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关键词:土木工程;工程管理;土木工程概论;课程教学;考试改革
作者简介:刘胜兵(1976-),男,湖北天门人,武汉工程大学环境与城市建设学院,讲师。(湖北 武汉 430073)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)31-0070-02
自从1998年国内各高校按新的招生目录实行“大土木”招生以来,原建筑工程和交通土建工程等8个专业被新的土木工程专业所覆盖。为适应新专业的教学,全国各高校相继开设了“土木工程概论”课程,其中以上海大学开设最早,该校于1996年即开始了“土木工程概论”课程的创立与建设工作。[1]经过10多年的发展,目前“土木工程概论”课程已成为全国各高校土木工程专业和工程管理专业的必修课程及其他相关专业的选修课程。“土木工程概论”作为一门专业基础课,特别是作为很多高校土木工程和工程管理专业学生入学后的第一门专业课程,其教学效果的好坏,直接影响到学生后续专业课程的学习热情和效果。为适应新形势下土木工程人才培养的需要,一些高校相继开展了“土木工程概论”课程的教学和考试改革探索,已取得了一些成果。[2]武汉工程大学自2011年以来,在全校掀起人才培养模式改革浪潮,与此相配套的教学和考试改革也相继展开,目的在于激发师生教与学的热情和活力,通过校级以上精品课程必须申报、其他课程自愿申报的形式组织各课程试行教学和考试改革,以提高实际教学效果。笔者自2009年至今已连续承担三年学校土木工程专业和工程管理专业“土木工程概论”课程的教学工作,值此学校开展教学和考试改革之机,结合自己在教学过程中的相关体会,对“土木工程概论”课程教学和考试改革进行一点探讨。
一、选择合适教材,精心设计教案
1.选择合适教材
教材是教学的基础条件,不同层次的学生在教材的选择上应有所差别。武汉工程大学的“土木工程概论”课程学习安排在第一学期学生军训结束之后,共32个学时,此时学生还没有进行过任何专业知识的学习,因此,应选择一本知识面广、通俗易懂的教材作为教学用书。武汉工程大学(以下简称“我校”)的“土木工程概论”课程以前采用过丁大钧、蒋永生教授主编的《土木工程概论》作为教材,[3]也采用过罗福午教授主编的《土木工程概论(第三版)》。[4]丁大钧等主编的教材内容相对过多,而罗福午主编的教材出版于2005年,内容相对陈旧,没有将近年来土木工程领域的一些最新技术成果收录在内。笔者自2009年开始承担“土木工程概论”课程的教学以来,一直选用的是上海大学叶志明教授主编的《土木工程概论(第三版)》作为教材。[5]该教材知识覆盖面较广,并且图文并茂、通俗易懂,2005年被列入国家级精品课程。近三年教学实践证明,选择这本教材是合适的,学生反映良好。
2.精心设计教案
教案是教师为顺利有效地开展教学活动,根据教学大纲的要求,以课时为单位,对教学内容、教学步骤、教学方法等进行具体安排和设计的教学文书。教案设计的合理与否,直接影响到实际教学效果。因此,笔者在上课前除了精心准备教学PPT课件外,都会精心设计教案。有些教师认为现在普遍采用多媒体教学,既然都准备了PPT,再准备教案是多此一举,对教案设计不够重视,笔者对此不敢苟同。因为PPT课件只是教师教学用的辅助素材,而教案则是教师为讲好这些内容所进行的设计和计划,“凡事预则立,不预则废”,课程教学同样如此。
二、介绍重大工程和土木大师,激发学生专业荣誉感
