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[中圖分類號] TU7-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)14-0079-03
我國土木工程建設有著飛快的進步,房地產產業和住宅的大發展、高速公路和高速鐵路網的迅猛興起,增強了我國的綜合實力。城市建設中的基坑開挖不僅越來越深,而且開挖對周圍環境的影響越發敏感;全國30多座城市已建或在建地鐵,大冶露天鐵礦開采的邊坡高度達到800多米,海底隧道、煤礦開采的深度最深達到1000多米。同時,近些年我國工程建設中事故頻發,如杭州風情大道地鐵基坑倒塌事故、上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故、青島輸油管道爆炸事件。因此,我國對工程建設場地選址及場地內地質條件要求越來越高,水文與工程地質工作是土木工程建設重要的、不可缺少的基礎工作。
1998年教育部頒布《普通高等學校本科專業目錄》,將原來的結構、橋梁、道路、巖土、礦井建設、城鎮建設等8個專業合并為土木工程專業,成為一個寬口徑的大專業土木工程,具有內涵廣泛、支系眾多、科目復雜的特點,涵蓋領域極為廣泛,對學科全貌充分認識與把握,以期培養出的學生“理論基礎扎實,專業知識面廣,實踐能力強,綜合素質高,并有較強的科技運用、推廣、轉換能力”。[1] [2]土木工程概論課程涵蓋工業與民用建筑、交通土建、地下工程、巖土工程、市政工程、水利水電工程及國防工程等廣泛領域。[3] [4] [5]通過對土木工程概論課程的學習,對剛進入大學的水文與工程地質專業學生以后從事土木工程相關的勘察、設計、施工、監理、管理等領域從事技術或管理工作有個較為全面的認識。
一、水文與地質專業對土木工程的重要性
資源開發和基礎建設在國民經濟中有著十分重要的意義。道路橋梁建設、煤礦資源調查等項目開展初期和建設過程中都必須對工程地質自然災害、水文與工程地質條件、不良地質現象及工程對周圍環境的影響進行評價和調查。資源開發利用、基礎設施建設造成的水文與工程地質條件的惡化,對人類的生產和生活造成極大的影響,如采礦導致的地面沉降、人工開挖對邊坡穩定性的影響、尾礦庫對地下水的污染、水庫蓄水誘發區域性地震,特別是近年來由于經濟發展導致的全國大范圍的霧霾天氣。故此在各類地質環境評價、資源開發利用以及地基基礎工程建設等過程中,不僅需要從業人員懂得水文與工程地質專業知識,而且會科學管理各種工程。但從現實情況來看,高級應用型技術人才普遍不足。
水文與工程地質的畢業生,既有厚實的專業理論基礎、寬廣的專業知識,又有較強的實踐技能,可在大型工礦企業、城市、城鎮從事給排水、地下水及區域環境評價等方面從事水文地質調查工作,也可在有關部門從事飛機場、港口、海岸帶海洋環境、鐵路、公路、隧道、水庫等土木工程方面的工程地質勘查工作。
二、土木工程概論課程的特點
(一)涵蓋內容全面
本課程包括材料力學和結構概念、建筑工程類型及施工工藝、飛機場工程的選址及建設、地下工程類型及施工工藝、橋梁工程的類型及施工工藝、道路工程的選線及種類、鐵路工程、海口工程、給排水工程、海洋工程、土木工程中的災害等內容,其中不僅涉及材料力學、結構力學、土力學、鋼筋混凝土結構等力學內容,還涉及規劃、施工及監理方面的內容,因此學好這門課程,對于剛跨進高等學校大門的水文與工程地質專業的學生而言,理解本專業的培養目標意義重大。
(二)發展變化快
土木工程雖然是一門古老的學科,但其領域隨相關學科的發展、經濟建設和社會進步的需要而不斷深化、不斷拓展。
(三)應用性廣
隨著城市化的發展,我國對能源需求越來越大,高層及超高層建筑越來越多,建筑基礎形式多以樁基礎等深基礎為主,這不僅要求水文與工程地質專業畢業生掌握扎實的專業基礎知識,同時又為畢業生就業提供了更多的機會。
三、土木工程概論課程存在的不足
(一)教材內容的滯后
土木工程建設種類、規模發展日新月異,由于時效性,教材不可能及時反映土木工程的變化,已淘汰的施工工藝技術甚至還有可能在現有的教材中出現。
