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关键词:土木工程毕业设计;选题;过程管理
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0198-02
土木工程专业实践性很强,对于学生综合素质、动手能力和创新精神的培养均有较高的要求,学生需要较好地处理设计、施工和管理等各方面的关系,而不是简单地将设计规范中的指标套用到设计制图中。[1]毕业设计作为本科教学最后也是最重要的环节,不仅是对所学专业课程综合训练的关键步骤,也是参加工作前的一次实战演习。[2]2001年教育部下发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中指出,要“高度重视毕业实习,提高毕业设计、毕业论文的质量。”毕业设计质量的优劣直接影响到学生能否顺利地适应工作岗位,其中毕业设计选题、设计要求、管理模式以及成绩考核评定等都会对毕业设计质量产生重要影响。
一、毕业设计现状及问题
1.选题方面
(1)题目类型单一,缺乏广度。目前大多设计题目以房屋建筑类特别是民用建筑为主,其中教学楼、办公楼、宿舍楼占到近90%,且大多为设计类,没有科研论文。设计形式基本都是框架结构,高层、大跨结构设计较少,缺乏广度。多采用独立基础等简单形式,对箱式基础、片筏基础等很少采用。有些单位对毕业设计的要求太低,比如对基础设计不做要求,或者不要求进行施工管理方面的设计,这些不合理的做法使学生无法全面、综合运用其所学知识。
(2)选题难以与工程实际相结合。很多高校都提出毕业设计要以实际工程为依托,提倡真题真做,但目前部分院校缺乏足够的校外实践教学基地支持,有些教师长期从事教学工作,很少去施工现场,工程实践经验不足,所出题目也多来源于自己经历或往届设计,或参考书中的例题,甚至凭空设想一个方案,缺乏实际工程背景,几乎没有任何论证和设计理念,难以保证题目的难度和工作量,[3]难以培养学生的创新精神和解决实际工程问题的能力,这与目前提倡的“大土木”培养方式很不相称。
2.管理环境
(1)管理模式滞后。目前毕业设计主要采用教师坐班制和指导教师负责制两种方式。教师坐班制因指导学生数量多,且不少学生在设计期间外出找工作,难以对学生集中辅导,学生的出勤和答疑效果不够理想。采用指导教师负责制时,由于人均指导学生人数较多,对教师缺乏有效的监控考核,以及指导教师的素质、责任心不同而致使毕业设计质量参差不齐。
(2)整个毕业设计过程安排不够合理。大部分学生在建筑设计部分花费时间过多,对结构设计投入不足,而结构设计应是土木工程专业学生的强项。一方面虽然学生做过单门课程的设计,具备相关知识的运用能力,但仍缺乏结构设计的总体整合能力,论文进度前松后紧,主次不分,过多纠缠细节。另一方面指导教师督促不力,安排的时间不够合理,特别是毕业设计后半段,没有给学生确定必要的时间节点,学生仓促撰写完成难免存在结构不合理、语句不通顺、格式不规范等问题。
(3)考核和答辩环节不够重视。目前大都建立了毕业设计检查制度,并制定了评分标准,但在执行中不够严格和规范。答辩过于形式化:指导教师数量相对较少,为了节省时间,答辩时主要是教师问,学生答,而不是由学生先自己陈述毕业设计的全过程再做答辩。考核成绩是对整个设计期间学生学习态度、设计成果、答辩情况的考核,进而评出优、良、中、差,但考核缺乏针对性,体现不出学生的学习态度和设计能力。
3.学生角度
(1)学生就业压力大,精力分散。毕业设计期间正是学生择业的关键时期,目前就业形势严峻,巨大的就业压力很大程度上分散了学生的精力,加上用人单位要求学生提前适应,导致学生难以全身心投入到毕业设计中去。为完成就业任务,出现只要在规定时间能完成毕业设计任务即可等过程管理不严的现象;有的学生将毕业设计带到实习单位,脱离了学校和指导教师管理,出现问题也无法解决;有的学生对毕业设计重视不够,投入时间较少,敷衍了事,甚至抄袭他人设计。[4]
(2)学生基本概念不通、素质不高。毕业设计将“结构力学”、“混凝土结构”、“高层”、“抗震”等课程及现行规范密切结合,是对大学期间所学知识的综合检阅。有的学生专业课成绩较低,对轴压比、剪跨比、荷载组合效应等基本知识不清楚,毕业设计时只能机械效仿设计例题,做一步问一步,自然做不出优秀的成果。基本概念理解透彻是正确使用计算软件和判断计算结果的基础。有的学生轻视手工计算,过分相信软件,仅利用PKPM等软件一算了之,对计算结果合理与否全然不知,致使学生对结构概念和计算过程理解不深,动手计算能力较差。
二、对策及建议
针对目前毕业设计过程中存在的诸多问题,要对管理模式进行有效改革,创新管理方法,建议从以下几个方面进行改善。
1.选题环节
(1)选题应不拘一格、灵活科学。要把好命题关,题目是毕业设计的关键。目前建筑结构中钢结构应用日益增多,在混凝土结构方面剪力墙结构或者框剪结构的应用越来越多,而纯框架和砌体结构则相对减少。这些变化要求在选题时注意考虑全面,不同结构类型的题目均应有所涉及。在基础设计方面,可以考虑独立进行深基坑的支护设计。另外,要鼓励学生自拟课题,但指导教师要认真审核,从问题分析、解决和验证等方面给学生以充分的自由度,激发学生的主动性和创造性。
