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關鍵詞:土木工程;發展;現狀;走向
Abstract: As a process of development of human society have made outstanding contributions to the project and civil engineering industry in the long history of development changes experienced by the experience of the type of civil construction, to the mechanization of civil engineering and construction, to the information civil construction of three important step in the link, the progress and development of every aspect of architectural engineering and has laid a solid foundation to deeper, farther direction. This article will combine with years of practical experience; provide a simple exposition of civil engineering in the development of contemporary society, for reference.Key words: civil engineering; development; the status quo; toward
中圖分類號:TU-098.6文獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)06-0020-02
0引言
土木工程作為一項對人類發展進程產生重大影響的產業,隨著經濟形勢的發展已逐步成為了一項國家建設的支柱性產業,成為國家發展、人們生產生活所不可或缺的行業。特別是在近年來,隨著建筑科學的不斷發展,土木工程建設理念得到了革命性的變化,大量的新材料、新技術的使用促進了建筑工程行業的發展越來越與時代需求的相結合,為人類社會和生產生活提供了更大的便利。
1土木工程的歷史發展概況
土木工程起源于人類對于原始木料石塊的堆砌,然后逐步發展成為較專業性的結構組織建設,然而真正意義上的土木工程專業開始于了18-19世紀的工業化發展。不僅為建筑工程提供了更多科學的理論依據,更為建筑工程發展提供了強有力的機械設施保障。在這一階段,土木工程的建設范圍極大的擴大,功能不斷地豐富,在要求結構的完善的同時。也對外觀和內在審美需求有了一定的要求。力學理論和科學的審美標準,促使土木工程走上了一條規范化發展的道路。專業的建筑公司,在實驗理論的指導下,做出了很多跨時代工程。在這個時期,最偉大的建筑材料之一,鋼筋混凝土出現了。
現代土木工程建設是指第二次世界大戰結束后至今天。在這一段時間,信息技術大規模應用在土木發展過程中。精確化、科學化施工,光電測定、遙感觀測、信息集成評測手段運用在施工中。在這一時段,理論與實踐緊密結合。實驗室與建筑工地的信息幾乎同步交流。伴隨著化學技術的發展,新材料被開發出來。隨之而來的是超高建筑,特異性建筑的出現。這一階段,土木工程已經不是一個學科了,而是部分學科的總集成。
2信息化技術在當代土木工程中的運用
土木工程的分類很廣,包括建筑、水利、公路、鐵路、橋梁、礦山、機場及港口碼頭等建設行業和領域,直接從業人數上億,是我國重要的支柱產業。土木工程的發展,影響到我國經濟的發展。在新的時期,我們要采取信息化策略,實現土木工程信息資源的共享,打破經驗性、流動性、地域性等對土木工程發展的限制,進而實現土木工程管理、技術的跨越式發展。
2.1信息化在土木工程中的意義。土木工程信息化是一個利用信息技術對土木工程建設與管理水平整體提升的過程,是指在全國乃至全球范圍內以土木工程信息技術資源的開發利用為核心,以網絡技術、通信技術等高科技手段為依托的一種新技術擴散的過程,通過實現土木信息的在線與共享,以隨時、隨地、互動的方式提供土木信息支持和完整的問題解決方案。經過20多年的努力,目前我國已具備了良好的土木工程信息化基礎。如國內網絡基礎設施建設取得巨大進步,建設系統主要的基礎網絡設施建設也基本完成,積累了進一步運營發展的經驗,另外國內一批高科技公司為建設領域提供了高質量的軟件。它涵蓋了政府監管、企業管理、教育培訓、勘測、設計、施工、監理、質量監督等諸多領域,尤其針對我國實際,土木信息化有效地解決了工程建設量大面廣與信息知識資源分布嚴重不均的矛盾,促使了整體的技術進步。主動地為土木工程界提供信息服務,完全打破時間、地域等的限制。
2.2土木工程信息化的實施對策。首先應該端正認識,看到信息化是土木工程發展的趨勢。其次要下大力度發展土木信息技術。在現代網絡技術的基礎上,開辟新的空間,以專業的技術支持,建立信息資源交流平臺。培養具備信息化素養的工程師和設計師。培養能夠熟練使用各種先進電子設備的技術工人。再者,應該校企結合,實驗室與施工工地結合。以學科優勢帶動產業優勢。必須從科研、人才、體制、教育培訓等方面全面推動土木信息化。最后,應該整合社會力量,合理配置資源,在政策和體制上推動土木工程信息化這一新產業的形成。欲使土木信息化工作順利進行,需要充分調動政府部門、土木工程各專業委員會、土木工程企業等各有關方面的積極性,采取“產、學、研、政”相結合的策略,積極開展國際間的經濟技術合作,在政策和體制上形成一個強有力的、健全的推動機制。
3新材料,新工藝及新理論的發展
在科學理論方面,理論研究的精細化,力學、結構動力學,數學和統計學的發展,為土木工程提供了更加完備的技術支持。大型計算機的普及應用,從材料特性結構分析、結構抗力計算到極限狀態理論,在土木工程各個分支中都也得到了充分發展。理論研究的日益深入,使現代土木工程取得了許多質的進展。
復合材料高強鋼材與高強混凝土的結合使預應力結構得到較大的發展,先張法和后張法的預應力混凝土屋架、吊車梁和空心板在工業建筑和民用建筑中廣泛使用。同時鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、玻璃鋼等工程材料以現代科學技術的進步為背景發展迅速,為大跨、高層、結構復雜的工程建設提供了全新的支持。
在施工工藝方面,各種大型或手持機械與施工方法的有了很大的豐富。便利的機械設備不僅解決了一系列施工難題,而且提升了施工效率。同步液壓千斤頂,滑模,直升機安裝天線,用一群小提升機同步提升大面積平板的升板結構等一系列施工方法廣泛應用。精密化的理論研究、全新的工程材料和先進的施工技術,使得大跨、高層、結構復雜的大型土木工程的建設成為可能。在先進機械設備與電子設備的支持下,我們可以建造許多以前不可能完成的項目。
4我國土木工程在未來的發展方向
我國新時代的土木工程發展方向,應該以科學發展觀為主導,大力加強信息化建設,積極進行理論突破和技術攻關,引進高效管理辦法,突出我國的優勢。具體要做到以下幾個方面:
4.1以科學發展觀為先導,大力發展新技術,新工藝。使用環保材料,節能措施。在工程的設計方面就要考慮到環保要求。優化方案,節約資金,用最少的資源滿足最高的質量要求。盡量的利用可回收資源,節約用水用電,保護施工現場植被和生態環境。
4.2大力加強信息化技術建設。通過利用現代信息網絡技術改造提升傳統土木工程,實現信息互通、互聯與共享,優化產業結構,促使資源配置更加合理,并最終形成土木工程信息化這一新產業。整合社會資源,結合網絡社會的優勢,建立專業的土木信息系統。重視復合型的技術工人的培養,要在教育和崗位再培訓方面下功夫。
4.3引進先進的管理經驗。不斷地學習外國的高效管理模式,規范公司的施工章程,從人員的組織和公司制度上提升生產效率。提高施工人員和項目部管理人員的素質并制定相應的培訓考核機制,以促進施工人員不斷提高自身素質。另外,還可以通過采取激勵措施并實行人性化管理,以充分調動施工人員的主動性和積極性,從而有利于保證工程項目的施工質量。
