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(一)突出重点
“土木工程材料”较多的课程内容,在有限的学时内不可能全部讲解,应根据专业性质,分清主次,突出重点。以程云虹等主编的《土木工程材料》[1]为例,课堂重点讲解的内容是:绪论,第一章(土木工程材料的基本性质),第二章(无机胶凝材料),第三章(水泥混凝土),第四章(砂浆),第六章(土木工程用钢),第七章(沥青及沥青混合料)。通过绪论的学习,学生对土木工程材料有一个梗概的认识,对“土木工程材料”这门课程有一个大致的了解;第一章让学生了解土木工程材料基本性质,包括物理性质、力学性质及耐久性能等,同时了解材料科学的基本理论,即材料的组成、结构和构造及其与材料性质之间的关系;第二章、第三章、第四章、第六章及第七章分别讲解工程中最常用的几种土木工程材料的性质及应用。而第五章(砌筑材料)、第八章(木材)、第九章(合成高分子材料)及第十章(建筑功能材料)作为学生自主学习的内容,但教师应适时引导和鼓励学生在自主学习过程中积极思考并勇于提出问题。课堂教学中,把重点讲解的内容讲深讲透,让学生扎扎实实地掌握,做到学有所获;避免面面俱到,不求甚解。而且,有了重点讲解的内容作为基础,学生自主学习其他章节才不会感到困难。突出重点的课堂讲解与学生的自主学习有机结合,既有利于学生掌握系统的理论知识,又给予了学生自主学习的空间,有益于培养学生的质疑精神和解决实际问题的能力,发展学生的想象力和探索意识。
(二)科学讲解
“土木工程材料”课程的内容比较松散,讲解时容易产生平铺直叙的感觉,甚至索然无味;如能精心安排、科学讲解,效果会大不一样。比如,通用硅酸盐水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥,如果按照教材一种水泥接着一种水泥地讲,学生学起来会感到重复、堆砌、凌乱,甚至不知所云。因此,对于这部分内容要进行科学整合,重点把硅酸盐水泥的矿物组成、水化及凝结硬化过程、技术性质等等讲解透彻;而在介绍掺混合材料的硅酸盐水泥时,抓住活性混合材料的潜在活性及掺活性混合材料水泥的二次水化反应,然后用对比的方法给出各种水泥的共性和个性,这样内容紧凑了,脉络清楚了,学生掌握起来也就轻松了。了解了技术性质的异同点,进一步掌握各种水泥的工程应用就会很容易。再比如,在现代水泥混凝土技术中,外加剂已经成为水泥混凝土的一个重要组成成分,因此,为了内容的系统和完整,一般教材(如文献)都将“外加剂”放在“普通混凝土的组成材料”中来介绍。但外加剂是用来改善混凝土性能的,如果不了解混凝土的性能,很难深入理解外加剂的作用,因此,在讲授时,应作适当调整,把“外加剂”放到“混凝土拌和物的主要性能”和“硬化混凝土主要性能”的后面来讲,这样会更加方便学生对相关课程内容的理解和记忆。总之,科学地组织和讲解课程内容,对于做好“土木工程材料”课堂教学起到事半功倍的作用。
(三)理论联系实际
首先,从最熟悉的生活实际出发。土木工程材料与实际生活密切相关,其实,每个人在实际生活中都积累了很多相关经验,只是由于不具备专业知识,而不知道其中的道理。比如,某一水泥砂浆地面破损了,用水泥砂浆修补以后,需要浇水覆盖一段时间。相信很多人都见过这种做法,但不一定每个人都知道这是为什么。在讲解水泥的水化、凝结及硬化过程时,提到这一现象,学生一定会恍然大悟,原来这就是养护,并及时让学生了解养护需要一定的温度、湿度及时间。这样,把学生来自于生活的直接经验与书本上的理论知识结合起来,消除学生对课程的陌生感,激发了学生的学习兴趣。其次,大量列举工程实例。典型的工程实例是理解和消化理论知识的最有效方法,注重材料的工程应用背景,避免脱离工程孤立地讲解材料。比如,在讲到混凝土耐久性问题时,实例之一:北京三元立交桥桥墩,建成后不到两年,个别地方发生“人字形”裂纹,经分析认为主要原因是发生了碱-骨料反应;实例之二:乌克兰境内的切尔诺贝利核电站,由于钢筋混凝土结构的泄漏,造成大面积放射性污染,生态环境遭到严重破坏等。另外,还可以用数字来说明,“在工业发达国家,建筑工业总投资的40%以上用于现存结构的修理和维护,60%以下用于新的设施”。通过大量实例,使学生认识到混凝土耐久性的重要性,了解到很多混凝土结构的过早破坏不是由于强度不足,而是由于耐久性不足。最后,重视实验教学。实验课是“土木工程材料”课程的一个十分重要的教学环节,实验教学是课堂教学的一个很好的补充。实验课上,学生对从书本上学到的材料有了直观的认识,对材料的性能进一步了解,在自己动手做实验过程中,提高应用材料的能力。同时,通过实验验证基本理论,学习实验方法,培养科学研究的能力和严谨的科学态度。
