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關(guān)鍵詞:概念圖 項(xiàng)目教學(xué) 案例
概念圖(concept map)是20世紀(jì)70年代美國(guó)康奈爾大學(xué)(Cornell University)的Joseph D.Novak教授提出的用于表征和揭示知識(shí)結(jié)構(gòu)中的意義聯(lián)系的圖表,它是以視覺再現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)、外化概念和命題的一種方法,又稱概念構(gòu)圖(concept mapping)、概念地圖(concept maps)或概念網(wǎng)(concept webbing)①。這里的概念泛指存在于事件或?qū)ο笾械闹X共性,它們可以是科學(xué)概念,也可以是思想、理論、符號(hào)、詞匯等。研究表明,這種視覺圖表容易被學(xué)習(xí)者快速識(shí)別并迅速掌握,有助于提高學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)系統(tǒng)的梳理和整體理解力②。同時(shí),由于概念圖具有信息量大、內(nèi)涵豐富、層次分明、可讀性強(qiáng)、易于理解、延展性強(qiáng)、填補(bǔ)修復(fù)容易等特點(diǎn),所以引起了人們的普遍關(guān)注。于是,人們嘗試把它作為一種有效的工具應(yīng)用于不同的研究領(lǐng)域,如評(píng)估工具、遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)課程的開發(fā)、計(jì)算機(jī)人工智能、企業(yè)管理等。本文擬用概念圖策略進(jìn)行高職《電工技術(shù)》課程項(xiàng)目教學(xué)的案例研究。
一、用概念圖展示高職教育中項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施模式
項(xiàng)目教學(xué)是師生通過共同完成一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。高職教育中的項(xiàng)目教學(xué)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過完成工作任務(wù)(與學(xué)生的職業(yè)崗位緊密相連),進(jìn)而提高綜合職業(yè)知識(shí)、技能和職業(yè)能力的教學(xué)活動(dòng),具有內(nèi)容職業(yè)化、實(shí)施一體化、結(jié)果具體化、評(píng)價(jià)開放化的特點(diǎn)?;诟呗毥逃许?xiàng)目教學(xué)的特點(diǎn)和概念圖的優(yōu)勢(shì),我們可用概念圖策略對(duì)高職教育中的項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)行研究。用概念圖策略實(shí)施的具體模式如文末附圖1所示。
二、概念圖應(yīng)用于高職項(xiàng)目教學(xué)的案例
我們以某一房間日光燈的安裝與調(diào)試為例,展示基于概念圖策略下項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程。本教學(xué)案例實(shí)施時(shí)長(zhǎng)90分鐘,需2學(xué)時(shí)。
(一)布置項(xiàng)目任務(wù)(5分鐘)
在該步驟中教師向?qū)W生展示項(xiàng)目任務(wù)概念圖(如文末附圖2所示),通過該圖使學(xué)生明確本項(xiàng)目任務(wù)的四項(xiàng)子任務(wù)以及每項(xiàng)子任務(wù)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。學(xué)生在該步驟中先自愿分組并推舉出負(fù)責(zé)人,然后領(lǐng)取項(xiàng)目任務(wù)。
(二)完成工作任務(wù)(75分鐘)
該步驟是我們教學(xué)過程中最重要的一環(huán),這一環(huán)節(jié)中學(xué)生是主體,主要由學(xué)生自主完成。學(xué)生首先根據(jù)情境確立方案,然后制定計(jì)劃,再實(shí)施計(jì)劃,逐一完成各個(gè)子任務(wù)。教師在本環(huán)節(jié)中起輔助作用,主要是解決學(xué)生所遇到的困難。
子任務(wù)1(40分鐘):學(xué)生完成子任務(wù)1安裝日光燈電路的過程如文末附圖3所示。
明確任務(wù):安裝日光燈電路。
制定任務(wù)完成方案:小組研究成員一起討論任務(wù)完成的步驟、時(shí)間進(jìn)程、人員分工等,把所想到的問題用概念圖展示出來(lái),形成完備的研究方案,便于操作。學(xué)生制定的子任務(wù)1完成方案如文末附圖4所示。
任務(wù)完成過程:按圖4進(jìn)行分工實(shí)施。在調(diào)試前,教師檢查接線是否正確,注重接線工藝的指導(dǎo),通過嚴(yán)格細(xì)致的檢查以防燒壞元器件及意外事故的發(fā)生。
收集整理資料:收集整理任務(wù)完成過程中的資料,準(zhǔn)備下一步交流討論。
任務(wù)完成結(jié)果展示:在確保電路的正確安裝、工作臺(tái)安全的情況下,通電試驗(yàn),通電展示電路安裝結(jié)果。各組間相互討論,為完成子任務(wù)2做好準(zhǔn)備工作。
子任務(wù)2(15分鐘):了解日光燈電路各部分作用和工作原理。該任務(wù)主要以小組討論、學(xué)生敘述、小組間互相補(bǔ)充更正的方式完成。
設(shè)計(jì)的問題有:
1.燈管中的水銀蒸氣是如何激活的?
2.啟輝器內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)?是如何工作的?日光燈正常發(fā)光時(shí),能否取出啟輝器,為什么?
3.鎮(zhèn)流器在日光燈點(diǎn)燃和正常發(fā)光時(shí)分別起什么作用?③
學(xué)生通過討論以上問題,了解了日光燈電路各部分作用,并進(jìn)一步掌握了日光燈工作原理。在整個(gè)過程中,教師引導(dǎo)學(xué)生小組間提問、互答,讓學(xué)生自由發(fā)表見解,在充分交流中促進(jìn)了學(xué)生對(duì)問題的深入理解。
另外,在該任務(wù)當(dāng)中教師要適當(dāng)介紹新型日光燈,并讓學(xué)生課下搜集新型日光燈資料以調(diào)查報(bào)告形式上交匯報(bào)。
子任務(wù)3(20分鐘):日光燈電路常見故障分析并排除。該子任務(wù)先由教師設(shè)置故障,然后由學(xué)生檢修。
設(shè)置的常見故障有:
故障現(xiàn)象Ⅰ:接通電源,燈管完全不發(fā)光。
故障現(xiàn)象Ⅱ:燈管兩頭發(fā)紅,不啟輝;燈管兩端不斷閃爍,中間不啟揮;燈管兩頭發(fā)黑。
故障現(xiàn)象Ⅲ:斷開電源,燈管能發(fā)微光。④
學(xué)生在了解日光燈工作原理的基礎(chǔ)上,通過故障現(xiàn)象,分析故障原因,進(jìn)而進(jìn)行檢修。在該子任務(wù)中主要以學(xué)生自主研討的形式來(lái)完成。教師起引導(dǎo)作用,但要特別注意安全問題。學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象找出原因后,先要跟教師進(jìn)行交流,然后在教師的監(jiān)督下完成檢修。教師要對(duì)學(xué)生操作過程中的不當(dāng)之處,及時(shí)給予指正,以防止意外的發(fā)生。
(三)反思工作過程(10分鐘)
教師引導(dǎo)學(xué)生反思整個(gè)工作任務(wù)完成的過程,學(xué)生自主交流提出整改意見。學(xué)生自制的反思工作過程概念圖如文末附圖5所示。
三、結(jié)語(yǔ)
概念圖是表征知識(shí)的有效工具,用它來(lái)解讀高職教育中項(xiàng)目教學(xué)的模式,可以使我們輕松地理解其內(nèi)涵。將概念圖引入到項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)踐中去,可以使學(xué)生思路明確,輕松把握研究過程,最終提升自主學(xué)習(xí)能力。
注釋:
①Joseph.D.Novak & D.B.Gowin(1984).Learning How to Learn. New York and Cambridge , UK: Cambridge University Press.
②Klein, S. P., Kuh, G. D., Chun, M., Hamilton, L., & Shavelson, R. (2005). An approach to measuring cognitive outcomes across higher education institutions. Research in Higher Education, 46(3):251-276.
③王金玉.“電工基礎(chǔ)”項(xiàng)目教學(xué)課例開發(fā)與思考[J].科教文匯,2010(11):55―57.
④陳綏.項(xiàng)目教學(xué)法在《電工基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的實(shí)踐[J].福建輕紡,2008(4):18―22 .