对于刚走入大学校园的学生来说,一切都是新鲜和陌生的。学生们强烈渴望快速对自己所学专业有一个了解,比如什么是土木工程,土木工程包括哪些内容,土木工程专业需要学习哪些课程,土木工程专业的就业前景如何,毕业以后可以从事哪些工作等。这样的疑问需要在“土木工程概论”课程中得到解决。此外,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,对于提高学生的学习兴趣和激发学生的专业荣誉感会起到意想不到的效果。[6]笔者特意将“土木工程概论”课程安排在晚上,并三节课连上,前两节课以讲授为主,同时和学生进行互动,第三节课则给学生播放国内外一些重大土木工程和土木大师的相关视频,比如三峡工程、哈利法塔、水立方等重大工程,又如国内结构大师孙芳垂、国外建筑大师保罗·安德鲁等。这些典型的土木工程和土木大师的视频,极大震撼和强化了学生对土木工程专业的感性认识,受到了学生的普遍欢迎。学生会从心底萌发出对自己所学专业的一种自豪感:原来土木工程专业如此伟大,土木工程与我们的生活联系如此紧密,以后一定要学好土木工程。
论文摘要:本文从土木工程专业高职高专对人才培养要求出发,阐述了多年来在《土木工程浏资》教学中的教学实践,体现了现代教育技术下的教学效果。
1《工程测量》课程的性质
《工程测量》是土木工程专业的一门实践性较强的专业技术基础课,它是为培养满足土木工程行业对具有较强的实践能力的土木工程高级应用型专业技术人才的需要而设置的。通过本课程的学习,使学生具有土木工程测量的基本理论知识和专业实践技能,为今后从事土木工程的规划、设计、施工和运行管理工作奠定基础。
2《工程测量》的教学实践
2 .1项目导向的教学模式设计
在教学实践中,以项目引领,以高级测量工岗位技能和职业素质培养为主线,以理论与实践融合、职业素质培养与实践活动融合为基本,基于土木工程项目开展教学活动。
通过项目导向的教学模式,实现项目内容与真实岗位工作任务一致性;课堂教学与实训环境一体化;理论教学与实践性教学的一体化;“教、学、做、赛”一体化。
2 .2教学方法设计
在教学改革中,本课程注重“教、学、做、赛”四位一体,采用室内与室外、单一技术与综合项目相结合的教学方法。教学方法应用“教、学、做、赛”四环一体嵌套式教学和授课、实验、实训、教学录像、教具、挂图、以及多媒体、网络现代教学手段等形式相结合的方法。课程以实践性教学为主,始终贯彻“学生探索为主,教师讲授为辅”和“到工程实际中去锻炼”的指导思想,采用“将课堂讲授和课间实习穿行”、“课程结束后进行集中教学实训与任务驱动”双管齐下的方法。
(1)“教”,重点讲授与任务驱动相结合。本课程采用“纵向与横向处理”相结合的结构体系,“纵向处理”是指按土木工程建设的侧量任务阐述测量工作的理论和方法,“横向处理”是指按土木建设各典型工程分别进行描述。课程的基本理论、方法与技术,具有一般性,有纵向处理特色,是需要重点讲授的,如水准仪、经纬仪、全站仪的操作和使用及必要的记录计算;对典型工程应用只作一般性讲解,做到有详有略,重点突出。同时,本课程的内容涉及当代科技发展的前沿理论、方法与技术,但实践性非常强,在授课过程中结合教师的科研项目和学院的建筑工程实践,穿插大量工程建设实例,介绍最新测绘技术和方法的应用以及测量作业和数据处理的过程,激发学生对课程的学习兴趣。
(2)“学”,演示、参观教学与课堂提问和讨论相结合。对于学院现行条件不能满足动手操作的仪器如测量机器人、陀螺经纬仪、激光扫描仪这类仪器,采用演示教学法;常规仪器的学习与操作除了将仪器架在讲台边讲边操作示范外,还制作了多媒体课件,穿插大量图片,使学生对这些仪器及其操作流程、应用有直观的认识。另外在学生学习的过程中围绕课堂教学、课程实验和实习,开展课堂讨论和课后讨论,收到很好效果。
(3)“做”,即学生的实际操作与项目模拟测绘相结合。在教学中,把学生分成若干小组,把项目分解为若干任务,结合实际或模拟的施工项目,组织学生开展实地测绘工作,培养学生对测绘仪器的实际操作能力与综合项目的测量应用和施工放样能力,加强团队与吃苦精神的培养。
(4)“赛”,即工程测量技能竞赛。为让学生扎实地掌握土木工程常规测量仪器实际操作技能和计算理论能力,在课程项目结束后,开展测绘仪器使用与单一项目技能竞赛活动,更进一步激发了学生学习《土木工程测量》的热情。技能竞赛与行业相关测量标准相结合,注重规范化、标准化。学院每年组织一次。
