前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇土木工程最新规范范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:注册工程师制度;地基处理;教学
中图分类号:G64 文献标识码:A
收录日期:2012年12月13日
《地基处理》是石家庄经济学院土木工程专业本科岩土工程方向的一门专业课,本门课程主要结合地基处理技术新规范和工程实际,详尽地介绍土木工程领域中各种常用的和最新的地基处理技术的加固机理、设计计算方法、施工工艺和质量检测方法。通过学习这门课,使学生掌握地基处理的基本理论,了解这门学科或技术最新的发展动态,分析存在问题的原因,掌握地基处理方案的选择和评价,培养学生从事这方面工作的认识与实践能力。随着我国土木建设的发展,地基处理新材料、新方法不断涌现,地基处理技术必将在土木工程建设中起到重要作用。
《地基处理》课程实践性非常强,甚至可以认为是“实践领先于理论”的课程。目前的传统地基处理教学模式对本门课程教学效果并不理想,分析其原因,主要是理论与实践的严重脱节。目前国家开始实行注册工程师执业制度,注册工程师考试非常注重考生分析解决实际工程问题的能力,这也正反映出国家对应用型人才的需求。作为土木工程专业课教师,如何结合我国注册工程师执业制度,改进专业课程教学,为本专业学生今后的工作创造条件,培养出具有创新能力的应用型人才,是我们急需解决的问题。
一、本门课程教学现状
目前的教学仍采用传统的教学模式,即以教学大纲为中心,完全依赖并局限于纸质教材的“照本宣科”的完全灌输式教学模式,学生在这样的教学过程中缺乏主动学习的热情,缺乏生动的实际工程情境,所以一贯以来都是依靠死记硬背去应付考试,教学效果较差,从试卷上可以反映出学生生搬硬套,对灵活一些的题型得分率很低。这很显然违背了素质教育的要求,违背了培养具有创新能力的应用型人才的要求。这样的教学方式已经很不适应于这种实践性很强的课程教学,从而造成了教与学的双重被动。因此,探索新的适用于本门课程的教学模式是当务之急的事情。本文针对目前地基处理教学过程中的问题,从教学方法、教学内容和考核方式三个方面进行了有意义的探索。
二、教学内容的改变
目前,我们使用的教材更新较慢,不能反映最新的一些地基处理技术,重理论轻实践,工程实例较少,与注册土木工程师考试的要求有一定的距离。工程建设中地基处理主要依据的是地基处理规范,因此规范的每次调整也需要教学内容的更新,并且要适当的吸收一些前沿的理论和最新的研究成果进入课堂,丰富教学内容,突出课程的时代特征,使基础理论,技术与实践相结合。地基处理课程学时有限,因此需要在教学中对教学内容进行优化组合,并阶段性地进行总结归纳。例如,在众多的地基处理方法中,有一些地基处理完后形成的是复合地基,那么讲完这些方法后,应该对复合地基理论做一个全面的总结。有些处理方法属于柔性桩法,有些属于半刚性桩法,对它们的设计方法也要进行归纳总结,例如可以对每一类桩型总结出各自的设计流程图表等,这样使得课程更加有条理、更加清晰,加深学生对方法的理解。
三、教学方法的改变
由于地基处理是一门实践性非常强的科目,也是注册土木工程师专业考试中的一个主要考试科目,考试中主要包括基本理论的考查和会用基本理论进行案例分析。因此,教师在进行某一章内容教学之前,预先给学生一个具体的题目或者案例,将学生置于一定的问题情境中,使学生明确通过该部分内容的学习能掌握的知识和解决的实际问题,激发学生的学习动机和学习热情。在教学过程中,将教材上提供的知识密切地与问题案例联系,使学生在学习过程中了解应该如何逐步分析问题、解决问题,并最终应用知识完成案例所布置的任务。
在地基处理课程教学中可以比较多地使用这种案例法。例如,在讲授强夯法时,首先可以由强夯法应用于工程中的第一个实例切入。本工程表层为新近填筑的厚度约为9m的碎石填土,其下为12m厚的疏松砂质粉土。拟在上面修建8层住宅楼小区,为了加固地基,首先在其上堆土5m,堆载时间3个月后,地基仅固结沉降200mm,仍然不能满足要求,后用强夯法锤重80kN,落距10m,仅夯击一遍,整个场地的平均沉降量为500mm。建造的楼房竣工后,其平沉降量仅为13mm。通过本实例的开场切入,大大提高了学生学习的兴趣,同时还使学生认识到不同的地基土类别,不同的工程都有最适合本工程的地基处理方法,对于地基处理方法的选取一定要具体问题具体分析,切不可照搬。
案例内容、工程实例的选择对于最终的教学效果是至关重要的。问题太难,学生理解不了,学习动机反而会降低,问题太容易又达不到培养人才的目的。因此,在选择案例时,要尽可能从实际工程出发,从学生感兴趣的项目出发,选择难度中等偏上的案例实施教学,方可收到良好的教学效果。
在教学过程中,对于一些新的地基处理技术,可以选取其中1~2两种,收集其影像资源,在课堂上播放,拓宽学生的视野和激发学生的创新意识。
四、考核方法的改变