作者簡(jiǎn)介:
多媒體教學(xué) 土木工程材料 應(yīng)用
一、引言
近年來(lái),隨著“大土木”概念的提出,在土木工程專業(yè)設(shè)置過程中,土木工程材料這門課程的重要性再一次被突出。土木工程材料作為一門專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,在教學(xué)過程中所采用的方法和出現(xiàn)的問題一直被關(guān)注。本文結(jié)合土木工程材料在教學(xué)過程中遇到的問題,從教師授課和學(xué)生聽課兩個(gè)方面出發(fā),分析討論了多媒體教材在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用效果。
二、多媒體教學(xué)特色
多媒體教學(xué)通常是指采用計(jì)算機(jī)和視屏技術(shù)相結(jié)合的一種教學(xué)方式,與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同,它有其自身鮮明的特色:
1.信息量輸入緊湊、量多、質(zhì)高
多媒體的運(yùn)用免去了板書過程中所消耗的時(shí)間,加快了教學(xué)進(jìn)程,提高了單位時(shí)間和面積內(nèi)的信息量,加大了教學(xué)容量,提高了教學(xué)效率,保證了課堂質(zhì)量。
2.文字圖像清晰直觀,風(fēng)格多樣,內(nèi)容豐富
多媒體教學(xué)將傳統(tǒng)黑板或白板上的文字變成清晰的大字、色彩鮮艷的圖案或是動(dòng)聽的音樂,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。
3.活躍了課堂氣氛,增進(jìn)了教學(xué)過程中的互動(dòng)
由于多媒體教學(xué)在講述理論知識(shí)點(diǎn)同時(shí)穿插了大量的工程圖片和實(shí)驗(yàn)錄像,充分調(diào)動(dòng)了課堂氣氛。學(xué)生在聽課的同時(shí)也能積極從中思考相應(yīng)問題,從而大大提高了教學(xué)過程中的互動(dòng)作用。
三、土木工程材料在教學(xué)中遇到的問題
1.土木工程材料自身教學(xué)特點(diǎn)
土木工程材料作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其主要內(nèi)容包括土木工程材料的基本物理性質(zhì)、幾大類典型的工程建筑材料(如水泥、混凝土、鋼筋、瀝青等)。課程涵蓋的內(nèi)容廣、所跨的知識(shí)面多,如基本的物理概念、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、數(shù)學(xué)分析、材料科學(xué)基礎(chǔ)等多種學(xué)科。同時(shí),土木工程材料又是理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的一門課程。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟诩由顚W(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí),同時(shí)讓學(xué)生初步掌握土木工程材料的基本實(shí)驗(yàn)方法。正因?yàn)橥聊竟こ滩牧线@一自身的教學(xué)特點(diǎn),使得教師和學(xué)生在授課和聽課環(huán)節(jié)中均遇到一些問題。
2.教師在授課中遇到的問題
(1)內(nèi)容多、知識(shí)面廣,傳統(tǒng)教學(xué)方式很難在短時(shí)間內(nèi)將概念和知識(shí)點(diǎn)講透
由于土木工程材料課程自身的特點(diǎn),在授課過程中很難在短時(shí)間內(nèi)將相關(guān)概念和知識(shí)點(diǎn)敘述清楚。這使得學(xué)生在聽課時(shí)即不能很好理解需掌握的知識(shí)點(diǎn),而且對(duì)相關(guān)的基本概念也是出于模糊不解的狀態(tài),大大降低了授課效果。
(2)土木工程材料有大量工程實(shí)踐圖片無(wú)法對(duì)學(xué)生進(jìn)行展示
土木工程材料是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,在授課過程中經(jīng)常會(huì)涉及大量工程案例。傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能跟學(xué)生描述一個(gè)大概,無(wú)法提供直觀有效的圖片和畫面。
(3)大量的實(shí)驗(yàn)方法和儀器操作無(wú)法在課堂進(jìn)行演示
為了更好地讓學(xué)生熟悉和掌握土木工程材料的相關(guān)性能,課程安排學(xué)生有一周時(shí)間的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。以往,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和儀器操作的認(rèn)識(shí)基本是在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后才能慢慢熟悉和了解。而傳統(tǒng)的課堂板書則無(wú)法清晰明了地將實(shí)驗(yàn)方法和儀器展示給學(xué)生。
3.學(xué)生在聽課過程中遇到的問題
(1)學(xué)科跨度大、要求掌握的基本知識(shí)點(diǎn)多,短時(shí)間內(nèi)難以回憶起相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)
土木工程專業(yè)的學(xué)生在大一、大二時(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程主要偏向土木工程方向,而土木工程材料則要求學(xué)生需具備基本的物理、化學(xué)等專業(yè)知識(shí)點(diǎn)。因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)土木工程材料課程時(shí),對(duì)該課程所涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)模糊,影響了教學(xué)效果。
(2) 聽課環(huán)節(jié)中涉及到許多工程實(shí)例因未見過而缺乏深刻的印象
土木工程材料在教學(xué)過程中往往會(huì)引入一些工程實(shí)例來(lái)說明某種材料的性能特點(diǎn)。例如,水泥混凝土道面的開裂方式、瀝青混凝土道面的車轍破壞等道面工程中常見的幾種破損現(xiàn)象。由于大多數(shù)學(xué)生尚未接觸實(shí)際工程,因此在講解工程案例時(shí)學(xué)生難免會(huì)有許多疑點(diǎn)存在。這使得本來(lái)不熟悉材料性能的學(xué)生產(chǎn)生了不必要的乏味感,在一定程度也會(huì)減少學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。
(3)許多實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備操作很難在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中得以掌握
土木工程材料在教學(xué)環(huán)節(jié)中安排實(shí)驗(yàn)的目的,一是加深學(xué)生對(duì)相關(guān)材料性能的認(rèn)識(shí)和理解;再者也讓學(xué)生在試驗(yàn)環(huán)節(jié)中掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理,通過親自實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)其動(dòng)手能力和分析問題的能力。然而,有同學(xué)反映理論課上的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課上的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)未能很好的銜接,導(dǎo)致學(xué)生在理論聯(lián)系實(shí)踐的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了疑問。
4.多媒體教學(xué)在土木工程材料教學(xué)中的實(shí)踐
通過多媒體教學(xué)在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用,學(xué)生和老師均取得了良好的效果,筆者經(jīng)過總結(jié)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),得出以下幾點(diǎn):
(1)一定程度上拓寬了上課的內(nèi)容范圍,使課程內(nèi)容更豐富、飽滿
土木工程材料以第二章材料的基本性能為列,在講解材料的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)時(shí),必須讓學(xué)生了解相應(yīng)的物理和力學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。特別是講解材料組成、結(jié)構(gòu)和性能間的知識(shí)點(diǎn)時(shí),必須涉及如化學(xué)、巖相學(xué)及材料學(xué)等相關(guān)的基本知識(shí)點(diǎn)。通過多媒體教學(xué),可以在短時(shí)間內(nèi)給學(xué)生提供大量的信息,如公式、圖片、動(dòng)畫等,提高了學(xué)生的信息接收量,提升了課堂的教學(xué)效果。
(2)充實(shí)的工程實(shí)踐圖片信息,提高了學(xué)生的興趣,加深了對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的印象
土木工程材料在工程中應(yīng)用廣泛,同時(shí)也遇到了許多工程問題。如水泥混凝土在工程實(shí)踐中遇到的耐久性問題,主要包括鋼筋銹蝕、硫酸鹽侵蝕、堿集料反應(yīng)及凍融破壞等。傳統(tǒng)教學(xué)在講解到這部分內(nèi)容時(shí),通常很難描述清楚這些問題的細(xì)節(jié)部分,學(xué)生在聽課過程中也會(huì)出現(xiàn)很多疑問和不解。而多媒體教學(xué)則只需提供幾張工程現(xiàn)場(chǎng)的照片,就能給學(xué)生視覺上的沖擊,短時(shí)間能產(chǎn)生深刻印象,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
(3)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)錄像能讓學(xué)生充分了解真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程
針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題,筆者在備課過程中有意識(shí)地增加相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)錄像。例如,在講解到鋼筋性能的知識(shí)點(diǎn)時(shí),通過播放鋼筋的拉伸試驗(yàn)錄像,讓同學(xué)們直觀的了解鋼筋在拉伸過程中的破壞方式,進(jìn)而介紹了鋼筋的斷面收縮率和斷后伸長(zhǎng)率的概念。這種教學(xué)方式即能讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)鋼筋在拉伸過程中的斷裂形式,同時(shí)也讓學(xué)生掌握了鋼筋塑性的相關(guān)概念、加深了學(xué)生的印象,提高了課堂的效率。
五、結(jié)論
本文通過分析土木工程材料這門課程在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題,分別從教師授課和學(xué)生上課的角度出發(fā),探討了多媒體教學(xué)方式在土木工程材料教學(xué)過程中的應(yīng)用。通過筆者在教學(xué)環(huán)節(jié)中的總結(jié)發(fā)現(xiàn),多媒體教學(xué)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
(1)拓寬了上課的內(nèi)容范圍,使課程內(nèi)容更豐富、飽滿。
(2)充實(shí)了工程試驗(yàn)圖片信息,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象。
(3)圖片和錄像等動(dòng)靜結(jié)合的方式,讓學(xué)生能真實(shí)了解材料的性能特點(diǎn),提高授課效率。筆者同時(shí)也指出了在多媒體教學(xué)中因注意的問題:首先,在備課環(huán)節(jié)中要做好充分準(zhǔn)備,包括對(duì)設(shè)備的熟悉、上課時(shí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的搭配和協(xié)調(diào);其次,在使用圖片和錄像等方式時(shí),一定要做好相應(yīng)的解釋,保證學(xué)生能充分理解知識(shí)點(diǎn);再次,多媒體教學(xué)方式是一種輔助教學(xué)的手段,教師在授課過程中不能過分依賴這一方式。只有在保持和發(fā)展傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn),才能在今后的教學(xué)革新中找到新的突破點(diǎn)。
