土木工程學(xué)科發(fā)展史范文
時間:2023-07-12 17:40:56
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篇1
關(guān)鍵詞:土木工程;發(fā)展現(xiàn)狀;未來趨勢;可持續(xù)發(fā)展;海底建筑
縱觀土木工程發(fā)展史,土木工程建設(shè)在和自然斗爭中經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代3個歷史時期,從最初的萌芽時期和形成時期到如今的發(fā)達時期和成熟時期。從最初的簡陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以說,土木工程業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。進入21世紀(jì)以來,隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高,土木工程行業(yè)越來越成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),土木工程中越來越體現(xiàn)了技術(shù)與創(chuàng)新的作用,誰能在世紀(jì)之交把握住土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢,誰就能在知識經(jīng)濟時代開創(chuàng)土木工程學(xué)科的新紀(jì)元。
1土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關(guān)的各類工程設(shè)施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進行的勘察、設(shè)計、施工等工程技術(shù)活動。
2土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
自從20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來,土木工程業(yè)取得了飛速的發(fā)展,這時期的土木工程擁有良好的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),先進的工程設(shè)施體系和持久耐用的建筑材料,并且隨著計算機技術(shù)的不斷提高,也為土木工程的發(fā)展注入了新鮮的血液,為此當(dāng)今的土木工程呈現(xiàn)出以下幾個特點:①工程功能化;②交通高速化;③施工過程工業(yè)化;④理論研究精密化。為了適應(yīng)時展的需要,世界各國都建造了很多標(biāo)志性建筑,例如我國上海的環(huán)球經(jīng)融中心大廈,樓高492米,還有中國臺灣的臺北101大廈高508米,它們的出現(xiàn)都是當(dāng)代土木工程師們智慧的結(jié)晶,如今,我國新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現(xiàn),新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)被大力研究、開發(fā)和應(yīng)用。發(fā)展之快,數(shù)量之巨,令世界各國驚嘆不已。
3土木工程的發(fā)展趨勢
3.1高性能材料的發(fā)展
隨著未來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。單一的材料將難以滿足要求,復(fù)合材料也就應(yīng)運而生,另外,材料的功能也將從單一的功能向多功能方向發(fā)展,并且為了適應(yīng)土木領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展,材料的使用也必須節(jié)能和環(huán)保。
3.2計算機應(yīng)用
隨著計算機的應(yīng)用普及和結(jié)構(gòu)計算理論日益完善,信息和智能化技術(shù)將全面引入土木工程,計算結(jié)果將更能反映實際情況,從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結(jié)構(gòu)的安全。計算機技術(shù)的引入將對土木工程領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生巨大的改善,其主要有四個方面的改善,分別為信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系統(tǒng)。人們通過計算機技術(shù)將會設(shè)計出更為優(yōu)化的方案進行土木工程建設(shè),以縮短工期、提高經(jīng)濟效益。