土木工程具有实践性强的特点,如何在专业考试中体现这一特点,加强学生实际应用能力的考核,是值得认真探讨的问题。注册土木工程师考试主要从事土木相关专业的设计工作,在设计中应以国家制定的相应设计规范为依据,应能熟练应用设计规范及其他的计算手册完成设计任务。针对这一特点,在注册土木工程师专业考试中,采用开卷考试的形式,允许考生携带包括各类工程设计规范在内正式出版的所有参考书籍。开卷考试对考生提出了更高的要求,考生必须熟练掌握考试内容,快速查阅相应设计规范。我们可以借鉴土木工程师的考试形式,采用两阶段考试:第一阶段为闭卷,主要考核学生对基础理论知识的掌握,我们希望学生掌握基础知识,在将来的工作中有更大的潜力;第二阶段为开卷,主要考核学生的实际工程应用能力,当学生完成第一阶段闭卷考题后,交上考卷,就可以拿到第二阶段的开卷题,开卷题中要求学生正确、熟练地应用规范、教材等辅助材料完成地基处理的简单设计,开卷考试形式与土木工程师考试中的题目相似。这种考试更注重能力考核,不局限在要求死记硬背的内容上,试题选择的原则要能够充分体现素质教育要求的知识,突出学生能力的训练和考核。
主要参考文献:
一、独立学院基础力学课程建设和教材编写定位
课程建设和教材编写定位应符合学院的培养目标。独立学院的培养目标是服务地方、服务基层,培养为地方经济服务的应用型人才。一般而言,课程内容设置和教材内容改革应该针对学院的培养目标,保证够用、适用、好用。力学课程对于工科学生,特别是土木工程专业的学生,是很重要的专业基础课程。土木工程专业的学生在大学期间学习的力学课程有理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、弹性力学等。基础力学课程则包括理论力学和材料力学课程。因此,文章的讨论主要针对理论力学和材料力学这两门基础力学的课程内容改革和教材编写定位进行讨论。理论力学[2]和材料力学[3]是土木工程专业学生必修的基础力学课程,通过课程的学习,构筑工程技术力学知识基础,建立物体运动与受力状态的关系,掌握质点、质点系和刚体的平衡,机械运动及动力学问题的基本规律及其研究方法,使学生明确杆件强度、刚度和稳定性问题的基本概念,掌握构件的基本变形及其应力应变的求解方法。通过力学课程的学习,使学生掌握相应的理论知识,并具有比较熟练的力学计算能力,培养学生的力学素质和定性、定量分析能力,以及分析解决某些实际工程问题中的力学问题能力。通过力学实验课程,掌握测定金属材料性质的基本知识、基本技能和基本方法,了解实验应力的基本概念并初步掌握验证材料力学理论公式的方法,培养学生初步的实验能力,为学生学习相关专业课程及进行结构设计奠定良好基础。通过力学课程的学习,为一系列后续专业课程,如钢筋混凝土结构、钢结构、建筑施工等课程打下必要的基础,也可为学生在今后工作中解决所碰到的力学问题提供理论依据。因此,独立学院的学生,必须掌握基础力学的基本知识和基本概念。2010年,土木工程专业指导委员会就土木工程专业中各知识点的需求和各个知识点的学时建议,颁布了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4],对力学系列课程知识点的需求提出了指导性的意见。但是,该规范所给出的只是对本科院校土木工程专业所需知识点的最低需求,并没有明确各类高校的最低知识点的理论深度及其应用要求。遵照规范建议,结合独立学院的教学实际,基础力学课程建设和教材建设的定位应为“紧扣最新规范,体现区域特色,强调工程实践,服务人才培养”。在课程建设和教材建设中,教学内容的设置和教材内容的改革都应该符合规范中对各门课程的基本要求,紧密结合独立学院应用型人才培养目标,理论上高于高职学院,实践上强于重点本科母体学校。力学课程教学内容和教材内容应在保证理论知识体系的基础上,加入力学知识在实际中应用的工程实例,以便学生在掌握力学理论课程的同时,了解力学在工程中的实际应用,同时培养学生应用力学知识和原理解决工程实际中的力学问题的能力,以使学生在今后专业课程学习和工作中,力学知识够用,并且会用。在教学内容设置和教材内容的改革中,还应该加入最新科技发展的新知识,以培养学生的创新能力。
二、基础力学课程内容和教材编写内容选取
按照《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求,笔者认为独立学院基础力学课程内容和教材内容的设置应该满足规范中的最低要求,各知识点有所侧重,并在各知识点的理论介绍后,加入大量力学在工程中的应用实例。由于具体的各个知识点在《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中已经列出,笔者只讨论基础力学课程各个知识点理论的基本讲解深度和工程实际问题在基础力学教学中的应用。在理论力学课程中,静力学部分应为课程的重点,理论上由浅入深、循序渐进,课程设置在讲解力学基本原理和基本概念之后,由平面力系到空间力系进行分析,理论上重视力学基本原理和基本概念、力系的简化和平衡理论。