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篇土木工程课程设计范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
课程设计是为了锻炼和加强学生的实践动手能力,老师不能越俎代庖,对课程设计一切包办,也不能对学生关于课程设计的什么问题都回答,更不能简单的把往届课程设计给学生,让他们参考着做。这样学生就失去了思考的动力,也是对学生的不负责。诚如考前划重点教学,对平时认真听课的学生是一种不公平,更是滋生“临时抱佛脚、考试打小抄”风气的原因之一。对于第一次做课程设计,学生大多是很迷茫的,没有大概的思路。学生不能局限于所学的教材,要多去图书馆借阅相关的书籍、规范,也可以网上百度,实在不会,再找指导老师答疑。老师答疑,也是以抛砖引玉为主,答案还得学生自己去做。学生一般都有班级群、专业群,指导老师在群里可以共同答疑指导,并把一些电子规范和相关参考书放在群共享,方便大家一起学习和讨论。在具体的设计过程中,事先把一些要求讲好。如桩的类型、桩持力层选择、桩长、截面尺寸确定,内力计算和配筋设计等,要结合土力学、混凝土结构设计原理等,同时考虑规范的要求,让学生明白对于土木工程,行业规范就是法律,必须遵循相应的规范。让学生清楚每一步的设计过程。设计说明书必须手写,所有的计算过程必须手算,因为手写能进一步加深印象,手算可以更加弄明白公式的含义和来龙去脉,而电算只是输入参数,具体的过程却已经编程求解了,不能引导学生思考。学习成绩好的,可以用电算来做对比。在绘制图纸的时候,必须严格按照国家相应的绘图要求进行,如比例尺、图纸的整体布局、线条粗线、图名、尺寸标注等。图纸是工程师的语言,必须熟练掌握CAD。图纸是施工图,要能够方便施工。其中比例尺的概念很重要,在每年的课程设计答辩的时候,总有一些学生没弄明白比例尺的概念,随便画图。
2严格答辩及推行二次答辩
学生答辩,首先看图纸,图纸不过关,一律重画,再答辩。图纸过关了,看设计说明书,如果设计说明书雷同,则必须重做。设计说明书过关,则结合设计说明书和图纸,进行提问。提问的范围很广,可以是关于本设计的任何相关知识,也可以是关于基础工程的,也可以是关于以前学过的其他专业课等。课程设计成绩是平时+答辩,平时占60%,答辩占40%。因为课程设计只有短短1周时间,有些指导老师对学生还不太熟悉,平时成绩就没法评定,此时应着重参考答辩情况,如提问、图纸、设计说明书等。应摒弃常规的一次答辩方式,即不管学生平时做得怎么样,也不管设计错误与图纸错误与否,只要最终能有图纸和设计说明书,即可答辩通过,然后在图纸和设计说明书上进行批阅,而少了学生再次修改的步骤,以及学生重新认识提升的机会。我院岩土与地下系推行二次答辩。答辩不过关,必须回去重新认真做设计说明,重新绘制设计图,进行二次答辩,方能通过。这样让学生明白课程设计不是随随便便一个简单的事,必须认真对待。
3结语
关键词:土木工程专业;建筑工程方向;毕业设计;微课应用;实效
0引言
毕业设计是本科学生在校期间的最后学习和综合训练阶段,是学习深化、拓宽、综合应用所学知识的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。土木工程专业毕业设计的目的是实现本科培养目标、培养学生综合应用所学专业知识解决实际工程问题的能力,在毕业设计期间训练学生严谨、细致、认真积极的工作态度,培养学生工程意识和主观能动性,为将来学生在工作岗位上出色地完成任务打下基础[2]。结合本人多年的毕业设计指导经验,学生独立性差,习惯机械地照搬例题和应用设计软件,以偏概全、以点带面,知其然而不知其所以然,知识体系紊乱,设计成果漏洞百出。因此,如何提高本科院校土木工程专业毕业学生的设计水平,提高学生的设计实效,是本科院校土木工程专业教育工作者必须探讨的问题。
1土木工程专业毕业设计特征
1.1毕业设计课题的共性与个性