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【關(guān)鍵詞】土木工程 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 施工技術(shù) 協(xié)調(diào)配合
在全球經(jīng)濟(jì)一體化的形勢(shì)下,我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展,人們的生活水平越來(lái)越高,對(duì)居住環(huán)境的要求也逐漸提高,推動(dòng)了我國(guó)土木工程事業(yè)的發(fā)展。新時(shí)期下,我國(guó)土木工程項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展在迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇的同時(shí),也面臨著一系列的挑戰(zhàn),必須進(jìn)行不斷地創(chuàng)新和改革,以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)土木工程提出的要求。在土木工程發(fā)展過程中,土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其重要組成部分,而施工技術(shù)則是保障土木工程建設(shè)質(zhì)量的有效措施,二者缺一不可,必須予以高度重視。在開展土木工程建設(shè)活動(dòng)的時(shí)候,必須制定科學(xué)的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,選擇合適的施工技術(shù),以此確保土木工程建設(shè)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)兩者之間具有一定的關(guān)聯(lián)性,二者相互促進(jìn)、相互制約,需要有效地協(xié)調(diào)配合。
1土木工程的基本概念
土木工程的含義十分廣泛,其所包含的內(nèi)容比較多,一切與水、土等有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都能歸納于土木工程中。例如: 道路建設(shè)、水利工程建設(shè)等。土木工程隨著時(shí)代的發(fā)展,其逐漸形成一種獨(dú)立的學(xué)科,具有綜合性,既包含了工程地質(zhì)勘察和工程力學(xué)等知識(shí),又包含了建筑材料和建筑經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。土木工程是我國(guó)現(xiàn)階段重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一,其是社會(huì)生產(chǎn)和生活中必不可少的項(xiàng)目,能夠滿足人們的物質(zhì)需求,為人們提供更為舒適的生活環(huán)境,具有重要的意義。我們可以將土木工程分為兩個(gè)部分的內(nèi)容,一部分是表示的是施工技術(shù),這一部分涵蓋了施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié),從工程勘察到竣工收尾階段;另一部分則是指土木工程具有不同的工程對(duì)象,例如市政工程、橋梁工程等。
2土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)相互配合的重要性
土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和所選用施工技術(shù)的有效性,對(duì)土木工程的質(zhì)量具有重要的影響作用,是土木工程建設(shè)中的重要內(nèi)容,不容忽視。在土木工程項(xiàng)目施工過程中,科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠優(yōu)化土木工程的施工工序,簡(jiǎn)化施工步驟,從而在保障土木工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能的減少所需要的施工時(shí)間。在水木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須結(jié)合施工技術(shù)的選用,與施工技術(shù)進(jìn)行相互配合,以使土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更符合要求,充分發(fā)揮土木工程施工技術(shù)的作用,以推動(dòng)土木工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。協(xié)調(diào)好土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的關(guān)系,必須提高土木工程管理者的管理水平,要求其全面掌握整個(gè)土木工程項(xiàng)目的建設(shè)狀況,對(duì)土木工程施工中的各個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì),選擇最為合適的施工技術(shù),加強(qiáng)對(duì)施工階段的管理,以保證土木工程的順利開展。
3促進(jìn)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)二者形成協(xié)調(diào)關(guān)系的有效措施
3.1加強(qiáng)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和施工技術(shù)人員的培訓(xùn)
隨著時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步,我國(guó)土木工程在發(fā)展過程中需要不斷地對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,以為土木工程建設(shè)帶來(lái)更多的新鮮空氣,促進(jìn)土木工程建設(shè)質(zhì)量的提高。在土木工程發(fā)展過程中仍然還存在著一定的問題,有待進(jìn)一步改善和解決。為此必須創(chuàng)新土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,以解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)之間存在的問題,能夠統(tǒng)籌管理二者之間的關(guān)系。要加強(qiáng)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和施工技術(shù)人員的培訓(xùn),以全面提高土木工程建設(shè)隊(duì)伍的素質(zhì)。土木工程所涉及的部門比較多,每個(gè)部門的工作人員都有其職責(zé),建設(shè)質(zhì)量的好壞也受工作人員的影響,因而不僅要對(duì)土木工程建設(shè)中的施工管理人員進(jìn)行培訓(xùn),還要為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和項(xiàng)目評(píng)估人員提供培訓(xùn)機(jī)會(huì),以使其提高自身的業(yè)務(wù)水平,從而更好地投入到土木工程中。在土木工程建設(shè)中,設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員要避免將過多的主觀因素帶入施工過程中,以免施工出現(xiàn)問題和誤差,影響了土木工程施工的質(zhì)量。
就目前而言,我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)研究取得了一定的突破,而且也擁有工作經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員,但是土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還不夠全面,未能在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到施工中所存在的問題。這是由于土木工程的相關(guān)人員在理念上還較為落后,無(wú)法滿足新時(shí)期下的土木工程設(shè)計(jì)要求,所采用的施工技術(shù)也不具備時(shí)代性,為此必須加強(qiáng)對(duì)土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng),以為社會(huì)提供更多具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。
3.2 土木工程建筑中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)
現(xiàn)階段的土木工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中,并不包含深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案。土木工程的設(shè)計(jì)單位通常都是以建筑總平面圖為依據(jù),考慮到其建筑物的分布狀況,再與基坑側(cè)壁的土壤質(zhì)量和高度相結(jié)合,以提出有效的建議,然后交由施工單位自行設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,使得我國(guó)土木工程建筑中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)更為科學(xué),但卻未在整個(gè)土木工程建設(shè)行業(yè)中普及,仍然存在著一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。為此,土木工程建設(shè)中的設(shè)計(jì)人員必須更換觀念,重視計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,從而在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中采用科學(xué)的施工技術(shù),確保支護(hù)工作的質(zhì)量。
3.3采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行高層建筑的建設(shè)
在過去,并未在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,標(biāo)注高層建筑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)所需要的施工技術(shù),而是將這一選擇權(quán)予以施工單位,不利于協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)人員可將所需要的施工技術(shù)和設(shè)備在設(shè)計(jì)中表明,以防止施工單位為節(jié)省工程造價(jià)而選擇不合適的施工技術(shù),影響了工程質(zhì)量。將工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)相結(jié)合,可確保在實(shí)際施工過程中,所采用的施工工藝符合標(biāo)準(zhǔn),防止設(shè)計(jì)圖中的要求與施工技術(shù)不相符而影響了樁基的質(zhì)量,從而加快施工進(jìn)程。
關(guān)鍵詞: 土木工程;信息化;經(jīng)濟(jì)
伴隨信息化時(shí)代的到來(lái),使土木工程信息技術(shù)也融進(jìn)其中。所謂的信息時(shí)代,體現(xiàn)出來(lái)的最大特點(diǎn)就是人們重新建立了一個(gè)等同于現(xiàn)實(shí)的虛擬世界,這一虛擬的信息世界以互聯(lián)網(wǎng)為依托,把知識(shí)和信息統(tǒng)一起來(lái)成為生產(chǎn)力的重要成分。土木工程信息技術(shù)就是憑借互聯(lián)網(wǎng)把知識(shí)和信息充分的運(yùn)用到土木工程中的,并隨著時(shí)間的延長(zhǎng),這種應(yīng)用會(huì)越來(lái)越豐富。這一行業(yè)在我國(guó)基本上還處于初級(jí)發(fā)展階段,許多地方還很不完善,過程可能會(huì)相當(dāng)長(zhǎng),作為一種新興事物,對(duì)土木工程信息化進(jìn)行探索很具現(xiàn)實(shí)意義。
一、土木工程信息化概念
土木工程的信息化是利用一整套高級(jí)信息處理技術(shù),改善和提高原有的土木工程建設(shè)技術(shù)和建設(shè)方法,來(lái)促使土木工程技術(shù)不斷地發(fā)展和完善,使它更具備科學(xué)性和合理性,目的是提高施工效率并節(jié)省資金;土木工程的信息化會(huì)帶來(lái)企業(yè)管理模式的改變,促進(jìn)團(tuán)隊(duì)重建和提高施工流程的質(zhì)量,使管理方式方法不斷更新;土木工程信息化的到來(lái),必將使土木工程行業(yè)迅速發(fā)展,使它和現(xiàn)代的信息行業(yè)、物流行業(yè)、電子商務(wù)行業(yè)密切聯(lián)系,從而提高土木工程建設(shè)的效率和效益。
