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1.内容多,授课时数少。
在大多数高校工程类专业的培养中,土木工程概论课程的课时一般为32学时。然而,课程内容涉及土木工程材料、地基与基础、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、隧道与地下工程、水利水电工程、给排水工程和土木工程防灾减灾等多个章节,显然课时严重不够。因此在上课的时候,教师一般只能注重内容的广度,无法兼顾内容的深度,比如在介绍建筑工程这一章的时候只能提纲式地介绍其结构类型。
2.课程的教学方式主要是理论教学。
目前,在该门课程的教学中,教师主要采用的是多媒体教学加板书教学,主要讲授各工程的理论知识。多媒体教学可以展示平面或立体效果,可以图文并茂,可在多媒体课件中穿插大量的工程实例、施工现场的照片,甚至可以加入动画效果,极大地丰富了课堂内容。但是从上课效果来看,如果只按照教材内容进行理论讲解,即使有大量的工程实例,学生也很容易产生视觉疲劳,上课效果并不是很理想。比如,在讲构件中的梁和拱的时候,这两者的受力有何不同只能纸上谈兵,学生没办法通过实践来验证。这使得学生只能通过死记硬背来记住相应的知识,大大降低了学生学习的主动性,进而产生了厌倦的心理。
3.缺乏正确的认识。
大多数工程管理的学生对自己的专业缺乏正确的认识,他们理所当然地认为工程管理专业和土木工程专业区别不是很大,认为工程管理专业的学生要学习土木工程专业的所有专业课程,只是要比他们多学一些管理学、经济学等课程。在这样的错误认识下,简单地认为土木工程概论就是土木工程,导致对专业课的期望很大。由于受课时的限制,对相应章节的讲解深度不够,只能提纲挈领的做介绍,这和大多数学生的预期产生偏差,使他们对课程的兴趣降低。他们把土木工程概论课程的概率两个字直接忽略了,认为土木工程概论就应该像土木工程一样,不只是简答介绍理论知识,应该深入介绍相关工程的施工技术。
4.教师经验不足。
一方面,高校教师队伍逐渐年轻化,很多教师都是一毕业就进入高校任教,教学经验不足,对教材驾驭能力较弱。另一方面,土木工程概论涉及内容多,知识面广,对教师的要求更高。但是大多数教师只对某一专业领域比较熟悉,比如只对建筑工程较熟悉,但对桥梁工程就没那么了解,这样在授课上就显得力不从心。再者,大多数教师一直处在学习教学环境中,缺乏相应的实际工程经验,因此想要更好地带动学生的学习积极性比较难。
二、《土木工程概论》教学效率提高的措施
1.教材选择。
目前关于土木工程概论的教材颇多,每本教材在结构体系上大致相同,但是在具体内容上各有侧重点。教材的选择应结合本校学生实际,充分考虑学生的层次,选择适合的教材。我校工程管理专业的学生在大一下学期开设了土木工程概论课程,这也是学生接触到的第一门专业课程,此时学生没有任何专业基础。因此,选择的教材既要具有一定的知识宽度和深度,也要容易理解。教材应具有应有的理论深度外,还应理论联系实际,密切结合实际工程,全面展示土工工程的技术内涵,拓展学生的视野,激发学生的学习积极性。比如在建筑工程章节,针对超高层建筑应有当前世界经典的建筑介绍。在众多的教材版本中,大多数结构安排合理、内容详略得当,并且图文并茂,学生理解起来比较容易。除此之外,选择的教材内容应该新。我曾先后选择过多种教材,如叶志明主编的《土木工程概论》,重庆大学出版社出版的段树金等主编的《土木工程概论》,这些教材都是比较适合本校学生的。从授课情况及学生反映来看,这几本教材都是适合的。
2.丰富教学手段。
土木工程概论课程很多内容都和实际联系紧密,比如地基处理方法,学生以后在工程处理的时候就能实际应用所学的方法。在讲课的时候,教师可以找些具体工程处理地基的视频,让学生直击现场。在讲授桥梁工程、隧道工程施工方法的时候,教师可以用动画形象地展示施工工艺流程。通过动画、视频的运用,教学内容更加丰富,课堂更有活力,学生学习积极性也更高。除此之外,课堂中可以引入模型教学。在讲钢材的时候,“H型钢”是一种经济型断面,教师可以在课堂中用三片字块模拟,将其组合成不同的形状受力,最终得出H型是最佳的一种断面。在桥梁工程章节,让学生自行组队,完成一座纸桥建设。
3.多样的考核方式。
关键词:桥梁工程;教学改革;卓越工程师;课堂教学
作者简介:周道传(1982-),男,安徽和县人,江苏科技大学土木工程与建筑学院,讲师;
董作超(1979-),男,江苏连云港人,江苏科技大学土木工程与建筑学院,讲师。
基金项目:本文系江苏科技大学引进人才项目(项目编号:35281003)、江苏科技大学2011年高等教育科研项目(项目编号:GJKTY2011-08)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0105-02