从近几届的毕业设计来看,毕业设计课题具有如下共性:大多数毕业设计课题均来源于工程实践或模拟工程实践,如教学楼、办公楼、宾馆、公寓、大型商场、高层住宅、图书馆等,其结构型式为多层或高层混凝土框架结构,要求学生在规定的时间内完成建筑方案设计、结构计算和施工图绘制等基本任务。但根据各高校的具体情况,毕业设计课题具有其个性:选题方式、课题的深度、指导模式、质量控制等各有特点。如我校毕业设计个性鲜明:老师按照1∶1.2的比例提供课题,并上传至教务处网站,课题按难度分A、B、C三个等级,学生在四年一期期末进行网上选题,并分阶段自主选择指导老师;指导老师利用毕业设计管理系统自主选择学生,师生双向选择;同时制定质量控制手册统一成果评定标准,按环节评分确保全过程质量控制。
1.2毕业设计指导模式
传统的毕业设计指导模式是以班级为单位分派3~4位指导老师,指导老师协商排好值班表,确保工作期间的每个时间段均有老师值班,值班老师负责全班同学的答疑和指导,由于每位老师指导的面广、时间有限,对单个学生的设计成果缺乏系统的了解,最终所取得的毕业设计成果内容不完整,深度不足,远远达不到本科教育的培养目标。基于此,我校打破传统的以班级为单位的指导模式,全院范围内分阶段师生双向选择,结构方向的老师指导建筑结构阶段,施工方向的老师指导施工组织和清单工程量计算阶段,优化了老师的资源配置。每位老师限额指导15~20位学生,全过程一对一的指导,指导老师可现场答疑,也可远程指导,全方位监控学生的设计过程。
1.3毕业设计指导效果
多年的实践证明,我校土木工程专业毕业设计改革效果明显,学生的设计成果质量有较大幅度的提高。在毕业设计改革的实施过程中,老师们发现了一个深层次的问题:学生之间的团队意识较差,资源共享的理念缺乏,对问题的考察、论证能力较差。部分学生照搬书本或设计范例,过度的依赖结构设计软件和相应程序,依赖老师,既不对具体问题加以探究,又不对设计结果加以分析、校核,习惯于就某些数据或公式的来源提问。指导老师疲于回答这些表面的问题,有时甚至于一个问题重复回答10来次,耗费了老师们大量的精力而无法深入疏通学生的知识体系和优化结构模型。为了能扫清这些普遍性的问题,留出更多的时间针对每个学生的课题特点进行特性指导,我们引入了毕业设计微课堂。
2土木工程专业建筑工程方向毕业设计微课堂的架构与实效
2.1毕业设计微课堂的架构
为了让学生对大学四年所学的知识有一个系统的了解且能融会贯通,更全面地培养学生的工程实践能力,我校土木工程专业建筑工程方向毕业设计向来是“假题真做”,其内容包括建筑方案设计、全套建筑施工图设计、一榀框架的结构手算、结构电算、全套结构施工图设计、施工组织设计、清单工程量计算七大部分。多年的指导经验告知,设计中出现的普遍问题是学生的结构概念缺乏,建筑方案的结构体系紊乱,建筑施工图空洞、结构施工图不完整。其最大的问题在于手算一榀框架的内力和配筋,学生盲目地照抄范例,机械地照搬计算过程,不探究内容的对与错,对整个知识体系无系统的了解,结构计算书杂论无章,答辩时一问三不知,设计效果差。如何培养学生的主观能动性,疏通知识体系,使其尽快的融于工程实践,毕业设计指导课题组的老师们针对学生集中出现的问题和解题困惑,精心制作了20个毕业设计微课堂,引导学生一步步地学习,掌握结构布置及结构计算的要点。在微课堂的架构设计中,每个微课堂对应一个知识点,授课教师详细地阐述了其要点、各计算环节关键问题的处理,制作了学习任务单、进阶练习题,微课视频及微课课件,并上传至湖南微课网,学生点击“注册”,待身份审核通过后,即可在线学习、提问、进阶练习,每天安排一位老师在线解决学生的问题。
2.2毕业设计微课堂的应用实效