2 .3教学手段设计
(1)多媒体课件、教学录像、交互式软件和黑板板书的综合运用。在理论课教学中,采用大课与小课相结合,传统板书与电子教案相结合,讲授与提问相结合授课模式;小课以辅导讲解、课堂讨论的方式进行。大课的授课老师必须在已有的多煤体课什基础上,进行认真备课,收集相关的录像和与教学软件,对复杂的原理通过生动的多媒体课件来展现,对重点、难点要通过黑板板书作细致讲解,黑板板书是必不可少的课堂教学手段。
(2)网络教学。通过网络向学生提供丰富的学习资源,建造网络课外互动学习系统,包括课件、电子文档和相关链接等,提供学生自主性学习软件、视频和网页课件、课堂录像、习题和课程实训系统、实习实验系统等。授课教师通过网络为学生传道解惑释疑,可缩短教师与学生间的时空距离。这些方式受到学生极大欢迎。
(3)加强实践性教学环节。包括课间实验、综合性课程实训、演示教学和集中实训。无论是哪一环节,均与实际工程紧密结合,采用实测数据进行。如在实训中,要求学生按工程要求进行图上设计、实地踏勘选点、外业施测、内业数据处理、撰写实训总结报告,加深学生对理论知识的理解、对测量作业过程的掌握,提高动手能力和解决实际问题的能力。
(4)灵活多样的考查与考试。在教学中,注意平时的考查与期末考试的结合,考查包括上课率和作业完成情况、上课的笔记、课堂讨论和答疑情况等;考试的形式多样,以理论水平测试与实验实训考核并重,实验考核根据学生的实验操作、实验报告记载情况及结果来衡量学生的成绩;实训考核采取学生随机抽题考核(包括操作和口试)的方式,实训总成绩由操作和口试考核成绩、实训报告成绩、平时成绩(出勤和表现)兰部分按6:2:2的比例组成,实训成绩按百分制评分。
3《工程测量》的教学效果
从2004届学生开始,我们就开始逐步在一些班级进行教学研究和教学改革,并且适当的应用了现代教育技术,使得教学效果大幅度提高。我院的毕业生们就业后在工程测量方面得心应手,能很快融入工作角色,深受用人单位喜爱。很多单位慕名直接向我们学院要人,2011年的毕业生现在没毕业就全部就业完毕,二年级的学生也有不少已被用人单位预定(一年级开测量)。
摘 要:土木工程专业是与实践密切相关的专业,而实践教学应该是土木工程专业教学的核心环节,在整个专业的教学中占有重要的地位。本文主要探讨了当前土木工程专业在实践教学中存在的问题并分析了原因,提出了改革土木工程专业实践教学的主要措施,最后对目前高校土木工程专业实践教学的改革的重要性进行了分析和探讨。
关键词:土木工程;实践教学;改革
土木工程专业是与实践密切相关的专业,而实践教学应该是土木工程专业教学的核心环节,在整个专业的教学中占有重要的地位。近年来由于土木工程专业的扩招以及市场经济的全面开放,使得土木工程专业的教学实践资源严重不足,新形势下高校土木工程专业的大学生缺乏对专业的实践,也让当前土木工程专业的实践教学遇到了阻碍。
1 土木工程专业实践教学的现状分析
随着我国经济实力的增强和对大规模基础建筑的建设,对具有高技能的相关专业人才极其需求,因此近年来土木工程专业的大学毕业生就业形势一片大好,这也让很多高校产生了盲目招生的倾向,由此使得现有的教学资源无法满足教学的需要,造成土木工程专业实践教学的效果不理想,学生普遍存在实践能力差的特点,在工作岗位中不能够胜任相关工作,主要原因是由于以下几个方面造成的:
第一,土木工程专业实践教学的内容和形式都过于单一。土木工程专业的实践教学都是在固有的教学模式下统一完成的,包括实验、实习以及毕业设计等。实习是土木工程最主要的教学实践环节,一般单体工程都在六个月以上,而生产实习则集中在一个月左右,由于学生的人数多,如果全部进入施工现场则会给施工单位造成不必要的压力,所以,土木工程的实习单位一般都是学校长期合作的比较好的单位。