“桥梁工程”是土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程,在专业课程体系中占有重要的地位和作用,“桥梁工程”课程主要内容包括各种类型桥梁结构的设计计算,构造措施及施工技术等,“桥梁工程”课程教学课时多,教学内容多,信息量大,对教师的教学水平要求高。该课程的教学质量对土木工程专业道桥方向学生的培养质量关系重大,同时,该课程内容也是土木工程专业道桥方向学生后续进行毕业设计的主要内容和参考知识。针对该课程的特点,结合国家卓越工程师培养计划的推进和落实,对该课程的教学思路、教学方法进行教学改革和探索,对于提高教学质量和改善教学效果,培养具有较强工程实践能力和创新能力的综合性工程应用人才,具有重要的现实意义和长远的社会价值。
一、“桥梁工程”课程现状
“桥梁工程”课程是江苏科技大学土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程,该课程设置在大三的下学期,72学时,主要授课内容包括梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的设计计算、构造及施工等。除了课堂教学环节之外还包括两周时间的课程设计实践环节。在平常的教学中理论教学内容偏多,学生的实践能力得不到应有的锻炼,通过设置课程设计实践环节可以提高学生的实践能力,但是现有的课程设计存在着一些问题,实践锻炼效果不佳,使学生的实践能力和工程素质有所欠缺,与国家对高层次工程人才所要求的卓越工程师培养有所不符。为满足国家对高层次工程人才的需求,国家把培养创新型卓越工程师计划上升为高等工科教育改革的国家战略,并列入国家长期发展改革纲要。
创新型卓越工程师计划要求通过高等工程教育培养一大批创新性强、能够适应国家经济和社会发展需求的各类工程科技人才,着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题,提高科技创新能力,最终为社会培养一大批具有卓越人才特征的高级专门人才和拔尖创新人才。创新型卓越工程师的培养内涵就是着力于创新能力的提高、创新意识的训练,特别是重视强化培养工程意识、工程素质和工程创新精神,以达到提升学生的工程实践能力和创新能力的目的。
对于没有相关从业经验的在校学生,如何通过课堂学习和专业实践培养工程素质和工程创新精神,提高学生的工程实践能力和创新能力,是国家创新型卓越工程师计划对高等教育提出的新要求。教师如何通过教学方法和教学模式的改革去引导学生对本专业课程的了解更为深入,提高学生的工程实践能力和创新能力,是需要进一步深入研究的问题。本文以江苏科技大学土木工程专业道桥方向的课堂教学为出发点和切入点,对基于卓越工程师培养目标的“桥梁工程”教学改革进行了初步的研究和探索。
二、课堂教学改革思路与方法
课堂教学改革的总体目标是:在“桥梁工程”的教学实践中,培养具有专业工程素质和工程创新能力的专业人才,培养和锻炼学生应用所学知识解决专业领域现实问题的能力。为了达到这个总体目标,在教学实践中采取了以下系统的教学方法和教学改革措施。
1.理论教学和实践能力培养相结合的教学改革
在重视理论教学的同时更加突出专业知识的实用性,增加大量实际工程的文字和图片介绍,例如,在绪论中介绍桥梁类型时,结合大量的实际“桥梁工程”图片和文字介绍,加深学生对于实际工程的印象,突出专业知识的实用性。在介绍桥面铺装和伸缩缝类型时,着重介绍每一种桥面铺装和伸缩缝的施工方法和技术特点,让学生对每一种类型的桥面铺装和伸缩缝细部构造有较深入的了解,与工程实际结合起来进行教学,这样既增加了课堂内容的知识含量,也激发了学生的学习热情和学习主动性,变教师填鸭式教学为学生为主体的教学方式,体现了以工程实用性为指导的教学方法的转变。
在课堂教学中穿插介绍实际工程的设计图纸和资料,结合专业教研室的设计图纸和资料,有针对性地给学生在课堂上介绍实际工程相关部分的设计图纸、设计方法和设计要点、构造方法及措施,不再只是对书本知识的介绍。让学生接触到实际桥梁设计内容,设计图纸的绘制注意事项,设计图表的格式等。这是一个生动的专业工程教育的例子,在培养学生实践能力方面起到了很积极的作用。
在教学中期开展相关专题讲座。在教学中期学生已经学习了较丰富的“桥梁工程”课程内容,教师通过专题的形式对某一个相关工程领域的知识和内容进行综述,既具有知识型也具有趣味性,可以丰富学生的专业知识,拓宽学生的专业视野。例如,对缆索支承桥梁体系开设讲座,介绍缆索支承桥梁的发展历史,设计历史过程,现有成就和存在问题等,给学生增加了书本之外的知识,激发了学生的学习热情,增强了学生的专业工程素质,也为学生打开了工程创新能力培养的思路。
精讲专业工程案例,每讲完一种类型桥梁的内容之后,都通过专业的桥梁设计施工案例对内容进行全面总结和复习,通过视频动画介绍设计施工过程,精讲专业案例,全面加强桥梁工程专业教育和专业认识,提高专业应用能力。专业案例是学生了解专业应用的一个比较好的形式,具有较全面的专业设计施工的内容,可以弥补专业实习缺乏的不足,提高学生专业实践能力和工程创新能力。
2.启发式、讨论式教学方法的应用
在介绍每个部分新内容的时候,采用向学生提问的形式,激发学生思考,引出这一节新的内容,例如,在介绍预应力混凝土简支梁桥之前,提问学生:当桥梁跨径大于20m之后,混凝土简支梁桥是否能继续使用,如果继续采用混凝土简支梁桥将带来哪些问题,有没有办法去解决这些问题。激发学生思考这些问题,让学生发言并进行讨论,总结发言和讨论的内容后再引出预应力混凝土简支梁桥的概念,指出跨径增大后的预应力混凝土简支梁桥解决方案,开始下一节内容的讲授。通过这种启发式讨论式教学方法的应用,将更加有助于学生去总结先前学习的知识,并能将新旧知识进行对比区别,加深对知识系统性的吸收和理解。