(2)课题应产学研结合,注重创新和实用。目前高层、大跨度、长悬臂结构等复杂建筑越来越多,要求结构师具备很强的创新性。为使学生适应社会的要求,选题时要体现出时代性和创新性。选题一般可以分为结构设计型和科学研究型两种:对于结构设计型题目,可以直接来源于设计院的工程,或者指导教师将正在进行或已完成的工程项目适当简化布置给学生,这样可以避免选题与实际脱节。通过真题真做,将毕业设计与生产服务联系起来,培养学生的工程意识和社会责任感。对于科学研究型题目,指导教师可以安排学生参与自己的科研课题,引导学生有目的的查阅文献,了解学科前沿,协助教师解决部分问题。通过课题研究培养学生的科研能力,激发学生的科研兴趣,为读研或进入科研单位的同学奠定了坚实的基础。
(3)结合学生兴趣和能力,同时兼顾就业形式。选题还应考虑学生自身水平和专业基础,分量和难度要适宜。教师可以针对学生的不同意向选题,特别是能激发学生研究兴趣以及与将来从事工作相关的题目。近些年学生的毕业去向较之前有了很大变化,按学生数量从多到少,目前毕业生主要从事建筑施工管理(含施工预算)、建筑施工监理、公务员、结构设计及其他行业,另外还有相当数量的学生选择读研。为此应在毕业设计要求方面对建筑施工方面予以加强。
2.加强毕业设计过程控制与管理
(1)毕业设计分组时师生互选。毕业设计是一个动态的思维过程,每个学生都应有自己独立的设计理念。要做到与指导教师良好地沟通和交流,选择适合自己的指导教师十分重要。改变以往指定指导教师的固定方式,赋予学生自进行师生互选。教师要将自己的研究专长与往届所带毕业设计的范围公示,学生据此初选自己感兴趣的教师,并与之交流自己的选题理念,从而选定自己中意的教师,教师再根据实际情况调整学生人数。这样既增强了学生和教师之间的沟通与良性互动,也能促使指导教师加强责任心,认真对待学生,做好毕业设计指导工作。
(2)精心安排,避免设计过程前松后紧。在毕业设计的管理过程中,应精心安排毕业设计(论文)时间、要求学生填写毕业设计任务书、设置中期检查环节和公开答辩环节等内容,避免毕业前才发现尚未完成的现象。在设计初期成立前期指导小组,由建筑和施工方向的教师共同组成,专门针对学生前期共同的问题集中指导,既能保障方案的质量和后期设计的顺利实施,还可以避免毕业设计指导教师专业方向偏差的问题。另外,在设计初期还要制定出详细的任务进度计划,学生在每一阶段任务完成前必须经由指导教师检查并通过才能进行下一阶段的工作,无特殊原因不能拖延进度,无故拖延进度者将受到警告、成绩降级等惩处。
(3)规范考核评价和答辩过程。毕业设计成绩由考勤、评阅和答辩三部分组成,其中考勤占10%,评阅占60%,答辩占30%,若任一部分不合格,则整个毕业设计成绩不合格。考勤考核由出勤次数与整个毕业设计时间的比值决定,以保证学生投入足够的毕业设计时间。评阅成绩由指导教师根据学生文献检索、综述能力、设计方案、理论知识运用及论文书写规范、论文结构层次等,对毕业设计完成情况和论文质量给出成绩。答辩成绩由答辩评审委员会根据答辩情况,对每位学生就其毕业设计水平及工作量、课题内容、答辩准备、毕业设计陈述以及问题回答五方面综合评价给出答辩成绩。
毕业答辩由公开大组答辩和小组答辩组成,冲击优秀毕业设计的学生要申请参加公开答辩,同时评审较差的学生由评审委员会指定必须参加公开答辩,其他则随机分配到各小组参加小组答辩,并且采取指导教师回避制度。对于没有准备好的学生可以申请缓期答辩。缓期答辩期间与指导教师联系修改和完善毕业设计。
(4)设计指导中强化结构概念。建筑结构概念设计是结构设计的灵魂。一个优秀的结构工程师只有结构概念清晰明确,才能提出合理的结构方案,在结构计算与设计时思路清晰,对计算结果进行正确判断,并合理地进行构造设计。同时,良好的结构概念也有利于指导施工。毕业设计作为高校教学计划中的最后一个重要的教学环节,在培养学生综合运用知识能力和工程实践能力的同时,指导教师应将培养和强化学生的结构概念这一目标贯穿于整个毕业设计中,在答辩过程中对学生的设计思路及结构概念进行提问,如各种构造措施要求所基于的结构基本概念等。
(5)搭建毕业设计交流平台。建立专门的毕业设计网站,便于学生查阅相关的理论和参数。上传设计成果模板、专业课相关知识点、规范图集等以供参考。要求一人一题,将学生所用的设计题目全部上传,便于检查自己的设计题目是否重合,避免雷同。建立校内局域网的师生交流平台,方便学生提问,教师解答,或同学之间互相帮助。
3.提高学生的综合素质
(1)学生动手能力和计算机能力并重培养。对毕业设计中的手绘图纸做出最低要求,比如手工绘制建筑施工图不少于3张(平面图、立面图和剖面图各1张),结构施工图不少于3张(分别为梁柱配筋平法图、楼板配筋图和基础大样各1张)。要认真检查手绘图纸,不合格的需重做。手工计算其中一榀框架或者一片剪力墙,并用计算软件进行核算分析,手算和电算互相验证。熟练掌握EXCEL和WORD,培养计算书文本编辑和排版能力。
(2)毕业设计资料规整能力。答辩结束后学生需将答辩中提出的问题认真整理,及时整改完成设计中出现的错误和问题,并将毕业设计所有材料整理打包上交指导教师,对不整改以及到最后期限毕业设计质量仍达不到要求的学生,指导教师可上报答辩委员会,建议给予成绩降级或不予验收毕业设计,学生必须重修。这些措施旨在引起学生对毕业设计的重视,培养规整材料的能力。
三、结束语
计划周密、组织良好的毕业设计,可以提高学生综合运用知识解决工程实际问题的能力,锻炼组织能力、社交能力以及独立工作能力,培养严谨的科学态度和脚踏实地的作风,是学生进入社会前最好的锻炼机会。不断提高学校本科教育质量、提升毕业设计水平,架好学校理论知识学习和就业单位中学以致用之间的桥梁,使学生尽快适应工作,是教育工作者不懈努力的目标和方向。
参考文献:
[1]舒赣平,卢瑞华,吴京,等.土木工程专业毕业设计教学改革研究[J].高等建筑教育,2007,16(2).