在平面力系的简化和平衡分析中,加入预制板、梁、柱子等预制构件吊装时的吊点位置,起重机的倾覆稳定性问题,脚手架的静力平衡问题,以及多跨梁、刚架、桁架等多种结构的平衡问题,约束反力的求解等工程实际力学分析问题。这部分需要学生透彻掌握相关理论,熟悉各种结构,包括物体系统的约束反力分析和计算,以便为后续的材料力学课程和结构力学课程学习奠定一定的基础。材料力学课程重点为5种基本变形概念,内力和变形分析,强度、刚度和压杆稳定理论。要求学生熟练掌握基本变形和内力的分析与求解,在此基础上,再针对理论力学课程中所涉及的相同工程问题,讨论起吊构件的内力和变形条件,构件截面上的最大弯矩最小时,相应的变形最小,考虑吊装时构件的材料特征,以便安全起吊。在讨论压杆稳定问题时,结合起重机械如塔机的杆件稳定性问题分析,讨论塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时,如何增强其稳定系数保持起重能力,避免失稳,以及塔机构件的压杆稳定等工程实际问题。在讲解内力和变形的基本概念后,加入多跨梁、刚架、桁架等具体工程问题的内力和变形分析。在讲解强度理论后,分析上述工程实例的强度问题。所有这些实际工程问题以例题和习题的形式加入教材中,使学生在学习理论的同时,学会理论知识在工程中的应用。由于现代科技的发展和对结构抵御地震、风灾能力的重视,理论力学的运动学和动力学部分的基本内容的掌握也是必须的。即使独立学院学生今后主要从事工程一线的工作,也会在建筑机械的使用中碰到建筑机械的力学问题;因此,运动学和动力学部分的教学内容和教材内容,保留《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]中对这部分知识点的最低要求,针对学生特点,在复合运动速度和加速度合成定理的推导中,采用物理意义更为明确、直观的几何法进行推导,与985、211大学在这门课程教学中采用解析法推导相区别,避免了复杂的数学推导。在动力学中,重点为三大普适定理及其综合应用,以及达朗贝尔原理的掌握。随着经济和科技水平的迅猛发展,土木工程建设也迎来了发展的好时期和好机遇,结构形式越来越复杂,施工方法和技术也越加先进。北京奥运场馆、浦东国际机场、上海金茂大厦、国家大剧院、深圳帝王大厦,美国的亚特兰大索穹顶、英国的千年穹顶和石油大厦、澳大利亚的天空穹顶等建筑,无一不体现结构的复杂性和施工的难度。结构每一阶段的施工过程,都伴随着边界约束的变化、构件的增删、温度的变化以及预应力结构的预应力动态施加等变化。施工中的滑轮力学和拆撑时的力学分析问题,都需要现场工程师去面对。因此,在基础力学的基本理论和实际工程应用学习的基础上,加入滑轮力学、施工过程的时变力学、施工过程中的应力应变监测等最新施工力学分析成果的介绍,有助于培养学生的创新能力和今后处理实际工程中复杂问题的能力。
很多学生认为《钢结构》课程不太好学,涉及众多力学概念、材料和施工工艺等诸多因素。兴趣是最好的老师,作者认为引导学生学好《钢结构》课程的关键是激发起学生的学习兴趣。传统的教学方法是从理论到理论,最后结合实际讲述应用,这种做法过分强调理论的完整性,对优秀学生比较适应。随着高等教育的大众化,这种教学方法的缺点逐渐暴露出来,部分学生在学习基础理论部分时因产生畏难情绪,丧失了学习兴趣,而在后面的设计应用部分由于没有一定的理论支撑,不知道如何做起。所以,对《钢结构》的教学进行改革,目的就是引导学生从被动地接受知识转化为主动自觉地学习知识,着重培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。在课程教学中,作者尽量将理论与实践相结合,将工程中的实际问题反映到课堂上,让学生有亲临其境的感受。例如,将钢结构工程中的工程事故,用图片和动画形式展示给学生,对学生的心理产生很大的影响,让他们清楚今天所学或许就在明天的工程中出现,使学生感受到课程的实用性,由“要我学”变为“我要学”。在讲解理论时注意假设的合理性介绍和理论知识的连惯性,讲完理论之后还要回到工程中去,用所讲授的理论再讨论前面提出的问题。实践证明,一般学生都会乐意接受这种教学方式,也比较有兴趣学习。另外,作者在每次授课结束时,对本次的教学内容进行简单总结之外,常常给出几个核心的、需要解决的实际问题,让学生课下思考,为下一次上课埋下伏笔,同时给学生思考空间,指导学生针对性的预习。由于学时的限制和采用引导的方式组织教学,作者发现存在学时紧张的问题。