例如,在介绍斜拉桥和悬索桥内容时,为了对比不同类型桥梁类型在跨径上的适应性,进行桥梁类型方案的对比选择讨论,假设跨径在400m~600m范围,让学生提出自己设想的桥梁类型并说明采用这种桥梁类型的理由,让学生分组讨论该种桥梁类型存在哪些设计和施工问题,加深学生对不同桥梁类型跨越能力的认识,提升了学生应用所学知识解决实际问题的能力,通过讨论指出问题,帮助学生进一步加深和强化对理论知识的学习,提高应用能力和创新能力。
3.以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革
以前,“桥梁工程”的考核方式一般采用理论考试或者小论文形式进行考查,由于本课程内容多,知识点繁杂,理论考试只能考查一些基本知识点和基本计算方法,没有办法对创新能力和工程应用能力进行考核。
小论文的考核形式是在这门课结束之后,让学生选择一个题目,查阅相关资料,进行综述和评论,通常,由于小论文的题目是一个比较窄的知识面,学生看的资料也是集中在一个课题上,写出的小论文虽然有深度,但是广度不足。以上的两种考核方式都无法体现对“桥梁工程”全面知识的把握和创新能力的培养。所以,采用了以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革,新的考核方式主要以综合形式出现,考核包括理论考试,小论文及研究报告综述,综合应用考试和建筑模型设计等。理论考试和小论文放在平时的课堂教学中,作为课堂作业去完成,这样在每讲完一个章节部分的内容之后,就可以对这个章节进行理论考试,并以小论文及研究报告综述的形式拓展课堂学习知识,让学生在课下去了解这个章节部分内容的研究和应用情况,并以研究报告综述的形式写出来。
综合应用考试是对每一种桥梁类型提供设计资料,让学生去设计构思桥梁设计的内容,将设计的思路和内容以文字和图纸的形式表达,这是一项对学生综合应用能力进行培养和考核的教学活动,有助于学生工程应用能力的提高和工程创新能力的培养。
建筑模型设计是将学生分成小组的形式,通过对桥梁结构模型的制作,帮助学生强化专业知识,提高实验动手能力。对建筑模型进行打分和点评,不仅有利于学生对于专业知识进一步的消化吸收,也有利于学生对“桥梁工程”实际施工方法的把握和明确,提高了他们的创新能力,学生提交的建筑模型经过修改优化后也可作为相关的建筑模型设计比赛的参赛作品。
4.课程设计改革
课程设计是在课程学习结束后,用两周的时间对某种跨度的桥梁上部结构进行设计,提交设计计算书和手绘的设计图纸。课程设计是一项重要的专业实践活动,可以弥补学生专业实践的不足,通过两周的设计工作锻炼和提高学生对知识的应用能力和实践能力。以往在课程设计中布置的设计任务是以几个学生为一个小组,一个小组布置一个设计题目作为设计任务,这样,在两周设计时间后一个小组所有学生提交的结果都是一样的,无法衡量一个小组内每个学生提交设计的优劣,一个小组中有的学生做,有的学生不做,反映出学生的积极性普遍不高,课程设计的锻炼实践效果不明显,只有部分学生得到了锻炼和培养。
针对这种情况,为了提高课程设计的实践效果,首先精心准备课程设计任务书,做到每个学生一个设计题目,通过变化设计条件,如桥梁上部结构类型的变化,跨径变化,混凝土材料的标号变化等,使每个学生的设计初始条件都不一样,让每个学生都能独立去做自己的课程设计,这样的做法明显端正了学生的学习态度,改善了学习风气,提高了学生的主动性积极性。其次,加强设计过程中的指导,在学生初步拟定截面尺寸、设计计算、整理设计结果和开始绘图这几个时间节点特别加强指导,确保学生能够顺利正确进行桥梁上部结构的设计工作。最后,加强对设计结果的点评工作。以往学生提交的设计计算书和设计图纸经过评阅打分之后就结束了课程设计,但是这样学生并不能了解自己设计结果的优劣和设计中存在哪些问题,没能帮助他们改正设计中的不足和提高设计水平。因此,对设计结果的点评工作不可缺少,并且需要加强这部分的工作:对每个学生提交的结果逐一检查,记录下该学生设计的优点和缺点,整理大部分学生共同存在的问题,先讲共性的问题,再逐个点评学生设计工作的优劣。通过对课程设计实践环节的教学改革,明显提高了每个学生的动手能力、实践能力和创新能力,弥补了学生工程实践教学内容的不足。
三、结语
以卓越工程师培养目标为导向的“桥梁工程”教学改革改变了以往单一的课堂灌输知识的教学方式,通过系统的教育教学改革措施,培养了学生的学习主动性和积极性,学生不仅获得全面的专业知识,而且实践能力和创新能力得到了大幅度的提高,取得了良好的教学效果。课堂教学方法和教学措施是需要不断完善的,教师也需要不断完善自己的教学和科研业务能力,总结教育方法和教学规律,提高教学水平,只有这样不断思考,反复实践,不断进步,才能按照卓越工程师的培养计划培养出更加优秀的卓越工程师人才。
参考文献:
[1]王海良,赵瑞斌,任权昌.卓越工程师培养计划下“桥梁工程施工”课程改革[J].中国电力教育,2012,(34):90,94.