[2]杜国锋,赵彦.提高土木工程专业毕业设计质量的探索[J].高等建筑教育,2005,14(4).
关键词:安全工程;专业认证;实践教学;虚拟仿真;基于问题学习
1某高校安全工程专业实践教学现状及存在的问题
1.1某高校安全工程专业概况
山西大同大学安全工程专业由原煤炭工业部大同煤矿学校的矿井通风与安全专科升本科而成,于2010年开始招收本科生,2013年10月被确立为山西省高等学校服务转型综改试验区专项特色专业。该校安全工程专业以煤矿安全为特色,不断拓展领域范围,分为煤矿安全和建筑安全两大方向,已逐渐形成了以市场需求为导向、注重产学研结合、开展多元化实践教学、为企业培养应用型人才的办学特色。随着国家《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》的,该校以改革创新的精神将办学思路转到服务地方经济社会发展上,转到产教融合校企合作上,转到培养应用型技术技能型人才上,转到增强学生就业创业能力上,全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力[4]。目前学校安全工程专业共有五届毕业生,共540多人,年均就业率达90%,且主要集中在考研继续深造、煤矿单位和建筑施工单位,这说明本专业就业的专业相关度较高,社会需求上升,具有一定的发展潜力[5]。
1.2安全工程专业实习实践教学现状及存在的问题
目前山西大同大学安全工程专业执行2015版人才培养方案,其课程体系采用“三平台一环节”模块,由通识教育平台、学科与专业基础教育平台、专业选修教育平台和实践教学环节组成。该校安全工程专业最低学时要求为2200学时,最低学分要求为169.5学分,其中实践教学环节学分要求为54.5学分,占比达32.15%,可见实践教学在应用型人才培养过程中的占比较高,作用十分重要。实践教学包括专业实验、专业社会实践、认识实习、生产实习、课程设计、毕业实习及毕业设计(论文)等环节。为了确切掌握目前该校安全工程专业实践教学的效果和存在的问题,本文设计了一份调查问卷,向参加过实践教学活动的大二、大三、大四学生发放问卷共计199份,收回有效问卷174份,问卷回收率为87%。通过对问卷数据进行统计与分析,将安全工程专业实践教学中存在的问题归纳如下:(1)实践教学效果亟待提高。目前,尽管安全工程专业实践教学能正常运转,但是实践教学的质量管理监控较薄弱,对于目前该校的教学实习实践教学方式和效果,仍有30人(17.24%)不太满意,90人(51.73%)基本满意,54人(31.03%)很满意;有23人(13.22%)认为通过教学实习对学生自身实践能力的提升程度不明显,105人(60.34%)认为提升效果一般,46人(26.44%)认为提升效果明显;学生在整个实践教学过程中积极性不高,有126人(72.41%)认为实习流于形式,外出实习好像“工厂参观一日游”,只能起到开阔视野的作用,对提高分析和解决现实复杂问题的能力及培养创新性思维能力等帮助不大。(2)实践教学设施投入不足。目前该校的实验设备只能满足基本的演示性和验证性实验,综合设计性实验和开放性实验很难开展[6],且部分大型仪器设备的配套措施还有待进一步完善;目前该校安全工程专业未涉及VR教学方法,有129人(74.14%)未接触或未体验过VR技术,表示对此很期待;根据安全工程专业认证补充标准,该校还缺少安全监测检测、电气安全和防火防爆方面的实验室[3]。(3)校外实践教学基地领域不够宽广。目前该校安全工程专业校外实践教学基地大多为煤炭行业,学生实习受限[7]。有122人(70.11%)认为学校应拓展实习基地,优化实践活动,提高活动的参与度和挑战性。(4)实践教学缺乏科技创新。其原因是:有91人(52.35%)认为是学生自身参加安全科技创新活动的积极性不高,53人(30.23%)认为学校对学生需求的关注度不够,30人(17.42%)认为缺乏老师的有效指导。
1.3毕业设计(论文)现状及存在的问题
本文统计了该校五届毕业生的毕业设计(论文)选题情况,根据选题内容分为煤矿一通三防类、建筑施工类、安全评价类、安全管理类、消防设施设计类和软件应用类。该校安全工程专业的毕业设计选题类型逐年增多,基本上每年都会增加选题范围,尤其2018年使用BIM、Pyrosim等软件进行可视化研究的选题数量增多;煤矿一通三防类的选题比例逐年减少,建筑施工类和消防设施设计类的选题比例不太稳定,选择安全评价和管理类的选题比例稳中有升。这与学生毕业当年的就业形势有很大的关系。毕业设计(论文)存在的问题主要表现为:①毕业设计(论文)选题的范围有待拓展,应结合当下社会需求的热点问题进行研究;②学生在选题时存在避重就轻的现象,多倾向于选择重复性课题,缺乏选择新颖性题目;③每届学生在毕业设计过程中都存在(且是大部分)按部就班地套用设计过程和程序的情况,学生的自主探究和思考能力无法得到锻炼。