为了解决学时不足并提高教学的深度和广度,我们和其他学校一样,通过采用幻灯、多媒体教学软件等手段,充分利用学校现有的多媒体教学设备,增加课堂教学信息量,运用计算机的文字、图片、动画等效果,使教学更加形象生动、重点突出,吸引学生注意力,以获得良好的教学效果和适应当前专业课程教学改革。为此,作者在参考其他高校《钢结构》课程多媒体教学课件的基础上,自编了一些质量较好的课件供教学时使用。由于自己制作的课件对所使用的工程资料背景如:地理位置、结构形式、技术特点、使用用途、工程造价等比较熟悉,所以使用起来比较顺手和方便。例如,钢结构各种连接形式的受力情况、稳定问题一直是学生学习钢结构的重点和难点。以前教师需要在黑板上画很多图帮助学生理解,为此占用了不少课堂时间,教师在黑板上费力地讲授,学生仍常常还不能听懂。引入多媒体教学后,将学校附近的相关实物用数码相机拍下来展示,或者充分利用计算机动画技术等,一方面可以使教学内容更加具体、形象生动,吸引学生注意力,另一方面还将大大节约教师上课时板书的时间,用同样的教学时间向学生传递更多的信息,从而获得良好的教学效果。例如,钢梁的设计涉及大量的加劲肋设计,但教师在黑板上仅能画出平面图和断面图,学生往往不能想象其空间的结构形式,对教师所讲内容不能很好理解。但利用多媒体技术将整个空间结构清晰的展现在学生面前,教师的讲解就轻松很多。需要说明,采用多媒体授课,增加了课堂的信息量,需要学生对所授课程预习;所以作者在第一节授课时便提醒学生,在每一次上课前都需要根据教师布置的问题预习下一节课所讲授的内容,只有做到预习,听课才有针对性,才能更深入的理解讲授内容。
2适应新规范和新形式,不断调整教学内容
随着工程建设的迅猛发展,钢结构的设计理论和设计方法也取得了很大的进步。这要求教师在上课时,需要根据当前的发展适时调整教学内容。特别是新的钢材国家标准颁布后,钢结构设计规范也进行了修订,在2003年颁布的《钢结构设计规范》的基础上,又计划出版新的《钢结构设计规范》(2014),即将颁布的规范对2003版的规范进行了一些重要的修订。由于教材总是滞后于规范的修订进度,所以课堂上在讲授以前规范规定的基础上,也结合教学内容介绍最新规范的修订情况,让学生对新规范有一些大概的了解,有利于学生今后工作时应用。另外,作者在教学中常常对现行规范的内容及其钢结构设计规范的历史演变,做一个纵向的梳理,着重介绍规范的变迁在设计理念、设计思路和设计方法上的不同。在重点介绍我国规范的基础上,简要介绍一点国外(如美国、英国、德国等)的相关规范,以使学生更全面地掌握钢结构知识以及动态进展。由于钢结构领域发展速度快,知识更新周期相对较短,教材出版的速度难以跟上学科的发展速度。因此,教师需要时刻关注钢结构领域研究的最新发展,并根据新材料、新技术的发展适时更新教学内容,合理组织和处理教学内容,及时将本学科研究的最新成果介绍给学生,树立对职业的强烈责任感。例如,以前较少介绍钢结构大跨度的屋盖结构形式,现在随着多媒体技术的应用,可以比较系统而简洁地介绍相关内容,例如:梁式大跨结构、框架结构、拱式结构、钢管结构、空间网架(周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承混合网架、三边支承或两边支承网架)等,以开阔学生的视野;过去屋面材料大多采用石棉瓦、瓦楞铁皮等,而现在大量使用大型屋面板、压型钢板、压型铝合金板等,而这些内容在教材中所占比重太少,无法满足教学和实际工作的需要。所以我们在课堂教学和课程设计时,及时添加了与工程实际密切相关的内容,以利于学生今后在工程实际中灵活应用。对于一些工程中比较重要,而课堂内无法讲授的内容,可给出文献出处或互联网地址,让学生检索相关知识,提高学生获取知识的能力。
3适当利用计算机软件组织教学,适应社会发展的时代要求
在建筑行业,计算机建筑工程的造价已全面渗透到各类活动之中。无论是设计,或者是施工图绘制和建筑工程的造价与管理,计算机的应用都已普及到各类建筑市场的主体中。这要求土木工程专业的毕业生必须具有熟练利用计算机进行结构计算和绘图的能力。同时,随着经济、科技的发展,建筑结构的形式越来越复杂,用于钢结构设计的软件也越来越多,例如:3D3S,PKPM,STS,Xsteel,CuteSer,SparCHSteel等等。各种软件都有其自身的特点,各自的适用性及技术条件,并与相应的结构设计规范及结构形式密切相关。因此,在《钢结构》课程教学中,教师可先对常见的钢结构专业软件进行了解,熟悉其特点和使用方法,利用专业软件对钢结构进行初步设计,然后给学生有针对性地介绍常用软件的使用方法及技术条件、应用技巧,使学生能独立应用专业软件完成某些作业题的计算和简单钢结构的计算、设计和绘图等。作者认为专业软件的应用与学生今后的工作能力密切相关,教师不仅需要把钢结构的基础理论讲清楚,而且应将专业软件的应用提高到实际操作的高度来要求,这对学生今后的成长很有益处。另外,《钢结构》课堂教学中,经常出现比较复杂的计算,关系式和变量较多,作者在教学中采用MAPLE数学软件,直接在课堂上演算各类例题,非常直观和简单,让学生感受到真实的计算过程,而不是直接取自教材中的计算结果,这样有时还能发现教材中出现的一些计算问题。由于应用软件完成计算过程,所需时间很少,可以解决常规教学中例题演算占用课堂时间太多的问题,让教师和学生把注意力集中到问题本身及解决的思路和逻辑上来,提高了学生应用数学专业软件解决问题的能力。
4结合课程教学和课程设计,培养学生的工程意识和动手能力