(四)关注学科新进展
教材是教学的依据和根本,但教材的更新需要时间,而土木工程材料的发展非常迅速,因此,在教学过程中,应密切关注土木工程材料研究和工程应用的最新进展,并适时补充到教学中。同时,随着新材料及新技术的不断问世,有关材料的质量标准及相关设计和施工的规范也会随之更新,亦应将这部分内容及时补充到教学中。这样,有利于学生及时了解学科发展动态,拓宽专业视野,培养创新意识,激发探索精神,提高学生的工程素质及工程意识
二、课后作业
课后作业对课堂教学起到很好的巩固和补充作用。通过课后作业,学生能够更好地消化和理解课堂上学到的内容,并能对所学内容活学活用。本课程中,一部分课后作业来自于教材每章后面的复习思考题,需要教师紧扣课堂教学的重点和难点,从中精选,比如,混凝土骨料颗粒级配,普通混凝土配合比设计等。教师要对作业认真批改,并总结,使学生不是为了做作业而做作业,而是做到真正掌握。另一部分课后作业是综合性、讨论性的。比如,程云虹等主编的《土木工程材料》中的“开放讨论”部分,这部分内容具有一定的前瞻性,可以引导和启发学生做一些探索性的工作。即让学生从中选择自己感兴趣的内容,并围绕这一内容查阅文献,深度思考,自由讨论。拓宽了学生的视野,培养了学生科学研究的意识。
三、结束语
【关键词】土木工程 《基础工程》 教学改革 实践教学
【基金项目】安徽省重大教学改革研究项目(2013zdjy088);安徽理工大学重大教学改革研究项目(2013zdxm19);安徽省质量工程项目―精品视频公开课(2012gkk023)。
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章号】2095-3089(2016)35-0203-02
《基础工程》是土力学课程的后续课程,是土木工程专业必修的一门专业课程,其主要内容为地基基础设计理论和施工方法,具有很强的理论性、专业性、实践性和应用性。随着我国土木工程发展和国家对土木工程应用人才的需要,很有必要对该课程传统教学进行改革。如何在有限的学时里,达到理想的教学效果,对教师和学生都有一定难度,给教学工作提出了挑战。
我校土木工程专业源于学校1945年建校时创办的矿井建设专业,1955年开始招收本科生。经过70余年的建设和发展,土木工程专业现设有岩土与地下工程、矿山建设工程、道路与桥梁工程、建筑工程等4个专业方向,成为安徽省本科教改示范专业和“教育部第一类特色专业”建设点,拥有土木工程博士后科研流动站,土木工程一级学科博士、硕士授予权。
结合我校结合土木工程专业设置特点,在前期教学改革成果的基础上,遵循学科发展规律,以优化授课内容,改善教学方法,丰富教学手段,加强实践环节等为切入点,尝试对《基础工程》课程进行教学改革,取得了很好的教学效果。
1.精选课程教材,优化授课内容
科学地组织教学内容是提高教学质量的关键环节。选择一本合适的教材,对于教师和学生来说都至关重要,往往可以使教学达到事半功倍的效果。目前,关于《基础工程》课程的教材非常多,但主要内容基本上都大同小异。莫海鸿等编著的《基础工程》(第3版)》(“十二五”普通高等教育本科规划教材,中国建筑工业出版社),赵明华主编的《基础工程》(第2版)》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材,高等教育出版社),周景星等编著《基础工程》(第3版)》(普通高等教育土建学科专业“十一五”规划教材,清华大学出版社)等,都是非常优秀的教材。
根据教学大纲和课时安排,结合土木工程专业下设专业方向的不同,对上述《基础工程》相关教材内容进行科学编排、删减、调整、补充,并在教学过程中不断更新教学内容,既重视基础理论和知识的阐述,又注意反映我国目前工程实践的新成就,给学生介绍基础工程方面的新进展、新技术和新工艺,并与最新的勘察、设计和施工等规范或规程等保持一致,力求将知识的传授与能力的培养相结合。