2解决措施
为了解决上述问题,培养应用创新型人才,使我校安全工程专业尽快顺利通过工程教育专业认证,经深入学习教育教学基本理论和教育改革方法,本文从关注学生的需求、提倡教师终身学习、虚拟现实仿真实践教学方法和基于问题学习的教学模式四个方面提出了如下具体解决措施:(1)关注学生的需求和兴趣点,激发学生求知欲,处理好“鱼”、“渔”、“欲”的关系[8]。“鱼”指固有的基础知识和基本技能,学生可以通过多种渠道灵活获得;“渔”指可有效获得知识的学习方法、策略和习惯,教师要在课堂讲授过程中重点指导,并注重训练学生的思维,尤其是批判性、创新性思维;“欲”指学生内在的学习欲望和动机,直接影响学生的积极性、主动性和学习效果,教师在教学过程中要做到引导和因材施教,留给学生思考、探索的时间和空间。(2)提倡专业教师要践行终身学习的理念,为学生提供全方位的指导。专业教师要多联系实习场地以开阔学生的视野,扩大毕业设计的选题范围及就业范围;以学科竞赛和创新创业竞赛为契机,结合新工科建设和安全产业发展的要求,指导学生为安全生产、防灾减灾、应急救援等安全保障活动提供技术、产品和服务。(3)采用虚拟现实仿真实践教学方法[9-12]。为了进一步推进信息技术与教育的深度融合,发展“互联网+”教育,本文提出安全工程专业VR实践教学方法,结合学校煤矿安全和建筑安全两个模块,通过VR仿真系统模拟真实的生产环境和事故现场(如煤矿安全事故、建筑施工安全事故、火灾等),让学生如身临其境般地学习,这种教学方法既可以解决实习经费不足、实践教学设施不全、实践基地受限的问题,也可以满足工程教育专业认证的要求,同时培养了学生的实践能力、创新能力、不断学习和适应发展的能力。(4)采用基于问题学习的教学模式。PBL教学法由美国神经病学教授Barrows于1969年在加拿大的麦克玛斯特大学医学院首创,以后逐渐被推广[13]。PBL教学法是以学生为中心、教师做引导、学生自主学习的教学模式,其强调把学习设置于现实问题中,让学生通过查阅资料、小组讨论,获得解决该问题的方法;教师通过提问和引导,不断地激发学生去思考、探索,从而培养学生自主探究和学习的能力,达到用以促学的目的。
3安全工程专业基于虚拟仿真和问题
学习的实践教学新模式本文综合考虑以上四个方面的解决措施,针对安全工程专业实践教学提出了安全工程专业基于VR+PBL的实践教学新模式,其具体实施路径案例分析和效果评估如下。
3.1实施路径
(1)在实践教学课程进行前,指导教师根据教学大纲、学习进度和学生基础布置相应的任务,学生根据自身兴趣选题,5~6人一组,明确任务分工。(2)在实践教学过程中,学生根据自己的任务,通过查阅文献,到安全工程专业VR实验平台或现场参观学习并收集资料,与现场指导人员交流,按照进度完成实践教学内容。(3)实践教学结束后,学生提交实践成果,并对实践教学效果进行考核评估,包括学生自评、小组成员互评和老师点评。
3.2案例分析
本文选择山西大同大学2016级安全工程专业本科生的认识实习进行基于VR+PBL的实践教学探索案例分析。该年级学生已学习的专业课程有安全科学导论与原理、安全管理学、安全系统工程及安全心理学。在实习进行前,根据认识实习教学大纲要求和学生基础,老师给出6个方面的实习题目:①煤炭生产过程中危险有害因素辨识及控制;②建筑施工企业事故类型及安全措施;③某企业的安全管理、应急救援现状及改进措施;④某企业员工的不安全行为调查及控制;⑤某商场的消防安全现状调查和评价;⑥某煤矿工人的职业病现状、原因及应对措施调查。学生根据兴趣自由选择实习题目,并形成实习小组,指导老师根据学生选择的实习题目准备相关材料并联系实习场地,实习小组内成员共同完成调查工作和实习报告的撰写。
3.3效果评估
通过虚拟场景和现场实际的感受及调研,学生认为本次认识实习提升了自己的实践能力,为专业课程的学习奠定了基础,同时也培养了自己的责任感、社会交往能力以及团结协作精神,但相比以前的实习更累。教师通过评阅学生提交的实习报告,发现学生反映的内容不再空洞和雷同,但实习小组内成员的分工还不够明确。
综合就业特点、国家现阶段的安全趋势和企业需求,天津理工大学安全专业卓越工程师的目标定位为为企业培养“安全生产规范化及企业全面风险管理”的卓越工程师为特色。在学生培养中,注重扎实的专业基础理论和基本技能相结合,特别强调学生实践能力的培养。通过学校和企业共同开设的专业课、认识实习及源自企业实际的毕业论文等主要环节的培养,使学生在学习阶段就能深入企业安全生产的实际工作,具备建立安全生产责任制,制定安全管理制度和操作规程,排查治理隐患和监控重大危险源,建立预防机制,规范生产行为的能力,从而保障企业落实安全生产工作的规范化、法制化。在培养中同时重视培养学生的创新意识,提高学生的综合素质,通过理论学习及企业实践锻炼,使学生具备应用系统安全先进的理论和方法对系统的设计、生产、使用、维修、报废的全寿命周期、全方位的风险识别、分析、评价、控制及风险安排的能力,从而使企业实现安全生产管理的科学化和系统化。