二、發(fā)展土木工程信息化的重點(diǎn)
土木工程信息化建設(shè)的重點(diǎn)在于高層人員要對(duì)構(gòu)成信息化的框架有一定的認(rèn)識(shí),摒棄陳舊的和傳統(tǒng)的管理觀點(diǎn),樹立新的觀念和思想,以適應(yīng)和推進(jìn)土木工程行業(yè)的發(fā)展。土木信息技術(shù)的變化,主要表現(xiàn)在這四個(gè)方面:第一,土木工程信息網(wǎng)的建設(shè)。該信息網(wǎng)既是信息的源頭,又是傳播的中介,是土木工程建設(shè)的重點(diǎn)。第二,土木工程接收信息終端,主要有臺(tái)式和手提式兩種,當(dāng)前提倡的是手提式終端,它的作用是在具體施工當(dāng)中如果遇到技術(shù)難題,可以利用它與土木工程網(wǎng)聯(lián)系,尋求幫助,網(wǎng)絡(luò)上有很多專家能夠幫助解決困難;第三,土木工程信息的傳播,一是土木工程信息能夠利用網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,二是各個(gè)信息網(wǎng)之間、信息網(wǎng)與接收終端之間保證通訊暢通,隨時(shí)能夠進(jìn)行信息傳輸;第四,土木信息交互系統(tǒng),此系統(tǒng)由許多大型程序聯(lián)合構(gòu)成,依據(jù)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn),此系統(tǒng)是能夠進(jìn)行土木信息處理、重組、傳播的大型軟件平臺(tái),凡是從事土木信息人員都可以利用它來(lái)展示自己所掌握的各種標(biāo)準(zhǔn)信息,以供需求者選擇,并及時(shí)取得聯(lián)系,運(yùn)用此平臺(tái)進(jìn)行土木信息輸送。
三、發(fā)展土木工程信息化方法
1.打造土木工程信息體系
信息技術(shù)集計(jì)算機(jī)、實(shí)時(shí)通信、有效控制、信息處理于一身,具有超常的應(yīng)用價(jià)值,在工程建設(shè)當(dāng)中引入信息技術(shù),能夠充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作觀念和建筑特點(diǎn),能夠任意發(fā)揮自己的想象和創(chuàng)作意圖,打破以前設(shè)計(jì)的局限性,使自己設(shè)計(jì)的作品更加完美,完全超越以前的設(shè)計(jì)水平,達(dá)到工程設(shè)計(jì)的最高境界。比如,運(yùn)用三維設(shè)計(jì)技術(shù)和模塊化技術(shù),把原來(lái)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法提升到了模型設(shè)計(jì),制作實(shí)物模型,更能直觀形象的展現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)象,多個(gè)設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)運(yùn)用同一個(gè)模塊,進(jìn)行不同的設(shè)計(jì),能夠減少信息傳遞,實(shí)現(xiàn)資源共享,這些信息資源將長(zhǎng)期保存,設(shè)計(jì)人員輸入設(shè)計(jì)方案后,計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)生成圖形,省去了原來(lái)的繪圖過程,可以使設(shè)計(jì)人員把主要精力用于方案的改進(jìn)上。開發(fā)制作全智能化設(shè)計(jì)軟件,在計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成圖象的前提下,依托三維模型科學(xué)技術(shù),全部收錄工程專家的各種設(shè)計(jì)方案,探索最新管理方法和設(shè)計(jì)方式,早日研制出方便掌控、全智能化的設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件。
2 .打造土木工程管理的信息體系
信息技術(shù)是一種能夠保證信息快速傳播的最新科技,它一定要結(jié)合于行業(yè)部門才能發(fā)揮它強(qiáng)大的作用。為了保證信息技術(shù)在土木工程建設(shè)當(dāng)中的有效運(yùn)用,應(yīng)結(jié)合土木工程實(shí)際情況,制訂適合信息技術(shù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn),建立信息管理部門,對(duì)制訂標(biāo)準(zhǔn)的使用情況隨時(shí)進(jìn)行檢查,可以使信息技術(shù)在本部門的運(yùn)用有據(jù)可行。信息技術(shù)能夠?qū)κ┕?shí)體進(jìn)行數(shù)字化管理,大大節(jié)省工作時(shí)間,方便管理部門的管理,對(duì)實(shí)體的管理更加精細(xì)化,各種建筑項(xiàng)目都應(yīng)具備時(shí)代特點(diǎn),適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境,須有多種因素同時(shí)對(duì)它進(jìn)行影響,這些特點(diǎn)使得項(xiàng)目信息變化性增強(qiáng),出現(xiàn)大量信息,信息技術(shù)可以用各種數(shù)據(jù)表示工程的多個(gè)方面,這種現(xiàn)象的出現(xiàn),使得工程管理也要更新觀念,具體表現(xiàn)有企業(yè)可以進(jìn)行多方面融資,選取最佳規(guī)劃方法,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì),建設(shè)過程中運(yùn)籌學(xué)在建設(shè)時(shí)間上的運(yùn)用,綜合多種因素保證工程質(zhì)量,根據(jù)不同的條件確定不同的投資行為等。土木工程信息化管理能夠把整個(gè)管理過程數(shù)字化,具備隨時(shí)變化性特點(diǎn),更加有利于工程的規(guī)劃和集資、建設(shè)、設(shè)計(jì)維護(hù)等步驟的管理,為工程建設(shè)提供了很多新方法和有利條件。信息技術(shù)可以全面的進(jìn)行人力資源管理、資金管理、生產(chǎn)成本管理、具體建筑管理、財(cái)務(wù)管理等。
3 .土木工程依靠互聯(lián)網(wǎng)選取最佳方案
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入推廣,土木工程也必將得到互聯(lián)網(wǎng)的有力支持,有關(guān)施工的招標(biāo)投標(biāo)、各種設(shè)施購(gòu)買、人才引進(jìn)等都將借助互聯(lián)網(wǎng)來(lái)完成,為土木工程提供多方面的信息,有利于土木工程建設(shè)迅速發(fā)展。再就是能夠有效提升建筑企業(yè)的決策水平,利用互聯(lián)網(wǎng)能夠提供多種工程規(guī)劃方案、具體施工方案、技術(shù)應(yīng)用方案,企業(yè)管理者可能充分對(duì)比這些方法,根據(jù)自身情況,選擇最佳方案。由于當(dāng)前市場(chǎng)上各個(gè)企業(yè)掌握的信息量不同,會(huì)出現(xiàn)很多不和諧因素,互聯(lián)網(wǎng)的介入,能夠使建筑單位和原料生產(chǎn)廠家及時(shí)溝通信息,了解市場(chǎng)行情,有利于合作關(guān)系的進(jìn)一步發(fā)展。利用網(wǎng)上招標(biāo)投標(biāo),能夠節(jié)省人力物力,加快工作進(jìn)度,從而使招標(biāo)投標(biāo)更加公開化。
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關(guān)鍵詞:土木工程;CBE;逆向案例教學(xué)
一CBE在土木工程專業(yè)教學(xué)的內(nèi)涵
(一)CBE理念及其應(yīng)用
CBE(CompetencyBasedEducation)是“以能力培養(yǎng)為中心的教學(xué)體系”,它強(qiáng)調(diào)的是對(duì)職業(yè)或崗位所需能力的確定、學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用[1]。CBE模式的教學(xué)目標(biāo)以學(xué)生的各項(xiàng)專業(yè)能力為導(dǎo)向,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自我學(xué)習(xí),并通過建立相應(yīng)的能力評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)學(xué)習(xí)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià),最大限度的提高學(xué)生的專業(yè)能力和綜合能力,使其適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求。CBE在北美的應(yīng)用對(duì)象主要是職業(yè)教育,但其能力本位的培養(yǎng)機(jī)制對(duì)的我國(guó)高等職業(yè)教育和本科教育改革均有積極的借鑒意義。邵欣[2]等采用CBE理念對(duì)“工業(yè)及機(jī)器人”實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)改革,達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力的目的。鐘欣[3]研究了CBE在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用,構(gòu)建了以體育綜合能力為導(dǎo)向的培養(yǎng)體系。李穎[4]研究了以能力為導(dǎo)向的CBE背景下教師教育的課程改革,為教師教育提供了改革參考。張凱,李振春[5]探討了以“卓越工程師”為培養(yǎng)目標(biāo)的能力本位培養(yǎng)機(jī)制。大多數(shù)現(xiàn)有的CBE應(yīng)用研究結(jié)果均集中在職業(yè)教育領(lǐng)域,這與該理念的核心思想是一致的。但這并不代表CBE培養(yǎng)模式只適合于職業(yè)教育,深入分析現(xiàn)有研究結(jié)論可以發(fā)現(xiàn),CBE的理念與本科教學(xué)中的能力培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合,亦可以對(duì)本科的教學(xué)方法、教學(xué)體系起到指導(dǎo)作用。本文的研究目的就是將CBE的能力本位理念引入到土木工程本科教學(xué)中,以期達(dá)到提高本科畢業(yè)生畢業(yè)要求達(dá)成度的目的。
(二)土木工程專業(yè)的能力培養(yǎng)目標(biāo)
根據(jù)《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[6]的指導(dǎo)性要求,土木工程專業(yè)培養(yǎng)的能力結(jié)構(gòu)由6個(gè)方面組成,如表1所示。另外,根據(jù)2017版《全國(guó)高等學(xué)校土木工程專業(yè)評(píng)估(認(rèn)證)文件》中的描述,土木工程專業(yè)的畢業(yè)要求包括12個(gè)方面,分別是工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)。對(duì)比分析可以看出,評(píng)估(認(rèn)證)中的12條畢業(yè)要求與專業(yè)指導(dǎo)規(guī)范中的能力要求含義基本一致。為了保證畢業(yè)生達(dá)到相應(yīng)的畢業(yè)要求,必然要求在高校的教學(xué)體系中建立配套的能力培養(yǎng)機(jī)制。而CBE的培養(yǎng)理念正是以專業(yè)能力為導(dǎo)向,建立以培養(yǎng)學(xué)生能力為中心的教學(xué)體系。因此,采用該理念進(jìn)行教學(xué)改革,對(duì)提升土木工程專業(yè)教學(xué)的教學(xué)效果,提高畢業(yè)生畢業(yè)能力要求的達(dá)成度有重要積極作用。
二逆向案例教學(xué)法
(一)逆向案例教學(xué)法的含義
逆向案例教學(xué)法以案例作為依托,以逆向教學(xué)的模式完成知識(shí)的傳授與學(xué)習(xí)。其中的案例教學(xué)環(huán)節(jié)在不同層次、專業(yè)的教學(xué)中已經(jīng)獲得大量的認(rèn)可,主旨是在較為枯燥生硬的知識(shí)點(diǎn)講解中穿插實(shí)踐案例,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果,其核心要領(lǐng)是將與實(shí)踐案例密切結(jié)合的理論知識(shí)點(diǎn)提煉出來(lái),融入到教師精心準(zhǔn)備的案例中去,使得學(xué)生能自然而然地接受知識(shí)并理解其應(yīng)用。逆向教學(xué)法是與傳統(tǒng)的教學(xué)過程反向的一種教學(xué)模式。順向的教學(xué)過程通常是概念提出、定義、理論基礎(chǔ)、舉例說明、應(yīng)用推廣幾個(gè)環(huán)節(jié)依次進(jìn)行。而逆向教學(xué)法則反其道行之,從知識(shí)的應(yīng)用出發(fā),通過自主學(xué)習(xí)、提問、討論等方式逐步“倒推”所需的知識(shí)點(diǎn),進(jìn)而引申出重要概念的定義及原理,講授過程注重思維的啟發(fā)與互動(dòng),激發(fā)學(xué)生的探究精神,以達(dá)到鞏固教學(xué)效果,提高教學(xué)效率的目的。在逆向教學(xué)法的實(shí)施中,引入適當(dāng)?shù)陌咐虒W(xué),即成為逆向案例教學(xué)法。