5結論
土木工程是一項影響我國國計民生的大工程。在新的時期,我們要結合社會科學和時代潮流發展趨勢,細致密切的研究國民的需要,爭取為人民建造出最符合要求的工程。采取恰當的措施,運用網絡化信息化優勢,建立高效的土木建設信息化平臺。又要校企結合,為我國未來的土木人才做儲備。相信我國的土木建設人員一定會乘著新世紀的發展潮流,捉住機遇,實現飛躍式的發展。
參考文獻
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【關鍵詞】結構控制;模糊控制;模糊算法;遺傳算法
1 結構振動的控制技術
以往土木工程的結構振動控制主要針對的是某種特定情況下的計算與分析,其分析的針對性較強但是計算的方法局限性較大。而從模糊控制的角度看,其不需要被控制對象具有精確的數學模型,具有更加廣泛的適應性。在研究中模糊控制理論、自適應技術、計算機控制技術、工程結構理論相結合等方面相互結合,性的計算分析結果也具有一定的實用性。實踐中采用理論分析、計算仿真、結果分析等措施與手段,可分析出無控制的情況下、有模糊控制器、增加因子自調整模糊控制器后結構產生的振動形態、強度、響應曲線等,以此形成一個相對特定的模糊控制算法,并以此適應結構設計。土木工程的結構模糊控制是一種新型的振動控制技術,利用模糊控制可以處理工程中諸多不確定的因素,其算法較為簡單也可起到較好的控制作用,且工程造價低應用前景廣泛。
所謂的結構控制起源于上個世紀的70年代,其目的是對振動加以控制,具體看就是對結構的動力反應與動力不穩定性等振動情況進行控制,使其在符合結構允許的強度范圍。實踐證明其可以降低結構自身的重量,改善結構的力學性能,提高結構所達到的承載能力與可靠程度。振動控制主要措施有消振、隔振、吸振、阻尼減振、控制結構優化、外部能源控制等。因此結構振動控制可以劃分為主動被動控制、混合控制、半主動控制等。被動控制有隔振、吸振、阻尼措施等,其控制力主要來自控制裝置隨著結構儀器的振動變形,控制裝置本身是被動的;主動控制則是依靠外部施加的能源對減震結構進行控制,其控制力控制裝置安裝某種控制策略完成對結構的控制;半主動控制是利用少量的外加能源進行控制,其控制力是因為控制裝置本身的運動而產生的,但是在控制的過程中,控制裝置能從外部施加的能源中主動調整本身的控制參數,從而獲得相應的控制力完成控制;混合控制的技術就是將主動控制與被動控制的技術結合起來形成一種合成控制方式。
上面的四種振動控制方式中,被動的控制方式是較為經典的技術措施,是一種開環控制,目前仍然被廣泛的應用。但是因為被動控制技術缺乏跟蹤與自適應能力,一旦出現結構上承受的動力載荷超出了預計則控制的效果會大幅度降低甚至失效。主動控制的技術是一種現代技術,其應用現代技術輸入動力和結構反映實現聯機完成實時跟蹤,在按照分析計算的結構對控制機制加以控制,實現自動調節,使得結構在地震中始終定位在安全狀態下,避免損傷。半主動控制是土木工程結構振動控制的新興課題,其依靠的是較小的外部能源輸入從而改變整個土木結構振動情況,減小結構反映而不提供控制力。半主動控制的效果優于通常的被動控制,與主動控制效果相似,且機構簡單,能耗相對低,容易控制。
2 結構控制的算法分析
結構振動的算法主要是針對主動控制而言。結構主動控制的計算方法源于近代的控制理論,但是這些理論在土木工程中的應用中會產生一些列的特定的問題,這些問題都是控制算法中需要解決的。從原理上看現代控制理論的控制算法可以大部分可以借鑒。但是土木工程的特殊性使得這些算法并不是都能直接應用,一些則需要進行特殊的處理。常用的控制算法包括了經典線性控制、瞬時最優控制、極點配置計算、獨立空間控制、模糊控制等等。其中模糊控制算法的應用已經漸漸成結構振動控制的主要發展方向。
所謂模糊控制就是以模糊集合理論、模糊語言變量、模糊邏輯等為基礎的計算方式。模糊控制不需要清除的了解對象數學模型,可以克服非線性所帶來的負面影響,同時模糊控制對于變量參數問題適應性較強。模糊規則的歸納、規則庫的建立可以從實際的控制經驗中獲得數據基礎。以往因為人們對控制對象的認識是不完整的,因此模糊控制器在設計中會出現一些問題而影響控制的質量,而遺傳算法的引入則改變了此種情況。近些年,遺傳算法已經廣泛的應用與土木工程結構的地震相應控制上。一些學者采用雙枝競賽測量的遺傳算法優化了結構抗震控制其的模糊控制參數,并獲得了成功,則顯示了遺傳算法在模糊控制其中多目標優化條件下的有效性。另外,學者采用遺傳算法實現了對安裝有阻尼器的智能隔震裝置的模糊控制。也有學者對地震作用下鋼結構模型完成了模糊控制。試驗表明采用遺傳算法作為模糊控制算法可以優化模糊控制器,并可以獲得較好得到效果。我國的專家也利用小種群遺傳算法優化了結構地震響應阻尼控制器。而國外學者也實現了阻尼器減小多自由度結構地震相應的模糊控制,并利用微觀遺傳算法解決了對模糊控制其器的調試。
3 (遺傳)模糊控制算法的應用
基于遺傳算法的模糊控制器設計與應用是目前模糊控制的應用形式的一種。運用遺傳算法建立起來的相應機制,對地震機理信號的處理、阻尼其控制電流之間的模糊規則成為了模糊控制的核心思路。為了研究的方便與簡單化,模糊邏輯控制器已經在隸屬度函數的確定條件下保持不變。下面就多MR阻尼遺傳模糊算法的應用進行舉例說明。
算例:某土木工程為6層錨索結構模型,結構的1-6層質量都為相同的重量,低1-6層的剛度設計也為相同參數,其層高也為相同。前三階段的阻尼比與固有的頻率經過測算可以得出,此時按照單MR的模糊算法進行處理,步驟為:利用二進制編碼;確定適應度函數;遺傳算子分析;群體規模選擇;初始化種群。這樣就確定了阻尼器參數。多MR阻尼所得到的結果僅僅是編碼長度產生了改變,向對于的規則也依據表1來進行。
表1 多阻尼器模糊規則表
4 結束語
結構振動的控制是一門新興的學科,其設計的控制理論、計算機技術、控制算法等都是最前沿的技術成果,其應用可有效的降低結構在地震作用中的反應與損害,有效的提高了土木工程結構的抗震性能。其控制算法也呈現出多元化,隨著土木工程結構的模糊控制算法引入了遺傳算法后,試驗證明對于模糊控制器阻尼效果是令人滿意的,其半控制效果也達到了最佳效果。
參考文獻:
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《工程力學》課程是土木工程專業的重要專業基礎課,在該專業的課程設置中占據了極其重要的地位。課程教學內容包括《理論力學》和《材料力學》兩部分。通過該課程的學習后,要求學生掌握靜力學的基礎知識并能熟練運用靜力學基礎知識求解工程實際問題。而《材料力學》部分內容則要求學生掌握五種基本變形———桿件的拉伸、壓縮、剪切、扭轉、彎曲;還要求學生掌握桿系結構的強度計算和剛度計算。學生通過以上專業知識的學習后,能為今后從事相關的工程結構設計提供必備的理論知識,同時也為今后從事工程施工奠定必備的力學基礎知識。應用型本科教育的目標是培養適應生產第一線需要的高等技術人才,對于土木工程專業畢業生而言則是畢業后能在勘察設計研究院從事建筑勘察設計工作,在施工單位從事相關的施工管理工作,在監理單位從事相關的建筑監理工作,在機關事業單位、房地產開發企業等單位從事技術管理工作。經過一定時間的工程鍛煉,能取得結構師、建造師、造價師、監理師等執業資格證書,成為該行業的專門人才。江西科技學院為適應高等教育轉型需要,對《工程力學》課程教學改革進行了積極探索,根據應用型本科人才培養的需要,制定了《工程力學》課程改革的三大目標:
1)為應用型本科院校《工程力學》課程的教學提供指導與借鑒;
2)培養學生對力學課程的學習興趣,增強學生利用力學知識分析工程問題的能力,并為后續課程打下力學基礎;
3)培養一支專業的教師隊伍。在多年的教學實踐中,我們基本實現了以上教學改革目標。
2《工程力學》課程傳統教學中的弊端
1)課程教學內容注重理論,對工程應用有所忽視。土木工程傳統的力學課程有《理論力學》《材料力學》《結構力學》等內容,這些力學課程注重系統理論的教學,這個優點在教學改革中應繼續發揚。力學知識來源于工程實踐的總結,在工程中又可以運用力學知識服務于工程,在應用型本科教學中,我們應做到力學原理與工程實際的有機結合。傳統的力學教學主要包括兩個方面的內容:a.根據工程問題簡化得到力學模型。b.對力學模型進行相關的分析。以往的教學過程中對后者比較注重,前一個問題很少涉及或幾乎不涉及,割斷了相關知識與工程實踐的結合。