[2]曾彦,赵洋,赵顺波.基于应用型人才培养的桥梁工程毕业设计[J].高等建筑教育,2011,20(6):125-128.
关键词 土木工程概论 课程特点 教学探讨
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.12.055
Characteristics and Teaching Features the Course of
"Introduction to Civil Engineering"
ZHANG Qinling, YANG Liu
(College of Water Resources and Architectural Engineering, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)
Abstract In order to promote the teaching reform and construction of civil engineering course of Civil Engineering Specialty in Tarim University, according to the characteristics of the course, in terms of teaching materials, teaching methods, teaching content, practice teaching curriculum assessment methods were discussed teaching, and propose appropriate measures some suggestions for colleagues reference.
Key words introduction to civil engineering; course characteristics; teaching discussion
0 前言
1988年教育部颁布了最新本科专业目录,从此以后我国的土木工程专业正式隶属于“大土木”的框架。从大土木的意义上讲,“土木工程概论” 是土木工程专业的所有课程中相对较新的一门课程。
塔里木大学(以下简称“我校”)的土木工程专业于2003年开始招生,其下开设有建筑工程、道路与桥梁工程两个方向。经过多年的教学改革与实践,在建筑工程和道路与桥梁工程的设计、施工、研究等等方面都本着“立足南疆、面向兵团、服务新疆”的宗旨,培养了大批“品德优良、基础厚实、知识广博、专业精深”的高素质人才,尤其为南疆土木工程事业的发展起着重大推进作用。
自我校土木工程专业成立之始,就开设了“土木工程概论”课程,至今已有10多个年头。近年来,作者一直从事本课程的教学工作,本文结合本校的实际情况,对其课程特点及教学进行几点探讨。
1 课程特点
教学的对象是大一新生。本课程设在大一第二学期,是学生进入大学后的第一门专业基础课,在整个专业课程体系中起着重要的先导作用。
教学内容多,教材更新慢。本课程涉及内容涵盖土木工程专业全貌,既有本专业的许多相关课程内容,如土木工程材料、基础工程,又有各种工程结构的勘察、设计、施工、项目管理以及计算机等多方面知识,因此教学具有一定难度。再者,现代的土木工程发展较快,新知识、新技术及新材料等日新月异,而我们所使用的教材更新较慢。所以,为了充分发挥本科的先导作用,需将土木工程最新信息及时介绍给学生,激发学生学习本专业课程的积极性。
学时少。教材在编著时因考虑到概论类课程的学时较少的情况, 在内容上范围较广在深度上较浅,基本都是点到为止。我校本课程的授课学时数为24学时,如何在有限的时间里,把较多的教学知识点和本课程的前沿动态生动有趣地传授给学生,不仅需要对教学内容熟练掌握,也需要对教授的内容进行一定的取舍与补充,是这门课程所直接面临的难题。
2 教学探讨
丰富教学方法,选择合适的教材。对于任课教师而言,要不断提高自身的学术知识素质,也要不断探索和创新科学的教学方法,丰富自己的教学方法。如在教学中,多利用多媒体的教学手段,提高自己的PPT制作技巧,所利用丰富的网络资源,来提高本课程的课堂教学效果。总之,从事“土木工程概论”课程教学的教师,不仅要不断学习专业知识及其学科前沿的新工艺、新材料及新技术等最新知识,还要不断探索和丰富完善教学方式方法,并定期参加工程实践培训与学习锻炼提高,以丰富实践经验,只有这样,才能在“土木工程概论”课程的教学中取得令人满意的效果。教材对于任何课程而言都是极其重要的,目前,我校本课程选用的教材是由叶志明主编,高等教育出版社第三版的“土木工程概论”。选择本教材的原因有三:一是本教材采用四色印刷,重点反映土木工程发展的最新研究成果,注重将历史人文内容、哲理贯穿于教材中。二是本教材结合网络资源,利于教师将文字教材和网络资源结合起来展开教学;三是本教材按20~30学时的教学计划编写,与本校本课程的24学时较为接近。