结合我国“大土木”专业和高校扩招及生源相对减少,怎样在大众化教育背景和教学学时减少的情况下,既为学生打好坚实的基础知识,又为学生毕业以后的工作做适当的准备?作者认为钢结构课程设计是综合应用专业基础知识和培养动手能力的关键性实践环节。钢结构课程设计,不仅需要学生深刻理解、巩固掌握所学的基础理论,而且要求学生对所学知识能融会贯通,使学生得到工程设计能力的初步培养和训练,提高动手能力,缩短与实际工作之间的距离。因此安排好课程设计是至关重要的。作者在布置课程设计时,从培养学生的工程意识和动手能力出发,要求真题真做,加强设计的过程监督和考察。教师大量增加辅导学生的时间,及时解决学生设计中出现的问题,同时也防止学生相互抄袭、拷贝,加强了师生友谊,将“以学生为中心”落实到实际的教学工作之中。在钢结构课程教学和课程设计中,作者有针对性地加强学生以下几个方面能力的培养。
(1)工程意识和分析工程问题的能力对于土木工程专业的学生,教师应注意引导和培养他们的工程意识。应让学生知道:土木工程专业的学生需具有更高的责任意识和奉献精神,因为今后的工作成果与人民群众的生命和财产安全息息相关,来不得半点虚假,据此激发学生的学习主动性。在《钢结构》课程教学中,无论基础理论或施工工艺,都应该考虑到工程的具体实际情况,在应用时均应因时因地而改变,提高学生分析问题、解决问题的能力。
(2)实验和动手的能力钢结构的理论相对混凝土,具有更严谨的理论和方法,但实验手段也是非常重要的一个方面。在课程教学中,根据学校的实验设备和能力,我们在原材料有关项目的检测实验和焊接工艺评定试验之外,主要做了焊缝无损检测试验、钢网架节点承载力试验和钢结构防火涂料性能试验等。通过实验,让学生切实体会到钢结构的特性,了解其优点和缺点,加深其印象,为今后的专业设计打下基础。
(3)读图和绘图的能力由于钢结构中的连接比较复杂,需要较强的空间想象能力,所以也是培养学生空间想象能力的好素材。土木工程师不仅要能够读图,通过图纸了解设计者的设计思想、设计理念和设计意图,而且要能够绘图,通过图纸来清楚表达自己的设计思想、设计理念和设计意图。一般要求学生在绘图时图纸布置合理、绘图比例协调、图面表达简洁清楚,手绘图纸,每个同学均不相同,切实提高学生读图和绘图能力。
目前,中国建筑业正处于世界建筑业发展趋势中的“大规模新建阶段”和“新建与维修加固并重阶段”。为揭示工程结构的潜在危险,避免事故的发生,需对既有工程结构的作用效应、结构抗力及其可靠性进行检测、鉴定与评价,对不符合国家设计相关规范、规程、标准最低要求的结构,给出维修及加固建议,通过结构补强措施 使其达到预期的功能要求。截至2013年,全国既有建筑物面积总计近500亿m2,有30%~50%的建筑物将出现安全性降低的情况或进入功能衰退期,工程结构检测鉴定与加固问题越来越受到关注,解决工程结构超期服役已成为必须重视和亟待解决的问题。因此,高校土木工程专业应加强学生相关基础理论知识的教学和实践能力的培养,引导他们利用所学知识解决实际工程问题。
一、工程结构检测鉴定?c加固课程特点及课程教学存在问题
(一)课程本身具有的特点
工程结构检测鉴定与加固课程是一门理论性和实践性都很强的课程,通常是土木工程专业必修或选修的专业课。该课程内容分为检测、鉴定与加固三部分,涉及概率论与数理统计、材料力学、结构力学、混凝土结构、砌体结构、地基基础工程、土木工程实验和建筑施工等诸多领域,内容庞杂[1]。检测强调实践环节,要求掌握常用仪器、设备的使用方法,学会对检测数据的整理分析和成果的计算;鉴定强调熟练掌握鉴定标准的主要条文,包括评定等级的方法、依据等;加固设计理论及计算很复杂,需要注意的问题主要有:要结合相关规范掌握荷载及其作用的计算方法和组合方法,正确选用结构计算模型,采用可行而简单的计算分析方法。
(二)课程教学存在的问题
工程结构鉴定检测与加固课程的主要教学目标是让学生综合能力得到提高。但就目前学生在课堂上的整体表现和学习效果来看,并不令人满意,究其原因,主要表现在以下几方面。
一是该课程课时一般在40课时左右,但教学内容繁多,如何调节两者之间的矛盾显得尤为重要。
二是该课程涉及内容较多,要求学生有一定的先修课程基础。但由于课程之间的连贯性不够紧密,学生对已修课程知识掌握得不够牢固,以致影响听课效果,使学生失去学习兴趣。
三是该课程的实践性很强,对尚未接触实际工程项目的学生而言,部分学习内容显得相对抽象,理解起来比较困难,比如回弹仪的检测原理及正确操作等。
四是该课程教学一般安排在大三或大四,这一时期学生忙于研究生考试复习或找工作,课堂上学生往往心不在焉,很难集中精力听课,以致教学效果不理想。
二、工程结构检测鉴定与加固课程教学改革方向及相关措施
(一)课程教学改革的方向
当前教学过程中面临的问题是,在规定的课时内,既要按要求完成教学任务,又要让学生真正学到知识,激发学生内在的求知欲,以达到提高教学质量和教学效果的目的。为此,该课程的教改方向应定位在对土木工程专业学生综合能力的培养,而不仅仅局限于相关规程、标准、规范的讲授。
(二)课程教学改革的相关措施
一门课程教学质量的好坏与教学内容、课程教学体系及教学方法等有着重要的关系,教学技术的应用也很关键[2]。根据该课程特点,以及目前课程教学现状和问题,主要从以下几方面进行改革:
