学生的实践能力,使其在以后步入社会时能够更快的适应,但目前我国土木工程专业实践课的教学是存在一定问题的。
以毕业设计部分为例,毕业设计主要需要学生在大四的最后一学期进行,毕业设计时间为三个月,对于土木工程专业的学生来讲,毕业设计的内容主要包括对道路情况的勘测以及对桥梁的设计等,然而学生在实际的毕业设计过程中,根本无法真正的参与到实践活动中去,这就使得毕业设计失去了价值,而变成了演算公式堆积出来的没有实际意义的东西。
将翻转课堂应用在土木工程专业理论课改革中,能够有效的解决目前其中存在的问题。“微课”作为一种与翻转课堂有着密切联系的一种教学方式,提倡的是使教师对于某种讲解起来非常浪费时间的问题,利用15或20分钟,甚至更少的时间讲解清楚。“微课”之所以能够起到这种效果是因为它强调的是学生要在课外观看授课视频,要反复的看,直到理解了其中所讲解的知识为止,只样便大大的节省了课堂上的时间,避免了时间的浪费。在课堂的其余时间,教师所要做的便是对学生仍然存在的问题进行答疑解惑。
例如在学习结构力学的超静定结构的力法方程时,教师便可以让学生在课外观看教学视频,并对视频中的内容进行分析,直至能够理解视频中所讲的超静定结构的力法方程解决步骤和解决思路,这样在课堂上,学生便能够通过教师在黑板上的演示,对超静定结构的力法方程得到更深的了解。
在过去教学模式下的土木工程实践课开展的情况并不是十分乐观,尤其是毕业设计方面,往往会由于学生缺乏真正的实践,而出现毕业设计没有实际意义的状况,将翻转课堂应用在其中会很好的改善这种状况。
例如在进行毕业设计时,由于生产实习与毕业设计存在一定的联系,因此可以将生产实习与毕业设计安排到同一个时间一同进行,这样不仅能够节省两者完成的时间,同时还能够使毕业生在生产实习中产生毕业设计的思路,加强毕业设计的实际意义,这对毕业生实践能力的提高和专业知识的运用都十分非常有帮助的。在最后一学期,要对学生开展相关的专业课,以使毕业生能够在实践能力得到提高以后,理论知识也得到巩固,从而使其能够更好的完成毕业设计。
翻转课堂作为一种新的教学模式,将其运用到土木工程专业课中有着非常重要的意义,由于土木工程专业课可以分为理论课和实践课两种,因此,翻转课堂要在两者之中都进行应用,以改善以往传统教学模式下以教师为主体的教学状况,使学生能够在课外对所要学习的知识进行预习,从而在课堂上能够作为课堂的主人,提高听课效果,这对土木工程专业学生自主学习能力的提高以及实践能力的提高都非常有利,由此可见,翻转课堂是一种值得在土木工程专业教学实践中进行尝试的一种教学方式。
[1]周林聪.邱建慧.土木工程专业毕业设计现状分析与改进措施[J].高等建筑教育,2011(1).