针对学生不同的专业方向,授课内容详略得当。当前各高校的土木工程专业普遍采用分流模式。例如我校土木工程专业下开设建筑工程、道路与桥梁工程两个专业方向。在学生选择专业方向时,希望他们对这两个方向将要学习的内容、课程和特点都已有较为全面的了解,能够选择自己喜欢的专业方向。因此,在有限课时情况下,兼顾“大土木”原则,任课教师可根据专业区别尽可能详细地反映课程总体内容,突出相应重点。在实际的教学当中,建筑工程方向可以简单介绍建筑按用途分类和按主体结构所用材料分类两种分类体系,重点放在多层、高层与超高层建筑体系上;而道路工程方向可以重点介绍交通土建工程和桥梁工程;对该课程的教学可根据不同专业模块方向进行有侧重点的讲解。
采用启发、互动式教学激发学生学习热情。启发式教学是通过各种启发诱导来挖掘学生的潜能。而互动式教学模式就是以“学生为主体,教师为主导”为教学原则。
从我校土木工程专业一年级学生的生源及高考录取成绩情况来看,具有以下特点:学生的基础普遍较好,学习积极性普遍很高,对学习充满了渴望和浓厚的兴趣;同时,对土木工程专业不是很了解,尚缺少相关的专业知识。因此为激发学生的学习热情,可采用启发、互动式教学方法。比如授课老师在讲解道路的线形组合时,可先让学生思考一下道路的线形形式,在提出“连接两个城市的道路的线形为何不全部采用直线,两点间不是直线最短吗?那样既可降低工程造价也可使车速开得更快吗?”等问题让学生去思考、讨论,然后就可引出道路线形组成及结构组成等知识点。当然,任课教师可根据授课内容,把身边熟悉的建筑材料、建筑物等引入课堂,以课堂提问的互动方式穿插于课堂教学中;或在适当时候提出问题让学生思考、分组讨论,课后布置一些思考问题,让学生课去图书馆或网上去收集、查阅资料,或到实地进行考察等,以小论文的形式递交,其成绩可计算在本课程的结业考试中。
加强本课程的实践教学。目前我校开设的与“土木工程概论”课程联系最为紧密的实践性教学就是开设在大学二年级第一学期的专业认识实习,所以实践性教学和课堂教学之间存在着一定的脱节问题。而在教师教学过程中,课堂内容的教学与课程的实践性教学又是密不可分、相辅相成的。为了解决两者的脱节问题,在授课时,可根据教学内容,可采用灵活的课堂教学方式。例如:在讲到公路和城市道路的分类、组成、作用等知识点时,可鼓励学生业余时间去实地考察校园内各条道路及本市主要城市道路的基本情况,这样能让学生在接触专业知识的同时更好地从感官进行认识,学会将理论与实践良好融合,加深学生的理解,增强记忆。另外,为增强本课程的实践教学环节,建议把土木工程专业认识实习提前到本课程的理论教学完成后。通过带领学生亲身实地参观观察本市及阿克苏地区的具有特点的高层和超高层建筑、特种结构、各类桥梁、城市道路及沙漠公路等实体建筑,以充分调动学生的学习积极性,激发学生对本专业的学习热情。
考试方式多样化。高校素质教育的核心问题是对学生的综合素质和能力的培养。互动法教学的目的是否达到,既能考查学生对理论知识的掌握程度,又能反映学生进行工程实践的能力。开卷和闭卷是传统教育下的考核方式,一定程度上限制了学生的思维空间,不利于对学生创新能力的培养。
关于考核问题,我校分为两部分,第一部分是平时成绩,第二部分为期末试卷的考试成绩,平时成绩一般占总成绩的40%,期末综合考试成绩占总成绩的60%。总之,要有效体现学生的学习过程,准确全面地反映学生的学习情况。
3 结语
本课程所包括的内容较多,涉及的知识面较广,为有效地发挥本门先导课的作用,本文结合自身教学实践,对本课程的教学过程进行了初步探讨,以期能够提高学生的学习兴趣,激发学生的学习潜能,能够为新生入学接触到的第一门专业课程开个好头,充分发挥“土木工程概论”课程在专业教学当中的先导作用。
参考文献
[1] 叶志明.土木工程概论(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2009.1.
[2] 何忠明,胡庆国.高校“土木工程概论”课程教学改革初探[J].中国电力教育,2010(16):100-101.
[3] 杨柯.“土木工程概论”课程教学的几点思考与探索[J].西南交通大学学报(社会科学版),2007.8(1).