2安全工程专业卓越工程师培养模式的建立
2.1培养方案的制定根据培养目标,制定了卓越安全工程师四年本科教学的培养方案,该培养方案有以下特点:(1)形式上:采取“2+1+1”模式,即2年基础理论教学,1年专业理论教学和综合能力培养,1年企业实训,其中,企业实训以企业现场教学为主,校企教师联合授课。(2)内容上:理论教学学分占60%;实践环节占40%。理论课程内容覆盖现场工程师知识要求和人文素质培养要求,强调安全管理能力提升要求;实践教学系统化,着重现场工程师能力培养和工程素养的提高,取得从事安全工程相关的职业资格证书或具备相应职业资格要求的能力。(3)专业课教学上:将人事部组织的国家注册安全工程师职业资格考试、劳动保障部组织的国家安全评价师职业资格证书考试要求以及企业安全标准化相关要求纳入专业课教学内容中;教学模式采用课堂教学和现场教学相结合的方式,将生产中的事故案例进行现场教学讲解,加强实践应用能力的培养,强化课程体系对于工程师能力的训练功能。(4)企业实训课程:企业实训课程考虑目前的就业形势,分为建筑安全及化工安全两个模块,以满足不同学生的兴趣要求。
2.2校内培养方案校内培养方案分为两部分,一部分为基础理论教学,该部分课程以数学、体育、英语、物理、化学、计算机等基础课程为主,目的是培养学生具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感、工程职业道德和服务意识,通过学习获得从事安全专业所需的自然科学知识和经济管理知识,有一定的国际视野和跨文化交流、竞争与合作的能力。另外一部分是专业理论教学,该部分课程体系由安全系统工程、安全人机工程、安全管理学、工程热力学、燃烧与爆炸原理等理论教学体系和安全工程实验、课程设计等实践教学体系构成,目的是要求学生掌握安全科学、安全工程、安全管理、职业健康的基本理论、基础知识和基本技能。
2.3企业培养方案企业培养方案分为现场教学及实践教学两部分,现场教学部分分两个专业方向,其中化工安全方向课程体系由石油化工工艺及设备安全,化工安全设计,化工安全管理标准化,化工事故案例分析四部分组成;建筑安全方向课程体系由建筑施工组织设计,建筑施工安全,建筑安全管理标准化,建筑事故案例分析组成。授课教师采用校企联合,要求企业教师专业职称至少为安全高级工程师,并具备多年的从业经验。现场授课重点提高学生分析能力、解决实际工程问题能力、安全技术管理能力以及技术创新素质的培养。内容侧重行业需求、行业发展方向、工程师素质、工程伦理、工程技术理论、工程技术方法、企业的主要生产工艺流程、原料、物料及产品的理化性质,各生产作业环节及主要生产设备存在的隐患及危险性,初步认识和了解安全防护装置、安全设施的维护与运行情况,一旦发生事故可能的事故类型、事故原因及防范措施等方面。目的在于使学生了解安全工程专业发展以及需求,培养学生的专业兴趣,从介绍安全工程的基本原理、知识和方法入手,对学生进行专业能力培养。
企业实践教学部分由认识实习、专业设计、毕业设计三部分组成,认识实习主要通过现场参观,使学生对各工艺过程、设备设施,尤其是安全设施作用有所了解,进而为后期的理论知识的学习提供基础。认识实习时间为两周主要内容。专业设计是毕业设计前的一项实践教学活动,其主要目的是通过专业设计,使学生掌握安全工程的基本原理及基础知识,并用所学知识完成一个理论问题探索的基本方法和基本技能,加深对所学专业的理解和认识,最后提交设计方案。与企业课程相对应安全工程卓越工程师专业设计分为两个方向即化工安全方向和建筑安全方向。化工安全设计方向通过对主要工艺流程的危险辨识、评价提出保证工艺安全的设计方案。建筑安全设计方向通过对主要施工过程的危险辨识、评价提出保证施工安全的设计方案。毕业设计通过16周时间,学生在企业工程师及校内指导教师的共同指导下,选择企业实际现场技术问题作为毕业设计选题,查阅、学习相关科技文献资料,确定设计方案与技术路线,完成规定的设计任务,通过校企联合组织的毕业设计答辩。
3结束语