社会生产力的发展和现代科技的不断进步,加速了工业化、城市化的发展。搞好园林绿化建设是城市建设的需要、市民的需求。它能改善城市生态环境,提高居民生活质量。因此,通过运用艺术方法、工程技术,改造地形,筑山、叠石、种植树木花草、营造建筑和布置园路等,做好园林绿化工程工作,对于提高人们的生活质量具有重大意义。
众所周知,园林工程的施工是一项综合性很强的工程,由于人为或天气原因造成工期的延长、成本增加,还会出现建设工程规划设计与实际情况不一致的情况,给施工单位增加施工难度;有时会在树种、数量、种植密度等诸多方面进行变更和调整。园林绿化施工中还经常会遇到各种管理失误,如工作安排不合理造成的人力、物力和财力严重浪费。此外,园林工程质量和园林效果又主要取决于苗木质量和栽植效果,它占工程总投资的70%以上,苗木的成活率对于施工方来说也是极其重要的。要解决园林绿化施工中出现的各种问题,确保园林苗木成活,园林绿化施工中技术管理尤其重要。园林绿化施工技术管理包括:制定合理的园林绿化施工计划、施工中的技术管理两个方面。
通过网络计划的贯彻能够提高园林建筑施工部门的管理水平,改善施工过程中的调度平衡工作。网络计划技术可以作为园林小区施工管理的一个比较重要的手段,并为实现园林建筑施工部门的计划管理目标,谋求园林建筑施工企业生命力,发挥一定的作用。需要说明的是,应用网络计划技术来编制园林小区的施工计划还只是一个新的尝试,在实施中难免会出现问题,还需不断摸索和改进。
园林绿化施工总体网络计划编制。首先,可以将一个园林工程划为若干个施工区域,由若干个主要工种的施工队进行平行施工。把每个工区的若干个工程项目看作一个单体工程组织网络计划。这种组织方法不但克服了园林建设工程规模小,难以组织施工网络的弱点,且可扩大工作面,增加计划的灵活性,使网络计划在园林建设中的推广应用有了实际意义。其次,按群体工程网络计划的思想方法去组织园林小区的施工。在园林小区施工中,由于建设项目繁多,施工过程中情况经常发生变化,组织管理工作较为复杂,特别是近年来,为了满足人们的文化娱乐需求,新开发了许多小型公园及街头绿带、景点组等。为了使各单体网络之间的资源在使用上保持基本的连续性和均衡性,可以设想将一个园林工程组成一个总体网络计划,将有关的工程作必要的联系。总体网络计划主要起控制作用,以控制构成总体的各个单体网络的施工工期。
(1)现场施工管理方面:首先是对工人管理,项目能否在规定时间内保质保量地完成和施工工人有着密切的关系。在管理上要做到有松有弛、赏罚有度,工作出色的要鼓励,加班要给加班费,并要了解工人所需,提高与工人们的亲和力。作为一个施工管理人员,要想把工作落实、做好,就得多去施工现场,认真听取和尊重工人们的建议和方案,了解他们所需和他们的技术操作水平。除此之外,施工管理人员还应有扎实的专业技能,在园林绿化施工中避免技术错误的发生。要随时纠正现场施工各种违规事件,如违章、违反施工操作规程及现场施工规定的倾向性等。
(2)提高施工人员的整体素质:在树木栽种过程中,大部分是以工程承包方式进行的,承包方多以当地农民或外地民工临时组建而成,这样的施工队伍对苗木的栽植技术了解甚少,加上一些人缺乏责任心,不按照技术监理人员的指导进行施工,无法掌握不同区域、不同树种、不同立地条件下各种栽植模式的栽植技术,可能造成苗木大量死亡。为此,在实施过程中要制定合理的劳动定额,对他们进行有效的培训,加强技术队伍建设,优化劳动组合,严格劳动纪律,明确生产岗位责任,健全考核制度,采取积极有效的方法,提高施工人员整体素质。对质量问题进行严格的把关,做到科学,合理,实际,高效。
(3)分析工程需求、制定施工技术方案:要对工程需求进行分析,了解投资方的种植要求,合理安排施工。在施工中要遵从流水线工序,这样有利于更顺畅、更有效地完成工作。例如种植一批苗木,安排多少人,哪些人做什么工作,谁先谁后,在这个过程中如何调动、调配,这都是管理中值得注意的问题。否则,造成人力浪费,增加工程成本。