关键词:交通运输;公路桥梁;沉降;施工技术
桥台跳车是在公路上是一种常见现象,这不仅会影响到人们生命和财产的安全,还会影响到整个国家的形象,造成这一问题的主要原因就是公路桥梁的路基发生沉降,导致路面不够平顺,因此一定要保证沉降段路基路面的施工质量,从而有效避免沉降现象的发生。
一、差异沉降的概述
差异沉降也就是通常所说的不均匀沉降,是反映土木工程结构地基的便性特征的重要指标。如果差异沉降过大,就会使相应的上部结构产生额外的应力;当超过一定限度时,将会产生裂缝倾斜甚至破坏。一个差异沉降的著名案例就是意大利的比萨斜塔。
二、公路桥梁沉降段的施工机理
(一)路堤变形的施工机理
在公路桥梁中很容易发生路堤变形。目前在公路桥梁施工的过程中,一般都会使用普通的粘性土对路堤进行填土,由于我国公路桥梁沉降段路基路面的施工技术比较落后,很难对背台进行有效的压实,施工现场的地理条件以及气候温度也会对背台压实的密度以及强度造成影响,同时土体含水量的降低会加大公路桥梁沉降的程度。沉降路段路堤的密度以及强度会受到车辆的重量和自身重量的影响,当重量逐渐增多的时候,其密度和强度也会逐渐的提高,因此需要不断的对路堤进行填土,从而有效的控制沉降路段的质量。在对路堤进行填土的时候,其粘性土的材质是不一样的,随着通过车辆的逐渐增多,土体的弹塑性也会逐渐的增强,这会导致路堤变形程度逐渐变大。
(二)台背地基的变形机理
桥梁地基变形属于最常见的现象,沟壑区为多发地段。地基变形的成因复杂,含水量过多、地基的强度不够、土壤空隙太大等,都可引起地基变形。桥梁路堤填筑时应较其它路段高出5厘米到10厘米,高出部分在行车附加应力下会下降。地基的下降使得蛎嬗氲孛娉制剑这样可以保证行车的安全畅通。在填土过程中绝对不允许容量相等,以避免发生地基沉降变形现象。
三、公路桥梁沉降段路基路面的施工设计
(一)公路桥梁的注浆设计
注浆设计主要指在液压、气压等原理的效果下将注浆液通过注浆管注入到所施工的桥梁的地层中,通过填充、渗透等方式将土体颗粒或者是岩石裂缝中的空气和水分排挤出来,在经过一段时间的人工控制后、注入的浆液就可以将原来松散的土粒颗粒以及裂缝粘结成一个整体,从而形成一个强度大以及防水性能好等诸多优势的“结石体”。要保证公路桥梁沉降段路基路面的施工质量,就必须采取科学的手段对施工设计进行优化,压力注浆就是一种经常使用的方法。在施工过程中,必须要保证内侧注浆孔与建筑物轴线之间的距离,对外侧进行注浆时,需要采取倾斜的方式,从而保证注浆效果。其他工程应按施工实际情况采取适当措施。施工过程中进行开孔工作时,其墙体必须要有所倾斜,同时其中大部分都是直成孔。如果在施工中采用跳孔间隔的方法,其不仅会增加桥梁结构的渗透能力,还会对钻孔起到清理的作用。对公路桥梁的注浆优化设计,不仅能够有效控制钻探水的压力,还能加快地基下沉的速度,同时要根据施工现场的实际情况进行,找到科学的技术手段,从而保证施工顺利进行。
(二)有效控制注浆的深度
在注浆完成之后,要对其进行相应的检查,检查其是否按设计要求进行注浆,当发现问题时要对其进行及时的处理,从而保证注浆的质量。在上述工作完成之后,还要往成孔里面下管,并且要将其连接到地面,在浆管筛孔处留出4m的地方,同时不允许对这个地方做钻孔的处理。接下来相关部门要对注浆效果进行抽样检测,随机抽取几个注浆管,并且要按照相应的要求以及施工的工序对其进行检验,从而有效的提高施工技术水平,同时有效保证公路桥梁路基路面的质量。在检查完成之后,还要做封孔的处理,并且要对公路桥梁沉降情况作全面的调查,从而使工程的质量得到保障。
四、公路桥梁沉降段路基路面的施工技术
(一)搭板的设置
为了克服桥头跳车的弊病,采用桥头搭板是目前国内常用的有效措施之一。但搭板不能独立的工作,它必须与其周围的结构、土工体和填料进行优化组合,才能获得最佳的效果。以搭板为中心,联合起周围的物体,可称为搭板体系。搭板采用钢筋混凝土结构。一般情况下尽量采用就地整体现浇的施工方案,以确保其余基础的紧密连结。搭板尾端是否设置枕梁,从理论分析和实际效果看,还没有明确的结论,设置或不设置枕梁各有利弊,目前工程界认识不一致。
(二)地基的处理
地基的有效处理可以提高公路的承载能力,同时选择好的地基可以对地基原有的一些优良性加以改善,从而降低因沉降出现的公路变形。在修筑高速公路路堤时,经常会遇到较厚的软土层地基,并且还要向其中添加材料,这就会使软土层地基发生变动,并且基桩的压力也会随之增大,严重的话会阻碍桥台的运转。这些情况都会严重的影响支座和伸缩缝,甚至会造成桥面的断裂,因此必须要减少回填的材料,同时还要提高地基刚度,从而保证桥台的正常运转。当桥台出现不正常位移情况的时候,还可以利用地基的侧向流动来解决这个问题。
在公路桥梁建设的过程中,有些地段会出现沟壑,沟壑地段存在很多的特点,例如:土壤空隙比较大、含水量较多等,利用这些特点可以将其与粘土层做换土的工作,两者有效的结合还能增强土壤的强度。在换土的过程中,对深度是有一定要求的,因此必须要对软土层的厚度做系统的测量,从而保证换土深度的准确性。对于粘土层的施工比较简单,在开挖之前就可以对其做翻晒的工作,换土的最佳深度会受到填土高度的影响。