即便是同一授课内容,在给不同专业方向讲授的侧重点也有差别,不能一概而论。例如,我们在给岩土与地下工程专业方向讲授《基础工程》时,将浅基础、连续基础和桩基础的设计理论与施工过程等列为授课重点内容,并结合《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑地基基础工程施工规范》(GB51004-2015)和《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)等相关内容进行详细讲述,把相关规范融入到与教学内容之中。而对地基处理、基坑工程等内容则可以进行简要的讲述,由于该专业方向后续将会开设相应的专门课程。
通过优化授课内容,保持教学内容的基础性与先进性有机结合,不仅可激发学生的学习兴趣,同时还可以引导学生正确认识自己所学专业方向的特色,在教学实践中取得了很好的教学效果。
2.改善教学方法,增强授课效果
采用合理的教学方法是提高教学质量的重要手段。土木工程专业需要学生具有较强动手能力和独立思考能力,灌输式或填鸭式教学方法既不利于工程能力的培养,又不利于创新意识培养,更容易扼杀了学生的个性发展。《基础工程》课程传统的教学模式通常是以教师讲授为主,学生则是被动接受知识。
启发式教学是以启发学生的思维为核心,采用多种教学方法充分调动学生的学习积极性,促使学生主动学习的一种教学思想。启发式教学是近年来我国本科教育一直提倡的教学方法,实际上这种教学方法在很多教育发达国家已经十分普及,逐渐替代灌注式教学而成为一种比较成功的教学方法。
讲授《基础工程》课程时,教师可以根据授课内容提出相关的启发性问题,有的问题可以让学生在课堂上简单思考后及时回答,有的问题则可以留给学生在课后查阅相关的资料文献,自行寻求答案。这样不仅可以提高学生对《基础工程》课程学习的兴趣和积极性,而且培养了学生独立思考和创造性思维的能力,提高了解决问题的能力,这对学生今后进行生产实践无疑是帮助较大的。
例如,讲解浅基础时,因选择基础埋置深度受很多因素的制约,可列举具体的工程案例,让学生了解不同情况下如何确定基础埋置深度。又如,讲解桩基础时,针对桩基设计中如何选择桩基的类型,可以作为思考问题提出,让学生课后分组讨论,根据各组讨论得到结果和设计理由,最后由教师进行点评。这种启发式与讨论式相结合的教学方法,培养了学生思维能力和团队协作能力,能够充分调动学生的积极性,让学生在讨论中不断加深对《基础工程》课程的认识。
另外,建立具体工程应用案例库,把教学内容的讲解融于具体工程背景之中,这样不仅可以加深学生对基本原理、基本概念和计算方法的掌握,而且把所学到的基础工程知识与前面所学土力学等课程知识紧密结合起来,达到了传授知识、激发兴趣、启迪创新的综合教学效果。
3.丰富教学手段,提高授课效率
选择先进的教学手段是提高授课效果的重要途径。为培养“宽口径”的“大土木”应用型人才,很多高校在对土木工程专业教学计划调整时通常会增设一些课程,并提高实践教学环节的学时数所占份额,这样势必造成原有专业课程学时的减少。目前,我校土木工程专业的《基础工程》理论教学仅为32学时,如何在较少的学时内完成所需讲授的内容,并保证学生得以消化吸收,对教师和学生都有一定难度,对教学工作提出了挑战。
为解决课时量不足而授课内容多的矛盾,教学中要不断探索板书与多媒体相结合的教学方式。采用多媒体教学无疑是一种提高授课效率和教学效果的有效方法。因多媒体教学图文并茂,具有直观、生动、形象等优点,可以将原本枯燥乏味的理论教学变得生动和丰富多彩,给学生以深刻的感官认识,激发学生的学习热情。
教学过程中防止一味追求采用多媒体教学,摒弃板书演绎。若完全依赖多媒体进行教学,就很容易把授课内容变成走马观花式的放映,会使学生的注意力分散,造成视觉疲劳。因此,多媒体教学要结构明晰、重点突出、简明扼要。对一些重要理论和公式的推导,要应以板书为主进行讲解,便于学生紧跟教学思路,能记下关键内容,方便理解。
对于一些利于多媒体展示的内容,可以通过多媒体图片甚至视频等展示给学生以形象直观的概念。例如,讲授浅基础的类型时,可将独立基础、条形基础、筏形基础等不同浅基础类型通过多媒体将图片呈现出来;讲述桩基础施工内容时,可放映一些关于桩基施工的动画或现场视频,这样可以激发学生的兴趣,加深印象,使学生能很好地将理论与实际联系起来,达到良好的教学效果。
4.加强实践环节,延伸课堂教学