1.重视教材建设
教材是课程教学理念、教学内容、教学要求,甚至教学模式的载体,在教学过程中起着引导教学方向、保证教学质量的基础性作用[3]。若教材选用不当,既不能满足现行教学需求,也不符合土木工程专业教学要求,教师教学工作的难度也会加大。
青岛理工大学苗吉军教授主编的“十三五”规划教材《工程结构检测鉴定与加固》(大连理工大学出版社,2015年)。该教材结合国家和行业的最新规范,重点阐述了砌体结构,混凝土结构,钢结构,桥梁结构的检测、鉴定与加固的基本原理,并对结构动力检测及长期健康检测的现状和发展进行了介绍。该教材着重培养学生综合应用已学的专业课程(如混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、工程结构抗震、建筑结构试验等)知识解决实际工程问题的能力,试图通过工程问题的解决,来提高学生的力学分析能力和结构常识的应用能力,这是该教材明显区别于其他同类教材的一个主要亮点。该教材力图将土木工程专业高年级学生所学的专业基础课及专业课,如工程结构荷载与结构设计方法、混凝土结构基本原理、工程结构抗震等,通过不同的案例分析,将其中涉及到的专业知识点有机串联起来,使学生明白如何利用所学专业知识来解决实际工程问题,让学生明白什么是工程结构中的科学问题,什么是工程结构中的工程问题。即通过一种逻辑分析能力的培养,来提高学生作为未来工程师的素养,这是该教材的核心创新点所在,也是该教材独创性和专业性的体现。
2.注重实践教学,提高综合能力
工程结构检测鉴定与加固课程有着很强的实践性,从目前学生就业调查所反馈的信息可以看出,毕业生的工程实践能力较弱,不能有效地用所学知识解决实际工程问题,不适应用人单位要求,因此很有必要在锻炼学生逻辑思维能力的同时培养其实践动手能力,重视理论联系实际,不断提高学生的工程师素养。如不同于传统实验模式的“信息黑匣子”试验模式。对混凝土梁正截面抗弯和斜截面抗剪的典型破坏形态,传统的实验模式为学生自己动手设计制作构件,然后进行实验,整理报告。而“信息黑箱子”实验模式即中心实验室制作构件并编号,这些编号隐藏了构件截面特性和破坏特征,由学生随机挑选一个构件,中心提供回弹仪、钢筋扫描仪等相关检测设备,让学生在教师的指导下通过检测设备获得构件的几何信息及材料信息等,诸如混凝土等级、钢筋截面积、构件跨度等;然后由学生综合应用所学的结构力学、混凝土结构原理等专业知识,求出该构件预期破坏形式以及承载力设计值和极限值;最后通过实验研究再现其破坏特征,验证其理论值。这样做就是通过实验研究和理论分析相结合的办法让学生将“黑箱子”搞清楚,引导学生在实验过程中自主思考,培养动手解决问题的能力和创新能力,以及团结协作精神和科研素养。此外,促进科研与教学之间的互动,及时把科研成果转化为教学内容,重点实验室、研究基地等向学生开放,支持本科生参与科研活动,鼓励他们早进课题,早进实验室,早进团队。
3.组建“双师型”专兼职教师团队,提高教学水平
为提高青年教师的教学水平和科研能力,应拓展教学研讨和教学经验交流的方式,做好教学工作的传、帮、带,以培养高素质专业教师队伍。笔者所在学院与同济大学土木工程学院合作,开展青年教师培训计划。每学期推荐2-3名青年骨干教师赴同济大学,以听课、助教、助研的方式进行学习,为期3年,截至目前,学院已派出6名教师进修学习。
学院依托土木工程结构鉴定加固研究所和临沂市既有土木工程检测有限公司,开展卓有成效的对外工程服务,5年内完成检测、鉴定与加固项目150余项,遍及费县、日照、枣庄、临沂、烟台等地,在鲁南地区享有较高声誉。该工作的开展不仅使教师开阔了视野,积累更多的实践经验,也有效促进教师专业综合素质的提高(图1)。
关键词:装配式建筑,建筑安全,教学改革,教学效果
中国是世界人口第一大国,建筑需求量巨大。什么样的建筑形式可以以最便捷,最高效,最环保的方式呈现出来,这种建筑就具有市场,具有优势,装配式建筑就是这种建筑。2016年国务院了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,为装配式建筑的发展指明了方向。建筑企业迅速做出方向调整,大力发展装配式建筑。建设面积由2016年的1亿m2猛增到2018年年末的2.9亿m2[1,2]。在这样的大环境下,我国本科院校应将装配式建筑技术融入到教学中,使相关的教学课程和现代产业相融合,培养具有高素质的专业性人才。
1建筑安全课程现状