第二,土木工程专业实习教师的专业水平和实践能力有待提高。由于当前部分高校对该专业的盲目扩招,导致该校的师资力量显得过于薄弱,因此高校加大了对教师的招聘力度,很多教师都是从高校毕业后直接走上工作岗位的年轻教师,他们大多数缺乏工作的实践和经验,因此没有足够的能力去指导学生实习,导致土木工程专业实践教学的效果不甚理想。
第三,制约土木工程专业实践教学的因素还有很多,比如由于高校办学的经费紧张,用于教学实践的费用更是能省则省,这将导致实习指导教师在选择实习单位的时候往往受到极大的限制,一般会根据经费选择在学校附近的实习场所,或者直接将实习的时间缩短,实习的内容简化等,总之,这都会影响土木工程专业实践教学的效果。再者,实验仪器的陈旧和实验内容的守旧也是阻碍土木工程专业实践教学的因素之一。
2 土木工程专业实践教学改革的主要措施
2.1 转变教学观念,增强实践教学力度
思想观念是教学改革的关键指导要素。进行土木工程专业实践教学改革,首先要从思想认识上转变对教学的看法,改善之前“重理论、轻实践”的教学现状,结合先进经验,不断转变和更新思想观念,将理论教学和实践教学有机地结合起来,为培养较强动手能力、科研能力以及实践创新能力的优秀人才提供有效的途径和手段。
2.2 加大土木工程相关实验室、实践基地的建设
基础设施建设是进行土木工程专业实践教学改革的重要保障,要加大对土木工程综合实验室的建立,综合实验室应该能够支撑土工、结构、材料力学、冲击动力学、冻土、测绘仪器等方面的实验研究,教师和学生可以合理使用这些实验设施,增强实践探索。同时,还要积极打造土木工程实践基地,让学生可以亲身参与到企业真实的工程建设的全过程中去,取得良好的实习实践效果。
2.3 改善实习实践的方式,积极采用小组跟踪实习方式
在传统的土木工程专业实习实践中,多采用集中式生产实习的方式,学生对工程项目只有一个粗浅、宏观的认识。要提高土木工程专业实践教学的效果,就是改善集中式的生产实习方式,采用小组跟踪实习方式。即将学生分成若干小组,每个小组均由教师进行带队跟踪实习,让学生参与到工程建设的细节中去,让学生对施工准备、放线、施工、项目管理、项目预决算等环节有相对全面的了解,让学生在实习实践中学到更多的知识。
2.4 以教促学,有效提升教师的实践技能
教师是教学活动的主导,其自身的实践技能对学生实践技能的培养有着巨大的影响。一般来说,高校大部分的年轻教师都是科班出身,工程实践方面的经验不是很丰富,而且学校也基本不提供相关的机会让教师去参加生产实践。因此,学校要重视对教师实践技能的培养,通过举办专家讲座、引进“双师型”教师、挂职锻炼等等方式,让教师在一线工作中积累实践经验,有效地提高教师的实践动手能力,从而为开展土木工程专业实践教学打下良好的基础。
2.5 加强产学研一体化发展,积极开展对外交流
作为一门实践性非常强的学科,土木工程专业的实践教学必须 将教学、科研、产业有效结合起来,围绕学科带头人,通过科研课题对实践中的有关问题进行探索研究,促进学科本身的发展及学校实力的提升,同时还为产业的发展提供了创新的动力源和机制。
3 结语
实践教学是土木工程专业教学的重要阶段,是将教学的理论知识与工程实践相结合的主要途径,实践教学不仅可以提高学生的综合能力,还有助于全面推行素质教育。土木工程专业作为高校建筑类的传统专业,新形势下进行实践教学必然会遇到很多挑战,尤其是对实习的需求与实习资源相对缺乏之间的矛盾。因此,高校土木工程专业必须对传统的实践教学模式进行改革,在教学过程中调动学生的积极性和主动性,将提高学生的实践能力作为该课程的主要教学目标。
参考文献:
[1]关群,王子安.加强土木工程专业实践教学环节质量监控的措施[A].土木建筑教育改革理论与实践[C].2009.
[2]孙楠,刘东,汪志君.土木工程专业多样化实践教学模式的构建与实践[J].高等建筑教育,2009(03).