(二)課堂教學方式不豐富
土木工程概論課程涉及的工程種類多、工程性很強。現代多媒體的運用相較于傳統的黑板教學而言,能夠大大提高教學效率,在很短的時間內擴大了學生的知識面。涉及高層建筑、橋梁、隧道等工程的施工工藝的流程、各種施工機械的操作過程,學生如不到工地現場則不能很好地掌握關鍵施工技術,這就導致教學效果不理想,學生對知識的掌握不牢靠。
(三)教學素材收集難
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面,其覆蓋面相當廣泛,要收集各種工程的典型性素材有相當的難度。
四、土木工程概論課程教學改革
(一)精選教學內容
土木工程概論課程的教學目標是開拓學生土木工程的視野、培養學生土木工程的意識、激發學生持久的學習動力。因此在講課時可選擇生動宏偉的建設場景和案例,如上海中心基坑施工、廣州東塔基坑施工、三峽大壩工程、港珠澳大橋建設及世界各地的海底隧道工程等,以此來讓學生建立土木工程的整體和發展思維,從而提高他們學習后續課程的興趣和質量。同時,在教學中將學生帶到實際工程現場,進行現場教學,讓學生提前接觸生產實際,掌握一些現場施工的知識,為他們走向工作崗位奠定堅實基礎。
(二)采用形式多樣的教學方法
為激發學生學習興趣、提高課堂效率,各種如橋梁類型、隧道類型、飛機場形式等可以用靜態多媒體直觀、形象地展現出來,以此提高學生對工程的直觀認識,加深學生的理論知識,以較少的教學時間收到很好的教學效果。土木工程概論內容豐富多彩,為避免課程內容變得枯燥無味,教師在課堂教學中不應僅僅以靜態圖片的形式向學生講解土木工程的有關概念、理論,這樣易讓學生產生厭學情緒。課間播放一些隧道施工、深基坑維護施工的教學短片,如人工挖孔樁、港珠澳大橋施工錄像、廣州東塔的施工動畫、管樁打入施工過程、雙排樁施工過程、錨桿支護施工過程、越江隧道施工動畫、邊坡加固施工過程。通過教學錄像的播放,讓學生掌握各種土木工程的施工方法。
(三)穿插專題講座
為了讓學生了解土木工程的最新發展狀況,針對新近的一些深大基坑工程、橋梁工程及土木工程方面的試驗平臺做專題講座,如上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故分析、上海中心深基坑支護工程、港珠澳大橋施工、國內外離心機試驗、動態空心圓柱剪切試驗等。隨著城鎮化的進展,近年來淮南新建了一批深基坑工程、橋梁工程、隧道工程。在教學過程中,邀請現場技術人員到課堂上來給學生做講座,如進行過“攪拌樁維護施工”、“地下連續墻施工”、“拉森板樁維護施工”、“地下空間施工”、“打入樁施工”等專題講座。專題講座不僅充實了教學內容、開拓了學生的知識面,而且能引導學生從事土木工程的就業方向。
(四)知名人物及實驗平臺介紹
為增加水文與工程地質專業學生對國內外高校土木工程專業的認識及針對部分學生今后考研的情況,教師在講解到各種土木工程時,可穿插些相關的歷史人物、當代知名學者及國內的一些重點實驗室的介紹。如講到橋梁工程時,可講一講茅以升事跡、盧溝橋事件、國內外知名高校橋梁工程專業的知名學者及同濟大學的橋梁結構抗風技術交通行業重點實驗室;講到地下工程時,可介紹同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室的離心機試驗機、動態空心圓柱剪切儀;講到鐵路工程時,可介紹一下中國首位鐵路工程師詹天佑、同濟大學的道路與交通工程教育部重點實驗室;講建筑工程時,可說一說建筑大師貝聿銘的杰出成就等;講到土木工程災害時,可介紹同濟大學的土木工程防災國家重點實驗室。
(五)新近知名土木工程建筑介紹
國內外的知名建筑發展日新月異,現有的教材很難跟上其發展變化。因此,在講授土木工程概論時,應介紹國內外最新的土木工程建設進展,以增加本課程的時效性,從而激發學生的學習熱情。講土木工程材料時,可穿插裝修材料的最新發展狀況;講高層建筑時,可介紹國內正在建設的摩天大廈,如上海中心大廈;講橋梁工程時,可穿插東海大橋、杭州灣大橋的建設情況;講高鐵建設工程時,可結合京福高鐵來講;講水利工程時,可以介紹一下我國西南地區正在建設的水電站,如向家壩水電站、白鶴灘水電站以及金沙江、雅礱江、大渡河等“三江”水電基地。通過講解一些知名重大工程建設的情況,可以拉近水文與工程地質專業學生與土木工程之間的距離,以此激發學生學習本門課程的興趣。