(4)严把苗木采购关:园林绿化工程主要是苗木的栽植工程,因此,苗木的质量直接影响着施工质量。绿化工程所需要的种苗较多,品种和规格很繁杂,而且栽植时间又相对集中,有时本地区苗木的供应又无法满足需求,需要大量从外地地区调运补充,一些调运的苗木适应性较差,还有长途运输过程对苗木的损伤问题和人为原因,以致于在工程中存在大量的病苗、弱苗和不符合设计要求的苗木。造成苗木的质量和成活率下降,成本提高。
以某市绿化工程为例,总绿化面积大约为1.12 m2。为保证工程整体质量良好,整体感官效果优美,乔木与灌木的种植需搭配协调、合理,尤其是乔木的种植,必须按投资方的要求严格进行。
园林工程种植应达到苗木树干挺直,蓬型饱满,树高总高度、分叉点均达到验收方要求;土球大小必须达到苗木地径的8倍,土球的绑扎必须符合要求规范;在苗木运输途中,必须采取有效措施,对苗木进行遮荫和保湿处理,如到工地时,叶片有风干现象,则无条件退苗;苗木在装车吊装、运输途中必须用草绳进行绕干,以避免树皮损坏,防止枝条断裂。在起挖前,需要对土球进行处理,起挖前需要对苗木进行初修剪。如对苗木有特殊要求,则必须达到验收方要求。施工方对现场的勘查发现,施工所在地的土层较薄,在种植大型乔木时,需运外土进场,否则会由于乔木树根较大、土壤覆盖不够,而导致水分过快流失,最终乔木会因为水分不够而长势变差,甚至会干枯致死。
同时由于白天工地还有其他施工作业,而大部分乔木规格都在胸径15~20倍,运输时需用大型卡车,车辆进出工地会对其他施工作业造成影响。为不影响整个工程的施工进度,乔木的进场时间可安排在晚上。
(1)乔木种植技术方案在挖掘时防止将树根损伤,运输搁放时应用湿草包裹根部。大乔木用挖机吊运,吊运时要注意对树皮的保护。施工单位确定采用二次沉降法种植,放正树木后,先回土再用水枪冲灌,并用铁锹搅拌成泥浆,l0~l5min后,水自然沉降,水的吸力使种植土在土球下半部紧密填实,形成第1次沉降;然后在沉降凹陷处再回土、浇水,稍稍搅拌,使土的密度略小于下部,形成第2次沉降。通过二次沉降法就可使整个土壤松密有致,既满足树木的排水需要,又与树木土球紧密结合。在将乔木的土球植入树穴时,必须使土球与土壤紧密结合,加土时需用捣棍一边加土一边夯,使土球与土壤充分结合,这样才能保证根系的正常生长和恢复。回填土采用特种珍珠岩与营养土按一定比例混合,这样既能保证根系周围的养分充足,也有利于水分和空气的流通。树体绑扎采用草绳绕杆,外包麻片,密扎至树高的2/3和二级分枝,这样可保证树体不至于过干和水分散失过快。固定则按照每株树体的高度分别确定,一般三脚支撑定位在树高的3/5,而“井”字基础桩则在树高的1/3处,树桩打入土中50~80cm。
(2)后期养护管理方案。重视施工后的检查,及早发现问题,及时解决,以提高苗木的种植成活率。在苗木种植过程中常易出现树干及枝条的树皮破损过多或修剪方法不当,而使病菌从伤口侵入到树体内,但同时修剪量不够也极易造成树木衰弱;种植过深或土球表面覆土过多,易造成根系窒息死亡;树木在种植时,其树根的土球与土壤没有紧密结合或在种植后无支撑,大风吹杆造成根部松动,与土壤分离,致使树木死亡;乔木种植时覆土的密度低于原有土,致使根系积水引起死亡;土壤为深层土,与土球、根系接触后,根系无法发根引起死亡。同时一定要了解苗木本身的具体情况,例如苗木是否为山苗、土球的大小、运输时间的具体安排和长短、在施工季节该种苗木是否适合栽种等;另外,种植苗木时,也需要具体了解土壤的情况,如土壤为何种质地土、土壤pH值和密实度、种植后是否会存在积水等问题。在苗木种植完成后,用手推动树干,看土球与土壤是否有紧密结合;检查种植是否过深、土球表面的覆土是否过多,检查大型乔木是否需要支撑或支撑是否牢固,以避免大风吹杆造成乔木倾斜,使根部出现松动与土壤分离,致使树木死亡;检查树干及枝条是否有破损或修剪方法不当,以免病菌从伤口侵入树体内,造成树木衰弱,对完成种植的乔木要按时浇水,适时喷洒药水,防止虫害;观察树体上部情况,叶片是否有卷曲枯萎或非正常脱落,如有,应及时用掏洞法查看根系情况。