[3]张玫,潘志忠,赵艳.浅析土木工程专业的实践教学改革[J].沈阳建筑大学学报(社会科学版),2008(03).
关键词:无人机;土木工程;进度管理;安全监管;质量管理
0引言
随着城市化进程的不断深入发展,我国土木工程建设规模越来越大,社会对建筑工程的需求也越来越多,在扩大规模的同时,也要求实现质量的保证、生态环境的保护、施工现场安全文明建设等,实现可持续发展[1-4]。而实际中,近年来,部分住房与桥梁隧道建设等频频曝出施工现场安全事故,业主多次投诉开发商房屋出现漏水、裂缝、墙体倾斜脱落等质量问题,桥梁等建筑在使用过程中突发局部或整体垮塌等现象也时有发生,施工现场存在的环境污染问题迟迟没有得到改善等等[5-11]。要解决土木工程建设与使用过程中质量、安全、生态保护等问题,首要任务是获取施工现场或建筑体的信息,方便项目管理者迅速及时发现问题并快速做出决策,减少甚至杜绝安全事故的发生、提高工程质量、保证工程顺利完成。近年来,随着高科技的迅速发展,在获取空间信息方面,无人机具有灵活机动、快速高效、作业成本低、作业范围广等优势[12-13]。因此,除军事用途外,无人机已在多个领域得到广泛应用,如警务应用、新闻媒体、抢险救灾、航空摄影、农林监测、气象监测、海洋测绘等[14-15]。无人机作为平台,可根据用途搭载不同的装备,如高清摄像机、遥感红外相机、红外热像仪、雷达、三维扫描仪、农用药品等。为此,我们亦可将无人机应用于土木工程中,解决我们在土木工程中遇到的质量、安全、进度、环境污染、文明施工等问题。本文从无人机在土木工程中的应用优势、具体应用、面临的挑战等方面进行分析与总结。
1无人机在土木工程应用中的优势
目前,常用的现场进度掌控、安全监管等施工信息采集方式主要有两类,一是人工获取,二是监控获取。人工获取较灵活但过于费时、费力,且效率低,无形中增加人工成本。监控获取虽能实时获得信息,但监控不灵活、视角单一,且有死角,对于突发事件反应较慢[10]。施工现场环境污染监控,如PM2.5、扬尘等,一般通过视频监控、仪器采样或固定点监测,这些方法不仅效率低且布设范围有限。而现在的施工现场为提高空气质量、减少扬尘等,大部分采用沿固定路线布设水管喷射水汽或使用抑尘射雾器等设备,一定程度上能改善施工环境,但效率较低,成本较高[10]。总结来看,常用的信息采集方式大部分为地面监控,少部分为空中监控,如RM2.5检测仪、摄像机等架设在高处,但这仍属于固定型检测,只能定点监控局部信息。相对而言,无人机搭载摄像机、检测仪、定位传感器等专用设备将数据传送至地面不仅成本低、操纵灵活、安全风险小、覆盖区域广,且是一种新颖、可靠、低成本高收益的土木工程数据采集方式,只不过,在风力较大或气温很低时,无人机飞行会受到较大影响。综上所述,与其他施工现场数据采集方式相比,无人机有一定的作业要求,但在施工现场的信息采集、环境改善等方面有着显著的优势,具体如下:(1)监测范围广:低空飞行、巡航高度可调、速度快、定点悬停、变换视角灵活,因此可以实现从局部到广域的点、线、面施工现场与建筑体监测,有利于项目管理者快速、高效地控制局面;(2)采集信息多样化:无人机作为平台,可搭载不同的工具,如摄像机、三维激光扫描仪、红外热像仪等。因此根据需要可以获取感兴趣区域的图像、视频、三维激光点云等多样信息;(3)机动灵活:能够通过遥控随时改变飞行高度、方向、速度、相机角度等,不受地面施工现场或建筑体影响;(4)可应急救援:在施工现场或建筑体有事故发生时,无人机可以立即出动,全局深入现场观察实况,为管理者提供信息以便及时做出决策;(5)风险低:不用考虑驾驶员风险,能够在恶劣环境等情况下执行高危任务;针对危险性大、难度大的施工点,远程监控,无需人工接触,降低危险系数;(6)效率高:无人机作业准备时间短,可随时出动,具有低投入、高效益的特点。因此,无人机参与土木工程建设,发挥自己的优势与专长,监控施工现场,可为施工进度、施工质量、安全监控等提供有力的数据。