(六)授課教師的優選與培養
土木工程概論涉及現有的各種工程,要求授課教師不僅要具有寬廣的知識面,而且要有豐富的實踐經驗,為此要選具有豐富科研經歷的教師授課本門課程。近年來,由于高等學校招生規模的擴大和高校教師數量的不足,尤其是有一批青年教師缺乏實踐經驗,致使土木工程概論的教學存在一些問題。因此,不僅要求有經驗的教師對年輕教師進行傳、幫、帶,鼓勵年輕教師參與相關研究課題中,而且為了掌握土木工程的最新進展,年輕教師要經常參加國內外的相關學術會議,在寒暑假期間,盡量去工地實習、鍛煉,掌握現場施工的細節,不斷更新土木工程概論的教學內容。
五、結論
土木工程概論課程教學改革可起到幾點作用:1.提高學生學習土木工程概論課程的興趣、效率,激發了水文與工程地質專業學生將來從事土木工程建設的熱情。2.使學生更深刻地認識到土木工程概論課程的重要性,加深理解水文工程地質對各類工程的影響,以及各類工程與水文工程地質間的相互作用與關系。3.提高了學生在土木工程建設中,保護水文與工程地質環境的自覺性,能夠讓學生認識并分析不良水文與工程地質條件,并能針對具體問題提出處理措施。
[ 注 釋 ]
[1] 傅光耀.關于土木工程專業建筑工程方向教學改革的探討[J].高等建筑教育,2001(1):25-26.
[2] 王清標,初明祥,胡永強.大土木背景下《土木工程概論》教學模式創新研究[J].當代教育理論與實踐,2012(4):75-77.
一、《工程地質》教學改革的必要性
(1)教學內容單一性不利于技術人才的培養。現代教學應以綜合實踐能力的培養為中心,應以實踐能力培養的系統性代替知識培養的系統性。圍繞這個中心教學中應注意讓學生掌握與工程緊密聯系的知識,例如斜坡的穩定性問題。傳統的教學非常注重理論內容,忽略了社會需求,易造成所學知識與社會脫節的現象。(2)《工程地質》教學發展本身的需要。現代教育的發展,教育體制的不斷改革,要求學生在基礎教育上不斷拓寬知識面,不可避免的會有一些課時的縮減。但是《工程地質》的內容并沒有減少,相反有時還需要增加一些與時代相適應的新內容,這就需要注意教學方法,明晰重點,掌握關鍵內容。
二、深化《工程地質》教學改革的幾點想法
1.明確課程的定位與目標。土木工程專業以工程地質為專業基礎課程,其目的是培養土木、鐵道、環境等領域一線的技術與管理人才。該課程的兩個主要定位:一是為后續專業課的學習奠定基礎;二是使學生具備在交通施工技術與管理工作中分析和解決一般結構問題的能力。通過該課程的學習,培養學生運用地質的基本理論,解決土木工程施工中的常見問題;通過實習,則著重培養學生的感性認識、觀察能力和論證知識的能力。
2.明晰重點、難點,掌握解決辦法。《工程地質》課程信息量大、覆蓋面廣。本課程的重點體現在巖石的不同成因類型及其地質構造;地下水的地質作用;不良地質現象的工程地質作用;原位測試。難點主要有課程的新概念太多,學生理解較困難。可以通過結合課程試驗及相應的多媒體教學,增加學生感性認識。可利用的課堂教學學時非常有限,在有限的學時數內,講授工程地質、水文地質知識,學生很難理解、領會。設置更多學時的課外實驗環節,加強感性認識,同時設置工程地質野外實習的實踐環節,合理利用野外的教學資源,做到理論結合實際,實際驗證、彌補理論的效果。
3.合理分配教學學時數,加強實踐教學的設計思想。本課程的實踐教學主要是配合課堂教學,解決課程難點。通過實踐教學,不但使學生的專業素質得到提高,另外學生的意志品質、創新能力、協作精神等都有所提升。主要包括課程試驗和工程地質實習兩部分。(1)課程實驗:主要幫助學生掌握常見造巖礦物的肉眼鑒定方法,并能肉眼鑒定常見礦物;掌握三大類巖石的肉眼的鑒定方法;掌握地質圖的作圖原理、讀圖方法,并能分析簡單地質圖;能閱讀工程地質勘測資料,并能應用于土木工程的設計和施工之中。(2)工程地質實習:主要幫助學生深化課堂學習內容,重點掌握野外工作方法、基本地質地貌、地質構造、水文地質調查、崩塌滑坡等各種不良地質現象及對工程影響等內容。野外實習過程中,以老師指導、講解和學生自主觀察、實習為主,作到了教與學的完美結合,使學生能在較短的教學時間內在地質科學的基本知識、基本理論、基本技能方面都能得到更好地訓練與提高,為他們今后獨立工作打下了較為扎實的基礎。