3.3環(huán)境工程
進入21世紀(jì)以來,環(huán)境問題已經(jīng)越來越成為人們關(guān)注的熱點話題,氣候問題更是對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的影響,為了更好地滿足人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展,堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,土木工程與環(huán)境工程必將融為一體不可分割,城市綜合癥、霧霾、土地荒漠化、氣候變異、冰川消融、海水上升等一系列問題無不與土木工程息息相關(guān),對于當(dāng)代土木工程師來說,如何有效合理地解決大型乃至超大型建筑建設(shè)對環(huán)境的污染等問題,必將是土木工程師們在未來重點研究和思考的課題。
3.4建筑工業(yè)化
隨著建筑業(yè)體制改革的不斷深化和建筑規(guī)模的持續(xù)擴大,建筑業(yè)發(fā)展較快,物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)顯著增強,但從整體看,勞動生產(chǎn)率提高幅度不大,質(zhì)量問題較多,整體技術(shù)進步緩慢。為確保各類建筑最終產(chǎn)品特別是住宅建筑的質(zhì)量和功能,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加快建設(shè)速度,改善勞動條件,大幅度提高勞動生產(chǎn)率已是未來發(fā)展的必然趨勢,為了適應(yīng)土木建筑領(lǐng)域快速高效的發(fā)展,實現(xiàn)建筑工業(yè)化是必然的趨勢。它的發(fā)展有四個重要方向:建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)施工化,施工機械化和組織管理科學(xué)化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,隨著中國大陸第一條海底隧道廈門翔安海底隧道建成通車,中國海洋這片美麗而又神秘的領(lǐng)域,在中國土木工程師偉大的探索與創(chuàng)新下,逐漸揭開了面紗,在今后的幾十年甚至幾百年,海底建筑將會是一種全新的建筑形式,有效利用海底空間是未來土木工程發(fā)展的一個必然趨勢,同時也對土木行業(yè)提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前在全球范圍內(nèi),較為出名的海底建筑有馬爾代夫的海底餐廳、迪拜的水鐵餅酒店,相信在不久的將來,一定會有更多奇特的海底建筑出現(xiàn)。
3.6結(jié)構(gòu)形式
隨著當(dāng)今計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現(xiàn),為結(jié)構(gòu)形式的革新提供了有利條件。土木工程中一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)工程的計算將得到解決,空間結(jié)構(gòu)將得到更廣泛的應(yīng)用,不同受力形式的結(jié)構(gòu)融為一體,結(jié)構(gòu)形式將更趨于合理和安全。
3.7新能源和能源多極化
能源問題是當(dāng)前世界各國極為關(guān)注的問題,由于我國是發(fā)展中國家,工業(yè)生產(chǎn)正處速發(fā)展階段,對能源的需求和消耗都很大,為此如何解決和處理這些問題,這對土木工程業(yè)提出了新的要求,應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視。此外,由于我國基礎(chǔ)設(shè)施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求,所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。在一些工業(yè)生產(chǎn)和污水排放方面,都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展,另外在能源方面,開發(fā)新能源和節(jié)約能源都將是土木工程領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢,例如風(fēng)能發(fā)電,開發(fā)太陽能和水資源循環(huán)利用,還有一些垃圾廢物的處理與回收。