2无人机在土木工程前期准备阶段的应用
在土木工程施工之前需进行前期准备工作,包括勘察、规划、设计。其中规划与设计依赖于勘察阶段所获取的施工地点地形地貌资料。因此,无人机在前期准备工作中主要可用于测绘制图,通过无人机航拍结合地面控制点获取高精度的地形地面,如经pix4dMapper等软件处理获取地面正射影像与三维模型、基于空三加密后的正射影像经MicrostationV8.0软件自动获取地形图。利用无人机进行测绘制图主要有三点优势:(1)精细化三维建模;(2)快速更新测图;(3)恶劣环境的作业手段[16]。
3无人机在土木工程施工管理阶段的应用
在土木工程施工管理阶段,无人机主要用于进度管理、安全监管、质量管理、文明施工、成本管理。(1)进度管理工程开工往往都有进度安排,但是实际上由于各种原因,如土木工程施工行业的从业人员复杂,大部分从业者文化程度较低、整体素质不高,返工或缓工等现象普遍存在,进度缓慢。通常工地进度管理采用人工监工,该方法不仅费时、费力、效率低,无法全面掌控,且依然有不少消极怠工等各种问题。此外,项目施工过程中需要实时掌握项目的进展情况,现在大部分都是单纯地利用相机拍摄施工现场的二维画面,该方法不能够对施工现场进行全面分析。因此,利用无人机在现场进度管理中主要有以下几个应用与优势:①将高清摄像头搭载于无人机,通过设定固定航线、控制云台可以在施工现场从不同高度、不同角度监督工人们施工,可以更有效地监视和规范员工的行为;②无人机搭载三维激光扫描仪获取施工现场点云数据,通过revit等建模软件建立三维模型,对比规划设计的BIM模型分析进度等,方便项目管理者查找疏漏并及时制定下一项工作的实施方案;③从高处监测整个工程施工状况,通过设置飞行路线,拍摄关键施工点、人工难以接近的现场,帮助管理者从整体上了解施工状况,并准确及时地做出决策[16];④结合航空摄影技术、虚拟图像技术可生成真实视图与虚拟视图混合的三维模型,重现施工现场[16]。(2)安全监管随着“智慧工地”的概念深入人心,人们越来越重视工程工地的安全问题。施工现场工作种类多、露天作业多、人员流动大、地形复杂,具有较大的安全隐患。但近年来,工地上高处坠落、触电、物体打击、机械伤害、坍塌事故常有发生。虽然人们越来越重视信息化现场管理的应用,采用远程监控施工现场,发现问题后及时与管理者沟通,但该方法无法做到事故预防,减少事故发生。因此,可以应用无人机监管安全,减少甚至杜绝事故发生,做好预防工作,包括:①监管施工人员是否按照规范安全作业,例如是否佩戴安全帽、高空作业是否有系安全带等;②监管施工单位是否按照安全管理规定执行,例如边坡等危险地带是否设有栏杆或明显的安全警告标志等;③监管施工现场交通组织情况,例如交通要道能否有序进出车辆、是否有拥堵现象、消防通道是否通畅等;④监管施工现场建筑材料堆放情况,例如钢筋、水泥等材料是否放置在规定的场地等;⑤监管施工现场设备操作情况,严禁人员在已吊起的构件下面或起重臂下旋转范围内作业、行走或停留等;⑥管理者实时场外监控,发现问题及时和现场人员联络,预防事故的发生[9]。(3)质量管理无论是现浇式还是现在大力提倡的装配式土木工程施工,都存在有质量隐患。现浇式土木工程施工中由于风荷载、地基不均匀沉降、混凝土配合比等因素,易导致建筑物、桥梁隧道等产生混凝土蜂窝麻面、露筋甚至裂缝等现象。装配式土木工程施工中由于部分叠合板跨度过大、运输过程中板间挤压等产生裂纹,裂缝延伸至整个板块,导致构建破坏等问题。