(二)逆向案例教學(xué)法的應(yīng)用
逆向教學(xué)法早期是在英語(yǔ)教學(xué)[7]中采用??紤]到該方法分階段的特點(diǎn),諸多學(xué)者將其推廣應(yīng)用在體育[8,9]與醫(yī)學(xué)專業(yè)[10,11]的教學(xué)當(dāng)中。除此之外,一些其他專業(yè)也采用了逆向教學(xué)法進(jìn)行了教學(xué)改革[12-14]?,F(xiàn)有的研究結(jié)果表明,逆向教學(xué)法在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、縮短理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用的過渡時(shí)間、提高學(xué)生綜合能力方面起到很大的積極作用。
(三)逆向案例法對(duì)于土木工程專業(yè)的適用性
根據(jù)前文的土木工程專業(yè)的能力培養(yǎng)目標(biāo)要求可以看出,本專業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng),人才的培養(yǎng)與社會(huì)及工程領(lǐng)域的發(fā)展關(guān)系密切,這與逆向案例教學(xué)法的教學(xué)組織核心十分契合,同時(shí),現(xiàn)有的眾多的研究基礎(chǔ)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為筆者提供了充分的參考,使得該方法在土木工程專業(yè)教學(xué)中具備足夠的可行性。綜上,筆者在對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)改革研究成果進(jìn)行深入分析后,擬以CBE理念作為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想,以案例教學(xué)法作為教學(xué)方法,以逆向教學(xué)法作為教學(xué)模式進(jìn)行土木工程專業(yè)的教學(xué)改革。
三課程教學(xué)改革實(shí)踐
以土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課《土木工程制圖》和專業(yè)基礎(chǔ)課《工程荷載與結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)原理》兩門課程作為實(shí)踐對(duì)象,采用逆向案例教學(xué)法進(jìn)行教學(xué),達(dá)到CBE的培養(yǎng)目的。
(一)CBE培養(yǎng)目標(biāo)
《土木工程制圖》課程屬于土木工程基礎(chǔ)課,授課對(duì)象是大一新生,要求的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備少,教學(xué)目的重在培養(yǎng)基礎(chǔ)的讀圖、識(shí)圖能力,同時(shí)構(gòu)建學(xué)生對(duì)專業(yè)研究對(duì)象的基本認(rèn)識(shí),對(duì)照表1中的能力要求,本課程的CBE目標(biāo)主要是第2項(xiàng)工程表達(dá)與交流能力,兼顧第1項(xiàng)獲取知識(shí)與信息能力及其他能力。《工程荷載與結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)原理》屬于土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課,授課對(duì)象是大二下學(xué)期或大三的學(xué)生,學(xué)生已經(jīng)具備一定的專業(yè)知識(shí),能分析并解決土木工程的實(shí)踐問題。教學(xué)目的重在培養(yǎng)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、解決工程問題的能力。對(duì)照表1中的能力要求,本課程主要目標(biāo)是培養(yǎng)第1、4、5、6幾項(xiàng)能力,同時(shí)兼顧其他幾項(xiàng)能力。
(二)逆向案例教學(xué)設(shè)計(jì)
針對(duì)前述兩門課程,各自選取一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐分析?!锻聊竟こ讨茍D》課程以“投影法”知識(shí)點(diǎn)為例,教學(xué)目標(biāo)為掌握畫法幾何的正投影法則、培養(yǎng)工程表達(dá)、交流能力。采用CBE理念的逆向案例法進(jìn)行教學(xué),案例題目為“請(qǐng)繪制一素混凝土(混凝土標(biāo)號(hào)C30,此信息在解答過程中給出)梁,尺寸300×200×3600mm;要求看圖的人能夠看懂并能準(zhǔn)確制作出該梁?!苯虒W(xué)設(shè)計(jì)如下:請(qǐng)2~3位同學(xué)在黑板完成,其他同學(xué)自行完成;通過提問黑板上的解答是否能達(dá)到要求進(jìn)行檢驗(yàn);根據(jù)解答中的缺失信息或不準(zhǔn)確信息引出投影的必要性與投影法則的要求,如一部分同學(xué)畫的“立體”圖,無(wú)法準(zhǔn)確標(biāo)注尺寸、題目最初未給出混凝土強(qiáng)度等問題,引出解決問題所需要的新知識(shí)與技術(shù);根據(jù)分析結(jié)果建立投影體系與法則;定義中心投影與平行投影等概念;再次完成案例,掌握知識(shí)點(diǎn),強(qiáng)調(diào)工程表達(dá)能力的重要性。
關(guān)鍵詞:彈性力學(xué);土木工程;教學(xué);探索
彈性力學(xué)是高等學(xué)校土木水利等專業(yè)的一門理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程,目前各高校很多學(xué)科根據(jù)本專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求,減少課時(shí)和精簡(jiǎn)內(nèi)容。另外,土木類專業(yè)所面臨的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題大多為非桿系的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,所以許多高等院校要求開設(shè)彈性力學(xué)和有限元課程,其目的是加強(qiáng)土木類本科生對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)值分析能力的培養(yǎng),以提高他們從事科學(xué)研究和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。然而學(xué)生普遍認(rèn)為彈性力學(xué)解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué),而且彈性力學(xué)理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)麻煩,課程枯燥乏味,提不起學(xué)習(xí)興趣。因此在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為彈性力學(xué)教學(xué)中需要關(guān)注的問題。
一、高校彈性力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
為了提高結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的相關(guān)教學(xué)水平和研究成果,教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)小組定期召開工作會(huì)議,2006年工作會(huì)議在武漢理工大學(xué)召開,2009年工作會(huì)議在成都西南交通大學(xué)舉行,2014年10月工作會(huì)議在北京工業(yè)大學(xué)舉行,各高校在每次會(huì)議中都對(duì)彈性力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了教學(xué)改革成果和經(jīng)驗(yàn)交流,對(duì)教學(xué)實(shí)踐、課程建設(shè)和資源積累等問題進(jìn)行了研討。北京工業(yè)大學(xué)在彈性力學(xué)的教學(xué)中也進(jìn)行了很多研究和改革,北京工業(yè)大學(xué)彈性力學(xué)課程的設(shè)置和教學(xué)與國(guó)內(nèi)其他高校具有類似特點(diǎn)與問題。2006年之前彈性力學(xué)作為土木工程本科專業(yè)的必修或必選課,學(xué)時(shí)一般為40學(xué)時(shí)左右,使用教材以徐芝綸《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》為主要教學(xué)參考書。在2007版本科教學(xué)改革之后,彈性力學(xué)在土木工程專業(yè)本科中仍然設(shè)置為學(xué)科基礎(chǔ)必修課,但學(xué)時(shí)改為16學(xué)時(shí),考試時(shí)采用閉卷考試,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)要求較高,較多學(xué)生仍然認(rèn)為太偏重于理論,理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣難以理解,并且其解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)力學(xué)。在2012版教學(xué)計(jì)劃后,課程性質(zhì)以及學(xué)時(shí)都沒變,但考試時(shí)采用開卷考試,對(duì)學(xué)生的公式推導(dǎo)要求降低。改為16學(xué)時(shí)時(shí),教師和學(xué)生的感覺都是時(shí)間太緊張,學(xué)習(xí)壓力大,所以在剛完成的2015版土木工程本科教學(xué)計(jì)劃中,彈性力學(xué)進(jìn)行了很多變化,首先課程性質(zhì)發(fā)生了改變,由學(xué)科基礎(chǔ)必修課改為學(xué)科基礎(chǔ)選修課,讓學(xué)生有選擇的空間,其次學(xué)時(shí)增加為24學(xué)時(shí),讓選修彈性力學(xué)的同學(xué)能真正學(xué)習(xí)到彈性力學(xué)的主要內(nèi)容。所以目前在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下,如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為教學(xué)中關(guān)注的問題,由此也產(chǎn)生了彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學(xué)課程教學(xué)和研究上進(jìn)行了教學(xué)改革,取得了較多有益成果,盡管如此,土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程在以下幾方面尚有待研究與改革:(1)教學(xué)對(duì)象上,彈性力學(xué)通常主要在工程力學(xué)專業(yè)開設(shè),需要充分考慮結(jié)合土木工程專業(yè)的特點(diǎn)。(2)教學(xué)思路上,仍然偏向工程力學(xué)方法,在內(nèi)容選擇上較偏向數(shù)學(xué),主要是理論上的教學(xué),對(duì)理論分析和數(shù)值分析結(jié)合對(duì)比方面缺少。(3)講課內(nèi)容中未能充分引入彈性力學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,尤其是與土木工程結(jié)構(gòu)相關(guān)進(jìn)展,因此在彈性力學(xué)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考試形式等方面需要進(jìn)行一些思考和探討,對(duì)彈性力學(xué)教學(xué)中的普遍與特殊問題進(jìn)行研究與實(shí)踐,將促進(jìn)學(xué)校土木工程學(xué)科力學(xué)教學(xué)的發(fā)展。
二、盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平
根據(jù)高等院校土木類專業(yè)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范以及2015版培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)時(shí),需要考慮在既有學(xué)時(shí)下,使學(xué)生的理論水平能達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