4.發揮課程特色。隨著我國經濟的發展,工程建設向著深、大、高方向發展。近年來由于工程地質條件或者地質環境不良,導致的工程地質問題愈來愈多,引發的工程事故不斷,《工程地質》課程的重要性愈顯突出,工程地質課程的教學內容也在不斷擴展。因此,本課程對于加強土木工程專業與國際接軌,寬大學生的知識面,有著極其重要的意義。有效的教學方法和手段可以增強學生的學習興趣,同時,現代化教育技術的發展,為教學方法、教學手段的改革創造了機遇。由于培養計劃的改變,總學時減少,也要求提高課堂授課效率。在課堂教學中,不斷改進教學方法,注重學生學習能力、實踐能力和創新精神的培養,使學生成為學習研究型、復合型、實用型的高素質人才。
教育理念的改革、專業內涵的擴展和學生數量的劇增,促使我們在教學中要與時代接軌,教學改革勢在必行。經過探索與研究,可以認識到《工程地質》教改應有明確的課程定位與目標。在教學過程中首先在明晰重點難點的基礎上,做到與實際工程相結合,講授內容要實際實用實效;其次掌握理論的同時加強實踐教學,讓學生從實踐教學中提升感性認識,達到良好的教學效果;最后發揮課程特色,通過實驗、野外實習等教學手段提高學生的職業能力。
參考文獻
隨著國家對新疆“一帶一路”核心圈經濟建設的大力投入,大量基礎建設中需要具備較強工程地質專業背景的復合型人才。新疆大學作為邊疆重點高校之一,正著力培養服務于西部開發與“一帶一路”工程建設需要的綜合性技術人才。通過工程地質課程的學習,學生了解實際工程建設中可能遇到的工程地質問題及其對工程本身的影響,依據所學知識能正確防治各類地質災害,以保證工程建筑物的安全、經濟和穩定。因此本課程對土木工程專業來講是非常重要的一門專業基礎課。
一、課程教學中存在的不足
1.前導課程設置不合理。工程地質學作為地質學的一門分支課程,其前導課程為“地質學基礎”“水文地質學基礎”“土力學”“巖體力學”等課程。根據新疆大學建筑工程學院土木專業最新培養計劃,工程地質被安排大一下學期進行,因此會導致學生無法有效地理解和掌握一些工程地質術語的概念,導致學習效果不理想。在實際教學中,針對巖土體物理力學參數方面,學生在沒有“巖體力學”“土力學”課程學習的前提下,不能較好地理解參數的具體含義及用途。此外,在滑坡穩定性計算案例中,學生不僅需要掌握巖土體物理力學的具體含義,還要具備一定的編程能力(包括Excel、C語言等)用于滑坡穩定性計算公式的編寫,因此前導課程的不合理安排,導致許多教學任務無法順利開展,這勢必會影響學生專業知識掌握的熟練度。2.課程學時少、內容多。隨著高校學分制的推行,筆者所在學院“土木工程地質”課時已縮短至28學時。為在有限的教學時間內完成教學任務,教師需要對教學內容做出一定調整與壓縮,從而導致學生理論學習偏少,影響了課程教學質量。課程學時的壓縮主,最直接的影響是案例的教學環節,學生理論知識需要借助于實際工程案例講解才能較好地消化,如巖石礦物教學環節,必須讓學生親眼看見巖石、親手感觸到礦物才能印象深刻。此外,各類地質災害也需要用到大量的工程案例來支撐講解,學生往往對實際工程案例更加感興趣。通過實際案例,學生不僅能更快掌握理論知識,也能更加今后工程實踐中的工程地質問題。3.工程地質理論教學環節薄弱。目前的土木工程地質教學大綱主要側重于地質基礎知識的講解,如巖石礦物、地層地質構造等,而具體的工程地質理論占總教學學時比例較少,如地下工程地質問題、邊坡工程地質問題等。這勢必會導致學生對工程地質的認識僅停留在基礎地質方面,對今后工程實踐可能遇到的邊坡穩定、圍巖穩定等問題缺乏足夠的認識與重視。光靠地質基礎知識根本無法解決實際工程中的各類工程地質問題。地質基礎知識的學習是為了更好地掌握工程地質理論,但僅側重地質基礎知識的學習而忽視工程地質理論的學習,就無法凸顯工程地質學學習的意義,學生今后無法從容應對工程實踐中突發的工程地質現象與問題。