1.1教材建设相对滞后。建筑安全课程主要在土木工程、工程管理、安全工程等少数专业中开设,选用此类教材的人数较少。出于发行量的考虑,市面上针对建筑安全的教材不多。教材在内容上有一定的滞后,较少体现新规范、新工艺、新材料、新技术、新方法等,如装配式建筑安全管理与技术要点。1.2教学大纲缺乏针对性。作为应用型的本科院校,人才培养方案及课程教学大纲应能体现该专业实践技能和动手能力的培养,强调应用性、针对性、实用性,倘若专业人才培养目标定位不够准确、缺乏特色,这势必难以制定出对本专业具有针对性的建筑安全教学大纲,直接影响到建筑安全课程的教学效果。1.3跨度大、综合性强,课时数有限。建筑安全课程跨度大、综合性强。建筑安全课程与“房屋建筑学”“建筑材料”“土木工程施工”等课程息息相关,是这些课程的后续课程,内容涉及面广、综合性强。开设建筑安全课程之前,学生一般要先经过这些课程的学习。倘若开设的这些课程课时少(如工程管理专业和安全工程专业),将直接影响着建筑安全课程的教学质量。皖江工学院安全工程专业建筑安全课程共32学时,土木工程专业建筑安全课程才24学时,课时数有限、内容多,涉及面广,又要注重培养学生的实践能力和动手能力,加大了该门课程的教学难度。1.4课程实践性强。建筑安全管理与技术来源于工程,又服务于工程,是对广泛工程实践经验的总结。通过长期的总结和汇编,形成了相应的规范和规程,并随最新的研究成果与工程实践经验不断进行更新。可见,该课程实践性很强。
2传统建筑项目与装配式建筑项目安全管理的区别
传统建筑项目是在当地组建项目部,通过现场搭架、支模浇筑混凝土等实现的建设项目,装配式建筑项目是采用工厂预制的部件和构件(如墙体、板、阳台、屋面、楼梯)等现场拼接的形式建设工程。装配式建筑与传统建筑相比,虽然不需要太多的设备和工人,没有大量的高空作业,但是从施工安全管理方面来讲,管理空间有所加大,不仅要管理施工现场,还要管控预制构件厂家;管理时间也有所前移,在分解预制部件和构件阶段就要参与管理;管理的内容也不少,不仅需要管理本单位施工人员、外来施工人员、参观者,还要管理施工机械设备。施工机械最大的差异在于塔吊,预制构件块重体积大,预制构件所用塔吊起重量要比传统施工所用塔吊起重量大得多,塔吊的基础相应增大,塔吊布置的位置选择性减少,塔吊所用钢丝绳,挂钩要求高。可见,装配式建筑项目的安全管理也马虎不得,在装配式建筑工程施工的过程中,也存在大量的安全风险(如钢丝绳断裂,塔吊倾斜),可能影响到建筑工程的稳定性和安全性,威胁着施工人员的人身安全,因此,需要进行体系化的安全管理,确保建筑工程的安全和稳定。
3课程教学改革要点
3.1教学大纲的改革。教学大纲是教学的指导性文件,是教材选择,授课安排,成绩考核,教学检查及课程评估的依据。教学大纲应依据学科的知识系统与有关先行课、后继课之间的联系,确定各章、节的知识要点、重点和难点,并能反映出本学科的新成就和学科发展的方向。教学大纲不仅是授课大纲,还是指导和培养学生能力的纲要。因此,应根据行业发展动态及时进行改革。装配式建筑是我国建设业发展的必然趋势,为建筑业带来新气象的同时,也使土木工程专业、工程管理专业、2021全工程专业的教学面临新的洗牌和重构。为了培养与现代产业相融合,具有高素质的建筑安全专业人才,应首先进行市场调研,了解岗位需求。根据岗位需求修订专业培养方案,准确定位人才培养目标[3],再根据专业培养方案制定出相应的课程教学大纲。针对当前建筑业发展趋势,建筑安全课程教学大纲中应增设装配式建筑所涉及到的安全管理和安全技术的知识要点、重点和难点。此外,建筑安全课程教学大纲还应体现装配式建筑实践能力和动手能力的培养,强调应用性、实用性。制定具有针对性的建筑安全课程教学大纲是该课程教学及其改革的关键。3.2结合教材进行教学内容的改革。教材是教学的主要工具,是教学内容的载体,对学生的学习十分重要。但是由于建筑安全课程教材出版的局限性,教师仅依靠教材进行授课很难使学生掌握当前建筑安全的知识要点,难于达到把知识要点由点到线再提高到面的程度。在教学过程中,不能仅依赖于教材,要根据教学大纲要求和最新规范更新教学内容,适当对教材教学内容进行选择性的增删,不把教材当做指挥棒,牢记教材只是教学的工具。要让学生掌握当前建筑安全的知识要点,又能融会贯通,不仅需要结合教材改革教学内容,还需要充分发挥教师作为教学组织者、引导者、促进者的作用,合理安排好课堂教学内容。为了能够培养出更好地为建筑业服务的建筑安全技术人才,教师首先自己要深入建筑行业,了解建筑业的发展趋势,目前市场上存在的建造方式及其工艺,安全管理与技术的知识要点、重点和难点,对书本上未有的内容进行适当的补充,使教学有所依。例如,在建筑安全教学过程中,首先利用BIM等[4]现代技术简短展示装配式构件工厂化生产、装配式建筑的施工,使学生更加直观地了解装配式建筑的施工工艺及重点难点,了解装配式建筑需新增的PC模具工、PC套筒灌浆工、PC构件装配工等工种,为讲解装配式建筑安全管理和安全技术的知识要点、重点和难点打下良好的基础。3.3教学方式的改革。建筑安全课程本来就跨度大、实践性强,而装配式建筑又是新发展起来的一种建筑,在有限课时的基础上增加装配式建筑安全知识,毫无疑问地增大了建筑安全课程的教学难度。为了提高其教学效率和教学效果,应根据建筑安全课程内容及其特点,不断改进传统教学方式,采用多元化的教学手段[5]。应用启发式、研讨式、互动式和案例式等教学方法,借助多种媒体,利用学习通或建筑云等平台进行教学。这些教学方法、手段、平台可以使课程内容更加生动、丰富,从而使学生比较全面、深刻的掌握建筑安全相关安全知识。