1.重點(diǎn)突出彈性力學(xué)分析思路和概念。
在教學(xué)中,在分析思路上,一般重點(diǎn)講授彈性力學(xué)平面問題的相關(guān)問題,并且對(duì)彈性力學(xué)平面問題基本理論采取精講的形式,對(duì)空間問題基本理論采取和平面問題基本理論相對(duì)比方法進(jìn)行講解。如果根據(jù)實(shí)際,直接從實(shí)際工程的三維問題,再到講授二維問題可能更符合思維過程以及實(shí)際工程問題,使得思路更加自然,并且能節(jié)省教學(xué)課時(shí)。另外,在講授方法思路中應(yīng)突出思路、概念與結(jié)論。如彈性力學(xué)中的概念問題:彈性力學(xué)中應(yīng)力的方向以及正負(fù)號(hào)的定義,平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題的區(qū)分,應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件的確定方法,處理局部邊界條件的圣維南原理,等等,這些都是講述平面問題基本理論中要熟練掌握的概念。
2.結(jié)合具體土木工程實(shí)例教學(xué),附加一些分析程序和工具的介紹,拓寬學(xué)生分析方面的應(yīng)用能力。
在介紹分析思路時(shí),需要結(jié)合有實(shí)際工程背景的工程算例來(lái)分析,這樣可以明確學(xué)習(xí)目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在理論分析完成后,還可以介紹相應(yīng)的數(shù)值分析方法,介紹Matlab計(jì)算程序或有限元分析工具,對(duì)理論分析過程數(shù)值化,讓學(xué)生自己操作計(jì)算,分析結(jié)果。最后由于土木工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)際工作中需要學(xué)會(huì)運(yùn)用,可以結(jié)合一些設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí),如:公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD70-2004)建議采用彈性力學(xué)數(shù)值方法—有限元法計(jì)算圍巖的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形等,通過在理論分析結(jié)果和數(shù)值分析對(duì)比的同時(shí),還可以通過規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算。
三、根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材
就目前而言,對(duì)于土木類本科生的彈性力學(xué)課程,各高等院校所安排的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及選用的教材均存有不同。換言之,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及教材均沒有統(tǒng)一的指定,仍處在各高校教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地探索與總結(jié)。目前已出版的彈性力學(xué)教材有很多種,所使用的教材一般為《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》,徐芝侖編,高等教育出版社出版。這本教材所涵蓋的內(nèi)容較多、較全面,也比較深刻,對(duì)概念思路的解釋較為簡(jiǎn)潔,但仍然有需要改進(jìn)之處:(1)基本上從平面問題到空間問題最后到板殼一些特殊問題,分析講解思路可以變化,讓學(xué)生更快更容易的理解。(2)理論講解較多,實(shí)際土木工程案例的分析較少。(3)理論推導(dǎo)比較多,數(shù)值分析對(duì)比較少,數(shù)值分析工具的應(yīng)用較少等,另外學(xué)生學(xué)習(xí)的課余指導(dǎo)用書比較少。為此,編寫更加適合土木工程專業(yè)的教材以及教材指導(dǎo)用書是有必要的。
四、改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案
作為一門強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用的課程,僅以單一的板書教學(xué)模式明顯不足。例如,本課程中復(fù)雜的理論推導(dǎo)數(shù)學(xué)演示,這些均可通過CAI電子教案的教學(xué)來(lái)表述。此項(xiàng)教改工作的目的是在教學(xué)時(shí)數(shù)不足的情況下,就如何實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)氣氛活躍、高效率地完成教學(xué)內(nèi)容、突出理論聯(lián)系實(shí)際等方面而為之。根據(jù)本課程教學(xué)大綱中教學(xué)內(nèi)容的要求及依據(jù)更加豐富的教材,可以編制本門課程的CAI電子教案。在實(shí)際教學(xué)中,采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式,預(yù)期可以達(dá)到較好的教學(xué)效果,授課學(xué)生能給出較好的評(píng)價(jià)。另外,課內(nèi)教學(xué)是本課程的主要任務(wù)。但由于本門課程在土木專業(yè)上的應(yīng)用性較強(qiáng),學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)均會(huì)遇到實(shí)際結(jié)構(gòu)問題的數(shù)值分析,對(duì)此需要課外指導(dǎo),因此建立教師學(xué)生互動(dòng)平臺(tái)和窗口也是有必要的。
五、結(jié)語(yǔ)
為了提高土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量和效果,本文分析了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)相關(guān)問題,并探索了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)改進(jìn)方法。1.盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平,使學(xué)生的理論分析水平達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。2.根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材。3.改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案,并建立教師互動(dòng)平臺(tái)和窗口。
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將CAD課程融入土木工程制圖,可以有效簡(jiǎn)化土木工程制圖的流程,課程大致內(nèi)容由淺到深,由簡(jiǎn)到繁。同時(shí)土木工程制圖比較注重理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,總體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性較強(qiáng),CAD課程相對(duì)注重?cái)?shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)簡(jiǎn)潔。本篇文章主要介紹了CAD課程融入土木制圖的優(yōu)點(diǎn),深刻的剖析了教學(xué)目標(biāo),隨著信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代的快速發(fā)展,社會(huì)普遍急需土木工程制圖相關(guān)方面的人才,CAD課程教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí),擴(kuò)展土木制圖人才的知識(shí)面。
關(guān)鍵詞:
土木工程;制圖融合;CAD課程;教學(xué)法探析
1土木工程制圖和CAD課程體系介紹
土木工程制圖是土木建筑行業(yè)必須研修的基礎(chǔ)專業(yè)課,土木工程制圖主要分為兩個(gè)部分,第一類是畫法幾何制圖,第二類是工程制圖。兩者制圖法在桐廬工程制圖專業(yè)當(dāng)中,發(fā)揮著不一樣的作用,首先畫法幾何制圖主要是根據(jù)理論制圖基礎(chǔ),進(jìn)行總體概括性的制圖。然而工程制圖要求極為精細(xì),工程制圖需要將每一個(gè)細(xì)節(jié)計(jì)算非常精細(xì),大部分是在剖析空間平面上所表述的立體圖形,工程制圖是一種比較清晰嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱D示方法。畫法制圖幾何最主要的繪圖特點(diǎn)就是,任何繪圖都是根據(jù)理論而付諸于實(shí)踐的,整體構(gòu)造系統(tǒng)性較強(qiáng),但是表現(xiàn)出來(lái)的繪圖成品確實(shí)比較抽象。工程制圖和畫法幾何制圖之間有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系,畫法幾何制圖的理論具體實(shí)施方案就是工程制圖,可以形象表達(dá)出土木建筑的整體構(gòu)造以及內(nèi)部分配配件。CAD課程主要是培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生,豐富的空間構(gòu)造能力和思考邏輯思維能力,在一定程度上提高土木工程專業(yè)學(xué)生的閱讀能力和繪畫制圖能力。CAD課程簡(jiǎn)單來(lái)說就是通過計(jì)算機(jī)來(lái)繪制土木工程制圖,在土木建筑整個(gè)構(gòu)造方案設(shè)計(jì)過程中,CAD課程可以教授學(xué)生構(gòu)思建筑的初步繪圖。從而進(jìn)行初步的繪圖設(shè)計(jì),精準(zhǔn)計(jì)算建筑物的結(jié)構(gòu)信息,最后起到檢驗(yàn)施工方案是否正確執(zhí)行的作用,就目前的土木建筑與CAD課程結(jié)合情況來(lái)說,可以有效推動(dòng)建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展。
2土木工程制圖融合CAD課程的教學(xué)現(xiàn)狀
2.1無(wú)法利用CAD繪制出滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的施工圖樣
將CAD課程軟件應(yīng)用到土木工程建筑,雖然在一定程度上,有利于土木工程專業(yè)的學(xué)生開展高效的課堂學(xué)習(xí),但是新研制的CAD課程存在著一定的技術(shù)缺陷。將CAD課程直接應(yīng)用于土木建筑專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí),無(wú)法利用CAD課程繪圖軟件,繪制出符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的施工建筑樣圖。CAD課程軟件是一種獨(dú)立思考的教學(xué)模式軟件,就目前情況來(lái)講,絕大部分的高等院校,將CAD課程軟件設(shè)置為土木建筑教學(xué)計(jì)劃當(dāng)中。但依舊是依據(jù)傳統(tǒng)的土木建筑制圖教學(xué)方案,大部分高等院校將土木工程制圖和CAD課程教學(xué),分別安排在不同的年級(jí)進(jìn)行階段授課。在土木建筑工程繪制圖表設(shè)計(jì)時(shí),繪制圖表的技能訓(xùn)練會(huì)將大部分的精力放在手繪建筑圖上,隨著CAD課程軟件的不斷升級(jí),土木專業(yè)教材的不斷更新,漸漸會(huì)避開傳統(tǒng)的繪制圖表授課。近幾年來(lái),許多的土木專業(yè)教材內(nèi)容都增添了計(jì)算機(jī)輔導(dǎo)土木制圖,但大多數(shù)內(nèi)容都是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的說明,并沒有深度剖析繪圖技巧。以上種種因?yàn)槭谡n就會(huì)導(dǎo)致,利用CAD課程軟件無(wú)法準(zhǔn)確繪制出規(guī)范和精準(zhǔn)的土木建筑施工樣圖,CAD課程軟件只是教授給學(xué)生一些簡(jiǎn)單的繪圖標(biāo)符和基本繪圖指令。
2.2CAD課程教學(xué)與土木工程繪圖融合不完全
CAD課程教學(xué)與土木工程繪圖有機(jī)的結(jié)合在一起時(shí),可以推動(dòng)土木工程繪圖技術(shù)的快速發(fā)展,但是部分高等院校無(wú)法正確地將CAD課程教學(xué)與土木工程繪圖有機(jī)的結(jié)合,大部分只能做到部分結(jié)合,從而就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法理解透徹土木工程繪圖的主要內(nèi)容。在同學(xué)能接受的情況下,一定程度上增加CAD課程體系教學(xué)強(qiáng)度,同時(shí)增設(shè)土木建筑繪圖實(shí)際教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)土木建筑繪圖最基礎(chǔ)的概念理解,通過以上種種措施,才能避免CAD課程體系與土木工程繪圖不完全結(jié)合的現(xiàn)象。同時(shí)內(nèi)容繁雜和抽象的繪圖方法,也大大增加了CAD課程體系與土木工程繪圖有機(jī)結(jié)合地難度,隨著土木工程繪圖知識(shí)內(nèi)容的不斷擴(kuò)大,可以在一定程度上有效解決不完全結(jié)合的問題出現(xiàn)。