(三)台背的填筑方式
台背回填是指结构物完成后,用符合要求的材料分层填筑结构与路基之间的遗留部分。在公路桥梁投入使用后,桥梁与路段之间路堤的不均匀沉降是最常见的现象。导致这种现象的原因有很多,其中主要包括:行车荷载对路面的压缩变形、地基沉降以及路基的自身变形等等。路堤不均匀沉降也并不全是因为路面变形所造成的,并且路面变形对于车辆行驶并没有太大的影响。致使路堤的不均匀沉降通常都是台背填筑材料的原因,如果台背的填筑均选用轻型材料,那么路堤的沉降现象会得到更好的改善。轻型材料不仅可以改善路堤的不均匀沉降,还可以使地基的压缩变形得到很好的控制,从而减轻地基的变形程度。同时轻型的台背填筑材料被压实压密后模量同样也可以得到提高,被压实压密的轻型材料还可以更好的缓解因反复荷载所造成的地基变形。
结语:
随着交通事故的逐渐增多,国家越来越重视公路桥梁的施工质量,以及车辆行驶的安全性。对于公路桥梁的路基路面而言,沉降现象会给其带来很大的安全隐患。目前路基沉降已经成为普遍存在的问题,因此我国必须采取有效的措施,做好相应的技术分析,提高施工设计方案的科学性,并且要保证施工技术的先进性,从根本上解决路基沉降的现象,从而有效的提高公路桥梁工程质量和使用效果,减少交通事故发生的概率,促进我国交通行业的发展。
参考文献:
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一、主体性参与教学模式在土木工程专业实施的必要性
大学生处于心智发展的黄金期,创新意识强。主体性参与的教学模式正是将“要我学”变成“我要学”,激励学生完成知识的自我构建。传统的“填鸭式”教学束缚了大学生的创造力,使学生成了实现教学目的的奴隶,学生失去了个性,成为一个模子出来的“好学生”。而主体性参与的教学模式,可以充分挖掘学生的潜力,使我们的学生“青出于蓝而胜于蓝”。此外,传统的灌输式教学无法满足大学专业课的课容量要求。大学教学具有深、专、广、难的特征,而传统的灌输式讲授,授课内容十分有限。
现代建筑施工企业对土木工程专业大学生的要求是不但要有扎实的土木工程专业理论知识、一定的施工经验,还要有自主创新能力、快速有效的学习新知识的能力以及一定的英语听说能力、计算机应用能力等。这些都要求我们在教学中应该做到:概念、理论与实践并重、转换教师与学生在课堂中的传统角色,实施主体性参与的教学模式改革,只有这样才能培养出企业真正需要的大学生。
随着我国城市化建设和房地产的迅速发展,建筑业的人才需求呈现出综合性和实践性的特点。《材料力学》是土木工程专业一门基础性力学学科,它涉及力学、几何学、高等数学、物理学、试验等方面的知识,综合性很强。针对理论性强、涵盖面广的学科特点,需要有效的教学手段才能收到良好的教学效果。研究表明,采用不同的教学手段,学生的理解识记率差别很大。传统的灌输式教学法,学生的平均理解、记忆保留率只有5%,而主体性参与式教学模式,学生的平均理解、记忆保留率可达到75%以上。可见,主体性参与教学模式是提高教学效果的有效途径。
二、主体性参与教学模式在《材料力学》教学中的实施方法
主体性参与教学模式相比传统教学模式有三方面的优点:(1)全面性 主体性参与教学模式并不偏重于学生某一方面的发展,而是使学生在智力、心理、合作精神、专业素质等多方面取得整体提高,促成学生创造力和内在智慧的不断发展;(2)平等性 主体性参与教学模式通过建立心理相容、平等博爱的师生关系,淡化了知识的权威性,树立了没有绝对真理的学风,改变了教师唱“独角戏”的局面;(3)主体性 主体性参与教学模式注重教学中主体性的回归,把教学观从教师的“教”转化为学生的“学”,把“培养学生自主能力”的教学理念贯彻到了实处。具体的说主体性参与教学模式是通过让学生课前、课中、课后参与来提高教学效果的。
1.课前参与
(1)引导学生参与教学内容的取舍。针对土木工程专业学生选择有针对性的授课内容极为重要。教师可在绪论课中将自己选定的教学内容公布,让学生结合土木工程专业特点和兴趣提出修改意见,然后教师在不偏离教学大纲,注重知识系统性的基础上,充分尊重学生选择,合理确定教学内容。(2)建立网络课堂,信息实时传递。教师可以充分利用网络信息存储量大和方便快捷的特点,建立网页,开辟网络课堂和师生论坛。在网络课堂里,学生可以不受时空的限制,随时阅读相关课外学习资料以及浏览土木工程论坛、钢结构论坛等,同时在不懂的地方还可以随时向老师以及同仁咨询。
2.课中参与