与传统的教学方式相比,这些教学方法、手段、平台促使每一位学生积极参与课堂教学,激发了学生学习建筑安全的热情。比如对于安全工程基本原理、安全管理知识、安全法规等叙述性内容除了采用PPT课件进行讲解,还可以组织安全知识竞答,提高课堂的活跃度,调动学生的积极性,加深学生对安全基础知识的印象。对于钢筋切割,吊装作业、预制构件堆放等安全知识点,如果仅凭教师用语言来描述,比较枯燥,难于激发同学们的兴趣,同学们也难于接受,采用BIM和flash的形式将整个过程演示出来,将变得非常生动直观且易于接受。对于高处坠落、物体打击、起重伤害等知识的讲解,可采用情景教学法,让学生深入其中体验,从而帮助学生理解教材,有条件的情况下,可以进行VR教学,给学生提供“身临其境”般体验,从而让他们沉浸其中,让学生感受在建筑行业里进行安全管理的必要性,使教学变得更加有趣。对于脚手架、模板的组成,脚手架、模板的荷载传递路线及各种基本构件的受力等内容,可采用多媒体课件动态模拟表达或者播放教学演示录像,形象生动地理解该部分内容,既可获得良好的教学效果,又可节约授课学时。对教学内容中的灭火器、电动设备等的类型、组成与构造也可结合实物案例作现场讲解,通过现场参观实物并讲解可以使学生更直接地掌握该部分内容。3.4增加实践性教学环节。要激发学生学习建筑安全这门课的热情,就不能仅将学习局限在课堂范围内,而应该将其置于更为广阔的实践活动中去[6,7]。首先,在可能的情况下,联系就近的传统建筑工地和装配式建筑工地,利用课余时间带领学生去现场参观,这有利于他们更好地理解传统建筑施工工艺与装配式建筑施工工艺、安全管理及安全技术等知识,甚至可以让学生参与实际工程的安全管理制度和技术措施的制定[7],而不是只停留在对书本上建筑安全知识的认识。
4教学改革的实践
4.1理论联系实际教学法。皖江工学院建筑安全教师在全国各地收集了大量工程案例,并进行了分类整理和说明,在教学过程中应用,使教学理论联系实际,通过鲜活的实例将书本上枯燥的知识生动化,增强学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,帮助学生更好地理解有关知识的含义。在讲解高处作业时,结合实际建筑工程部位,讲解哪些地方是临边作业,哪些地方是洞口作业,哪些地方是悬空作业。在讲解起重伤害时,结合吊装作业实例,举例说明哪些事故是属于起重伤害事故,哪些事故虽然与起重吊装有关,但不属于起重伤害,方便学生进行区分。在讲解装配式构件的临时支撑要点时,引入装配式墙体安装的案例,重点强调墙体预制件斜撑埋件位置,墙体临时斜支撑角度的要求等。4.2利用学习通平台进行教学和管理。利用网络平台教学是一种便捷而又高效的教学模式,越来越受到教师和学生的欢迎。皖江学院某专业2019年—2020年第二学期开展了建筑安全课程的网络教学,教师利用网络平台创建建筑安全课程的教学空间,进行课程建设、教学视频录制、教学资源上传以及课程教学管理。对于教学内容的发放,教师设置了闯关模式,让线上上课变得有趣。学生利用移动端如手机、平板电脑等在线浏览储存的建筑安全课程学习资源进行实时回放,加深了印象。在教与学的过程中学习通实现了学习互动全过程的数据记录分析,方便老师了解每个学生某个章节的学习情况,统计所有学生的平时成绩(权重设置可包括视频学习、签到、作业等),见表1,统计效率非常高。可见,采用学习通等平台进行的线上教学是线下教学的良好补充。但是网络教学也存在缺陷,对学生是否认真上课不能实时监控,对学生是否独立作业无法监督,这些都还有待进一步解决。所以,线上教学和线下教学要有机结合,才能取得更好的教学效果。
5结语
当前我国正在大力发展装配式建筑,在这种趋势下建筑安全课程教育必须立足于市场重新进行建筑安全知识体系的构建,进行教学内容的改革,适当补充装配式建筑安全管理与技术的相关内容,并进行教学方式的改革,提高建筑安全课程的教学效率和教学效果。除此之外,通过和企业深度合作,将学习置于更为广阔的实践活动中去,拓展学生的工程能力,提高学生学习的积极性。皖江工学院建筑安全教师通过理论联系实际,利用学习通平台进行建筑安全课程部分内容教学,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]熊林,朱伶俐,庄小央.装配式建筑发展现状及影响因素分析[J].四川建筑,2020(3):14-16.
[2]孙莉.装配式建筑的发展现状与前景[J].大众标准化,2020(7):24-26.
[3]李秋娜,何培斌.发展装配式建筑背景下高职院校土建类专业人才培养模式的探索[J].课程教育研究,2018(43):246.
[4]蒙媚.装配式建筑与BIM技术应用现状分析[J].智能城市,2019(9):73-74.
[5]史美东.建筑结构教学中多种媒体组合式教学法的探索[J].高等建筑教育,2007,16(1):73-77.
[6]侯建华,李倩,刘雯雯,等.安全工程专业的《建筑安全》课程教学改革探讨[J].教育教学论坛,2014(26):20-21.