微课制作完成后,安排了5位老师对学生集中授课,详细讲解了微课的学习要点,指导学生按微课排列顺序进行学习。要求每个学生上网独立完成20个毕业设计微课堂的学习并评价,且做完全部的测验,分析错误的原因并在线提问,有错即改,直至满分。整个结构设计阶段按100分计算,微课学习占20分。通过这些行之有效的措施,督助学生学完了20个毕业设计微课堂,整个设计期间学生的微课点击数达到23000多次,完成了521在线答疑。通过学习,学生对结构设计有了一个全面、系统的了解,结构计算中的一些基本问题通过自学微课解决了,老师们能腾出更多的时间对学生进行个性指导,优化其设计成果。大部分学生的手算计算书条理清晰、内容完整,计算结果合理;答辩时思路清晰、问题回答较正确;设计成果深度完全满足本科毕业设计阶段人才培养方案的要求,设计效果较往届有较大程度地提高,微课的应用取得了实效,值得推广。
3结束语
文中通过研究毕业设计的特征,探讨了毕业设计的共性与个性,从毕业设计选题、毕业设计的内容安排、毕业设计的指导模式、师生的资源配置、毕业设计的指导效果等方面进行了比较,指出传统的设计指导模式不利于优化教师资源。为了能让教师有更多的时间对学生进行个性指导,优化其设计成果,引入了毕业设计微课堂,微课堂系统地阐述了结构设计理念,针对学生设计中容易出错或遗漏的问题、各计算环节关键问题的处理等进行了详细地讲述,有效地解决了学生设计中的共性问题。微课的应用,既提高了指导老师的指导效率,同时也加强了学生的结构概念,取得就较理想的毕业设计效果。
参考文献
[1]孙德发,赵全振,江平.土木工程专业毕业设计教学改革研究与实践[J].高等建筑教育,2009.
[2]郭晓燕.土木工程专业毕业设计的改革与实践[J].东南大学学报增刊,2012(11):260.
[3]张亦静.基于团队协作的土木工程专业毕业设计模式探讨[J].湖南工业大学学报,2008(3):107.
[4]孙文彬.土木工程专业毕业设计教学改革与实践[J].长沙大学学报,2006(9):101.
[5]祝彦知.土木工程课程设计与毕业设计模式探索[J].高等建筑教育,2009(4):109.
我校是以城市建设类专业为特色的普通高等院校,土木工程专业是我校的主干专业,也是国家特色专业,其工程实践性强,与国家建设关系密切,社会需求大.在新形势下,如何进行教学内容与课程体系的改革,提高学生的实际工程能力,更好地适应社会发展的需要,同时提高教学质量与水平,争创市级、国家级精品课程,是我校面临的新课题.土木工程材料课程是土木工程专业的一门学科基础课,课程承上启下.同时,它也是很多与土木工程相关专业必修的一门专业基础课,课程涉及专业多,学生人数多,受益面大.因此,笔者以土木工程材料课程为基点,对其精品课建设的课程体系构建进行了积极的探索.
2土木工程材料课程体系构建
2.1师资队伍建设
师资队伍建设是精品课建设的前提条件,也是教学质量的关键与保障.精品课的建设首先需要有一支师德高尚、治学严谨、学术水平高、教学经验丰富、教学效果良好的高素质教师队伍.在制定精品课建设规划时,应以课程为单位合理配备师资,形成一支以主讲教授负责、结构合理、人员稳定、教学水平高的教师梯队,并按一定比例配备辅导教师和实验教师.主讲教授应了解学科前沿知识以及学科和课程的发展趋势,能把握学科的发展动向,对课程的内容有合理定位;梯队主讲教师应具有丰富的教学经验,能在教学一线贯彻教学意图并有效地实施教学活动;实验教师除应能指导学生进行基本的、综合性的试验外,还应在此基础上开展一些创新研究实验.师资队伍建设是一项长期的工作,必须给予充分的重视,应使课程组教师的学历结构、职称结构形成合理梯队,并采取相应的评价机制、激励机制和用人机制等,确保课程达到理想的教学效果.对于当前不能满足要求的教师应制定培养计划,有计划地实施培养,使得课程教学具有一定的延续性,以确保精品课建设的持续进行.
2.2课程知识体系的构建
课程知识体系与内容的确立,即教学大纲的制定是否得当,对于教学效果、学生知识体系的构建起着至关重要的作用.课程教学内容要具有基础性、普遍性、科学性、先进性,能及时反映本学科领域的最新科技成果,以达到宽口径、厚基础、重能力、求创新的教学目标,这对于卓越工程师的培养尤为重要.
2.2.1理论教学
(1)教学内容的设计.