2)重視理論知識,輕視試驗內容,當前很多高校提出人才培養目標要“厚基礎,寬口徑”,理論課時壓縮嚴重。《材料力學》部分有較多的實驗內容,如測量應力和應變、圓軸的扭轉等。當前應用型本科的力學實驗教學存在以下一些問題:a.由于實驗設備和教師師資的限制,一些力學實驗表現在以理論授課為主。b.局限于一些條件,力學實驗以驗證性實驗為主,這些實驗是對理論知識的一個補充。c.由于對學生的課程考核評價方式的原因,一些學生對實驗教學態度不端正。d.一些老師和教學管理部門對實驗教學不夠重視。
3)教學手段比較單一,很多學校的教學模式依然比較傳統,采取“粉筆+黑板”的教學模式。如今,計算機和多媒體發展技術日新月異,這種單一的教學手段顯然不適應這種發展。應將多媒體教學手段引入到課程的教學中,同時對于一些計算量較大的例題或是習題可以采用編程計算,也可以將一些力學軟件引入到教學中,這樣可以提高教學效果以及教學效率。
3《工程力學》課程教學改革的探索
結合江西科技學院的實際情況,我們進行了教改實驗。在教學改革實施的過程中,采取了以下教學改革方式。通過幾年的教學改革,取得了較好的效果。
1)興趣教學法。上第一堂課時,我們要求參加實驗的老師采用興趣教學法,先不要太快講力學知識,而是先把土木工程專業今后的就業方向:設計、施工、監理等逐一向學生講解,然后向學生介紹力學知識在這些行業中的應用。通過土木工程中的一些實例來激發學生對力學的興趣。例如為什么鋼筋和混凝土能很好的工作,充分發揮各自的力學性能。這是建筑工程中最常見的一個問題,也是一個力學問題。如果直接給學生講一些力學概念、力學理論,學生無法提起興趣,但例子一來,學生興趣就來了。“興趣是最好的老師”,通過一些實際工作的力學問題來激發學生對力學知識的理解可以達到事半功倍的效果。
2)培養學生牢固樹立力的概念,開展一些理論聯系實際的實踐教學。力是力學課程中最重要的概念,很多看來和力毫無關聯的概念,都可以借助力的概念來加深理解。例如在講授自由度和約束的概念時,一個單鏈桿相當于一個約束、一個單鉸相當于兩個約束、一個固定端相當于三個約束。若能結合支座反力的概念,如圖1所示A處鏈桿可以提供一個約束反力,因此相當于一個約束;B處鉸結點可以提供兩個約束反力,因此相當于兩個約束;C處固定端可以提供三個約束反力,因此相當于三個約束。將約束反力的概念和約束個數等效起來,能更好的加深學生對自由度和約束等概念的理解。此外,在教學實踐過程中,我們結合《工程力學》與土木工程專業其他專業課程有機的設計了一些實驗。例如結合課程性質,我們將《材料力學》《土木工程材料》有機結合,設計了一個綜合實驗。學生可以通過土木工程材料實驗,了解主要土木工程材料,如混凝土、鋼筋、水泥、石子、砂子的性質,通過綜合實驗驗證其力學性能;還可以通過《材料力學》實驗驗證鋼筋、混凝土等脆性材料和塑性材料的相關力學性能;最后還鞏固了混凝土的配合比知識,通過配合比計算,制作實驗試塊,通過養護檢測混凝土不同齡期的強度比例。通過這樣的綜合性實驗設計,凸顯力學課程的專業基礎課程地位。這些做法在教學中獲得了老師和學生的一致好評,提高了教學效果。
3)運用多樣化的教學方法與教學手段,采用多媒體教學。該課程的理論性和實踐性較強,以傳統的教師授課為主,輔助部分實驗實踐學時。在理論教學時,如果部分內容能采取多媒體教學手段,可以提高教學效果。此外,該課程若能結合一些力學求解器等軟件進行教學,一方面可以加深和鞏固課堂教學所學內容,另一方面,可以通過求解器驗證理論教學,加深學生對理論教學的理解,使學生在輕松的多媒體環境中學習枯燥的理論知識。為此,我們專門從上海交通大學出版社、清華大學出版社等出版機構購買了《理論力學求解器》《材料力學求解器》等教學軟件并運用到教學實踐中。例如結構動力計算的頻率分析具有較大的難度。如圖2所示的兩個自由度結構,在判斷ωa和ωb的大小關系時,結合教學軟件中的模態分析,學生能較好的理解圖2中所示兩自由度結構頻率的大小關系。
4)加強該課程和實際工程的結合。力學知識是伴隨工程發展而誕生的一門學科,力學知識起源于工程的總結,但需要應用到工程實踐中才能發揮其生命力。力學的研究對象是將工程實際模型化,簡化成桿件或桿系結構。在教學過程中,如何將工程結構簡化成符合要求的力學模型,在教學過程中是一個重要的教學內容。如何將梁簡化成為桿件結構,如何將桿件之間的結點簡化為鉸結點、剛結點等連接方式,如何將梁與支座的結點簡化為固定端支座、固定鉸支座。這些都需要我們將簡化的來龍去脈詳細向學生講解。此外還可以結合日常生活,在教學過程中將生活中的一些力學原理結合相關知識點進行教學,可以提高教學效果。例如力偶是一個較難理解的力學概念,我們在教學中列舉了一些生活中常見的現象,如司機開車兩手握方向盤,實際上就是一個力偶。讓學生通過一些常見現象既掌握了力偶的原理,對力偶的力學效果也加深了理解。
5)完善教師的業務素質,培養雙師型教師。在知識發展日新月異的時代,教師必須具備新的教育教學觀念,做到與時俱進。教師應具備較強的工作能力和教學研究、科學研究能力,具有較強的創新意識。土木工程專業作為工程實踐性較強的專業,對教師理論教學水平和實踐能力的要求也相對較高。教師需要不斷努力,成為“雙師型”教師。具備“雙師型”能力和資歷的老師,具有一定的工程實踐經驗,能把握好專業的發展方向,同時還具有較強的理論教學能力。在授課過程中可以較好地結合專業和工程實踐,針對性較強,在課題教學中可以做到理論聯系工程實踐知識。作為一名力學老師,應利用好寒暑假和平時休息時間參加工程實踐,成為工程師或取得相關執業資格證書。
4結語
摘要:將道路與橋梁工程的審美作為一門專業選修課安排到教學中,是當前土木工程專業人才培養方案發展的一個趨勢。主要介紹了《道路與橋梁工程美學》課程的課堂建設和實施情況。并對該課程基本內容與教學心得情況進行分析和總結。
關鍵詞:道路與橋梁;美學;結構美;課程建設
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)21-0106-02
一、引言
道路與橋梁工程是交通線路的重要組成部分,是一個國家和地區經濟實力、科學技術、生產力等綜合國力的體現。隨著社會經濟發展、計算理論研究的進步和施工技術的迅速提高,道路與橋梁工程得到飛速發展。審美是人類特有的屬性,具有意識性和對象性的特征。生活中有美的事物存在,就必然會有審美活動的存在。人類的審美意識是隨著人類社會的發展而不斷完善,是人類基于對生命及生活經驗的掌握,獲得的身心愉悅、自由和諧的心理狀態。基于這樣的一種需求,要求道路與橋梁工程不但滿足實用性和功能性,還需滿足美學需求,道路與橋梁工程美學應運而生。道路與橋梁工程美學是將工程與美學理念聯系起來的一門土木工程專業選修課,旨在引導學生在掌握一定的專業知識基礎上,將藝術美與科學美聯系起來,進行路橋美學的認知和探討。在具備專業技能的基礎上,進行結構美的創造設計,也是道路與橋梁工程專業的培養目標之一。基于不同學校的學科優勢,國內有些高校開設了《道路與橋梁美學》這門課程。因專業選修課的學時都相對比較少,因此有必要對這門課程進行課堂建設和優化概括的教學方法。文章對道路與橋梁工程專業開設的《道路與橋梁美學》課程的教學內容與教學形式進行介紹。
二、課堂目標
在掌握美的本質,美的形態及原則基礎上,將其運用在道路與橋梁美學學習和研究中。掌握公路選線美學原則,和公路平曲線、豎曲線和線形的立體結合布置原則,以及道路景觀、道路設施、沿線綠化的合理規劃和設置;掌握橋梁基本結構形式,各種橋梁結構形式的美學表達,橋梁結構的夜景景觀、橋梁裝飾、以及橋頭公園等融入美學理念的設計。
三、課程基本內容與教學心得