实践教学是对课堂理论教学的一种有效延伸方式。土木工程专业本科生要求具有独立完成一般基础设计的能力。通常是采取开设基础工程课程设计作为其实践教学环节。短短1周的基础工程课程设计作为实践训练显然难以满足要求,对提高学生的实践设计能力帮助有限。由于学生实践不足,理论容易脱离实际,难以将知识灵活运用到工程中,设计结果不能满足工程需要。例如:进行桩基设计时,很多学生不懂把地质资料与设计相结合,设计结果不会考虑现场施工方案的可行性和合理性,绘制的施工图不符合规范要求。
基础工程课程设计中,要以实际具体工程为背景优选设计题目,提供给学生的设计资料要尽量完备,使设计内容及步骤应与实际工程设计相符,让学生熟悉设计理论和过程,要求学生采用手工计算和软件计算验证相结合,并使用CAD绘制施工图,提高学生计算机操作能力,方便以后能够很快地适应生产工作。对课程设计中出现的错误和共性问题,教师及时进行纠正和指导。
因此,为提高学生的实践设计能力,仅仅靠传授理论知识是远远不够的,课程设置时应尽量多安排一些有助于提高学生实践能力的教学环节,尽可能多地接触工程实际,把学生带到工地进行现场实地教学,加深学生对基础的认识和理解。需要建立校外实习基地和建设校内实习基地相结合,给教师和学生提供良好的工程实践场所。为此,我校专门建设土木工程专业实训中心,建有浅基础、桩基础、桩基静载试验、基坑支护、矿井巷道、桥梁隧道、房屋建筑等工程模型,在《基础工程》课程中可让学生进行参观,增强工程认识,提高教学质量。同时,鼓励和指导学生参与大学生创新基金项目,或参加教师的一些科研项目或工程现场,将所学的《基础工程》知识点融入到项目,更好地理论联系实际,激发学生的学习兴趣和实际动力能力。
通过课程教学改革实践,进一步激发了学生的学习兴趣,教学效果得到了明显提高,达到了课程的教学目标要求。不仅促进了学生由基础理论知识向工程实践能力的转化,而且促进了教学团队素质和教学管理水平的提高。无论在课堂教学还是实践教学中,教师的自身素质和学术水平在很大程度上决定了课程的教学效果,教师的理论储备和实践能力直接影响培养学生的质量。教师具备了较高的理论水平和科研实力以及丰富的工程经验,不仅能讲授基础理论方面的知识,而且能够结合科研实际和工程实践中存在的问题。随着土木工程的发展和科技的进步,基础工程⒒岢鱿中碌睦砺邸⒓际鹾臀侍猓教师应不断学习,与时俱进。以学生为本,贴近教学的实际,努力培养出适应经济和社会发展需求的工程科技人创新型人才。
参考文献:
[1]高等学校工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科指导性专业规范[M]. 中国建筑工业出版社, 2011.
[2]滕延京, 王卫东, 康景文, 等. 基础工程技术的新进展[J]. 土木工程学报, 2016, 49(4).
[3]杨冬英.“大土木”背景下基础工程课程教学实践与探讨[J]. 高等建筑教育, 2012, 21(5) .
[4]平琦, 朱杰.卓越计划背景下基础工程课程教学改革初探[J]. 大学教育, 2013, (12).
关键词 土木工程专业;创新教育;大众化教育
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)06-0073-02
Research on Innovation Education Mode for Higher Learning Institutions under Popular Education Background: a Case in Civil Engineering//Lv Xiaoshi, Lv Shasha
Abstract The higher education in China has to be the popular, more young people enter university to get further study, employment units demands highly on social innovation ability of college students, therefore, it is vital to develop a set of feasible training mode. Combining the discipline character of civil engineering, this paper innovatively studies from three aspects of innovative education, curriculum and practice.