土木工程材料课程是一门理论性、实践性均较强的学科基础课,它涉及土木工程建设中所需要的各种材料及其制品.由于材料的种类繁多,涉及的学科领域广,因而形成了庞大的土木工程材料内容体系.为此,在课程教学设计、内容规划方面,要充分考虑到不同专业学生的专业特点,对课程的内容体系进行适当的分解、深化、组合与重构;并着力解决好教学内容的丰富性与课堂学时的有限性,教学内容的基础性与材料科学的发展性,材料知识的理论性与材料的应用性之间的矛盾.例如:对于土木工程专业的学生,应对水泥、混凝土的有关内容进行加深加宽,适当增加水泥净浆、高性能混凝土和混凝土的设计、生产、检测等内容,并加强材料耐久性知识的讲授;对于道路工程专业,则应增加无机结合料、沥青混合料、土工合成材料等内容,并对石材、集料的内容适当多作介绍;而对工程管理类的专业,教学内容的面要广但深度要适当.随着材料科学的发展,新材料、新技术、新标准的不断出现,教学内容要及时进行更新和补充.如高分子材料品种很多、发展很快,各种新型砌块、环保墙板的涌现,以及各种性能优异的新型防水材料的应用等,都应及时引入课堂,进行补充加强;而对于逐渐淘汰的,如烧结黏土砖等高能耗、非环保材料则应予以简略,或采用对比的方法讲述.此外,材料科学的理论性深度应适当,要与应用性紧密结合,体现出理论指导实践,实践丰富理论的相互作用.如教师在讲课中及时补充了“鸟巢”、“水立方”等工程中所采用的新材料、新技术,在充分体现工科院校特色的基础上,使学生掌握更多的工程实践知识.
(2)教学方法的多样化.
教学内容的传授需要好的教学方法来体现.要不断改革教学方法,逐步形成以多媒体教学为主的教学方式,充分发挥教学课件图、文、像并茂,信息量大和直观形象的优势,同时积极开展工程实例法教学,形成一套有特色和较为成熟的教学模式.在课程教学过程中,既要注重夯实基础理论知识,又要加强与工程实践相结合,以工程实例来说明相关的知识点;要加强材料的应用性知识,强化学生作为卓越工程师的工程意识和责任意识,使学生具备依据工程特点、材料性能合理选用材料、正确使用材料的能力.例如,在讲授混凝土骨料的质量与级配理论时,引入了汶川地震中最牛小学的工程实例,极大地吸引了学生的注意力,强化了学生的工程意识、责任意识.学生反应这种教学法很鲜活,时代感强,有利于提高思维能力.课堂教学中,还应重视研究性学习、探索性学习、协作学习等现代教育理念在教学中的应用,指导学生自主学习,提高学生的思维能力和创新精神.如在讲授水泥的性质、品种与应用时,提出了大体积混凝土的工程问题,让学生通过思考选择适宜的水泥品种,并进行课堂讨论,将工程实践与理论知识联系起来,使所学知识也活起来.
2.2.2实践性教学
实践性教学环节是工科院校加强理论与实践相结合的重要环节,也是国家实施卓越工程师培养计划重要的加强训练环节.
(1)实验教学.
教学实验是课程教学体系中重要的实践性教学环节,按照基本技能、应用能力、综合素质培养的目标,要重点改革实验教学的形式和内容.在土木工程材料课程中设置了基本性能实验、综合实验及设计创新实验三个模块.通过基本性能实验,应使学生掌握材料基本性能的检验方法及相应的试验技能;通过综合实验,应使学生能根据不同情况下不同的试验结果,对材料的性能进行综合分析;设计创新型试验可根据学生的需求展开,实验室对学生开放,为学生进行课外科技活动提供平台.在这种设计创新型试验中,教师可为学生安排一些设计型、创新型、研究型的实验,可以针对某一问题进行较深入的试验研究,如减水剂或掺合料对混凝土强度、流动性、耐久性的影响,混凝土裂缝影响因素分析,聚丙烯纤维对砂浆抗裂性能的影响等.学生在对所研究问题进行充分思考后,自己设计出实验内容和实验步骤,并通过具体的实验操作、试验现象的观察、试验数据的处理分析、试验结果的总结以及试验报告的编写等一系列环节,得到一次全面的系统的训练.这样,既培养了学生对材料科学研究的兴趣,又为学生解决实际工程问题提供了方法论,为提高学生的创新能力和综合素质创造条件.