1.課程內容選擇的方式:第一章:美學基礎。講授美的起源、發展,以及美的研究對象和形態表現。第二章:設計美學理論。講授的內容有:設計的概念、設計之美、基本色彩理論、色彩的客觀效果與主觀效應。第三章:路橋美學理論。主要針對道路與橋梁工程,結合美學理念進行講解,內容涉及:形式美的一般法則、路橋美學的視覺特點、道路美學的主要研究ο蟆5謁惱攏撼鞘械纜飛杓潑姥АV饕涉及城市設計概念、城市道路和城市的布局、城市道路景觀的美學要求。第五章:公路線形設計美學。主要涉及公路選線的美學要求、公路線形設計的美學要求和特點、公路橫斷面的景觀設計。第六章:公路設施設計美學。講授的內容有:公路擋土墻、聲屏障、隧道洞口、取棄土場、停車場等的景觀設計美學,以及公路停車場、標識牌、照明設施、雕塑、房建設施的景觀設計。第七章:道路綠化景觀。主要涉及道路綠化的基本原則、城市道路的綠化景觀設計和城市道路綠地種植設計,公路綠化景觀,常用道路景觀綠化的植物介紹。第八章:橋梁本體美學。講授的內容有:橋梁景觀的特點和現狀及發展,橋梁景觀的設計原則和意象分析,橋梁結構的美學優化、景觀元素的CI。第九章:橋梁環境景觀美學。講授的內容有:橋梁夜景觀美學和特征,橋梁夜景觀的設計方法和發展趨勢,橋頭公園設計美學、橋頭公園景觀和定位分析,橋頭公園設計的發展趨勢。
2.教學方式的選擇:本課程是一門跨道路工程、橋梁工程、美學、景觀、設計等多個專業知識交叉的課程。其教學內容的顯著的特點是知識面廣和實踐性強。采用課堂多媒體教學與課堂實踐學習相結合的形式,而且強化了實踐教學環節。在教學中,利用好網絡和多媒體技術,加強和學生互動式教學,讓學生積極參與和在課堂分享知識。并輔以課堂討論和課外設計實踐。課下以學生獨立完成為主,并輔以現場個別答疑和課堂統一講解。在《道路與橋梁工程美學》的課堂上,理論聯系實際,通過聯系與人們生活息息相關的道路與橋梁工程,通過實際的或重復經歷的場景和環境,聯系道路的發展歷史和中國橋梁的人文歷史、以及現代道路與橋梁的宏偉壯麗,展示美學在其中的體現。通過鑒賞評價的方式,讓課堂教學具有直觀和活潑的氣氛,有利于學生學習、吸收和掌握課堂教學內容。
3.課程教學內容和學時分配:
4.教學講義:在該課程開設前,道路與橋梁工程專業學生已經學習過了《道路勘測設計》和《橋梁工程》等專業課程,所以在《道路與橋梁工程美學》課程內容中,著重加入了道路與橋梁工程與審美的探討,并在內容上多采用圖片和視頻對具體案例進行講解。
5.教學心得:教學過程中強調學生的參與,在講授美學理論及在工程中的應用的同時,選擇從國內外著名橋梁和有強烈設計特點的路線進行講解和分析。鼓勵學生開拓思路,在基于結構功能及科學特點的基礎上,進行相應美學設計。該課程教學內容繁多,課上學時較少,教學實踐表明課上讓同學對道路與橋梁工程美學學習是遠遠不夠的,需加強與實際工程設計相結合的實踐內容,加深學生在課下對課上內容的深入理解。
四、展望
將道路與橋梁工程審美教育相結合,可以擴展土木工程專業學生加強在專業基礎上的審美能力,提升在路橋觀賞和設計構思中的科學性和創造性。該課程的開展也有助于為國內土木工程專業開設這門課程提供參考。在該課程的開展過程中,需要進一步探索加入更多實踐教學和體驗式教學,和同行們一道繼續深入交流并分享心得體會。
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摘要:將道路與橋梁工程的審美作為一門專業選修課安排到教學中,是當前土木工程專業人才培養方案發展的一個趨勢。主要介紹了《道路與橋梁工程美學》課程的課堂建設和實施情況。并對該課程基本內容與教學心得情況進行分析和總結。
關鍵字:可靠度,工程結構,不確定因素
中圖分類號:K826.16 文獻標識碼:A 文章編號:
目前,國際上大多數國家的結構設計規范雖然已經采用了基于概率的極限狀態設計方法,但是由于土木工程結構的特殊性和復雜性,結構可靠度分析的應用只局限于構件的層次上,并采用分項系數來考慮不確定性因素的影響。由于土木工程結構都是具有很高冗余度的超靜定結構,結構體系的特性要比結構構件的特性重要得多,因此,在設計中如何考慮結構體系的特性是一個十分關鍵的問題。基于功能的結構體系可靠度分析,最初由美國學者在結構抗震設計中提出,其基本思想就是使結構在荷載作用下能夠維持所要求的功能水平。將結構體系可靠度與結構的某種功能聯系起來,使得體系可靠度的概念更加明確,也更符合實際情況,而且計算也更加簡便。因此,近年來,基于功能的結構體系可靠度分析引起了工程界的廣泛關注。
一、工程結構要求具有一定的可靠性,是因為工程結構在設計、施工、使用過程中具有種種影響其安全、適用、耐久的不確定性. 這些不確定性大致有以下幾個方面.
1.事物的隨機性。 所謂事物的隨機性,是由于事件發生的條件不充分,使得在條件與結果之間不能出現必然的因果關系,從而事件的出現與否表現出不確定性,這種不確定性稱為隨機性. 研究事物隨機性問題的數學方法主要有概率論、隨機過程和數理統計.
2.事物的模糊性。事物本身的概念是模糊的,即一個對象是否符合這個概念是難以確定的,也就是說一個集合到底包含哪些事物是模糊的,非明確的,主要表現在客觀事物差異的中間過渡中的“不分明性”,即“模糊性”. 研究和處理模糊性的數學方法主要是1965年美國自動控制專家查德(L.A.Zadeh)教授創始的“模糊數學”.
3.事物知識的不完善性。 事物是由若干相互聯系、相互作用的要素所構成的具有特定功能的有機整體。人們常用顏色來簡單地描述掌握事物知識的完善程度,并把事物(或稱系統)分為三類:白色系統、黑色系統、灰色系統。對知識的不完善性處理還沒有成熟的數學方法,在工程實踐中只能由有經驗的專家對這種不確定性進行評估,引入經驗參數。例如, “待建”橋梁未來承受的車輛荷載可引入經驗的發展系數,作為一種權宜的處理方法。
二、結構可靠性基本理論與方法
1. 一次二階矩法:按照現行結構可靠度設計統一標準的定義,結構可靠度為結構在規定的時間內和規定的條件下完成預定功能的概率。結構可靠性理論的研究,起源于對結構設計、施工和使用過程中存在的不確定性的認識,以及結構設計風險決策理論中計算結構失效概率的需要。早期的可靠度計算方法是只考慮隨機變量平均值和標準差的所謂“二階矩模式”,可靠度用可靠指標表示。
對于結果功能函數隨機變量服從正態分布的情形,在概率密度曲線坐標中,功能函數的平均值為曲線的峰值點到結構功能函數等于0(極限狀態方程)點的距離,可用標準差的倍數表示,這個倍數就是二階矩模式中的可靠指標。而如果將結構功能函數隨機變量線性變換為一個標準正態隨機變量,則在新的概率密度曲線坐標中,可靠指標為坐標原點到極限狀態面的距離。將這一幾何概念進行推廣,提出了結構可靠指標的新定義,將可靠指標定義為標準正態空間內(隨機變量的平均值為0,標準差為1),坐標原點到極限狀態曲面的最短距離,原點向曲線垂線的垂足為驗算點。可以很容易的證明,如此定義的可靠指標,也是將非線函數在其驗算點處線性化后的線性函數所對應的二階矩模式的可靠指標。國際上常用的變換方法稱為JC法,國內提出了簡便實用、精度與JC法相差不多的實用分析法。
在上面的可靠度分析方法中,無論隨機變量服從正態分布,還是不服從正態分布,無論隨機變量是相關的,還是不相關的,都只使用了結構功能函數的一次項(或泰勒展開級數的線性項)和隨機變量(或當量正態化隨機變量)的前二階矩,因此統稱為一次二階矩方法。為與中心點法相區別,一般將同時求驗算點的可靠度分析方法稱為驗算點法,有時也稱為改進的一次二階矩方法。
2. 二次二階矩法:如前所述,以標準正態空間內坐標原點到極限狀態曲面的最短距離定義的結構可靠指標,所對應的是在驗算點處線性化的極限狀態方程(或超切平面)的可靠指標,它沒有反映極限狀態曲面的凹凸性,在極限狀態方程的非線性程度較高時,誤差較大。BREITUNG在1984年給出一個考慮了極限狀態曲面在驗算點處主曲率的失效概率漸近計算公式,具體分析時,首先根據計算可靠指標時得到的靈敏系數(或方向余弦)向量,應用GRAM-SCHMIDT標準正交化方法產生正交矩陣,然后對隨機變量進行正交變換(即轉軸),整個計算過程要涉及復雜的矩陣分析和行列式運算。由于計算時考慮了結構極限狀態方程的二次非線性,故稱為二次二階矩方法。
3. 其他方法:上面介紹的可靠度分析方法,無論是一次方法還是二次方法,都是在標準正態空間建立的,當隨機變量不服從正態分布時,要按照前面的方法映射或正態化為正態隨機變量。除此之外,還有一種不需要變換而直接進行分析的方法,稱為原始空間內的可靠度分析方法,同樣也包括一次方法和二次方法。 在結構可靠度理論的研究中,還提出了同時考慮其他不確定性的可靠度分析方法,如將隨機性與模糊性相結合而形成的模糊可靠度分析方法,考慮隨機變量概率分布參數(如平均值標準差)統計不確定性的可靠度分析方法。將傳統的有限元方法與可靠度方法相結合而形成的隨機有限元方法,是分析大體積結構可靠度的有效方法,等等.