篇2
關(guān)鍵詞:土木工程專業(yè);橋梁工程;課程教學(xué);教學(xué)研究
中圖分類號:G6420;TU997文獻標(biāo)志碼:A文章編號:10052909(2015)06008604一、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的重要性
橋梁工程課程是土木工程專業(yè)的一門必修課,其內(nèi)容主要是各門專業(yè)基礎(chǔ)課知識在橋梁工程中的綜合應(yīng)用,是一門實踐與理論并重的專業(yè)技術(shù)課[1]。橋梁工程課程實踐性很強,教學(xué)中應(yīng)注意激發(fā)學(xué)生對橋梁工程課程的興趣,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性;此外,課堂教學(xué)還應(yīng)注意與工程背景相結(jié)合,以提高教學(xué)質(zhì)量。“緒論”是課程的開始,良好的緒論教學(xué)是課程教學(xué)的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的教學(xué)中,通過優(yōu)化整合橋梁的定義與功能、分類、跨徑發(fā)展、橋梁美學(xué)與造型、技術(shù)創(chuàng)新、災(zāi)害與應(yīng)對措施以及全球交通網(wǎng)絡(luò)等知識點,可以讓學(xué)生對該門課程有個整體的認(rèn)識,了解橋梁工程的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性。同時,適應(yīng)土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的需要,結(jié)合橋梁工程自身特點,在課堂講授中整合與優(yōu)化緒論的講解內(nèi)容,改善教學(xué)手段,對提高課程教學(xué)質(zhì)量是十分重要和必要的。
二、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的整合優(yōu)化
(一)橋梁的定義與功能
按百科全書的定義,橋梁是跨越障礙(河流、峽谷、道路等)的結(jié)構(gòu)工程物。橋梁在學(xué)科分類上,屬于土木工程專業(yè)的一個分支,是道路工程的關(guān)鍵部位與核心工程;在環(huán)境美學(xué)上,橋梁往往又是當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性建筑物。相對于隧道,橋梁固定于地表各處,形體龐大,構(gòu)造各異,承受交通荷載及自然環(huán)境的影響。橋梁的本質(zhì)特征為用自身的跨越能力實現(xiàn)連接,跨越行為是橋梁結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。在課堂教學(xué)中,可以結(jié)合學(xué)校周圍或本地的橋梁來講述橋梁的作用與重要性。
(二)橋梁的分類
高等建筑教育2015年第24卷第6期
曾勇 ,等橋梁工程課程緒論部分教學(xué)內(nèi)容的整合優(yōu)化
橋梁的分類很多,按橋梁用途來劃分,有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、人行橋、農(nóng)橋、運水橋(渡槽)以及其他專用橋梁(如用作通過管路、電纜等的橋),當(dāng)然主要的是公路橋與鐵路橋。隨著軌道交通的發(fā)展,公路鐵路兩用橋也日益增多。按跨徑大小分類,依據(jù)中國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003),橋梁可以分為特大橋、大橋、中橋與小橋。多孔跨徑總長L>1000 m,單孔跨徑Lk > 150 m,屬于特大橋;多孔跨徑總長100 m≤L≤1 000 m,單孔跨徑L k > 150 m,屬于大橋;多孔跨徑總長30 m(40 m)
由于橋梁分類眾多,課堂講授時應(yīng)突出重點,根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點,抓住主要的分類方式,如按結(jié)構(gòu)體系、建筑材料、用途等進行分類的方式應(yīng)作重點講解;而把按行車道的位置劃分橋梁的內(nèi)容放到拱橋章節(jié)去講授,因為拱橋的主要分類方式是按行車道的位置來分類的。在后續(xù)講授斜拉橋或懸索橋內(nèi)容時,也會涉及到按材料進行橋梁分類的知識點。同時,授課時還應(yīng)注意各個分類之間的組合,如大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)等。