3優(yōu)化CAD課程體系,注重與土木工程制圖的全方位融合
3.1整合CAD課程體系,強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)
全面整合CAD課程體系,強(qiáng)化在土木工程繪圖實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié),著重培養(yǎng)土木工程建筑制圖能力,增設(shè)CAD課程體系的課堂達(dá)標(biāo)內(nèi)容。對(duì)土木工程建筑繪圖內(nèi)容進(jìn)行合理的調(diào)整,結(jié)合土木建筑繪圖學(xué)習(xí)方案,全面調(diào)整和發(fā)展土木工程建筑繪圖內(nèi)容及學(xué)習(xí)技巧,其中包括理論性知識(shí)以及具體實(shí)施方案,CAD課程體系應(yīng)該以實(shí)際生活中市場(chǎng)需要,適當(dāng)減少理論方面的繪圖,增加實(shí)際建筑時(shí)需要的工程制圖。在同學(xué)能接受的情況下,一定程度上增加CAD課程體系教學(xué)強(qiáng)度,同時(shí)增設(shè)土木建筑繪圖實(shí)際教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)土木建筑繪圖最基礎(chǔ)的概念理解。將最初抽象的建筑繪圖內(nèi)容轉(zhuǎn)變成在現(xiàn)實(shí)生活中可以運(yùn)用的專業(yè)學(xué)科,同時(shí)CAD課程體系應(yīng)該增設(shè)實(shí)踐教學(xué)繪圖課,通過課上的仔細(xì)講解,再加上課后所留作業(yè),最后以與生活中的實(shí)踐相結(jié)合。
3.2開展CAD課程體系與土木工程繪圖教學(xué)科研活動(dòng)
通過開展CAD課程體系與土木工程繪圖教學(xué)的一系列科研活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生參加CAD課程體系的科學(xué)教研活動(dòng),提高學(xué)生參加土木工程繪圖一系列活動(dòng)的積極性,全面開展土木工程繪圖教研活動(dòng)。與此同時(shí)選定專業(yè)授課老師輔導(dǎo)積極參加土木工程繪圖的學(xué)生,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新繪圖設(shè)計(jì)方案,最后通過評(píng)比的方式選出優(yōu)秀的工程繪圖設(shè)計(jì)方案,最后得出總結(jié)性的評(píng)論。只有不斷將CAD課程體系與土木工程建筑繪圖技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起,才能提高學(xué)生整體繪圖設(shè)計(jì)水平。通過本次土木工程繪圖教研活動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)習(xí)該專業(yè)的學(xué)生積極參與到土木工程繪圖實(shí)踐生活之中,增強(qiáng)學(xué)生之間的繪圖技術(shù)互動(dòng),實(shí)際深入到利用土木工程繪圖較多的建筑工程中去。
3.3注重CAD課程教學(xué)與土木建筑繪圖之間的正確融合方式
將大部分精力放在建筑繪圖的信息收集上,注重CAD課程教學(xué)與土木建筑繪圖之間的正確融合方式,改變土木工程繪圖課程教學(xué)的教學(xué)方式,提高土木工程繪圖的教學(xué)質(zhì)量,抓住信息飛快流失的特點(diǎn)。準(zhǔn)確手繪出土木工程的整體構(gòu)架基本圖,隨著土木工程繪圖知識(shí)內(nèi)容的不斷擴(kuò)大,CAD課程教學(xué)內(nèi)容不斷豐富,知識(shí)總體構(gòu)架的不斷改革,土木工程繪圖課程內(nèi)容逐漸得到全面發(fā)展。同時(shí)內(nèi)容繁雜和抽象的繪圖方法,大大降低了課堂的學(xué)習(xí)效率,在土木工程繪圖課上應(yīng)用CAD課程教學(xué),可以大大解決課堂效率過于低下的問題。只有將CAD課程教學(xué)與土木工程繪圖教科內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合在一起,才能全面提高土木工程制圖的整體專業(yè)繪圖水平,不斷完善土木工程繪圖的課程體系,從而構(gòu)造出一種獨(dú)特的易于理解的土木工程繪圖技術(shù)。
4總結(jié)
隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,可以利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的部分知識(shí)推動(dòng)土木工程專業(yè)的快速發(fā)展,CAD課程軟件就是通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的輔助土木工程專業(yè)的學(xué)習(xí)軟件。CAD課程軟件正在逐漸的被運(yùn)應(yīng)到各行各業(yè),同時(shí)傳統(tǒng)領(lǐng)域的早期人工繪制圖表設(shè)計(jì),在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展中也逐漸被取締。CAD課程軟件逐漸成為土木建筑工程技術(shù)人員必須具備的基礎(chǔ)軟件,在當(dāng)下所有高等院校都對(duì)土木工程專業(yè)的學(xué)生,提倡運(yùn)用CAD課程軟件。
作者:張蕾 單位:浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]何斌.建筑制圖[M].高等教育出版社,2001.
關(guān)鍵詞:可持續(xù)發(fā)展、土木工程、資源節(jié)約、施工控制
Abstract: As a basic our country's social development policy, sustainable development in civil engineering also has an important significance to the application. The sustainable development of the civil engineering not only can greatly save engineering resources, but also can realize the use of resource and regeneration. From the point of sustainable development, this paper analyzes measures in civil engineering materials and construction stage of sustainable development in order to realize social, economic and environmental coordinated development.
Key Words: sustainable development, civil engineering, conservation of resources, the construction control
中圖分類號(hào): TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
一、可持續(xù)發(fā)展與土木工程
可持續(xù)發(fā)展這一概念作為一種資源管理理念,最初只應(yīng)用于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,如漁業(yè)和林業(yè)。其主要內(nèi)涵是,在有限的全部資源里,僅對(duì)其中的部分資源加以收獲利用,對(duì)剩下的資源加以保護(hù),然后通過新生資源對(duì)原來(lái)收獲利用的資源加以補(bǔ)充,以確保資源不受到破壞。這此基礎(chǔ)上也衍生出可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)量這一概念。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步,可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵也得到極大延伸,并可被應(yīng)用于土木工程之中。為實(shí)現(xiàn)土木工程中的資源最大限度的節(jié)約,我們可以從土木工程的原料及施工控制等兩個(gè)方面來(lái)研究探索土木工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。
二、土木工程中的可持續(xù)發(fā)展研究
1、原料的可持續(xù)利用
土木工程中原料的正確選擇使用對(duì)于土木工程可持續(xù)發(fā)展意義重大。原料的選用要遵循選用生態(tài)建材這一根本原則。生態(tài)建材不僅可以達(dá)到不污染環(huán)境的效果,而且還能保證更好的使用性能。
舉例來(lái)說,由于地震對(duì)土木工程建筑具有極強(qiáng)的破壞力,考慮建材的抗震性、結(jié)構(gòu)跨越及高層穩(wěn)定性就顯得尤為必要。這就迫使土木工程建設(shè)鋼材向著專業(yè)化、低屈服點(diǎn)、極厚化、高強(qiáng)度等方向發(fā)展。為提高鋼材彈塑性,更多的吸收地震時(shí)的震動(dòng)能量,SN系列鋼材應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的5S、SM鋼材相比,它具有更高的收縮率、屈服比。土木工程建筑行業(yè)通常需要高強(qiáng)度鋼材,傳統(tǒng)方法是在添加碳元素當(dāng)量,但是這會(huì)造成焊接性能的降低。為克服這一問題,基于造船鋼材生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)的TMCP鋼不僅可以保證良好的高強(qiáng)度穩(wěn)定性及焊接性能,還可以保證焊接箱型斷面柱的焊接要求,這種鋼材廣泛的應(yīng)用于大于40毫米的鋼板上。
另一種應(yīng)用最為普遍的生態(tài)建材是高性能混凝土。這中高性能混凝土在二十世紀(jì)九十年才被人們所發(fā)現(xiàn),雖然傳統(tǒng)的混凝土在考慮加強(qiáng)強(qiáng)度的同時(shí),耐久性、抗凍融、抗?jié)B漏等性能也得到了相應(yīng)的改善。但是隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和施工環(huán)境的要求不斷加大,傳統(tǒng)的混凝土已經(jīng)不能滿足要求。在環(huán)境惡劣、施工困難的工程中,混凝土除了要具備高強(qiáng)度之外,還必須具備惡劣環(huán)境下壽命長(zhǎng)、體積穩(wěn)定性好、工作性能優(yōu)良的特點(diǎn)。這就是高性能混凝土產(chǎn)生的必然性。
2、施工階段中的可持續(xù)發(fā)展
對(duì)于土木工程施工階段中的可持續(xù)發(fā)展,我們可以從兩個(gè)方面進(jìn)行概括:一是施工準(zhǔn)備階段,二是施工進(jìn)行階段。
施工準(zhǔn)備階段:為保證施工能夠順利進(jìn)行,必須做好施工準(zhǔn)備工作。其中包括:獲得施工準(zhǔn)許的法律文件及依據(jù),對(duì)施工將用到的原材料的調(diào)查及檢驗(yàn)工作,對(duì)施工單位及人員的考察及施工條件的確認(rèn)工作,掌握完整的施工流程及關(guān)鍵點(diǎn)、統(tǒng)籌安排施工現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備、人員、資金、物流、技術(shù)等資源,保證一切就位,同時(shí)應(yīng)該對(duì)施工進(jìn)行階段可能會(huì)發(fā)生的意外及風(fēng)險(xiǎn)做好評(píng)估及預(yù)測(cè),做好應(yīng)對(duì)措施方案。
施工進(jìn)行階段:施工準(zhǔn)備工作完成以后,根據(jù)凍結(jié)的設(shè)計(jì)圖紙及技術(shù)文件,有序的開展施工工作。在施工進(jìn)行階段中,為保證施工質(zhì)量及預(yù)期計(jì)劃,要對(duì)施工的質(zhì)量、成本、工程進(jìn)度進(jìn)行不斷跟蹤,對(duì)偏離施工計(jì)劃及質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的項(xiàng)目要進(jìn)行及時(shí)反饋糾正,以保證施工的順利進(jìn)行及交付使用。