(2)结合工程的实践教学.
普通本科高校的定位是培养应用型人才,为加快卓越工程师的培养进程,应使教学活动更加接近工程实践,让学生在工程中得到锻炼,毕业后才能尽快适应和胜任实际工作.一方面,教师在鼓励学生进行设计创新型试验的同时,还应鼓励他们参与具体的科研活动.学生可以参加到教师的科研课题中,也可组织能力强的学生在教师的指导下自己确立科研课题,并在实验室或借助实际工程开展研究工作.另一方面,教师还应适时地组织学生进行一些课程实习.如组织学生到水泥厂、混凝土搅拌站及典型的实际工程现场去参观(如参观大体积混凝土工程等),以增加学生的感性认识.同时,引导学生善于在实际工程中发现问题,并对这些问题展开讨论,积极运用所学知识去寻求分析、解决问题的方法和途径.也可邀请有关专家作专题报告,让学生了解工程中有哪些关键问题需要解决,解决的思路是什么,需运用哪些相关知识等.学生在与实际工程的紧密接触中,感到学以致用,从而提高了他们的学习兴趣,开阔了思路,激发了创新意识,进而使其研究、处理问题的综合能力和素质显著提高.这些都对尽快达到卓越工程师的培养目标有极大的促进作用.
2.2.3网络教学资源建设
在当前信息化建设快速发展的今天,网络资源赋予精品课建设以强大生命力.理论教学、实验教学以及实际工程现场的学习都是在有限的时间内完成的,要想将课堂延伸,应充分利用网络资源,即通过网络课堂为学生的学习提供很好的补充.我校在土木工程材料课程中建立了课程网站,其资料丰富、图像鲜明、信息量大,已设有理论教学、实验教学、新材料博览、技术标准及工程实例等几个专栏.理论教学栏目包括教学大纲、教案、教学课件、习题等各种教学文件及丰富的课程资料,便于学生随时查阅;实验教学专栏设有实验室介绍、基本的实验项目、实验指导书及相关的实验视频等有关实验教学的文件及资料;新材料博览栏目设有大量的土木工程材料样本、应用图片及图像,对教学内容进行了多方面的补充与延伸,增加了学生的感性认识,并极大地扩展了课堂知识;技术标准栏目收集了各种现行的材料技术标准,还直接与国家各标准网站链接,便于学生和教师及时查看最新的标准与规范,以更好地服务于教学;为加强理论知识与实际工程的联系,网站还设置了工程实例专区,有各种工程实例供学生随时了解查看,既扩大了学生的视野,也使其体会到肩上责任的重大,增强了工程意识、责任意识与创新意识.此外,为加深学生对课程内容的掌握,网站中还搜集了各种参考教材、科技文献目录及相关网站资料;并设置了试题库专栏,有大量的习题供学生练习;为加强学生与教师的沟通,还设置了交流栏,使教师能及时了解学生的学习动态.总之,应充分利用网络平台给课程提供的强大支持,使课程的知识体系延伸,加强课堂教学效果,实现优质教学资源共享.
2.2.4教材建设
精品课程的建设,是许多项课程建设的糅合,精品教材建设是其中一项重要的内容.目前,土木工程材料教材的版本很多,选用合适的教材有利于促进学生的学习,对于推进教学改革,取得预期的教学效果至关重要.在选择教材时,首先要看其课程体系能否反映先进的教学思想,体现教改的意图,教材不能仅仅是基本原理、基本技能的介绍,而应该有课程建设的创新点出现.如:为加强实践性教学,教材应体现与工程实际紧密结合,做到理论联系实际;教材内容应能反映学科前沿成果,并不断更新;教材应具有鲜明的特色,要与学生能力、素质的培养和创新教育的教学方法相吻合.课程组经过多年持续深入的课程建设与改革,通过对不同专业教学内容进行分解、组合及深化,编制出版了一套适合本校学生的具有专业特色的教材,并包括配套的多媒体课件、实验指导书及相关的习题指导书等.由于拥有一套比较完善的、立体化先进教材,从而保障了培养卓越工程师教学的基本需要.这套教材的编写也体现了课程组教师的学术思想、学术风格和教学水平,使精品课程建设上了一个新台阶.