(三)橋梁的跨徑發(fā)展
近年來,中國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,橋梁跨徑不斷增加,許多橋梁建設(shè)達到世界水平,取得了舉世矚目的成就。已建成的著名橋梁有:主跨1 088 m的蘇通長江大橋(鋼箱梁斜拉橋),2012年前是世界第一跨度斜拉橋;主跨1 650 m的舟山西堠門懸索橋(世界第二跨度懸索橋);主跨550 m的上海盧浦大橋(鋼箱拱橋);主跨552 m的重慶朝天門長江大橋(鋼桁拱橋)。這些著名橋梁代表著中國橋梁建設(shè)的水平,受到世界橋梁界的高度贊譽。課堂講授時,應(yīng)該對不同橋型展開講授,并注意內(nèi)容的側(cè)重點,抓住幾種有代表性的橋型進行講述,力求簡單明了,與生活貼近。如,鋼懸臂桁架梁橋的主跨在19世紀(jì)初超過500 m,而后極少修建,該類橋梁中國也較少見,課堂講授時一般僅簡單提及。鋼連續(xù)桁架梁橋19世紀(jì)50年代至今,單孔跨度控制在200 m~300 m之間,向更大跨度發(fā)展的可能性較小,課堂教學(xué)時,可以結(jié)合武漢長江大橋與南京長江大橋來講授。中國混凝土拱橋,即萬縣長江大橋,則在1997年達到了420 m,超過了克羅地亞主跨390 m的KRK-1號橋。鋼拱橋在20世紀(jì)30年代就超過500 m,發(fā)展相對平穩(wěn)。進入21世紀(jì)后,在中國出現(xiàn)了2座主跨500米以上的鋼拱橋,即主跨550 m的盧浦大橋與主跨552 m的朝天門長江大橋。鋼斜拉橋從1950年主跨約200 m到今天主跨超過1 000 m,鋼懸索橋主跨從1930年主跨約1 000 m到今天約2 000 m,發(fā)展都很迅速。
課堂講授時,應(yīng)重點突出中國橋梁在跨徑上的突破,并配以相應(yīng)的橋梁圖片,增強教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,以達到事半功倍的效果。
(四)橋梁的美學(xué)與造型
相對隧道而言,橋梁的直觀性強,造型優(yōu)美,視覺效果較好,往往給人以較強的震撼力;相對道路而言,橋梁是交通的關(guān)鍵部位,更能引起人們的關(guān)注。對橋梁的美學(xué)與造型應(yīng)給予重點關(guān)注,講授橋梁的跨徑發(fā)展時,也需要借助圖片或動畫予以講解。橋梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。橋梁結(jié)構(gòu)的形式與造型多種多樣,為橋梁工程師們的設(shè)計提供了無限的空間,也最能體現(xiàn)橋梁工程師們對橋梁結(jié)構(gòu)的理解和熱愛[2]。在課堂教學(xué)中引入美學(xué)思想,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣和求知欲望,引導(dǎo)學(xué)生更好地理解與認(rèn)識橋梁,提高學(xué)生的審美情趣,達到更好的教學(xué)效果。
(五)橋梁的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展動力
橋梁的發(fā)展史其實就是一部技術(shù)創(chuàng)新史。最早的橋梁可能源自雷擊而傾于河上的樹木。拱是曲線中最優(yōu)美的線型,中國文字“橋”即是“木”與“拱”象形復(fù)合而成的。因此,緒論部分的課堂教學(xué)應(yīng)重視這一內(nèi)容的講解。
趙州橋又名安濟橋,建于公元610年,是位于中國河北的一座著名石拱橋,也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。趙州橋圓弧拱的跨度大,通航凈空大。這種跨度大、扁平率低的單孔1/4圓拱橋梁結(jié)構(gòu),是橋梁史上的一個奇跡。趙州橋被譽為“國際土木工程里程碑建筑”。
橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計分析理論、電子計算機技術(shù)、建筑材料、施工工藝、行業(yè)競爭等因素的發(fā)展和進步,是推動橋梁工程發(fā)展的內(nèi)在動力[4]。經(jīng)濟發(fā)展、社會需求和技術(shù)創(chuàng)新,為橋梁工程提供了所需要的設(shè)計計算理論、計算手段、建筑材料、機械裝備、施工技術(shù)等,對橋梁工程的發(fā)展有著直接的支撐作用。