對(duì)于土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展,首先,應(yīng)該由承包商和設(shè)計(jì)單位對(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)自然存在的構(gòu)建物、文化特征、自然風(fēng)貌進(jìn)行識(shí)別,然后制定合理的設(shè)計(jì)方案,在后續(xù)的施工過程中,對(duì)這些自然存在的特征進(jìn)行保留,不予以破壞,這是可持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容。
為做到上述要求,合理的可持續(xù)的場(chǎng)地設(shè)計(jì)必不可少。承包商應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)單位對(duì)施工場(chǎng)地使用方法的具體要求,再基于自己的工程經(jīng)驗(yàn),有效結(jié)合制定出滿足設(shè)計(jì)單位要求,并且盡可能破壞場(chǎng)地規(guī)劃的施工方案,方案中應(yīng)該明確以下內(nèi)容:施工場(chǎng)地中必須保護(hù)的植被區(qū)域或者構(gòu)建特征、如何進(jìn)行這些保護(hù)的措施方案、基于滿足經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)、施工的條件下,如何避免破壞規(guī)定的區(qū)域、如何最優(yōu)化的安置施工設(shè)備及施工管線等。為做到施工過程的可持續(xù)發(fā)展,我們從以下幾個(gè)方面展開敘述:
避免水資源的浪費(fèi)。為控制水資源的浪費(fèi),降低施工成本,我們可以使用流量較小的設(shè)備來(lái)控制水資源,在施工場(chǎng)地允許的條件下,充分實(shí)現(xiàn)廢水資源的再利用及生產(chǎn)用水的循環(huán)利用。
避免電能的浪費(fèi)。施工中對(duì)電能進(jìn)行監(jiān)測(cè)利用率,通過安裝聲控或光孔照明工具或者節(jié)能燈具實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制,以減少成本。另外,還可以通過使用節(jié)能型施工設(shè)備及合理安排施工時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制。
合理控制原料的控制。為降低施工所需原料的庫(kù)存成本、周轉(zhuǎn)人工成本及降低原料在周轉(zhuǎn)中的消耗率,必須對(duì)采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)保管等工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排,以減少不必要的搬運(yùn)及庫(kù)存時(shí)間。
注重可回收資源的回收利用。這是施工階段可持續(xù)發(fā)展的主要手段,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是使用的原料中盡量是可再生的或者是含有可再生成分,這樣可以不僅減小了對(duì)資源的破壞,而且可以將可回收部分回收再利用。二是提高原材料的回收利用率,比如,可以在施工場(chǎng)地內(nèi)建立原材料的回收再利用系統(tǒng),通過對(duì)可拆卸的原料進(jìn)行分解,保留可利用的部分,這樣不僅可以降低施工所需原料的成本,而且可以降低因處理廢料而帶來(lái)的費(fèi)用。
結(jié)語(yǔ):
土木工程無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著人們的日常生活,但是在施工所需的原料生產(chǎn)使用、施工作業(yè)、報(bào)廢拆除等各個(gè)過程不僅消耗了大量資源,對(duì)自然環(huán)境也產(chǎn)生了嚴(yán)重的破壞。但是作為社會(huì)發(fā)展不可缺少的力量,大力發(fā)展的同時(shí)又不能忽視對(duì)環(huán)境及資源的影響,所以我們要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的方針不斷進(jìn)步,本文在基于土木工程可持續(xù)發(fā)展的理念之上,探討了如何在材料及施工過程中進(jìn)行控制。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:可持續(xù)性發(fā)展土木工程生態(tài)材料
一、土木工程的含義
土木工程建設(shè)是人類作用于自然資源的最重要的活動(dòng)之一,與人們的社會(huì)生活密不可分,隨處可見的高樓大廈、現(xiàn)代化的體育場(chǎng)館、宏偉的水利工程等都屬于土木工程。然而人類在改變自然的過程中也對(duì)自然環(huán)境造成了破壞,近年來(lái)災(zāi)害性氣候頻發(fā)給人們的社會(huì)生活帶來(lái)極大的危害,本文對(duì)此展開論述,從土木工程建筑材料的選擇、工程的設(shè)計(jì)、具體的工程施工等環(huán)節(jié)提出了如何在其中貫穿可持續(xù)發(fā)展的理念,希望給廣大建筑工作者一些有益的參考。
土木工程就是指建造各類建筑設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程建筑的總稱。對(duì)于土木工程的概念可以從兩個(gè)方面去理解,一方面是從靜態(tài)角度來(lái)說,就是說土木工程是一種與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的各類工程設(shè)施的總稱。例如我們隨處可見的隧道鐵路工程、橋梁道路工程、水利設(shè)施以及各類民用建筑等。另一方面,我們可以把土木工程看做是一個(gè)動(dòng)態(tài)活動(dòng),就是指在建造工程過程中,所進(jìn)行的各類勘察、組織、設(shè)計(jì)、施工等技術(shù)活動(dòng)。
可持續(xù)性發(fā)展理念是21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的主旋律,尤其是近年來(lái)伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境遭到破壞,很多自然資源面臨枯竭的危險(xiǎn)??偪沙掷m(xù)發(fā)展的道路已經(jīng)成為人們的共識(shí),越來(lái)越受到重視。伴隨著建筑行業(yè)的繁榮,土木工程在中國(guó)取得了巨大的發(fā)展,其理論也不斷延伸,尤其在結(jié)構(gòu)力學(xué)中取得了巨大突破,由此興建了許多具有標(biāo)志性意義的建筑。近年來(lái)一門新的研究領(lǐng)域正如火如荼的展開,就是可持續(xù)性理念在土木工程中的應(yīng)用,這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,本文接下來(lái)針對(duì)如何將這一理念應(yīng)用于工程中進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
二、土木工程材料可持續(xù)性發(fā)展
土木工程材料是所有土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ),簡(jiǎn)單說就是在土木工程施工過程中使用的各種原材料和制件。土木工程材料的選擇對(duì)于建筑的外觀、質(zhì)量以及成本有著重要的影響,隨著自然資源被無(wú)節(jié)制的開發(fā),資源面臨枯竭,如何提高資源的使用率,如何能在建材使用過程中減少或者避免對(duì)自然環(huán)境的破壞就成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的課題。于是“生態(tài)建材”應(yīng)運(yùn)而生,很好的協(xié)調(diào)了資源與環(huán)境的關(guān)系,達(dá)到了對(duì)資源的充分利用同時(shí)保護(hù)了自然環(huán)境。目前從生態(tài)建材的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,主要有兩個(gè)方向。
1、利用新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有建筑材料的革新
利用最新的科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的建筑材料進(jìn)行革新,使其除了在保持原有的使用價(jià)值外還具有一些新的環(huán)保效果。而對(duì)傳統(tǒng)建筑材料所采用的技術(shù)主要有以下幾種:大氣凈化與光合作用技術(shù)、細(xì)菌優(yōu)化技術(shù)、遠(yuǎn)紅外以有害氣體防治技術(shù)、離子交換法、多層次復(fù)合材料制備技術(shù)等等。
2、開發(fā)新型生態(tài)建材
隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)住房的居住條件的要求不再局限于簡(jiǎn)單的生活居住要求,而是對(duì)其舒適度、健康性、安全性提出了新的要求,所以醫(yī)療方面的一些抗菌劑和建筑材料的結(jié)合就成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于傳統(tǒng)的建材,通過使用催化劑和抗菌劑使其具有凈化和抗菌的效果,成為一種生態(tài)建材。眼下市場(chǎng)中常見的生態(tài)建材主要有具有凈化功能的涂料、具有抗菌、防臭、防霉效果的裝飾材料、具有調(diào)光功能的玻璃窗、防紫外線輻射的玻璃窗、自我空氣凈化效果的衛(wèi)生間材料等等。
三、土木工程設(shè)計(jì)階段可持續(xù)性發(fā)展
1、施工設(shè)計(jì)階段的可持續(xù)性發(fā)展
可持續(xù)性發(fā)展理念在施工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在在設(shè)計(jì)過程中對(duì)周圍環(huán)境因素的考慮,工程設(shè)計(jì)要考慮到周圍的生態(tài)、地理等自然環(huán)境,以及周圍交通設(shè)施、能源系統(tǒng)等人文環(huán)境資源,做到與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。貼近自然,最大限度提高資源的利用率,提高人們生活的舒適性。
2、施工組織階段的可持續(xù)性發(fā)展
由于土木工程一般都規(guī)模比較大,工程比較復(fù)雜,對(duì)配合度要求較高,這就要求在施工組織階段統(tǒng)籌規(guī)劃,科學(xué)設(shè)計(jì)安排,提高資源的利用率,必須在制定工期內(nèi)完成工作,按順序施工,協(xié)調(diào)各個(gè)工序間的進(jìn)度,避免出現(xiàn)工序間的等待,尤其是不能出現(xiàn)返工以及重復(fù)勞動(dòng)現(xiàn)象?!翱沙掷m(xù)發(fā)展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下,滿足當(dāng)前的需要”。合理利用自然資源,則要在土木工程的建設(shè)、使用和維護(hù)過程中,土木工程師主動(dòng)做到節(jié)能節(jié)地,并最大限度地發(fā)揮既有土木工程設(shè)施的作用。比如,我們可以充分利用建筑綠化,在夏季有效降低灰磚墻表面溫度,從而減少空調(diào)的使用量;可以使用節(jié)能保溫型的多孔磚或復(fù)合墻體作為墻體材料,達(dá)到冬季保溫隔熱的作用;還可以太陽(yáng)能、地下熱能等新能源,減少不可再生資源用量的減少。
另外,對(duì)既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。這方面,上海已經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗(yàn):大量不用的廠房,很多已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝術(shù)家工作室等。這樣的改造再利用,既符合現(xiàn)代使用的要求,又節(jié)約了能源,避免了浪費(fèi),不失為一種有效的辦法。
四、土木工程施工階段可持續(xù)發(fā)展
1、減少材料損耗,提高材料使用效率
為了提高材料的使用效率,首先在采購(gòu)環(huán)節(jié)必須做好預(yù)算,盡量按計(jì)劃精確采購(gòu)。其次是保管,在保管過程中要分類堆放,合理設(shè)置堆放位置,盡量減少搬運(yùn)的次數(shù)。最后是完善工藝,減少材料在使用過程中的損耗,提高使用效率。
2、加強(qiáng)對(duì)廢料的回收利用
對(duì)于建筑施工中的一些廢磚塊、廢混凝土塊、廢石塊等要注意回收利用,可以用于作為一些要求不是很高的路面的填充料,也可以送往一些工廠作為制作特殊磚的材料。
3、盡可能多的利用可回收資源
在施工中盡量采用可回收的資源,尤其是加強(qiáng)多可再生材料的使用,減少對(duì)自然材料的使用,減少自然消耗。
4、節(jié)約水電
在土木工程中需要大量的水、電,而近年來(lái)全國(guó)各大城市都出現(xiàn)了水荒、電荒,所以必須在施工中減少對(duì)水、電的使用,嚴(yán)禁浪費(fèi)。對(duì)于電量的節(jié)約要合理安排工時(shí),減少照明時(shí)間,同時(shí)多采用節(jié)能燈具。而對(duì)施工用水的節(jié)約,最有效的方法就是在可能的工序中利用廢水,同時(shí)探討循環(huán)利用水的可能。
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