在實際工程中,有些變量不僅具有隨機性,而且其隨機性與時間有關,如作用在結構上的可變載荷,這意味著結構的受力狀態時時在變化,只有當設計基準期內結構每一時刻都處于安全狀態時,結構才是安全的,因此產生了時變可靠度的概念。
5結語
1)將結構體系可靠度與結構的某種功能聯系起來,使得體系可靠度的概念更加明確,也更符合實際情況,而且計算也更加簡便;2)基于功能的結構體系可靠概率是不同結構計算模型下條件概率的加權求和值;3)將結構的剛度作為確定性變量,即結構計算模型為確定性的,計算出的結構體系可靠度是偏大的,其偏大的程度與結構的類型和各隨機參數有關。
土木工程結構的安全性與耐久性一直是設計者與使用者非常關心的問題,關系到安全與經濟的協調(基礎設施的投資$并與國家現行政策(法規以及未來的經濟發展息息相關,是一個復雜的系統工程問題,因此,正如上述觀點,事物不確定性有多方面,有的問題還缺乏有效的(可為工程實踐應用的數學方法,我們只在極為復雜的問題中做了極為有限的工作,其大量更有意義的工作期望同仁完成。
參考文獻
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關鍵詞 大學 工科 給排水專業 教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
1 大學教育及工科的教學目標
1.1 大學教育的發展及大學教育目標
大學最早起源于歐洲,西方大學的教育理念起源于歐洲的中世紀。這一時期的大學和教會、修道院、行會的關系密切。大學的形成在最初就有學術自由、獨立自主的特征。這時的大學偏重于人文知識創造,當然行會組織也促使技能、科學知識的創造、傳播。這個時期的大學知識在社會的傳播、放大、反饋并不突出,學術成果不能很好應用于社會也是被詬病的一點。
現代大學是在工業革命開始后逐漸形成,加強了科學知識的創造和傳播,也加強了“科學”與技能的教育,這一時期的大學也強調自由教育和實用性教育。大學的再進一步發展是在德國,反思人文教育,批判“權威解釋”,提倡人文領域的自由研究;對“科學”教育進行了修正,強調大學應加強培養人的心智,弱化“實用性”教育。德國的大學和職業教育產生了分化。美國的高等教育成為現代大學教育的典范,是大學發展的最新里程碑。美國的高等教育形成了系統化的工業化時代的科技教育理念,開創了高等教育適應工業社會的新階段,①大學的科學研究、基礎研究、應用研究在現代大學逐漸得到平衡發展。
從以上大學的發展簡單歷程可以看出,大學所創造和傳播的知識量大,大學的職能和任務也是復雜的。可以看出,不管教給學生多少知識,都不如培養學生獨立、自由的精神。培養一個“完人”,也就是培養一個有獨立意志、有獨立自主精神、思想自由、道德修養良好的人是大學教育的基本要求。現代工業社會要求大學培養出來具有一定科學素養、一定技能的人才,這是現代工業社會的要求。因此,給排水專業培養學生的目標對這兩方面應該并重。
1.2 工科教育的特點及目標
現代世界經濟發展還是以發展工業為主,從大學的發展歷程來看,應用研究以及與之對應的教育也就成了工科教育的基本模式。工科要培養級工程技術人才、高級科學技術人才和高級管理工程人才。我國目前總的工業發展水平不高,各類工廠企業,特別是大量中小企業,迫切需要補充一大批既懂工藝設計、又懂生產技術和管理,具有較寬的專業知識面和堅實的理論基礎、較強的應變創新能力和實踐能力的人才。他們應該能夠承擔生產現場的實際工作、工業研究開發部門的新產品開發研制工作,這是產業部門對工程本科教育提出的基本要求。②從這一點來看,工科教育技能的培養在我國大學工科教育中占很重要的地位。即使撇開大學教育的關于“完人”培養的目標,這樣的工科教育目標是否實現也是兩難的問題。③有很多教師比較反對大學工科學生學習哲學、歷史、文學等課程,認為這些課程占課時,增加學生負擔,但是通過以上分析可以看出,大學的使命和學生個人的發展決定了這些課程的重要性,即使再過若干年,大學培養“完人”這一任務和目標都不會削弱,因此這方面的教育要靈活、有效率,這些課程的教師也應該跳出純學術的模式,把課程教學和學生生活、人生實踐結合起來。
2 給排水專業工科教育的現狀及存在問題
2.1 給排水專業教育的目標和課程設置問題
我國工科教育的課程設置存在一定問題,如基礎理論課程不全面,在教學中,也相應地強化了“應用”這一方面,④導致工科的教學不能適應新形勢的發展。給排水專業從專業設置至今,由于教學目標和形勢的變化,課程設置及其側重點也經歷了幾次變化:
傳統的給排水工程一直延續“開采—利用—污水排放”的“粗放”型模式,且傳統的水凈化處理和污水的治理主要通過土木工程構筑物來實現。在水質相對較好的年代,給排水工程的建設和運行以滿足水量需要為主要目的,水質問題尚處于次要地位,所以給排水處理工藝也只是建立在對水量的取用及排放基礎上。正由于傳統的給排水主要解決的是“水量”問題,隨之而來的給排水專業的課程設置—般為水源—水源工程—給水處理(I)—水泵與水泵站—給水工程(I)—建筑給水排水工程—排水工程(I)—排水處理(Ⅱ)—排入水體。即課程設置以力學為主要學科基礎,且大多學校的給排水專業設置在土木相關院系。雖突出專業技術教育,但學生知識結構單一,造成學生走上工作崗位后專業面越來越窄,就業面被土木相關專業擠壓,適應性差,難以有所突破。
近些年,社會經濟發展,環境質量變差,水體水質變差,用水和排水面臨的主要問題是水質問題,主要是給水的深度處理和污水的達標處理和深度處理回用問題。隨著“水質”時期的到來,給排水專業的課程設置必須做相應的改革。基礎知識課程設置的改革應加強化學基礎,保持力學優勢。專業課程的設置應充分體現給排水是一門工業的新觀點。⑤
有些學校給排水專業的課程設置在和水質有關的部分具有一定的優勢,這是因為大部分的教師從事的都是水處理工藝的研究工作或者化學、微生物學專業,這是符合給排水行業發展的趨勢的。長期以來,給排水專業和土木建筑類專業的關系密不可分,很多學校的給排水專業和土木建筑在同一院系,這些學校關于給排水構筑物、建筑物有關的“力學”課程教學有得天獨厚的優勢。從學生畢業后的工作來看,在建筑行業從業人數很多,而這一方面是比較薄弱的院校對學生的就業以及專業的發展產生不良影響,應該得到加強。
2.2 給排水實習實踐環節存在的問題
給排水專業的就業方向比較多,基本可以分為設計、施工、給排水管理。相應的職位也比較多,如水質檢驗工,污水處理工、管道工、測量工等。但是給排水專業本科的教育目標和就業崗位當然不是這些,是在這些基礎上的更高層次的人才,而這些崗位的實際工作在某種程度上就是給排水專業學生不可避免的。這些工作最好在實習實踐階段完成,否則只能在畢業后的實際工作中完成,而這是不利于學生就業的。經過這些鍛煉,一個合格的高層次的給排水人才才能成長起來。從學生將來的實際工作來看,實習實踐環節是非常重要的。給排水實習實踐環節一般包括工程制圖的實踐環節、金工實習的環節、生產實習的環節、畢業實習的環節、課程設計環節、畢業設計環節。這些實習實踐環節對就是要實現學生“懂施工、會設計、能管理”的能力培養目標。這些實習實踐環節在進行的時候往往存在很多問題。