3结语
收稿日期:2012-11-15
作者简介:肖明葵(1952-),女,重庆大学城市科技学院教授,博士,主要从事结构工程、力学研究,(E-mail).cn。
摘要:从应用型本科人才培养目标出发,考虑生源实际情况,结合《高等学校土木工程本科指导性专业规范》中对力学系列课程知识点的需求,提出了独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设的意义和方法,建议在教学中加入工程力学应用方面的具体内容,为培养应用型人才提供更好的课程平台。
关键词:基础力学;课程建设;教材建设;独立学院;土木工程专业
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)03-0055-03 一、独立学院办学定位及特色专业建设需求
独立学院是由国家机构以外的社会组织或个人出资举办的本科学历教育高等学校。自2008年教育部关于《独立学院设置与管理办法》[1]出台以后,独立学院发展迅速,规模效应已经形成。独立学院办学主要定位于应用型本科人才的培养,专业设置以市场为导向,服务地方经济。因此,在西部大开发的形势下,重庆大学城市科技学院土木工程专业成为学院的特色专业之一,为地方建设培养亟需的应用型专业人才。
土木工程专业学习的重要基础课程是力学课程,力学课程是学习后续专业课程的基础,也是学生今后参加建设工作必须掌握的专业基础知识。学生无论就业于设计单位还是施工单位,力学知识必不可少,即使是在施工单位,也会碰到诸如塔吊或脚手架的强度和稳定性、模板强度等施工力学问题。因此,独立学院土木工程专业中,基础力学课程是基础课程建设的重点。
二、独立学院基础力学课程建设和教材建设现状
课程建设水平高低直接影响学校教育教学质量,课程建设的重点是教学内容改革、教材建设和师资队伍建设,其中,教材建设是重点之一。独立学院依托于母体学校,实行相对独立的运作模式,资源共享。大多数独立学院在依托母体学校办学的过程中,课程建设基本应用母体学校的建设成果,即课程设置和教材使用等都与母体学校基本一致,这是独立学院课程建设和教材建设的一大弊端。目前独立学院招收的学生入学成绩等状况不如母体学校,培养定位也与母体学校有较大差别,属于培养应用型本科层次。土木工程专业的学生就业方向基本是到基层建设单位从事施工、监理等技术工作。而能够举办独立学院的母体学校大多是211、985学校,属于研究型学校,同类课程所用教材对于独立学院的学生来说,理论教学内容偏多偏难,实践性严重不足,针对性不强,对培养应用型人才的教学也极为不利。独立学院的培养方向又有别于高职高专,属于本科层次,不应定位在仅仅培养动手操作的能力层面。因此,针对独立学院本科学生的课程和教材改革,已经提到议事日程。
三、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。
四、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。
五、结语
独立学院土木工程专业基础力学的课程建设和教材建设有别于母体学校和高职高专学校,从培养应用型本科人才的培养目标出发,考虑生源实际情况,结合《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,对独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设提出建议,倡导在教学内容和教材中加入工程应用方面的力学知识,为培养应用型人才提供更好的课程平台。
参考文献:
[1] 教育部令第26号.独立学院设置与管理办法[Z].2008.
[2] 肖明葵.理论力学[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3] 刘德华.材料力学[M].重庆:重庆大学出版社,2010.