Key words civil engineering; innovation education; popular education
Author’s address Civil Engineering in Henan Polytechnic University School, Jiaozuo, Henan, China 454000
随着高校的普遍扩招,高等教育已经从过去的“精英教育”走向现在的“大众化教育”,越来越严峻的就业形势和社会及企业对“创新型、复合型人才”的需求给高校教育的发展带来严峻的考验,高校土木工程专业本科教育必须设计、优化一套新的创新教育培养模式,才能适应发展需求。
1 大众化教育背景下大学生的特点分析
随着“大众化教育”时代的到来,高校大学生群体的行为、价值观和心理承受能力都存在一定的差异,具体体现在两个方面。
1.1 思想比较成熟
现在的大学生,不论城里来的还是乡下来的,大都从小学开始就参与有各种各样的培训班,提前经历过社会的磨练,为人处世显得老练,思想相对成熟。这些阅历能激发他们的自律性和自信心,但也容易让他们放任自流。
1.2 就业压力比较大
社会提供的就业职位的增加与学生毕业人数的增长明显不成比例,严峻的就业形势给大学生的学习产生一定的压力,有的学生急于求成,金钱观念和功利意识太强,有的学生则产生消极厌世的情绪[1]。
2 创新是大众化教育的根本要求
创新是一个民族生存和发展的永恒动力,高等学校作为科学文化传承、创新和发展的基地,是培养高素质人才的摇篮,必须围绕育人这一根本任务,努力把大学生培养成为适合社会需要、具有创新能力的高素质人才[2]。
2.1 工作思路上要创新
“大众化教育”背景下,应牢固树立以人为本的教育理念,强化学生的主体地位,把服务学生作为教育工作的出发点和落脚点,在充分调动学生学习自主性的同时树立“以创新能力为中心”的教育理念,强化实践性、应用性教学,注重学生综合能力的培养。
2.2 工作方法上要创新
遵循人才培养与成长的客观规律,统筹考虑大学生在校的整个培养过程,制定科学合理、系统优化的培养方案,处理好校内与校外、理论与实践、知识传授与能力培养之间的关系,体现土木工程专业独有的办学特色与创新理念。
2.3 自身建设上要创新
大学生培养工作是一个系统工程,其中师资队伍是最关键因素,应在课堂理论教学与课外实践指导的过程中注意对学生思想和人格的引导。
3 创新教育培养模式的构成研究
培养模式和培养方案的制订主要是规定本专业的基本要求、课程设置和实践安排等,对于土木工程专业而言,创新教育培养模式的构成应从以下几个方面考虑。
3.1 创新培养目标
如今,中国的经济和社会发生根本性的变化,社会对人才的需求也发生巨大的变化,需要大量有工程技术背景的人才。因此,高等院校土木工程专业的培养目标必须顺应社会经济发展的这种需求,将培养社会需求的复合型、创新型、应用型人才作为根本目标,注重提高大学生解决实践工程问题的创新能力。
3.2 合理设置课程体系
课程设置的合理与否直接决定培养目标能否实现,是制订专业培养方案的关键。在课程设置和内容选择上,要加强多学科知识的联系,紧跟学科前沿及时进行更新,努力让学生在获取知识的过程中自觉提高创新能力,有效地培养他们将所学理论知识转化为创新实践能力。
1)对课程体系进行特色定位。根据办学思想、办学条件和社会需求状况,立足创新培养目标,土木工程专业本科生的课程体系设置可分为公共基础课程、专业基础课程、专业必修课程、专业选修课程、实践性课程五大平台,通过合理调整各个平台课时及学分比例,对课程体系进行特色定位。如可建立“专业基础课+专业必修课”的模式,开设土木工程新进展、工程项目管理和结构力学、岩石力学等[3]。
2)优化课程体系的内容结构。课程体系设置中的五大平台应该各有侧重,要有不同的学分安排,必须首先确立土木工程类课程的基础地位。要加强对课程内容进行优化,其他课程应与土木工程紧密相关并带有专业技术性,在增加课程间横向联系的同时避免课程的重复讲授,更要避免课堂教学与实践教学脱节的现象。
3.3 推行自主实践
学习时间的安排对于有效发挥课堂教学的作用是至关重要的,在“大众化教育”背景下,还要注重学生实践教学环节的时间安排,更重要的是要让学生主动去实施实践教学[4]。
1)加强与省内其他高校的合作交流。通过合作学习强化大学生的培养,如高校间的课程互选、学分互认、师资互聘、资源共享等,尤其是与各高校的研究所等研究机构建立长期联系,为学生加强实践创新能力提供便利条件。
2)加强与企业的合作,建立产、学、研结合的实践基地。土木工程专业可在建筑工地、路桥现场或矿区巷道设立实习岗位,以实际岗位的能力要求和相应注册职业资格认证的标准,从教学内容改革、教学团队建设、实训基地建设等方面出发,建立“校企合作,工学交替”的产、学、研实践基地。
参考文献
[1]周敏.高等教育大众化背景下大学生就业心理压力问题分析[J].黑龙江教育,2011(7):49-51.
[2]许青云.高等教育大众化阶段提高高等教育质量之思考[J].科技创新导报,2011(21):175-176.