【论文摘要】从荷载及荷载效应的计算和构件截面设计两个方面,分析了多层钢筋混凝土框架结构类毕业设计计算过程中存在的一些问题,并指出了正确的做法及其理论依据。笔者的毕业设计是包钢一中新建教学楼:8度设防烈度、近震、主体结构为五层的框架结构。多层框架结构设计完整的设计内容主要包括:①根据建筑物的用途进行建筑方案设计和建筑施工图的绘制;②进行结构布置和结构计算(先手算后电算);③绘制结构施工图。其中结构计算的内容较多,存在的问题也较多,特别是抗震设计。本文就结构设计中的常见问题进行简单分析。 1.荷载及其效应计算中常见问题分析 1.1.活荷载的折算与折减 对于单向板肋梁楼盖中的连续梁板,往往忽略次梁对板、主梁对次梁的约束作用而采铰支座确定其计算简图,当考虑楼面活荷载的最不利布置时,支座实际的转动将减小连续梁板的内力使得计算误差较大。此时应考虑活荷载的折算,即在保持总荷载不变的前提下,将部分活载折算为恒载进行内力计算,减小计算简图带来的误差。这在用活荷载最不利布置进行楼板及次梁内力计算时一定要考虑,但本人的设计按照活载满布方式求内力,所以不需考虑活载折算,用弹性法只需将跨中弯矩扩大1.1~1.2倍进行调整,笔者用1.2倍。 在计算楼面梁和柱、基础时,考虑到楼面活荷载不可能以荷载规范给出的标准值同时满布在所有楼屋面上,需考虑活荷载的折减。对于教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室等建筑,其楼面梁、柱和基础各自的从属面积超过50m2时,折减系数均为0.9。 1.2.地震作用计算时结构自振周期的计算 笔者的设计是质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,手算地震作用时采用底部剪力法,底部总剪力等于结构基本自振周期对应的地震影响系数与等效重力荷载代表值的乘积。《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于底部剪力法的规定明确指出基本周期应按最点位移法计算(B..2愀)。 1.3.需震组合中不考虑屋面活荷载 在进行竖向荷载统计时,考虑到屋面活荷与雪荷载标准值同时出现的概率极小,《建筑结构荷载规范》4.3.1条规定:屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合,所以二者中只取较 大值进行计算。在进行内力组合时,非抗震组合中的活载内力应是根据屋面活载与雪荷载较大值计算出的,而抗震组合中的活载内力应是取屋面雪荷载计算出的。 1.4.每榀框架上的层间剪力计算 有些同学只针对一榀框架进行重力荷载代表值的统计,从而求出地震作用和层间剪力,用于内力计算。这样简化计算其实概念上非常不明确,是将结构问题简化成了力学问题。笔者按照结构单元进行每层的重力荷载代表值统计,计算结构单元的自振周期、结构单元上作用的地震作用和层间剪力,然后根据侧移刚度的比例将层间剪力分配到所选的框架上再计算内力。 1.5.梁弯矩调幅中跨中弯矩的处理 在计算竖向荷载作用下的框架内力时,需要考虑梁端负弯矩调幅。在进行框架梁设计时,可以主动考虑塑性内力重分布,对梁端负弯矩进行适当调幅,达到调整配筋分布、节约材料、方便施工的目的。当降低梁端负弯矩后,塑性内力重分布就会提前出现,梁的最终承载能力主要取决于跨中截面的弹性承载能力,所以跨中弯矩需要按照平衡条件相应增大,才能保证框架梁的总体承载能力不变。 1.6.内力组合中的“有利”问题 构件截面内力组合中出错最多的是某种荷载效应对组合目标内力来说是“有利”的,但仍然按照“不利”时的分项系数计算,特别是以“轴力最小”为目标进行柱截面内力组合时最容易出错。《建筑结构可靠度设计统一标准》中7.0.4条规定当荷载效应对结构构件承载力“有利”时,永久荷载的分项系数取1.0,不考虑可变荷载。在进行内力组合时,必须进行组合目标内力与竖向荷载内力之间的符号关系判别(水平荷载内力左右均考虑,选取不利值即可),若二者符号一致,此竖向内力应对结构不利,若二者符号相反,则此竖向内力应对结构“有利”再区分此竖向内力是由永久荷还是可变荷引起的,正确选取分项系数进行内力组合。
2.结构截面设计中的常见问题分析 2.1.场地类别对抗震等级的影响 需震等级对于框架截面设计的影响很大。一般情况下根据房屋高度和设防裂度从抗震规范中直接查出抗震等级,但对于“场地类别为Ⅰ类时,除6度外,可按表内降低1度所对应的抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低”。当采用Ⅰ类场地时,抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样,而笔者的毕业设计的场地类别为二类,按照原先的抗震构造措施。 2.2.框架柱的计算长度 确定框架结构计算简图时取框架柱的长度为结构的层高,但实际上梁柱纵筋相互交叉形成的节点连接是介于刚接与铰接之间的,更接近于刚接。所以《混凝土结构设计规范》7.3.11条规定了各种柱的计算长度,对于现浇框架的底层柱取l0=1.H0,其余各层柱取l0=1.25H0 3.结束语 土木工程专业毕业设计的实施过程,归根结底就是一个结构概念的分析过程,一定要注意力学方法在结构计算中应用的近似性及结构设计规范对这种“近似”带来的误差的调整 方法,学会分析结构问题,尽快熟悉土木相关规范,建立良好的工程习惯。
【参考文献】
[1]中华人民共和国建设部.GB5001022002混凝土结构设计规范[匀.北京:中国建筑工业出版社,2002.