[4] 土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
Course and textbook construction of mechanics and materials strength for
civil engineering in independent colleges
XIAO Mingkui, REN Xiaoqin, XIANG Juan, ZOU Zhaowen
(City College of Science and Technology, Chongqing University, Chongqing 402160, P. R. China)
总体上讲,当前土木工程专业课程设计实践教学效果不佳:学生的积极性、主动性不够,课程实践性不强,提交成果存在思路不清、重点缺乏以及脱离实际的问题,创新思维没有得到体现。具体包括以下方面的问题:
(1)选题方面:课程设计题目虽然来源于实际工程,但多是对工程问题的模拟、简化,与实际情况相差甚远;部分原始设计数据陈旧并沿用多年,不仅与本专业前沿理论缺少联系,没有体现学科最新的理论和技术,更不能满足学生设计成果多样化的要求。
(2)教学方面:沿用传统的课堂模式,即由老师讲解设计步骤、重难点,学生参考相关设计规范和标准,完成设计任务。这种教学模式,教师仍然是教学过程的主体,学生处于被动接受状态,自主性没有体现;同时课堂教学难免出现重理论、轻实践的倾向,有闭门造车之嫌。
(3)教学指导方面:指导资料有限,一般只提供相关参考书目,包含基本设计要求的指导书;师生之间缺少交流渠道,仅仅是通过固定时间的答疑,学生的问题得不到及时答复。所以导致教师对学生的指导不足,学生难以找到切入点,造成学习上的盲目性,在时间有限的情况下,势必会影响到设计结果。
(4)成绩评定方面:缺少平时的考核环节,教师不了解学生完成课程设计的过程,最终只是通过设计成果评定学生成绩,导致考核分数不客观、不科学;同时,学生设计成果中存在的问题,不能及时回馈给学生。上述存在的问题,不仅影响到课程设计的教学效果,很难激发学生学习的主动性、积极性,更无益于学生分析问题、解决问题能力的培养。
二、土木工程专业课程设计的改革思路
土木工程课程设计环节的问题在教学过程中普遍存在,并且已经引起了高校教师的极大关注,包括众多一线教师在内的相关专家学者对此展开研究,并采取了不同的实践教学方法,促进课程设计教学效果的提高。文献针对混凝土结构课程设计存在的问题,提出设计内容多样化,设计要求实际化以及加强教师对学生的指导、改革考核方式等方法来促进课程设计的教学效果;文献针对土木工程课程设计中存在的问题,提出改革指导模式,成立指导与答辩小组,实行课程设计答辩的模式。文献提出将“混凝土结构原理”“混凝土结构设计”“房屋建筑学”“建筑结构抗震设计”的四个课程设计整合为完整的建筑和结构设计过程,形成连续的整体;文献提出将土木工程专业课程设计实践进行整合,将各个相对独立的子课程设计按专业培养目标系统化,整合为一个有总体规划的总课程设计,按总目标,分阶段执行;文献提出将“房屋建筑学”、“钢筋混凝土”、“钢结构”、“建筑施工”、“工程概预算”等课程设计以工程设计为主线进行系统化整合,依据建筑-结构-施工组织-施工图预算工程设计顺序,把不同科目的课程设计连贯起来,分阶段实行。由上述可知,目前关于土木工程课程设计的改革体现在两个方面:其一是加强土木工程课程设计的选题、指导及成果要求,包括课程设计题目工程化、任务多样化、指导实际化、成果验收严格化,实现“真枪实弹”做课程设计;其二是通过课程设计整合,将分散的课程设计按照时间上、内容上先后组织起来,形成课程设计系统体系,在总体目标的基础上,分阶段、分目标完成。
三、课程设计网站的提出及主体思想
针对多年指导学生课程设计中发现的问题以及相关经验积累,并结合当前先进的教育理念和信息化网络化发展的趋势,提出构建课程设计网站的思想。课程设计网站的出发点基于以下三个方面:
(1)土木工程课程设计存在诸多问题,影响力学生的积极性、削弱了教学效果;
(2)随着网络化、信息化迅速发展,教师和学生可以不受时间、空间的限制方便的访问网站;
(3)构建课程设计网站,实现指导学生课程设计的一系列流程。
相对于传统的课程设计教学实践过程,该网站组织结构具有以下特点:
(1)按照学生认知过程进行结构设计,实现了学生自主学习的主体地位,更体现了以人为本的思想;同时,该网站具有完成课程设计的一系列流程的功能,包括:知识预习、检测,设计任务分配,课程设计指导,师生交流,成果提交,教师批阅,简化一系列相关流程;
(2)利用网络化、信息化的优点,充分利用网络资源;采用多媒体技术,探索适合土木工程专业直观、生动、形象、高效的新型教学模式,营造出数字化教学环境,进一步拓展教学阵地,使教学活动突破时间和空间上的限制。
四、结论
本文在初步探讨土木工程专业课程设计实践环节存在问题的基础上,结合相关专家学者的研究实践,提出构建适合土木工程专业的课程设计网站,对土木工程人才实践培养环节进行探索改进,得出以下结论:
(1)当前土木工程专业课程设计环节存在思路不清、重点缺乏以及脱离实际的问题,并且这一问题在实践教学中普遍存在,严重削弱了其实践教学效果;
(2)土木工程课程设计更多的是强调为课程服务的功能,其定位不明确,缺乏系统的理论指导,没有形成独立的、反映工程实践教学自身规律的教学体系;所以,有必要加强课程设计系统性实践理论的研究,真正实现其实践教学目的;