传统的质量检测方法是利用专业仪器对建筑物或桥梁隧道等各个部位的力学性能进行测验,用肉眼或者望远镜等辅助工具对其进行外观质量测验,对于特别复杂的工程的特殊部位或者超高层建筑,人工检测危险性大、效率低、难度大,且对于一些面积大或不易观察的地方容易产生检测遗漏的现象[11]。结合无人机的优势与土木工程质量问题的特点,无人机在土木工程施工过程至质量管理中的应用主要为:①无人机搭载自动扫描摄像头,围绕建筑物或桥梁隧道等工程表面飞行,定点悬停观测,将图像传输至地面站,经图像处理等软件技术自动识别裂缝等信息[9];②配有360°全景摄像头的无人机三维建模技术,结合图像特征提取技术,记录质量问题所在位置[8]。(4)绿色文明施工近年来,随着城市的发展,环境保护是人人关心的话题,因此土木工程施工也要求绿色、文明施工,那么无人机在绿色文明施工中的应用主要有:①无人机搭载PM2.5检测仪等专业设备,监测施工现场扬尘问题,自动、准确地识别宽广区域的污染源[10];②掌握材料和设施堆放、废物废渣清理、夏季凉棚及冬季暖棚、照明设施等情况,实现文明施工。
4无人机在土木运营维护阶段的应用
工程完成后投入运营,并不意味着对工程的监管结束。虽然原则上任何一个建筑物或桥梁隧道等都有一定的使用寿命周期,但部分工程在未达寿命周期就会出现质量问题,类似于2017年4月14日杭州萧山一段刚建成8年的高架桥坍塌的事件常有发生,因此我们有必要在工程运营阶段进行监测与维护。现在无人机已经逐步应用于工程运营阶段变形检测中,主要有:使用无人机获取桥梁隧道、建筑物等表面信息,借助图像提取技术提取裂缝,获得裂缝宽度大小、混凝土塌落状况等指标的定量检测以及工程表面各种缺陷的定性检测,比较变形允许值,管理者可快速判断是否需采取措施预防坍塌等事故发生。
5无人机在土木工程应用中的挑战
使用无人机采集信息在时效性、经济性、机动性和采集范围等方面都有明显的优势,在土木工程领域也得到应用与发展,但若要将无人机广泛应用于土木工程中还需要一定的时间,至今许多相关理论、技术、方法还不够完善,主要面临以下几个困难:(1)无人机稳定性不确定:根据土木工程的特点,只能采用多旋翼无人机。多旋翼无人机无论是悬停还是飞行过程中都处于振动状态,拍摄视频或照片中会有抖动,不可避免会造成图像与视频模糊的现象;(2)无人机自身技术有限,有待进一步提高,如飞行受天气影响大,当出现阴雨、雾霾、风力大等天气时无法使用,电池巡航时间受限,一般在15~30min左右,无法长时间作业,以及负荷受限等;(3)土木工程施工现场复杂,不利于无人机飞行,主要体现在施工现场材料、机械设备繁多,高度参差不齐,且在不断变化中,易导致无人机坠机、拍摄效果不清晰;(4)我国无人机管理相关规定滞后:虽然我国无人机发展迅速,但对操作员资质和技能、禁飞区域、飞行监控等管理不完善,导致无人机应用受限,目前无法大力推广。
关键词:应用型本科 课程改革 土木工程制图
1.前言
随着高等教育事业的不断发展,越来越多的地区构建了本科学校,尤其是应用型本科学校发展尤为迅速。现阶段,在学生集中报考热门专业的指导下以及良好的土建类就业形势的刺激下,相当一部分未开设土建类专业的高校纷纷将土建类相关专业诸如工程管理、土木工程加以开设,但是在应用型本科《土木工程制图》的教学中,却出现了一系列有待于迫切解决的问题,对教学质量的强化产生了极大的制约。因此,应用型本科院校应当对《土木工程制图》课程的教学改革提起高度的重视,并且积极的采取科学有效的措施,尽快的实现《土木工程制图》课程的完善。
2.应用型本科《土木工程制图》课堂教学中所存在的问题
2.1教学体系有待明确