4.實踐教學環節沒形成完整教學體系。工程地質是一門緊密聯系實際工程的課程,需要學生在理論學習的基礎上通過實踐教學環節加以消化理解。然而,目前筆者所在學院土木工程地質實踐環節尚無固定的實習路線,沒有專業的實習指導書,因此實踐教學效果較差,學生無法將課本所學理論知識聯系實際,導致今后在實際工程中遇到工程地質問題無法快速識別與解決。實踐教學環節預期效果不夠理想主要表現在三方面:一是地質基礎技能的掌握,如野外巖石識別、羅盤使用等;二是工程地質勘查實踐能力,如滑坡、泥石流野外勘察能力;三是實習時間較短、路線長,許多學生難以掌握教學內容,實習報告編寫質量堪憂。筆者針對所在學院土木專業的“土木工程地質”課程教學實踐環節中存在的諸多問題進行分析總結,學校要解決這些不足,就必須采取一些行之有效的教學改革手段進行嘗試探討。
二、課程教學模式改革建議
關鍵詞:
土木工程;結構設計;安全問題;策略
0引言
隨著時代的進步,越來越多的人開始重視工程建設的安全問題,為了更加全面地總結出我國在建設土木工程時遇到的結構設計安全問題,我們進行了下文詳細的論述和分析,希望能夠更加透徹地認識目前存在的結構設計問題以及存在的安全隱患,從而保證后續的建設工程能夠很好地避免相同問題的出現,從而保證利用科學有效的策略和方式有效解決存在的安全問題。
1現代土木工程的特點分析
1.1建筑材料方面
隨著時代和科技的不斷進步,我國應用于土木工程建設的建筑材料也有著本質的改變,正是由于科學技術應用于建筑材料的優化工程中,因此我國在建設土木工程的時候,會應用到許多新型材料,比起傳統的建設材料,具有最顯著的優勢就在于強度大、質量輕,比如鎂合金、玻璃鋼等。而應用以上這些新型建筑材料的時候,一定要注意因地制宜,參考相應材料的參數再應用,由于某些材料的價格比較高,所以常常應用的時候具有一定的局限性。
1.2工程地質與地基方面
土木工程結構設計好壞與地基建設是否合理有著直接的關系,而地基建設一定要重視應力情況和力學性能的變化,一定要好好把握地基的影響因素,這樣一來才能夠確保地基建設更加穩固,從而強化后續的工程建設。在建設地基的時候,重視地質情況,因地制宜,不同情況采取不同的應對方案,這樣一來才能夠建設出結構更加合理的地基結構,使得地下工程完成的更加完善。
1.3工程規劃方面
隨著我國土木工程建設規模以及范圍的不斷擴大,為了更好地掌控整個工程的進程,最關鍵的就是重視工程規劃,保證土木工程在建設的時候能夠嚴格按照工程規劃要求實施工作,避免肆意改變建設方式和意圖,強化系統工程建設理論和方式,這樣一來就能夠保證工程建設更具有科學嚴謹性,而應對特大型的土木工程,例如建設水電站的時候,在規劃工程的時候一定要考慮自然環境的變化,防止自然環境的改變對工程造成的影響,從而能夠趨利避害。
1.4工程設計
工程設計方面主要影響土木工程后期的用途,一般來說,在建設土木工程的時候,一定要以實用、安全和美觀為設計理念,根據不同的應用途徑再進行相應的改變,這樣一來才能夠設計出最為合理和合適的工程設計,從而保證工程在建設每一個環節的時候能夠根據不同的用途進行相應的改善。在完善土木工程的時候,一定要根據工程設計對各種影響因素進行時間或者空間分布的科學規劃,這樣才能夠強調出土木工程設計最初理念。
2土木工程結構設計存在的主要安全問題分析
2.1結構設計的穩固性偏低
一般來說,要想保證土木工程建設質量和安全性,首先應該保證的是結構設計的穩固性,但是目前我國在建設土木工程的時候普遍存在的問題就是結構設計穩固性偏低,這樣一來,一旦建筑物受到自然力的作用,比如地震、火災等危害,就會出現建筑物坍塌的情況,一旦這種情況出現,后果不堪設想。所以,想要避免以上問題的出現,最主要的方式就是根據建筑工程的地質以及土質承載力,設計出最合理的結構規劃,這樣一來才能夠保證工程的延性以及冗余度最佳,從而遇到災害的時候能夠有效降低損壞度。
2.2結構設計的規范安全設置較低
目前我國在建設土木工程的時候,結構設計的規范安全設置比較低,這樣一來,就會直接影響到建筑行業的權威性以及約束力,一旦約束力不夠,我國的建筑市場就會出現魚龍混雜的情況,常常會出現工程質量不夠而影響建筑行業發展的情況。