首先是學生實習態度的問題。很多學生對實習環節的態度很不端正,他們認為給排水專業和金屬加工沒有任何關系,覺得這是在浪費時間。金屬加工實習是由現代社會的基本特征決定的,工業發展為主導的現代社會,金屬加工在生產生活、各行各業都是不可或缺的。當然進行金工實習最根本的原因是金屬加工和給排水專業有直接關系。水泵的制造、使用過程必然涉及金屬加工,如水泵葉輪的切割;施工時對管道進行加工也是常有的事,作為給排水專業學生,不能不懂這些。實習過程往往包括見習,依照我國的傳統,大學生的培養,學生的見識越廣越好,因此參觀自來水廠、污水廠、電廠、金屬加工廠等和給排水專業關系密切或者不密切的企業廠礦都應該認真、細心。教師強調了這一點,學生就能重視。
其次是實習資源有限的問題。給排水實習點應涵蓋設計、給排水管理、施工各個方面。由于學生人數多,有些單位特別是設計單位難以一次接受人數眾多的學生實習,因此關于設計方面的實習實踐只能依靠課程設計,而課程設計往往和實際的設計工作要求相差較遠,效果不好。實習資源有限還表現在實習時間短缺的問題。工科教育課程內容多,實習以盡量不干擾課程教學為原則。生產實習階段一般需停課,周末還安排見習,使學生盡可能接觸更多的實習內容。畢業實習時間通常難以安排,在學期內實習因教師不能脫離教學崗位不能安排,很多學校師生犧牲暑假部分時間進行,但是仍然感覺實習時間緊、不能面面俱到。實習也存在指導教師人數不足的問題,有時三個指導教師暑期帶隊一百多人的實習,安全壓力大、工作辛苦。建筑給排水的實習一般選擇正在建設的建筑,這方面的難度比較大,因為每年要找到適合給排水專業實習的施工建筑是比較困難的。這一實習也涉及安全問題等,實習帶隊教師有顧慮也有壓力。
實習環節的另外一個問題是因為有些學校給排水專業的實際情況決定的。有些學校給排水專業設置在化學、環境相關院系,這些院系土木工程方面的教學、實踐環節一般較弱,課程設計往往深度不夠,實習點門類不全或者實習深度不夠對學生的培養產生不利影響,這應從加強教師培訓、增強教師責任心來得以完善。
3 幾點建議
“完人”教育是大學教育的基本要求,但是在我國,這一點往往排在所有的教育目標之后,給排水專業教育也存在同樣問題。對于學生獨立精神、人文素養的培養的缺失直接導致了工科教育目標實現的巨大困難。這是目前我國很多大學教育的通病,這一問題不解決,工科教育的基本局面將越來越難維持。大學教育應該培養“完人”,這一問題的解決有賴于整個社會的努力,更多地依靠高校自身的努力。開設豐富生動的“通識”課,開展實用活潑的專業引導教育都依賴于相關教師的努力,這一點應該得到重視。
給排水專業教學應“保證力學課程群、加強強水質工程課程群”,就是說,在教學計劃制定、課程開設和實踐環節、科研導向方面,保證這兩個課程群不能有所偏頗。特別是實習實踐環節,和設計院等做好溝通,以短期培訓的形式請設計經驗豐富的工程是手把手地教學生設計;或者派遣優秀學生去設計院、設計公司、施工單位、自來水廠、污水廠學習,爭取使學生能完全掌握給排水專業的知識和能力。
注釋
① 崔清源.略論西方大學教育理念的變革與發展[J].教育與職業,2010.11(32):166-168.
② 高學賢.當代大學教育改革中的兩難問題[J].價值工程,2010(3):180-183.
③ 周遠清,袁德寧.關于深化工科教學改革的思考[J].中國高等教育,1990(10):25-28.
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關鍵詞: 路橋 施工 教學 方法
1.概述
路橋施工技術課程是高職路橋類專業一門重要的專業課程,是介紹施工技術和施工組織的學科,其覆蓋面大,內容龐雜,綜合性和實踐性很強,涉及工程力學、工程測量、建筑材料、地質與水文、土力學與地基基礎、工程制圖、結構設計原理等基礎學科知識,還涉及路基路面、公路勘測設計、橋梁工程、施工組織設計等專業課程。通過本課程學習,學生能夠了解和掌握路橋工程的施工技術、施工工藝及原理、施工組織、具體實施操作等內容,并對本行業的發展趨勢有一定的了解,培養學生的各種能力,提高其綜合素質。
當今隨著我國高職教學改革的深入,一個重要目標就是以服務為宗旨,以就業為導向,培養和造就具有綜合職業能力和全面素質的直接從事生產、技術、管理和服務第一線的技能型、應用型的高級實用人才。以“必需”、“夠用”為原則,滿足教學需要,是目前的倡導趨勢。實行的時候考慮到學生的接受能力不同,路橋施工課程的時間顯得很緊張。在這種情況下,如何在較少的課時內將眾多的內容通過不同的方法深入淺出地講解明白,達到以上的培養目的,是值得思考的一個問題,筆者結合自身的教學實踐對一些常用的教學方法進行了論述。
2.主要教學方法
2.1傳統教學法
傳統教學法以課堂講授為主。依據大綱精心設計每堂課的授課內容,突出重點和難點,做到詳略得當。對學生通過自學容易理解掌握的知識,在課堂上盡量少講,重點在一些工藝、原理及計算,這樣既節約了時間,適應了學時少的要求,同時,又能培養學生的自學能力,充分發揮學生的主動性。講課內容要緊緊圍繞大綱,但又不能完全拘泥于大綱。由于大綱不可能涵蓋該課程最新的知識與最前沿的理論,所以,在講授大綱規定內容的同時,還應補充介紹該領域新技術、新工藝、新材料的應用。如樁基工程中旋挖機的應用,土工合成材料在公路工程中的應用等,就此提出相關的一些問題,引導學生進行思考。這樣,一方面可以使學生了解該學科的前沿發展,另一方面有利于培養學生的學習興趣和學生的創新意識。
要加強課堂上和課后與學生的互動交流,尤其要重視學生在學習中遇到的疑點,問題就是前進的階梯,共同的疑點集中講解,小的疑點個別解釋,這種做法不僅能增強師生的感情,激發學生的學習熱情,使得學生的疑問能得到及時的反饋與解決,同時還能提高學生獨立思考問題的能力,便于取得很好的學習效果。另外,布置適量的課后作業和思考題是必不可少的,一方面,學生做作業實際上是一個復習、鞏固、提高的過程,思考題可以引導學生思考;另一方面,可以使一部分學生克服惰性,保證他們有一定的時間用于本課程的復習。作業要盡快批閱和及時發給學生,及時將作業中存在的問題在課上適當的時間提出來講解,對做得好的要適當地予以表揚。合適的情況下,還可以采取一定形式的考核措施,如測驗、課堂提問等,在傳統教學中往往也是有一定效果的。
2.2工程案例教學法
案例教學法起源于上世紀二十年代,由美國哈佛商學院(Harvard Business School)所倡導,當時是采取一種比較獨特的案例形式的教學,這些案例都是來自于商業管理的真實情境或事件,在一些具體條件下的做法及得到的效果。通過此種方式,有助于培養和發展學生主動參與課堂討論,理論與實際相結合,提高學習動力。路橋施工技術課程是一門實踐性很強的學科,案例是不可缺少的教學材料。學生不可能在有限的時間內接觸大量的實際工程,而具體工程中遇到的施工難點也并非所有的工程都會遇到,這就要求教師能將實踐經驗的精華加以提煉,以豐富案例教學,從而給課堂教學帶來豐富的實際經驗。課堂教學中選擇的案例不僅要具有綜合性、典型性,還要有個性,能將所須考查的知識點貫穿起來,更重要的是要具有現實性,以培養學生辨別是非的能力與對現實的批判精神。如某一特定條件下的施工方案,有何優缺點,為什么要這樣做?對一些施工設計、施工計算和施工方案的編制,學生往往感到束手無策,采用某個具體案例教學可使此部分內容變得直觀易懂,從而取得較好的教學效果。
2.3現場教學法