英國工業(yè)革命后,世界鋼鐵產(chǎn)量快速增長,以鋼材為主要承重材料的工程結(jié)構(gòu)得到較大的發(fā)展,鋼橋開始大量出現(xiàn)。20世紀(jì)30年代經(jīng)濟大蕭條后,美國為了經(jīng)濟的恢復(fù)和持續(xù)增長,修建了大量高速公路,鋼拱橋和鋼懸索橋由此得到了較快的發(fā)展。二戰(zhàn)后,由于鋼材短缺,混凝土橋梁大量出現(xiàn),斜拉橋、正交異性鋼橋面板、混凝土塔、掛籃懸澆、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、連續(xù)剛構(gòu)、鋼砼組合結(jié)構(gòu)等新的結(jié)構(gòu)和技術(shù)應(yīng)運而生,并出現(xiàn)了許多先進的施工技術(shù),如懸臂拼裝、頂推、移動模架、大型浮吊整體吊裝架設(shè)等[4]。日本經(jīng)濟的發(fā)展,推動了高速鐵路的發(fā)展,相繼建成了多座世界級的大跨度斜拉橋和懸索橋。20世紀(jì)80年代以來,中國改革開放,經(jīng)濟的騰飛促使公路鐵路迅猛發(fā)展,橋梁建設(shè)成就輝煌,建成了大量連續(xù)剛構(gòu)拱橋、大跨斜拉橋、大跨度懸索橋等世界級的大跨度橋梁。
(六)橋梁災(zāi)害事件的發(fā)生與應(yīng)對措施
盡管橋梁建設(shè)取得了矚目的成就,但是不時出現(xiàn)的橋梁事故與災(zāi)害仍無法回避[5]。古今中外發(fā)生的橋梁災(zāi)害事故很多, 2007年8月,美國《時代周刊》雜志評選了百年世界十大最惡劣塌橋事故。每次事故都是一個血的教訓(xùn),重要的是應(yīng)思考導(dǎo)致橋梁事故發(fā)生的原因。
1940年11月7日,在風(fēng)中振顫的塔庫馬大橋在八級大風(fēng)荷載的動力作用下,經(jīng)過劇烈扭曲震蕩后,吊索崩斷,橋面結(jié)構(gòu)解體損毀,半跨墜落水中,橋梁最終倒塌(見圖1)。當(dāng)年人們未能全面認(rèn)識懸索橋受力體系,也沒有足夠重視空氣動力對橋梁的影響。塔庫馬大橋的倒塌促使橋梁風(fēng)工程學(xué)的誕生,推動了橋梁工程的發(fā)展,至今仍有警示意義。
魁北克大橋在施工中先后出現(xiàn)2次工程垮塌事故(見圖2)。這座橋主跨度為549米,是當(dāng)時全世界最長的懸臂橋。1907年8月,大橋桿件失穩(wěn)引起全橋倒塌,19 000噸鋼材落入水中,造成75人死亡。1916年9月,中間跨度最長的一段橋身在被舉起過程中掉落水中,11名工人被奪去了生命。垮塌的原因之一是南錨跨靠近主墩的下弦桿的壓屈導(dǎo)致大橋在施工過程中倒塌。穩(wěn)定問題是力學(xué)中的一個重要分支,橋梁失穩(wěn)事故促進了橋梁穩(wěn)定理論的發(fā)展,橋梁技術(shù)的發(fā)展使橋梁穩(wěn)定問題更顯重要。
1970年,位于澳大利亞墨爾本的一座鋼箱梁橋(密爾福德天堂橋)倒塌。鋼箱梁橋本來已有很長的歷史了,由于二戰(zhàn)后鋼結(jié)構(gòu)焊接與安裝技術(shù)的發(fā)展,鋼箱梁橋跨度做得越來越大,箱壁尺寸越來越薄。最終由于鋼箱梁板件的焊接殘余應(yīng)力、幾何缺陷發(fā)生失穩(wěn),導(dǎo)致該橋倒塌。工程師從該橋的垮塌中認(rèn)識到薄壁箱梁的剪力滯后效應(yīng),由此推動了薄壁構(gòu)件設(shè)計理論的發(fā)展。
湖南鳳凰橋在拆除橋上的腳手架時發(fā)生垮塌,事故造成64人遇難。2008年汶川大地震,2010年青海玉樹大地震,均造成道路、橋梁損毀嚴(yán)重。位于震中的汶川縣附近道路基礎(chǔ)設(shè)施受到嚴(yán)重破壞,其中橋梁震害最為典型和嚴(yán)重。
因此,在課堂教學(xué)中,應(yīng)適時引入橋梁災(zāi)害事故的介紹,并適當(dāng)進行評述,既完成了教學(xué)內(nèi)容的講授,也活躍了課堂氣氛,還拓展了學(xué)生的工程視野,能收到較好的教學(xué)效果。此外,這些橋梁災(zāi)害事故案例,與后面章節(jié)教學(xué)的內(nèi)容是相關(guān)的,在緒論部分引入這些章節(jié),為后面章節(jié)的教學(xué)提前作好鋪墊。
(七)全球交通網(wǎng)絡(luò)
加拿大人類學(xué)家費利克斯―菲蘭德將美國國家海洋與大氣管理局、國家地理空間情報局等機構(gòu)的人類出行數(shù)據(jù)與地球夜景照片進行疊加,形成了地球上錯綜復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)。從中可以看出,空中交通與海路交通已相對完善,但是陸路交通還較匱乏,尤其是洲際公路中跨越海峽的橋梁建設(shè)較薄弱。