【关键词】土木工程;建筑;发展
21世纪是高科技时代,土木工程将会引进更多的高新技术,土木工程发展极为迅猛,其实践和研究已取得显著成就。据澳大利亚的科学家分析, 2080年世界人口将达到顶峰(106亿),而后有所降低,因此,我们要将土木工程引进更多的高新技术,以适应可持续发展战略,促进土木工程进一步提高、创新和发展。
1 土木工程的涵义
土木工程是应用各种材料、和设备进行勘测、设计、施工、保养维修等建造各类工程设施的科学技术的统称。从狭义来看土木工程即指工程建设的对象,如建造在地下或者地上、水上或者陆上、间接或者直接影响人类生活、科研服务、军事战略的各种工程设施,包括房屋、道路、堤坝、运输管道、铁路、桥梁、隧道、港口、海洋平台、电站、防护工程、给水排水等。本文主要以房屋建设工程为中心进行论述。
2 新世纪的土木工程
2.1 新世纪土木工程的高层建设成就
新世纪以来,城市化的进程不断加快,由于城市用地日趋紧张,于是我国高层建筑飞速发展,不仅体现在数量上,还体现在质量上。据初步统计,我国已建成20层以上高层建筑物10 000多栋,超过100 m的高楼有500多栋, 200 m以上的高层建筑50多栋,有20多栋超过300 m。例如长沙中心百货大楼为悬挑结构,总高115m,共三道预应力混凝土悬挑大梁,每道挑起6层楼面;南京多媒体通讯大楼为巨型框架结构,32层,140.5 m高,四角的电梯井筒为其四根巨柱,整个大楼有4道大梁;上海浦东金茂大厦其主要采用的是钢筋混凝土和钢构架混合结构,地上88层,高度420. 5 m,地下3层;重庆中建大厦也为悬挑结构,52层,高192 m,中央电梯井筒作为承载柱,悬挑部分为预应力混凝土桁架,每层悬挑结构分别承托8层楼面;深圳香格里拉大酒店用了巨型框架结构,33层,114 m高,采每隔6层设置一道大梁,将6层的楼面荷载传至巨柱上,巨柱由筒体形成;另外还有海金融中心大厦地面94层、地下3层,高466m,以及高368. 5 m的香港中国银行,高374 m的香港中环广场大厦,高347. 5 m的高雄T&C塔楼。从世界范围来看,目前最高的建筑,迪拜的哈利法塔高828m,台北101大楼高508m,芝加哥高442 m的Sears塔楼,吉隆坡高452 m的石油双塔楼二栋,高346. 3m芝加哥Amoco大厦。
2.2 新世纪土木工程大跨建筑的成就
新世纪以来,中国建成了不少大跨度预应力混凝土马鞍形壳板屋盖单层建筑,随之我国大跨建筑、大空间建筑显著发展,不仅包括单层建筑,还包括了多层建筑。
2.3大跨建筑的土木工程实例
上海色织四厂工程于20世纪80年初建成,是国内最早、最有影响的大跨多层预应力混凝土结构工程,为6层,双跨,每跨20 m的预应力混凝土框架结构,柱距7.2 m;珠海玻璃纤维厂主厂房采用了大跨度部分预应力混凝土门式刚架结构,由4跨连续组成;珠海海关联检大楼,为大柱网预应力混凝土双向框架结构,纵向7跨,每跨18 m,横向5跨;上海闵行影剧院工程为大空间建筑,平面为正六边形,对角线长28 m,采用了预应力混凝土平面交叉梁系屋盖结构;珠海海关联检大楼为大柱网预应力混凝土双向框架结构,纵向7跨;北京西客站主站房门吊装阶段和使用阶段受力的不同,分别在下弦跨中区段、边部受拉斜腹杆和上弦端部区设置了预应力钢索,其上弦、下弦和腹杆均采用焊接H型钢断面,为楼跨度为45 m,其大梁为45 m跨的预应力钢桁架结构。
2.4大跨建筑预应力技术的应用
从20世纪80年代以来,我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。由于预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势,因此其是大型会议展览中心、建造大跨度公共建筑、大开间住宅高层、超高层建筑以及转换层结构、重型传力大梁等承受特重荷载结构中不可缺少的关键技术。大跨建筑大多采用预应力混凝土结构、空间钢结构,大柱网、大开间的多层与高层建筑以及核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池都应有到预应力技术。例如苏州八面风商厦是中国第一次在高层建筑中采用24 m跨的大跨预应力混凝土框架结构体系,江苏省公安厅大楼采用预应力混凝土曲梁转换层、苏州工业园区国际大厦为预应力混凝土交叉梁系转换层、南京娄子巷高层商住楼预应力混凝土厚板转换层,南京山西路金山大厦等高楼中采用预应力钢-混凝土组合结构转换层的体系。