关键词:地方院校;电气工程及其自动化专业;人才培养
作者简介:魏立明(1974-),男,吉林省吉林市人,吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院,教授;韩成浩(1972-),男,朝鲜族,吉林延吉人,吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院,教授。(吉林 长春 130118)
基金项目:本文系吉林省教育科学“十二五”规划课题(课题编号:GH12181)、2012年吉林建筑工程学院教学质量与建设工程项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0007-02
近年来,信息技术的迅猛发展给普通高等院校电气工程及其自动化专业带来了较多良好的发展机会,因此,如何对电气工程及其自动化专业人才进行培养成为各高校的重要任务之一。如何构建新的培养模式,优化相应的人才培养方案,制订良好的教学体系,培养具有创新能力和工程能力的电气工程及其自动化专业高级应用型人才成为应用型工科院校所面临的任务之一。吉林建筑工程学院是吉林省建筑类普通高等本科院校,属于二本院校,其办学理念是培养“理论基础坚实、实践能力扎实、思想作风朴实”、具有创新精神和创造意识的高级应用型专门人才。吉林建筑工程学院电气工程及其自动化专业的培养目标是使学生能够从事建筑电气领域内的相关设计工作、施工工作、运行与管理工作,并且把他们培养成为应用型高级技术人才。根据吉林省经济发展的需求和建筑行业的特点,加快电气工程及其自动化专业应用型人才的培养成为电气与电子信息工程学院实现飞速发展的有效渠道。为此,电气与电子信息工程学院在优化培养方案、加强教学质量工程建设、构建应用型实践教学体系等方面进行了有益的尝试和探索。
一、优化人才培养方案
地方应用型本科院校的办学定位应首先强调应用性,所以既不能延续普通本科传统的教学模式,也不能削弱相关基础理论的教学,而是应该两个方面同时发展。特别是应该加强学生工程应用能力的训练和培养,把相关课程中的应用环节(例如:实验、课程设计、实习等)充分融入到教学过程之中,以便提高学生的动手能力和应用能力。应用型本科院校在教学环节中应突出实践应用与理论教学的相互渗透,坚持工程实践与科学教育并重的原则,逐步建立合理的符合应用型本科人才培养的课程体系。这样做的目的主要有两个:一是给学生打下较扎实的基本理论基础;二是让学生在大学期间参加相关专业工程的基本训练,使学生具备建筑电气方面的专业技能、提高学生在认知过程中发现问题、分析问题和解决实际工程问题的能力。
因此,吉林建筑工程学院组织电气工程教研室教师进行了广泛调研,主要通过座谈会和实地访问等多种形式。通过调研了解用人单位对学校所培养的人才的需求和要求。同时向沈阳建筑大学、北京建筑工程学院等有关其他院校进行调研,获得其人才培养方案。学院还定期组织召开电气学院校友会,了解往届毕业生在工作中对大学期间所学知识、技能和能力要求的反馈。学院派教研室主任和骨干教师参加电气工程及其自动化专业的指导委员会会议,了解该专业最近动向,广泛听取设计院和施工企业中的专家、企业负责人的意见及建议。在上述调研的基础上,优化原有的电气工程及其自动化专业的培养方案,形成自身的特色。该方案应以夯实基础、开拓专业知识面、重视应用能力为主要原则,切实加强对学生工程能力的培养。
电气与电子信息工程学院对电气工程及其自动化专业的课程设置进行了优化,主要体现工程实践教育,删除课程之间重复的内容,构建了注重建筑特色的电气工程及其自动化专业人才培养方案。电气工程及其自动化专业课程体系的整合应依据吉林建筑工程学院的办学定位,主动汲取建筑设计院、建筑施工企业等相关单位的意见,合理确定专业课程的学时以及实践教学在整个课程体系中的比例。整合后的电气工程及其自动化专业的课程体系平台由“专业基础课程模块+专业课程模块”构成。该平台体现了课程的应用型人才培养。其中“专业基础课程模块”包括注册电气工程师资格考试应必备的理论基础,其中有模拟电子技术、电路原理、电机与拖动、电气控制技术、数字电子技术等课程。“专业课程模块”课程的设置应体现建筑行业的特点。我院设置了建筑电气技术措施、供配电技术、建筑照明、消防与安防系统、建筑电气施工与概预算等课程。每一模块含有理论教学、实验教学和课程设计三个内容。上述课程的设置使电气工程及其自动化专业符合建筑行业的特点和要求,使得学生在就业时更加明确自己的定位方向。同时课程体系平台还可以根据就业方向进行相关选修课程的设置,以满足工程应用性要求,例如设置综合布线、楼宇智能化技术、嵌入式系统等课程。
二、加强电气工程及其自动化专业教学质量工程建设
1.课程建设与教材建设