(1)课堂讨论参与式。在一堂课开始时,教师不要急于授课,可以先抛出问题引发思考。例如,在讲“压杆稳定”时,先启发学生,压杆的稳定性取决于哪些因素·目前工程中采用什么方法来增加压杆的稳定性·理论讲授完毕后,再对所提问题分组讨论。一组以4—6人为宜,过多则人浮于事,互相推诿;过少则气氛难以调动,思路单一。讨论时间以10一15分钟为宜,过长则导致学生倦怠,课堂气氛混乱;过短则讨论内容无法深入展开,讨论流于形式。讨论结束后,每个小组派代表做总结发言,意见不同的小组甚至可以辩论。“学而不思则罔,思而不学则殆”,通过课堂讨论,可以使学生在轻松愉快中提高对知识的理解程度和运用能力。
(2)案例分析参与式。案例教学法通过对真实工程事故的分析,可以把抽象的概念形象化,深奥的理论通俗化,复杂的问题简明化。例如讲压杆稳定时,可举案例:2009年5月17日湖南省株洲市红旗路高架桥在拆除过程中垮塌,据媒体方面报道,直接原因是17日下午有建筑工人在一桥墩上打眼,桥梁受到震动,导致桥体重心发生变化,一个桥墩轰然倒塌,重达上千吨的桥面倒下,压在相邻的桥墩上,导致相邻桥墩也发生倒塌。然后引导学生运用压杆失稳的理论分析分析桥梁垮塌的机理,使学生深入理解压杆稳定的概念。案例教学法重在研讨,妙在“引发思索,集思广益”。在具体操作时,须注意选取的案例要既典型又直观,既具综合性又有时效性,从而保证案例教学法的实施成效。
(3)开放式教学参与式开放式教学方法是指在课堂教学中创设一定的问题情景,通过学生的主动探索、思考研究,并在教师的帮助下而获取知识或科学结论的一种方法。其目标是培养学生通过自己的自学和思维来主动获取知识的能力。在这一过程中,学生不再是被动接受知识,而是主动参与知识的形成过程。在这一过程中,学生的学习兴趣被极大的激发,思维的独立性、学习的参与意识、创新精神得到更好的培养。比如,在材料力学课程的学习过程中涉及到各种强度理论的应用,例如最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、形状改变能密度理论和莫尔强度理论等。这些理论各有何特点,适用于哪些材料的破坏分析,可以让学生查阅资料撰写小论文《各种强度理论在土木工程材料中的应用优劣之比较》。这样既培养了学生收集、分析、利用信息的能力,变固定课堂为流动课堂,又增强了学生学习的自主性,调动了学生学习的兴趣。
3.课后参与
(1)学生互出试卷进行单元测验。章节完结时,教师可让学生一人出一份章节测试题,要求题型标准、选题合理、题量适当并附标准答案。然后教师对试卷把关修改,抽取优秀考题随机组合,进行测验。要出一份质量好的试卷,学生必须把所学知识认真复结,融会贯通,把握重点,兼顾难点,其效果远远好于教师自己被动地出一份考题。
(2)布置没有标准答案的思考题。知识应由个人自主建构而不是由他人传递。教师设置发散型的思考题,让学生去求疑解惑。譬如:如何预防目前频发的桥梁坍塌问题,如何设计既节约材料又安全可靠的桥梁等。然后引导学生到图书馆或Intemet上查询资料,对搜集的资料分类整理,并制作成PPt向全班同学展示。
三、提高主体性参与教学模式实施成效的关键问题
1.全面提高教师自身综合素质和业务水平
主体性参与教学模式表面上看教师讲课的任务少了,实际上却对教师提出了更高的要求。教师不再是传统意义上的信息提供者、标准答案的者,而成为“随机通达”的引路者、概念框架的“搭建”者、问题情境的“抛锚”者、协作学习的“组织者”和信息资源的“管理者”。教师的任务是如何导演一场精彩的课堂演出,这对教师来说是一个巨大挑战。
2.注重面向全体学生,进行差异化引导
主体性参与式教学对学生能力既是培养,也是考验。我们按学生的参与程度不同,可将学生归为三类:主动参与型、被动参与型、不参与型。针对不同的学生群体,教师要实施差异化引导对策。实施中,可能会出现这样的现象:能力强的学生因踊跃参与而能力更强;反之,能力弱的学生羞于表达,较少参与机会,导致能力更弱。因此,对于陈述中遇到困难的学生,教师要用提示性、启发性语言帮助学生澄清观点,用信任、期望的眼光激发学生思考的热情,用肯定、赞扬性语言评价学生的成果,用谅解、引导性的语言促使其改进不足,鼓励人人参与,共同进步。
3.正确处理知识与能力的关系,注重能力培养
土木工程专业课教学不仅要传授知识,而且要培养能力。有效地培养学生的学科能力,是一个值得深入研究的重要课题。学生主体性参与的教学模式就是要通过学生参与备课、参与授课、实践运用等形式有意识地培养学生的理解能力、应用能力、创新能力,从而促进学生的全面发展。
四、结束语
教学改革是一件非常严肃和慎重的事情,不可能一蹴而就。我们对土木工程专业的材料力学课程进行了上述教学改革,经过几年的教学实践,学生对该课程的教学质量评价稳步提升。材料力学课程教学改革的目的就在于把传统的教学观念转变为以学生为中心的现代化教学观念,在传授知识和技能的同时注重学生的能力培养。同时,我们会在教学过程中及时发现问题、解决问题,不断完善课程内容的设置。只有这样,才能提高教学效果,提高学生的专业素质和综合素质,培养出具备创新能力的实用型技术人才。
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基金项目:
湖北文理学院校级教研项目