3 土木工程活动与可持续发展
新世纪社会经济不断发展,以混凝土、钢铁和玻璃幕墙为代表的现代城市建筑正在无节制地扩张,造成了环境破坏和人与自然的不协调。在这样一种背景下,展望未来,土木工程的发展应该与可持续发展紧密联系起来。首先,土木工程师和建筑师应该树立可持续发展建筑观,在土木工程的建设过程中应该将工程与环境效益结合起来,有效利用太阳能、节能技术、自然通风、材料循环利用等自然方式,尽量减少对建筑工地周围树木、植被、土地的破坏,实现生态系统的良性循环,保证绿色建筑的兴起。
就土地利用而言,为了使土木工程与可持续发展相适应,我们应该在房屋建设的过程中节约用地;就材料而言,近年来土木钢纤维、聚合物浸渍混凝土、玻璃纤维混凝土、节能混凝土、钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等都已经在不断研究并促进了发展,为了使用不污染环境,高效、节能、节水的建筑技术和建筑材料,在房屋建设工作中我们可以加强粉煤灰利用、用废橡胶筑路、碎玻璃制砖以及废混凝土、废砖石经回收加工使变废为宝,或者要求不高的地面材料或填充料,也可用于筑路或重新制砖。利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术是未来土木工程材料上的发展趋势。就水资源而言,我们要在房屋建设的过程中加强对水资源的利用,因为水是人们生活耐以生存的基础,也是土木工程中不可缺少的元素,目前我国水资源紧缺,工程污染水增多,严重影响了环境,因此,我们一是要努力减少水的消耗量,二是要注意水的二次利用,以满足人口增长和经济发展的需要。
结束语
新世纪社会经济将不断持续发展,土木工程的设计、施工和理论研究方面都取得了重大的突破,同时土木工程还在持续发展,我们应该将其发展与可持续发展相适应,加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,实现土木工程的更大突破。
参考文献:
[1]方从严,梁有峰,吴庆.土木工程的现状与未来发展趋势综述[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2005年02期
[2]丁大钧. 我国土木工程的新进展[J]. 淮阴工学院学报. 2003年01期
作者简介:
一、教学观念的转变
传统的土木工程材料课堂教学注重教材理论知识的学习及其运用,这在—定程度上弱化了对学生实践能力和创新能力的培养,也不符合应用型人才培养的要求。为此,在教学观念上进行了一些转变。首先,将课程教学的重心转变为强化知识运用和实践能力、创新能力的培养,即在课堂教学中让学生了解各种材料相关的生产和技术性能机理,强调各种材料的用途及应用范围,有意识地引导学生多思考,培养他们的创新意识。在实践教学中让学生多动手、多尝试,提高他们的实践能力。其次,注重培养学生的T程观念,pj即通过课堂教学使学生把所学知识与工程实际联系起来,同时引导学生注意所学知识与其他学科的联系,从而树立正确的工程观念和创新意识。再次,教学内容考虑学生的未来职业生涯,把教学内容和T程实际进行结合,让学生明确自己的专业能干什么、怎么干,从而激发学生的学习兴趣并对未来的职业有所规划。
二、课堂教学改革
近年来,土木工程材料领域发展迅速,各种新型的材料不断出现并应用于实际工程。相关材料的标准规范也不断更新。而教材内容相对滞后已成为很多课程面对的问题。为了弥补教材内容的不足和滞后,教师在平时注意教学资料的积累,通过翻阅各种专业期刊,了解各种土木工程材料的最新进展,在每学期初把课程涉及到的标准规范进行检索和更新,使教学内容—直保持最新。根据应用型人才培养要求,明确课程教学思路,优化土木工程材料课程教学内容体系,教学内容围绕钢材、胶凝材料、混凝土与砂浆、砌筑材料、沥青、高分子材料、功能材料、木材、装饰材料等九大类材料展开,以材料的组成、生产、技术性质、应用为基本教学内容,在此基础上通过联系实际工程强化对土木工程材料的应用范围讲解,注重向学生传递创新理念。鼓励学生创新(如图1)。课堂教学中,利用多媒体教学方式.把各种材料及其在实际工程中的应用、材料施工的工艺和流程等以图片、视频、动画的形式展示给学生,在丰富教学内容的同时,强化学生对各种材料的认识,培养他们的工程观念。通过介绍各种材料的发展历程和新型材料的产生,培养学生的创新意识,鼓励他们创新。