随着城市建设的快速发展,园林工程的建设也将越来越受到重视。园林工程的施工是一门综合性很强的系统工程,必须制定严谨全面的施工组织设计,还要科学高效的现场施工与管理,以及后期细致精心的养护。只有做好这些施工的技术管理工作,才能使园林绿化真正发挥改善人类与环境关系的作用。
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当前高职院校的实践课程比重缺乏,高职土木工程专业的实践培养方案,需遵循单项培训到综合实训、理论联系实际等原则,整个培养计划主要包括认知教学、操作技能培训以及综合能力实训三个模块。认知教学环节通过专业教育、专家讲座、企业认知实习以及实验演示等方式,让学生了解本专业的基本应用领域与所需专业技能。操作技能培训模块一般包含基本专业技术训练与专业技术运用两个环节,通过测量实训、课程设计、材料检测、模型制作及工种实训等方式,使学生掌握土木工程基本操作技能。综合能力实训模块,通过工程资料管理与质量验收模拟、施工项目进度管理模拟、企业实习以及毕业设计等形式,提升学生就业能力,实现从学校进社会的平滑衔接,为学生成为合格的施工员、材料员、质检员、试验员、资料员、测量员、建造师助理等做好准备。
高职土木工程实践教学的管理具有一定复杂性,因为实践实习具有地点分散、需保障安全性以及企业实习相关政策不完善等特点。随着网络技术的发展,学校可以构建由驻地、网络以及流动工作站组成的校外实践教学管理体系,起到实践计划以及监督实践过程的作用。在学校实习较集中地区或企业设立驻地工作站,在实习较分散的地区建立流动工作站,分别由专门教师进行巡检与指导,并搭建网络平台包括实习流程控制、远程指导以及网络会议等环节,最终保障实践教学效果。
实践教学的考核机制需做到公平严格且灵活,考核应由校内外专家共同完成,同时采取实践教学终结性评价与过程性评价相结合的方式,即学生最终成绩由出勤率、现场表现、实习作品以及实习答辩四部分组成,现场表现主要综合考虑学生动手、管理、创新以及团队协作等能力,实习作品包括实习报告、制作成果以及实训操作考核表等。
高职土木工程专业教学应注重师资力量、教材编写和实践基地三方面的建设。教师队伍主要包含校内专职教师与校外兼职教师,可以采取“请进来与走出去”模式,专业教师在专业培训、挂职锻炼、实习指导、现场技术服务等过程中提高自身工程实践水平,兼职教师一般是企业里的骨干人才,实践经验丰富,学校需适当增加兼职教师比例同时通过一定培训提高其教学能力;实践教材宜采取学校与企业合作模式,及时更新教材中的规范、工艺和方法;实践基地的建设包括校内与校外两方面,校内基地的硬件建设应尽量与企业真实工作环境相符合,同时需加强与校外企业的合作,利用更多的校外实践基地资源改善学生实践学习条件。
土木工程专业课之间相关性较大,选择合理的案例,可以让学生掌握多门专业课的知识点,例如,课堂讲解基础工程中的地基处理知识点时,可以设置一个包含土力学、土木工程施工、建筑结构和力学在内的多门课串联在一起应用。所选的案例应具有针对性、真实性、典型性和含蓄性。案例教学应该取之于实际的社会企业或者工程案例,并且案例的选取应该结合高职院校自身的特点和实际,选取符合自身学生学习状况的案例,没有必要全部选取一些国际通用的典型案例。另外,案例教学一定要模拟实际,让学生在接近真实的环境中进行学习体验,在实践中验证理论的正确性,在实际中学习知识。
案例选定后,教师要对案例有一个全面的分析和掌握,选择中心论题,提出合适的问题,并对课堂讨论中可能出现的情况做出预测。让学生独立进行案例分析,问题寻找,独立提出一整套可行的解决方案。
在课堂上,教师的身份应该是一个引导者,让学生成为课堂的主体,让学生独立或者进行合作式的思考讨论问题、分析问题。同时教师要让出讲台,走到学生中间去,通过提问,质疑,使案例讨论深入、激烈,活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣。另外,教师应该尽量减少给出标准答案,让学生独立提出自己的意见,并且在不断的讨论优化中得出可行的方案,教师起到指引正确方向的作用。