現場教學是根據一定的教學任務,組織學生到工地、企業和其他場所,通過觀察、調查或實際操作,使理論知識與社會實踐相結合的一種教學形式和方法。相對于以傳授間接知識為主的課堂教學,現場教學最顯著的特點,在于直接接觸認識對象(包括自然界與社會),并親身參與社會實踐活動,因此現場教學是學生獲取豐富直接經驗的有效手段,是理解和掌握理論知識的重要方法,對提高學生分析判斷能力,增強運用知識解決實際問題的能力,以及對學生走出校門,盡快適應工作崗位和環境很有幫助。現場教學一般有短時間的參觀和時間稍長的實習及調查等形式。
根據路橋施工技術課程的特點和課時,往往專門安排施工現場參觀教學。通過到路橋施工現場身臨其境感受施工氛圍,見識施工場景,增進對道路橋梁施工工藝、施工質量控制要點的理解和掌握,通過對正在使用的新技術、新工藝、新材料的認識,補充豐富課堂理論知識,使學生了解施工技術未來發展的方向。更重要的是,通過參觀實習,能夠激發學生對本課程的熱愛,為將來投身到路橋建設的事業做好準備。
現場實習過程中要求學生遵守紀律,認真聽取施工技術人員和教師的講解,結合課堂學習的知識,積極地提出疑問,主動地向現場施工人員請教,及時記錄和整理當天的所見所聞及所感,并整理成實習報告。要求實習報告內容詳實、條理清楚、字跡工整,并有字數和時間要求,能明確地反映參觀實習的過程和收獲。
2.4實物和仿真教學法
目前,在大多數高職院校路橋專業都設有仿真實訓室,部分院校還建有實物,如南京交通職業技術學院的橋梁仿真室,有各種橋梁模型和真實的鋼筋骨架,預應力施工設備,近期擬建真實的箱梁、板梁和墩柱等。利用這些實物和仿真模型來進行教學,對提高學生的感性認識和基本概念的掌握理解同樣有很好的效果。在本課程課堂上,實物和實際工程圖片等也可利用,如找出圖片中存在的錯誤,再如講到支架的時候,可以把碗扣支架或鋼管及扣件、門式支架帶進課堂,或在仿真室邊展示邊講解。再如,預應力工程,可以模擬整個梁的張拉工序,這很容易使學生對這部分知識理解和掌握。
2.5多媒體教學法
多媒體教學手段的使用,使路橋施工課程的重點、難點均能通過具體形象的圖片、視頻、動畫和音頻等手段得到展示,既增大了信息量,節省了教學時間,又使相對較為乏味的施工課程教學變得生動直觀。路橋施工技術課程中存在大量的施工工藝過程和技術構造,如果拘泥于傳統的系統講授法,教師表述起來困難抽象,學生接受起來也枯燥吃力,而完全在施工現場講授并體會也不現實。運用多媒體教學則可以彌補這方面的一些不足,制作施工工藝過程和技術構造內容方面的多媒體課件時,可以從互聯網獲取各種信息,關于施工工藝的圖片、視頻、動畫網上很多,也可以從同事或朋友及專業網站得到共享資源,還可以自己去施工現場拍攝照片和錄像來作為制作素材,這大大提高了工作效率。當然,筆者通過實踐和同事間的交流,發現多媒體教學也有一些不足,如不利于學生記筆記,一些施工場面宏大復雜,容易分散學生的注意力,不利于學生記憶,不太適用于理論知識方面的教學等等。
2.6對比和類比教學法
對比法就是將具有可比性的兩個或兩個以上的不同對象進行系統的比較和研究,得出研究對象的本質、特點和規律。路橋施工課程多處可以使用此法,如對瀝青路面和水泥混凝土路面的施工,這樣可以通過對比要點或形成反差,增強學生的印象,使學生深化理解,強化記憶,同時可以節省課堂時間。類比法是將具有一定共性的兩個或兩個以上的不同對象放在一起,先將其中一個做為典型,詳細介紹,學習,在此基礎上,再擴展到其他對象,類比法可以收到事半功倍的效果。如路拌法石灰土和水泥土的施工及路拌二灰土的施工,它們的工序都差不多,主要區別就在摻灰的把握及施工時間的控制。對比法與類比法二者亦有相通之處,貴在運用。
2.7討論教學法
討論式教學法要求在教師的精心準備和具體指導下,為實現一定的教學目標,通過預先設計一定的問題,在課堂上或通過其他形式,組織并啟發學生就特定問題發表自己的見解,以培養學生的獨立思考能力和分析判斷能力,培養語言的組織和表述能力,以及對信息的反應處理能力。討論式教學的環節大致包括:設計問題、提供資料、啟發思路、組織討論、得出結論。討論法可以考查學生對基礎知識的理解和掌握情況,真理越辯越明,通過其他同學的表達,澄清一些模糊概念,也可以幫助別人或自己糾正錯誤的認識,從而使學生鞏固已有的理論知識。如在講授樁基基礎施工方法過程中,可以設計三個問題進行討論:施工方法有幾種?哪種方法最合理?為什么?第一步讓學生分組討論并讓大家各抒己見,然后在自由討論的基礎上及時進行歸納補充,最后得出結論。通過討論,學生對不同施工方法的優缺點有了深刻的理解,利于掌握,同時使學生的口頭表達能力得到了鍛煉。
2.8規范教學法
路橋及相關工程施工規范和規程是各方進行施工質量控制的依據,施工技術課程中涉及的主要規范有《公路路基施工技術規范》(JTGF10-2006)、《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000)、《公路水泥混凝土路面施工技術規范》(JTGF30-2003)、《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)、《公路工程質量檢驗評定標準(第一冊土建工程)》(JTGF80/1-2004)、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202-2002)、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)、《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041-2000)等,在講解各種工程施工工藝時,應嚴格對照規范的要求提出控制要點,盡管在實際施工過程中得出的結果可能差別很大,但我們的出發點應該定在從嚴控制上,對具體的工程項目對應的規范條目,適當解釋其來源和含義,從而培養學生從學校開始就具有嚴格的規范意識和質量意識,這有利于提高學生責任心和事業心,積極投身國家的經濟建設。
2.9項目教學法
2003年7月德國聯邦職教所制定以行動為導向的項目教學法,該法是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動。在教學活動中,教師將需要完成的任務或需要解決的問題以項目的形式交給學生,在教師指導下,由學生自己按照實際工作的操作程序,以個人或小組工作方式,將項目進行分解,共同擬定行動計劃,共同或分工完成整個任務。在項目教學中,學生通過親自參與勞動,進一步理解和掌握課程要求的知識和技能,并運用于實踐,體驗創新的樂趣與艱辛,培養分析問題和解決問題的能力,培養團隊精神和合作意識等。學生在解決問題的過程中,進行展示和自我評價,學習的重點在學習過程而非學習結果。
項目教學法是一套教學戰略,有利于把分散的各知識點綜合起來,可以引導學生對實踐及現實生活中的問題進行深入地探討學習,有利于師生之間教與學互動。教師在教學中不再占主導地位,而是成為學生學習過程中的引導者、指導者和監督者。成功的項目教學,可以極大地激發學生的學習積極性,提高學生的學習興趣和信心,較好地達到培養目標。
3.結語
路橋施工技術是一門實踐性和綜合性很強的課程,各個教學方法也不是相互孤立的,而是有相互聯系的,根據學生的特點和不同的內容及各種條件進行靈活運用,并且在教學實踐中不斷總結提高,才能取得好的教學效果。
參考文獻:
[1]張立山,董艷英,劉明遠.土木工程施工課程教學改革與實踐[J].河北職業技術學院學報,2006,(2):25-26.