作为工业体系中制图的重要基础,画法几何不仅是机械制图的理论知识,也是土木工程专业的基础性课程,但是通常现有的土木工程教材当中所涉及到的画法几何,仅仅是对机械专业授课内容的照搬,进而导致授课内容的繁多和重点不清,在复杂枯燥的理论学习中,学生的学习积极性会受到极大削弱。
2.2课程考核效果明显性不足
当前,传统的考试方式依然是应用型本科院校的主要考核形式,20%的平时成绩,80%的期末考试成绩。由于工程制度作业中有着非常复杂的图形,但凡是要求繁琐图形的绘制,学生便会产生应付的不良心理,极大的忽视了绘图质量,而只讲究绘图速度和图纸数量,此类考核方式对学生绘图能力的提高是极为不利的。
2.3学时分配的有欠合理性
在教学计划方面,通常土木工程制图课程是划分成建筑制图与画法几何两部分,大约各占32个学时的时间。正是因为应用型本科土木工程专业对“大土木“的概念有着较强的依托,因而并没有在大一让学生对专业方向加以自主选择,再加上土木工程制图学习之前,绝大多数的学生均缺乏相关专业常识,没有全面的认识到土木工程方面的概念,严重的缺乏专业知识基础,常常并不清楚未来发展路线的选择,便要求教师在专业制图知识的传授中,切实的讲解清楚岩土、民用建筑与工业建筑、桥梁与道路、岩土等方面的内容,但是由于以往的课时安排常常无法满足教学的要求,在教学中常常是顾此失彼、捉襟见肘。面对跳跃性较大、涉及面较广的制图课程,学生极易有畏难情绪的产生,这便对课堂教学效果产生了严重的影响。
3.改革应用型本科《土木工程制图》课堂教学的有效途径
3.1重视学生动手能力的培养
由于应用型本科院校培养的主要是生产一线的高级管理及技术人才,需要较强的实践动手能力以及扎实的理论基础知识,所以,实践教学是应用型本科院校不可或缺的教学环节,需要教师提起高度的重视。比如,在对道路路线工程图的内容进行讲解时,教师可以与工程上的实例有机的加以结合,在详细的讲解理论知识的同时,让学生动手画路线横图、纵图及平面图,借助于综合性的训练,不仅学生的读图能力能够得以加强,而且学生的动手实践能力也能够得以提高,学生由此还能产生浓厚的学习兴趣。再比如,在AutoCAD 教学部分,教师应当尽可能多的鼓励学生上机练习,尝试着画专业图。
3.2增加构形设计,调整教学内容体系
随着应用型本科院校中土木工程制图课程教学的逐步深入,综合社会对毕业生所需的素质与能力的了解调研可知,应用型本科土木工程制图课程应当尽可能强化学生的“测绘”能力、“计算机绘图能力”以及“手工绘制草图”的能力,并且以此为基础加强培养学生的“构形设计”能力,从而促进学生综合素质的提高,使学生切实具备良好的审美能力和初步设计能力。比如,在应用型本科土木工程制图课程中将4学时的“构形设计”教学内容加入,并且对整个课程有效的进行整合,则有助于课堂教学体系的改革,更重要的是切合了土木工程字体课程的教改趋势。
3.3合理调整考核模式
在土木工程制度课程教学中应当明确的是,应用型本科所培养的重点是一线生产的管理及技术专业人才,尤为重视的是学生所具备的动手实践能力,因此,教师应当合理的配比理论教学与实践教学,适量的对制图作业加以布置。同时,制图作业的题目应当精炼简洁,具备明确的目的性,以便于借助于课后习题的练习,巩固理论基础知识,提高实践动手能力。对于作图难度较大且有着较强技巧性的作业,教师应当根据学生的能力适当的布置,尽可能选取绘图量较少且有代表性的作业加以练习。比如,建筑施工图作业的练习对象可以是一栋三层楼房,这样便能够在作业中全部囊括顶层平面图、中间层平面图、底层平面图以及楼梯画法、剖面图、立面图、平面图等知识。在期末考核过程中,可以将考核方式调整为50%的期末成绩、25%的出勤、25%的手工制图作业,这样不仅能够实现有效的绘图能力锻炼,还能够调动起学生学习的积极性。