由于全球化與世界經(jīng)濟的發(fā)展,跨海工程也不再是可望而不可及的宏偉藍圖,21世紀(jì)或?qū)⒂瓉硎澜绶秶鷥?nèi)更大規(guī)模的橋梁建設(shè)[6-8]。著名海峽通道方案有白令海峽工程、直布羅陀海峽工程、墨西拿海峽工程、厄勒海峽工程、馬六甲海峽工程、大帶海峽工程、博斯普魯斯海峽工程等。中國交通運輸部已制定了“五縱七橫”國道主干線規(guī)劃,其中“二縱二橫”已基本連通。全部工程要求2020年前完成五個跨海工程,自北向南依次跨越渤海海峽、長江口、杭州灣、伶仃洋、瓊州海峽。其中,渤海海峽與瓊州海峽跨海工程尚在規(guī)劃中,長江口與杭州灣跨海工程已經(jīng)建成通車,伶仃洋(粵港澳)跨海工程正在建設(shè)中。
通過這部分知識點的講授,幫助學(xué)生認(rèn)識到作為土木工程的橋梁工程建設(shè)是一項大有可為的事業(yè),有很大的發(fā)展空間,學(xué)生們畢業(yè)后能夠施展自己的才能。由此使學(xué)生感到學(xué)習(xí)橋梁工程不再是一門枯燥的事情,而是跟自己的事業(yè)發(fā)展和自身的生活密切相關(guān),學(xué)習(xí)橋梁工程課程還能與世界相聯(lián)系,從而激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的熱情與積極性。
三、結(jié)語
良好的緒論教學(xué)是橋梁工程課程教學(xué)良好的開始。在橋梁工程課程教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案要求和橋梁工程課程的自身特點,優(yōu)化整合緒論部分的內(nèi)容,改善教學(xué)方法,活躍課堂教學(xué)氣氛,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣,提高教學(xué)效果,培養(yǎng)素質(zhì)高、實踐能力強的橋梁工程專業(yè)人才。
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On the teaching of introduction content of bridge engineering course
ZENG Yong1, TAN Hongmei1,WU Guoxiong1,2,DONG Lili1,3
(1. School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China;
2.Chongqing Jianzhu College, Chongqing 400072, P.R. China;
3. College of Architecture and Urban Planning, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R. China)
篇3
關(guān)鍵詞:測繪;實驗室;開放;探索
0 引言
當(dāng)前,我國經(jīng)濟增長方式正在發(fā)生根本性的變化,傳統(tǒng)的高等教育模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的經(jīng)濟發(fā)展需要。教育部副部長魯昕表示:教育改革的突破口是現(xiàn)代職業(yè)教育體系,培養(yǎng)的人是技術(shù)技能型。這對于應(yīng)用型測繪人才的培養(yǎng)提出了更高的要求,測繪工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位是培養(yǎng)生產(chǎn)一線需要的管理者和組織者,掌握本行業(yè)生產(chǎn)原理和操作技術(shù)以及管理運行技術(shù)的人才,以面向基層,服務(wù)工程為出發(fā)點,強調(diào)理論在實踐中的應(yīng)用,注重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力,發(fā)現(xiàn)問題和決問題的能力。由此可見,實踐技能培養(yǎng)在應(yīng)用型測繪人才培養(yǎng)體系中占有十分重要的地位,而開放實驗室是培養(yǎng)測繪應(yīng)用技能型人才最有效的途徑。
1 測繪工程應(yīng)用型人才應(yīng)具備的實踐技能