道路按使用性質分為城市道路、公路、廠礦道路、農村道路、林區道路等。城市高速干道和高速公路則是交通出入受到控制的、高速行駛的汽車專用道路。小編為大家整理的大四機械技術個人實習報告文章,提供參考,歡迎閱讀。
報告一
實習目的:
貫徹理論聯系實際的原則,到施工現場或管理部門去學習生產技術和管理知識。施工實習不僅是對我們能否在實踐中演習知識技能的一種訓練,也是對學生的敬業精神、勞動紀律和職業道德的綜合檢驗。不僅要注意知識的積累,更應該注意能力的培養,為此,學校為了讓大家對本專業有更好的認識,在我們大四開學,組織了一次外出實習,好讓大家可以將平時在課堂上學到的東西聯系到實際當中。
實習概況
實習方向:道路與橋梁工程
實習地點:湖南
實習時間:9.3—9.14
實習學生:___
實習分兩部分:參觀正在建設的道路和橋梁、聽講座。
通過本次實習參觀中,我們主要了解了如下內容:
1.實際觀察各種路橋模型,理論聯系實際,認識并了解路橋的結構,
2.了解板的配筋方法、施工要領。
3.了解橋梁交通中的作用、及其與道路線型的主從關系。
4.了解橋址選擇依據,及其與河流走向的關系的內容和要求。
5.了解立交在城市交通中的作用及其主要組成部分。
本次實習講座中,我們主要了解到:
1、了解路橋結構設計的主要工作內容 、工作程序、工作方法及前景;
2、了解工程建設程序的主要工作內容、工作程序、工作方法及前景;
3、了解路橋工程項目管理的主要工作內容、工作程序、工作 。
本次報告由湖南工程學院的建筑工程學院土木工程教研組的陳愛軍老師組織策劃的,給我們做的是關于道路工程的報告,陳老從道路工程的起源講到最新一些道路發展的現狀,從能源與環境的關系著重強調了,做為新一代的祖國建設者不僅要在結構上,形式上令人滿意,還要做到節約,與環境的相和諧的發展觀。以下為簡要記錄。
道路工程學是從事道路的規劃、勘測、設計、施工、養護等的一門應用科學和技術,是土木工程的一個分支。道路通常是指為陸地交通運輸服務,通行各種機動車、人畜力車、馱騎牲畜及行人的各種路的統稱。
道路按使用性質分為城市道路、公路、廠礦道路、農村道路、林區道路等。城市高速干道和高速公路則是交通出入受到控制的、高速行駛的汽車專用道路。
道路工程歷史源遠流長。歷史上最早的原始社會人群,因生活和生產的需要,形成天然原始的人行小徑。以后要求有更好的道路,取土填坑,架木過溪,以利通行。當人類由原始農業到馴養牲畜后,逐漸利用牛、馬、駱駝等乘騎或馱運。這種生產力的飛躍進一步要求更適用的道路,因而出現馱運道。
道路工程學的研究內容主要有:道路網規劃和路線勘測設計、路基工程、路面工程、道路排水工程、橋涵工程、隧道工程、附屬設施工程和養護工程等。
道路網規劃應考慮各種交通運輸綜合功能的協調發展,路網布局的完善。路線勘測設計應選定技術經濟最優化的路線,對平、縱、橫三個面進行綜合設計,力爭平面短捷舒順、縱坡平緩均勻、橫斷面穩定經濟,以求保證設計車速、縮短行車時間、提高汽車周轉率。對路基、路面、橋梁、隧道、排水等構造物進行精心設計,在保證質量的條件下降低施工、養護、運營和交通管理等費用。
路基既是路線的主體,又是路面的基礎并與路面共同承受車輛荷載。路基按其斷面的填挖情況分為路堤式、路塹式、半填半挖式三類。路肩是路面兩側路基邊絳以內地帶,用以支護路面、供臨時停靠車輛或行人步行之用。路基土石方工程按開挖的難易分為土方工程與石方工程。
路基工程在道路建設中,工程量大、占地廣,常為控制施工進度的關鍵,故要求盡可能與沿線農田水利建設相結合并力爭節約用地;按照標準設計,嚴格控制施工質量,保證路基具有足夠的強度和穩定性;搞好排水和防護加固工程,沿河路基應注意不被洪水淹沒沖毀;填方工程應慎選土質并分層夯實,對其密實度和含水量進行現場控制;冰凍地區還應設置防凍層或設置隔水層和隔溫層,切斷毛細水,減少負溫差的不利影響;當路線通過懸巖峭壁需修建懸出路臺或半山橋,陡峻山坡則需修筑擋墻、石砌護坡或護腳等工程以保證路基和山體的穩定;當路線不能避讓必須通過特殊或不良地質、水文的地區或路段時,路基工程應針對其具體情況和特征,采取防治措施。
為適應行車作用和自然因素的影響,在路基上行車道范圍內,用各種筑路材料修筑多層次的堅固、穩定、平整和一定粗糙度的路面。其構造一般由面層、基層(承重層)、墊層組成,表面應做成路拱以利排水。路面按其使用特性分為高、次高、中級、低級路面四級。按其在荷載作用下的力學特性,路面可分為剛性路面和柔性路面。
水的作用是造成路基、路面和沿線構筑物的病害和沖毀的主因。根據來源不同分為地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或滲入路基土內時,可能將沖毀路基的路肩和邊坡以及路面;地下水能使路基濕軟,降低土基強度和路面承載力,嚴重時可引起翻漿或邊坡滑坍,導致交通中斷。
排水工程要與水利灌溉相配合,地面排水和地下排水兼顧,路基路面排水與橋涵工程相結合。總的要求是查明情況,全面考慮,因地制宜,就地取材,防重于治,經濟適用。
報告二
實習目的:
機械設計制造及其自動化專業是一門實踐性很強的專業,結業實習是本科教學打算中很是主要的一個教育環節,是學生在校進修時署理論聯系現實、增添實踐常識、培育自身各方面能力的主要手段和體例。
通過實習,體味包裝印刷企業出產流程、包裝印刷工藝流程、包裝印刷企業打點和包裝印刷機械等相關常識,并體味本專業成長前沿,涉獵相關學科常識,使機械設計制造及其自動化專業的學生初步具有科學研究與解決工程現實問題的能力、較強的實踐脫手能力和立異意識的高級應用型人才。
結業實習是年夜學本科專業進修中不成貧窶的主要部門,經由過程一段時刻的出產實習后,使自己具備足夠的手藝,應付未來市場的挑戰并連結強勁的競爭力,并為下一步的結業設計打下堅實的基本。
實習要求:
1、明晰實習使命,當真進修實習綱要,提高對實習的熟悉,做好思惟籌備;
2、當真完成實習內容,按劃定記實習筆記,撰寫實習陳述,收集相關資料;
3、虛心向工人和手藝人員進修,尊敬常識,恭順他人,甘當小學生。實時清算實習筆記、陳述等。不竭提高剖析問題、解決問題的能力;
4、自覺遵守黌舍、實習單元的有關規章軌制,從命指導教師的率領,培育精采的風氣;
報告內容:
1:通過下廠生產實習,深入生產第一線進行觀察和調查研究,獲取必須的感性知識和使學生叫全面地了解機械制造廠的生產組織及生產過程,了解和掌握本專業基礎的生產實際知識,鞏固和加深已學過的理論知識,并為后續專業課的教學,課程設計,畢業設計打下基礎。
2:在實習期間,通過對典型零件機械加工工藝的分析,以及零件加工過程中所用的機床,夾具量具等工藝裝備,把理論知識和盛傳實踐相結合起來,北洋我們的考察,分析和解決問題的工作能力。
3:通過實習,廣泛接觸工人和聽工人技術人員的專題報告,學習他們的好僧產經驗,技術革新和科研成果,學習他們在四化建設中的貢獻精神。
4:通過參觀有關工廠,掌握一臺機器從毛坯到產品的整個生產過程,組織管理,設備選擇和車間布置等方面的知識,擴大知識面。
5:通過記實習日記,寫實習報告,鍛煉與培養我們的觀察,分析問題以及搜集和整理技術資料等方面的能力。
實習內容和感受:
轉眼間,一個多月的實習就竣事了。經由這一個月的實習,讓我真正體味到了工作和在黌舍糊口的區別:在黌舍里面出格是在年夜學里面,我們是很自由的,而且有良多是假期。我們可以自由的放置自己的時刻,可是工作了就紛歧樣了,我們必需按照公司的劃定干事,而且每年也只有很短假期了。所以說從黌舍到社會是一個年夜情形的改變,身邊接觸的人也完全換了腳色,教員釀成老板,同窗釀成同事,相處之道完全分歧。
在這巨年夜的改變中,我們可能彷徨,蒼莽,無法馬上順應新的情形。我們也許看不慣企業之間殘酷的競爭,無法忍受同事之距離山觀虎斗的眼神和言語。良多時辰感受自己沒有受到率領重用,所干的只是一些無關主要的雜活,自己的提議或工作不能獲得老板的必定。做不出成就時,會有來自各方面的壓力,老板的眼色同事的嘲諷。