课堂案例教学要想发挥出作用,必须提高学生的参与度,让学生全身心的投入,因此必须让学生成为课堂主人,让学生积极主动。要达到这样的要求,教师要提前做好动员,学生要准备充分的材料,分析出问题之间的内外联系,促使思维不断深化,得到自己的独特见解,从而总结出带有普遍意义的规律性知识,最后将这些理论知识用以解决实际问题。
土木工程专业的毕业生,一般是从事土木工程建设之类的工程技术工作,土木工程建设不仅是一项技术任务,也是一项具有艺术气息的工作,有着美学气息的工作者才能创造出有艺术气息的建筑作品。当前的土木工程专业过于注重技术培养,学生缺乏艺术和美学气息,不利于学生的工作。土木工程的课程设置应该加入艺术理念,对学生加强艺术理念的培养。高职院校应该增加相关的艺术课程、美术课程的比重,让学生在潜意识中具有一种高的审美意识和标准。另外,也应该增加人文课程的比重,让学生具有充分的人文气息,这样的学生才能创造出具有生命力的作品。具有高的人文情怀和艺术气息的工作者,再加上过硬的专业技术,这样的人才是当今社会需要的。
土木工程是指所应用的建筑材料、相关的设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动,也指工程建设的对象主要包括了建造在地上或地下、陆上或水中,直接或间接为人类生活、生产、科研等服务的各种工程设施。例如房屋、道路、铁路、堤坝、管道、海洋平台、给水排水以及防护工程等。土木工程作为一个国家建设的重要方面在人们的日常生活中有着举足轻重的地位;另外,土木工程作为一个古老行业,真实的反应了各个时期的科技、经济及社会发展状况,体现了一个国家的经济技术水平,例如长城、赵州桥、长江大桥、水立方、鸟巢、上海世博会中国馆等。不仅仅彰显的是大国风范和土木工程技术的成就,而且作为一种建筑艺术美展示大。现代社会的发展要求人们不断从天空、地下和海洋开拓人类生存空间, 土木工程功能化、城市立交化、交通高速化, 以及改善综合居住环境已成为现代土木工程建设的特点。土木工程在改革开放的刺激下迅猛发展,取得了不少成就,下面将介绍一下土木工程的现状并对未来的发展前景进行展望。
众所周知,土木工程的所用的材料要可以分为天然材料、砖瓦材料、钢铁材料以及混凝土材料等,早期人们的土木工程的研究仅仅局限于泥土、木材以及石料等天然材料。18~19世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料。直到17世纪70年代生铁应用、以及随后熟铁应用于建造桥梁和房屋,形成了土木工程发展的第二次飞跃。19世纪中叶以后,出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料,其中钢筋承担拉力,混凝土承担压力,发挥了各自的优点。20世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。从30年代开始,出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力,大大高于钢筋混凝土结构,因而用途更为广阔。
不仅仅是工程建材发生了巨大的变化,在土木工程技术方面也发生了日新月异的变化。土木工程的研究方法和研究技术经过不断创新,从而能够使得在土木工程中适应时代要求。例如土木工程力学的研究中,19 世纪,为适应当时土木工程建筑、机械制造和交通运输的发展,主要是材料力学、结构力学和流体力学得到了发展和完善;20 世纪前期建立理论体系的塑性力学和粘弹性力学促进了土木工程的技术创新,同时建立和开辟了弹性动力学、塑性动力学等新的领域。随后的空气动力学则推动流体力学在航空、航天事业下的发展。目前,信息技术的发展将推动软件、嵌入式系统和网络在土木工程中的广泛应用, 从而改变土木工程的工作方式和思维方式。信息技术在土木工程的应用将大大提高工作效率。