在教學(xué)實踐中,我們把應(yīng)用型測繪工程學(xué)生應(yīng)該具備的的實踐技能概括為:基本實踐技能,專業(yè)實踐技能和綜合實踐技能三個方面,其中,基本實踐技能主要包括測繪儀器的基本操作和測繪軟件的基本使用,側(cè)重于儀器軟件動手操作,它是進行專業(yè)技能和綜合技能訓(xùn)練的基礎(chǔ);專業(yè)實踐技能則是在完成理論課的學(xué)習(xí)之后,在課程設(shè)計和集中實習(xí)中具體進行理論和實際結(jié)合的訓(xùn)練,要求學(xué)生在仿真工程實踐中運用理論知識和儀器操作及相關(guān)軟件技術(shù)來解決實際問題,專業(yè)實踐技能注重測繪技術(shù)的應(yīng)用性;綜合實踐技能是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)綜合應(yīng)用能力,強調(diào)對學(xué)生解決實際工程問題能力的訓(xùn)練,主要體現(xiàn)在集中實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計中技術(shù)方案的論證、設(shè)計及應(yīng)用,綜合實踐技能側(cè)重綜合實踐性。
2 開放測繪工程實驗室的必要性和可行性
(1)應(yīng)用技能型人才培養(yǎng)方案的需要
測繪工程專業(yè)的實踐性非常強,實踐教學(xué)在應(yīng)用型才培養(yǎng)體系中占有非常重要的地位,離開實踐教學(xué),不可能培養(yǎng)出合格的應(yīng)用技能型人才。我校2013、2014級本科人才培養(yǎng)方案,進一步明確本專業(yè)培養(yǎng)掌握測繪工程學(xué)科必備的基礎(chǔ)理論,掌握測繪工程專業(yè)必需的專業(yè)技術(shù)知識,具有較強的測量與放樣、計算、繪圖能力,能在測繪工程、冶金礦山工程和土木工程等行業(yè)從事工程測量、礦山測量的設(shè)計、施工、組織管理等方面工作,具有良好的測繪工程職業(yè)綜合素質(zhì)的高級技術(shù)應(yīng)用型人才。對測繪工程實踐能力培養(yǎng)提到了新的高度,實驗學(xué)時占總學(xué)時之比達到20.1%,實踐教學(xué)周數(shù)占總教學(xué)周數(shù)達37.1%。而實踐教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)又都與實驗室密切相關(guān),所以開放實驗室是培養(yǎng)應(yīng)用技能型人才的現(xiàn)實需要。
(2)切實培養(yǎng)動手能力,提高實踐教學(xué)效果的需要
從測繪工程專業(yè)實踐教學(xué)過程看,學(xué)生的動手實踐能力主要從課堂實驗和課程實習(xí)兩個實踐環(huán)節(jié)獲得,但由于受課時、儀器套數(shù)及師資等因素的影響,學(xué)生在這兩個環(huán)節(jié)所獲得的實踐能力提升很有限。學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性強一些,動手的機會就多一些,學(xué)生懈怠一點,操作儀器的機會就少一些, 我們每個老師都有這樣的體會,同樣的一個班,學(xué)生的理論課成績可能差距不大,但動手能力差距卻很大。無論是實驗、設(shè)計,還是生產(chǎn)實習(xí)結(jié)束,每個人的收獲大不相同,教學(xué)過程中經(jīng)常出現(xiàn)實習(xí)、實驗報告雷同的現(xiàn)象。鑒于此,為了更好的提升學(xué)生的實踐動手能力,開放測繪工程實驗室,搭建實踐教學(xué)平臺是提高測繪工程實踐教學(xué)效果的有效途徑。
(3)有效開發(fā)資源提高儀器利用率的需要
測繪科學(xué)的發(fā)展史其實也是測繪儀器的變遷史,從傳統(tǒng)模擬測繪儀器到現(xiàn)代高精尖測繪技術(shù)設(shè)備,測繪手段、測繪產(chǎn)品發(fā)生了翻天覆地的變化。但對于培養(yǎng)應(yīng)用技能型測繪人才的高校,讓學(xué)生了解測繪基本原理,掌握基本測繪技能的教學(xué)環(huán)節(jié)還必不可少,所以傳統(tǒng)的測繪儀器還有用武之地。以我校為例,測繪工程實驗室下屬測繪工程基礎(chǔ)、工程測量、空間地理信息三個實驗分室,主要設(shè)備有Trimble GPS 5700兩臺套、Ashtech GPS兩臺、南方GPS接收機十臺套,topcon GPS接收機五臺套,trimble net R9連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(單基站)一套,Leica、Topcon、Pentax、Nikon、南方、科維、中海達等廠家的全站儀56臺,常規(guī)測繪儀器達到180臺套。測繪工程實驗室大多數(shù)除了承擔(dān)了測繪工程專業(yè)從大一到大四所有實驗實習(xí)項目外,還承擔(dān)土木、道路、采礦非專業(yè)測繪課程實習(xí)實驗任務(wù)。對應(yīng)用技術(shù)型本科院校而言,儀器設(shè)備的生均擁有量一般可以滿足開放實驗室的需要;測繪儀器一般都用充電電池,野外作業(yè)便于攜帶,危險性較小,便于學(xué)生練習(xí);此外,通過開放實驗室可以整合實驗室資源,有效提高測繪儀器設(shè)備的使用率。