土木工程材料课程中,由于材料缺陷、疲劳破坏、施工条件、使用环境等造成的材料失效、工程事故等有很多案例,将这些工程实例引入课堂教学,既可以加强材料与工程实践的联系,还可以锻炼学生分析问题和解决问题的能力,对于提高他们的综合素质也是有益的。课堂教学中,弱化理论教学并不等于不学习理论。根据授课内容,给学生必要的指导,引导他们自主学习理论,H将课堂学习与课下学习结合起来,使学生能够全面掌握所学知识。课堂教学中注重习题课教学,通过习题课巩固所学知识,引入工程案例分析等拓宽学生视野,弥补教学内容的不足。三、构建合理的实践教学体系实践教学是土木工程材料教学的重要组成部分,特别是各种土木工程材料技术性质的试验在课程教学中占有较大的比重,但以往的教学往往忽视了试验教学的重要性,不利于学生动手能力的提高。
为了更好的培养学生的实践能力和创新能力,构建了课程试验、课外实践、计算机应用和自主创新“四位一体”的实践教学体系(如图2)。
图2。四位一体”实践教学体系
首先,强化试验教学。土木工程材料课程教学中试验教学的学时相对较少,学生无法利用上课时间完成一些必做试验。为了锻炼学生的动手操作能力,让每个学生都有动手机会,让学生利用课余时间完成相关试验。试验过程中在强调学生动手的同时,鼓励他们多思考,并设置一些创新试验激发学生的创新意识,比如通过采用不同形状的试件测试混凝土的抗压强度。让学生分析它们的区别和联系。对于一些综合性试验,通过分组让学生从不同的基础数据出发,以获得不同的试验数据并进行对比,比如混凝土配合比设计试验中,各小组采用不同的配合比所获得的混凝土强度是不同的,据此可以分析配合比和强度的关系,而且试验过程中还可以培养学生的相互协作的团队精神。实验室根据学生的需要不定期进行开放,让学生熟悉试验设备,完成一些课外试验。
其次,充分利用课外实践。课堂教学时间是有限的。为了加深学生对所学知识的认识。鼓励学生对自己感兴趣的问题进行课外调研,根据自己的所见所闻,写成调研报告或研究论文,作为课下作业的一部分。同时,利用认识实习等课外实习机会,带领学生参观建材市场、施工工地,熟悉所学的各种建筑材料以及它们在工程中的应用,以更好的巩固所学知识。
再次,加强计算机在课程教学中的应用。当前,计算机已经成为获取知识的重要工具。结合学生感兴趣的问题,指导学生利用计算机检索图书馆中的各种电子数据资源以获取有用的数据。鼓励学生利用所学的计算机知识.解决土木工程材料课程学习中的问题,比如利用计算机编程解决最佳配合比设计问题。利用计算机模拟材料受压破坏问题等。
最后,鼓励学生自主创新。政府和学校非常重视大学生的创新能力培养,分别设置了大学生创新基金项目。鼓励学生充分利用好这些平台,积极自主创新,根据自己的新颖想法申请创新基金项目或申请各种专利。
四、考核方式改革
全面考核学生对所学知识的掌握.同时适应应用型人才培养的要求是土木工程材料课程考核方式改革的基本出发点。以前的考核方式只注重对课程理论知识的掌握,缺少对学生实践能力和创新能力的考核。为此,将考核内容分为两部分:课程理论知识,占70%;综合能力,占30%。课程理论知识考核不局限于课程的书本知识。通过在试卷中加人·些T程案例分析、前沿问题分析等考核学生分析、解决问题能力。综合能力考核包含对学生的试验操作能力、试验报告完成情况、课余调研情况(以小论文或调研报告形式进行考核)等的考核。
五、注重提高教师的综合素质
土木T程材料课程的教学改革中,教师发挥着重要作用。教师需要不断更新自己所掌握的知识,这要求教师要经常阅读国内外文献,积极申请和参与研究课题.这不仅有利于课程教学内容的更新,对于教师科研水平的提高也是有利的。课程教学中,教师要注重改善教学方式和方法。提高教学水平,以激发学生学习的兴趣。
教师应身体力行,亲自动手做实验和参与工程实践,这样才能更好地指导学生。教师应具有较高的计算机应用水平,计算机是解决工程中问题的重要工具。教师需要熟练掌握这个工具,这有利于个人解决科研问题和对学生科学合理的指导。教师应不断总结课堂教学经验,注重课堂上和课下与学生进行交流,要在不断交流中发现问题,促进教学相长。
六、结束语
在应用型人才培养要求的指导下'对土木工程材料课程的教学观念、课堂教学、实践教学、考核方式等进行改革是必要的,这对于提高学生的实践能力和创新能力是有利的,对于教师综合素质的提高也有积极的推动作用。教学改革的效果需要通过教学实践来检验.在教学实践中,推动教学改革,总结经验教训,全面提高学生和教师的综合素质是下一步要践行的工作。