在优化专业课程、强调应用能力的课程建设原则指导下,应用型人才培养所需要的课程建设包括相关课程内容、教学方法改革、教学手段促进等方面的建设。我院电气工程及其自动化专业的所开课程中电气控制技术和数字电子技术被评为校级优秀课,单片机原理与应用被评为校级精品课,自动控制原理以及消防与安防系统两门课程被评为省级优秀课,电路原理被评为省级精品课。在进行课程建设的同时,电气与电子信息工程学院也非常重视电气工程及其自动化专业课程的教材建设。教材建设应该体现电气工程及其自动化专业教学成果,要积极推进纸质教材、电子教案、教学参考书以及教学课件四位一体化的教材建设,选用智能建筑专业指导委员会推荐的高质量教材,同时结合本学院课程撰写相关建筑电气教材。
2.教学管理制度的完善
规范有序的教学管理制度是提高学院的教学质量、推动学院教学改革的重要保证措施。为保证电气工程及其自动化人才培养方案的全面落实,电气学院充分发挥领导和学院教师的力量,建立起包括毕业设计(论文)规定和实习要求等相关教学管理的规章制度,对教师和教学管理人员的工作进行了具体规定,提出了明确要求,从制度上保证了电气工程及其自动化专业人才培养的质量。学院成立了由学院领导、教研室主任和实验室主任组成的二级教学督导组。督导组成员通过平时听课、 课下与教师、学生交流等形式了解教师教学状态以及学生的学习状态,在一定程度上促进了学院教师教学水平的提高,并且为学院进行教学二级化管理提供了相关的依据。
按照电气与电子信息工程学院教学质量评估实施规定,每学期由每一年级的辅导员组织各班学生对每一位专业任课教师的教学情况进行评估,根据学生所反映出的问题制订相应的整改措施,以促进教学质量的提高。针对毕业设计(论文)的应用环节,学院结合电气工程及其自动化专业特点,制订了相应的毕业设计(论文)工作流程和考核办法。该办法规范了毕业设计指导过程中存在的问题,保证学生毕业设计(论文)质量的有效性。
3.采取多种教学形式,提高课堂质量
在教学形式上,改革传统的“以老师讲解为主”的教学形式,实行“老师教与学生学互动”以及“学生之间互动”的教学模式,建立起以培养学生实践应用能力为主的教学方式。具体措施有:将老师的科研项目带入课堂,拓宽学生的知识面;学习优秀的学生在课后充当其他学生的“老师”;让学生讨论某一教学内容,采用分组讨论的形式。每一位老师将自己的科研项目引入课堂,将本专业的前沿知识引入课堂中,引导学生学习相应的知识点,同时讲授该课程知识点在科研项目中是如何应用的。优秀学生当“老师”就是拿出一部分较容易的教学内容让学生自己讲,提高学生学习的主动性和积极性。学生分组讨论就是在每一堂课中留出部分时间组织学生讨论,每一小组发表自己的观点,使学生在讨论中增强对知识点的理解,培养学生分析问题和逻辑思维能力。与此同时,教师应该充分利用计算机网络资源,搭建学生与教师沟通的新平台。具体措施包括建立相关专业课程QQ群、构建课程教学资源网站等。
三、构建以工程能力训练为特色的实践教学体系
电气与电子信息工程学院所构建的实践教学体系主要以工程能力训练为主要特色。这其中包括编写实践教学计划、实纲和、专业教材时将本专业的的技术实用性及时反映出来。在制订课程教学计划时,应该明确规定所有实践教学环节的目标和任务,并且按照每一个实践项目分批次规定教学内容、教学要求和考核办法等。以往的实验教学中主要以验证型实验为主,现在变为以设计型和综合型实验为主导。同时在实验考核要求上改变以往的考核方法,取而代之的是以每位学生实际操作能力、实验数据的分析能力以及实验过程中解决实验疑难问题的能力的综合考核方式。对于专业基础课实验考核(例如:电路原理、模拟电子技术等课程),应该在做实验的时候一人一组进行考核。考核时应该根据教师所提的要求单独设计相关实验方案,在规定时间内独立完成实验,获得正确的实验结果并且对实验结果误差进行分析。实践证明,上述做法对于提高学生的动手能力和创新能力是非常有效的。
我院拥有吉林省高等学校智能建筑系统集成与节能控制重点实验室和吉林省科技厅建筑电气综合节能重点实验室,上述两个实验室为电气工程及其自动化专业本科生提供实践训练的场所。我院建立了较完善的大学生课外科技活动制度,举办了全国大学生智能建筑实践技能竞赛(北方赛区),从2004年至今连续举办了九届校内大学生电子设计竞赛。这些活动丰富了学生的课外科技活动,也充分调动了学生学习的积极性。电气工程及其自动化专业的学生在所参加的各种课外科技活动中取得了优异的成绩,例如2010年参加吉林省大学生电子设计竞赛获得一等奖2项、二等奖3项、三等奖5项的好成绩,2010年参加全国大学生智能建筑实践技能大赛获一等奖。
四、结语
本文详细阐述了地方院校在电气工程及其自动化专业应用型人才培养方面的经验和做法。具体通过优化人才培养方案、加强专业教学质量工程建设、构建培养学生应用能力的实践教学体系等方面进行相应的改革与尝试。同时,根据吉林建筑工程学院人才培养目标提出了电气工程及其自动化专业人才培养中体现建筑行业发展和要求的新思路。
参考文献:
[1]陈小虎,刘化君,朱晓春,等.电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J].中国大学教学,2006,(4):55-56.
[2]华红艳,楚随英.电气工程及其自动化专业实践教学改革探索[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2005,24(1):97-98.