改革开放30年来我国的土木工程建设取得了非凡的成就。就高层建筑而言,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。例如:上海环球金融中心高492米,还有就是正在建设的上海中心大厦,它的主体建筑结构高度为580米,建成后将成为中国最高的摩天大楼。世界上,超过400米的14座超高层建筑中有8座在中国大陆,这个数量足以让世人惊叹。铁路方面,截至2013年底,伴随深夏高铁、西宝高铁、柳南客专、广西沿海铁路等多条铁路同时开通运营,中国铁路营运里程一天新增约2000公里,突破10万公里大关。其中,高速铁路营业里程突破1万公里。还有就是2006年建成的青藏铁路, 东起青海格尔木, 西至,全长 1 11 8 k m , 其中多年冻土地段约 600 k m, 海拔高于 4 000 m 的地段 96 0多 k m, 将成为世界上海拔最高和最长的高原铁路, 是西部大开发的又一项标志性工程。水利工程方面,我国在50年间全国兴建大中小水库8万多座,这不仅仅防洪抗旱,改善环境也给农业生产带来了便利。还建成了举世瞩目的三峡大坝工程。在公路建设中我国近些年的公路发展迅速,四通八达的公路不仅仅带来了生活的便捷更促进了我国经济的发展。
全球性的人口增长并向城市迁移的进程使可持续发展理念被广泛接受。能源、洁净水、清洁空气、废物安全处理以及交通方面的需求将进一步推动环境保护及基础设施建设。所以,土木工程向着更高、更广、更深的方向发展必将成为未来的一种潮流。
将来,人口增长膨胀,城市规模扩大,未来的城市将会面临着一个严峻的问题:土地资源紧张。进而导致的生存空间拥挤、交通拥堵、环境恶化等一系列问题。因此我国的土木建设将向高空发展,以开拓更多的活动空间。高层建筑的开发与利用是现代城市发展的必然。例如:目前世界上人工最高的建筑是哈利法塔,其高度为828 m,作为世界上最高的人工建筑,其承载能力是十分巨大的。这种高层建筑可以集工作、休闲、娱乐、商业、购物等一系列功能于一体,这就大大节约了土地资源。
土木工程不仅仅可以将建筑想高空发展还可以向地下空间开拓。随着地下基坑深度越来越大,能充分利用的空间就越来越多,这样可以使得土地使用费用降低。所以地下空间的开发有很大吸引力。例如:世界上最大的地下街是日本东京八重洲地下街,共3层, 建筑面积 70 k m2,最大的地下娱乐中心是苏格兰 Varissu 市地下娱乐中心, 战时可掩蔽 1 . 1 万人。
当土地资源逐渐枯竭的时候,覆盖地球达到70%的海洋空间渐渐引起人们的重视。围海造田,不断开垦出大片土地来满足人们的需求。例如韩国的“新万金”项目,是目前世界上最大的围海造田工程,位于韩国西海岸全罗北道境内,大约可以开辟出首尔的面积的三分之二即33.9公里!它在2010年建成后成为世界最大防潮大堤内,围垦出283平方公里土地。虽然海洋比陆地情况比较复杂,但随着科学技术的发展,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,所以海洋空间的开发前景广阔。
每年约有600多万公顷的耕地被侵蚀,可以被人类使用的土地空间进一步被挤压,所以如果能将沙漠资源和海水资源结合起来,将海水灌溉沙漠创造绿洲将是非常好的想法。虽然现在技术手段仍无法实现,但随着时代的进步,相信人类一定能够克服困难,最终将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。这需要土木工程来进行勘测、设计、施工,最终完成这一宏伟蓝图。
结束语:目前,我国在土木工程中一些领域已经处于世界的领先地位了,但在土木工程的设计、施工和理论研究方面的总体水平与发达国家相比还有一定的差距。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。只有将先进的理论与实践技术相结合,才能实现土木工程的更大突破,争取迈入一个崭新的台阶。
[1]赵永旗.土木工程的现状与未来发展方向[J]科技向导2011(26)
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