3 開放實驗室,培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能
(1)建章立制,規(guī)范實驗室管理
建立完善的實驗室管理制度是開放實驗室的基本前提,為了確保儀器設(shè)備高效使用,最大限度減少損耗,實驗室必須要建立相關(guān)的規(guī)章制度,如《實驗室管理規(guī)定》、 《儀器操作規(guī)程》,要求學(xué)生要按規(guī)定借用儀器設(shè)備,規(guī)范操作儀器,避免發(fā)生任何人身和設(shè)備的損壞。實驗室的管理人員,要熱情接待來實驗室的教師和學(xué)生,認(rèn)真解答各種問題,在條件允許的情況下提供所需的實驗儀器和設(shè)備,幫助制定實驗方案,指導(dǎo)學(xué)生正確使用儀器,協(xié)助完成實驗任務(wù)。
(2)整合資源,合理使用儀器
實驗室開放首先要確保課堂實驗教學(xué)和課程實習(xí)任務(wù),在此基礎(chǔ)上,統(tǒng)籌資源,合理調(diào)配,充分利用閑置的儀器設(shè)備,在課余時間采取提前預(yù)約的方式,滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和使用儀器的需要,尤其是對在課內(nèi)沒有完成的實驗,可以在課后開放實驗室的時段內(nèi)完成,實驗教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)實驗項目,并做好記錄,這是保證實踐教學(xué)效果的重要保證。
(3)依托社團,實現(xiàn)互惠雙贏
我校的測繪與導(dǎo)航定位技術(shù)協(xié)會自2007年成立以來一直掛靠在測繪實驗室,幾年來的實踐證明,依托專業(yè)社團室實現(xiàn)開放實驗室是一個很好的途徑。測繪實驗室的常規(guī)儀器有180臺套,加上配套的腳架、對中桿、棱鏡等配件,保證實驗正常運轉(zhuǎn)維護的量很大,單靠實驗教師維護,無論時間還是精力都難以保證。
(4)以賽促學(xué),提高綜合素質(zhì)
近幾年教育主管部門和各個高校的都非常重視學(xué)科競賽,測繪類技能大賽全國和省級賽事都取得了非常好的社會影響。這是因為學(xué)科競賽是一項專業(yè)性、技能型的比賽,通過比賽可以極大地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。而測繪學(xué)科競賽必須以儀器設(shè)備為基本硬件支撐,基于此,我們從2007年開始,依托測繪工程實驗室,每年都組織學(xué)生舉行測繪技能大賽,通過前期培訓(xùn),后期的筆試初賽、水準(zhǔn)測量復(fù)賽、數(shù)字測圖放樣決賽,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣,提升了他們的動手實踐能力,更重要的是,通過比賽,鍛煉了學(xué)生團隊合作意識和吃苦耐勞的精神,從而提高了他們的綜合素質(zhì),為學(xué)生擇業(yè)就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。
4 結(jié)語
大數(shù)據(jù)時代,社會對測繪人才需求越來越高,傳統(tǒng)的測繪工程實驗室已不適應(yīng)當(dāng)今時代對測繪人才的培養(yǎng),開放型測繪實驗室也將成為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新途徑。開放測繪實驗室是應(yīng)用型測繪人才培養(yǎng)的基本需要,應(yīng)該成為職業(yè)教育轉(zhuǎn)型發(fā)展時期,實驗室創(chuàng)新發(fā)展的新平臺和機遇,開放型實驗室也將成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新途徑,成為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和鍛煉學(xué)生實踐能力的基地。
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