3改進土木工程結構設計安全性的有效策略
3.1制定規范化的標準和體制
為了保證我國未來的土木工程建設更加嚴謹,質量更加有保障,首先應該制定規范化的標準以及體制,只有這樣才能夠對土木工程建設起到一定的約束作用和規范作用,防止質量不夠的建筑物出現在我國建筑群中。嚴格遵守制定的標準和體質還能夠強化我國建筑水平的提升,所以,制定規范化的標準和體制非常關鍵。
3.2強化設計人員專業能力和綜合素質的培養
不斷強化我國建筑行業專業結構設計人員的專業技能,強化我國專業設計人員的綜合素質培養,這樣才能夠從根本上提升建筑結構設計的合理性,使得技術人員在進行專業能力培養的時候,重視時代的進步,要結合實際取其精華棄其糟粕,利用最先進的技術和理念不斷優化我國土木工程的結構設計,使得我國未來的建筑市場競爭力更強。
4結束語
通過上文的論述,我們能夠十分清楚地看出我國相關建設部門在建設土木工程的時候,保證工程質量的同時還應該重視工程中可能存在的安全隱患,因此,相關建筑企業在安全問題方面應該提高重視度,并且將安全意識著重強化,保證每一個工程建設人員都能夠將建筑安全性放在第一步。土木工程的結構設計情況直接關系到我國的建筑行業發展,所以說,利用目前已有的先進技術以及理念,不斷優化土木工程結構設計,使得安全隱患限制在可控范圍內,這樣一來,不光有利于建筑物的長久利用,最關鍵的是能夠保證住戶的人身和財產安全不會受到威脅,從而保證社會經濟發展不會受到影響。
作者:齊陽 單位:白山市建筑工程勘察設計院
世界正經歷工業革命以來的又一次重大變革,這便是信息(包括計算機、通訊、網絡等)工業的迅猛發展,可以預計人類的生產、生活方式將會發生重大變化。航空、航天事業等高科技事業快速發展,月球上已經留下了人類的足跡,對火星及太陽系內外星空的探索已取得了巨大進步。地球上居住人口激增,目前世界人口已超過60億,預計到21世紀末,人口要接近百億。而地球上的土地資源是有限的,并且因過度消耗而且日益枯竭。生態環境受到嚴重破壞,如:森林植被破壞,土地荒漠化,河流海洋水體污染,城市垃圾成山,空氣混濁,大氣臭氧層破壞等,隨著工業的發展、技術的進步,而人類生存環境卻日益惡化。因此,我們有必要重新認識土木工程,深入研究一下土木工程的發展趨勢。
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。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、生產活動有關的各類工程設施,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、地下空間開發利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發展,目前土木工程的實踐和研究已取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、現代土木工程的特點
適應各類工程建設高速發展的要求,人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現代化的建筑物,既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。它的特點具體地表現在下述幾個方面。
現代土木工程的特點是:適應各類工程建設高速發展的要求,人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密、設備現代化的建筑物。既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。
高強輕質的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,已取得顯著成果,而且還仍繼續進展。
建設地區的工程地質和地基的構造,及其在天然狀態下的應力情況和力學性能,不僅直接決定基礎的設計和施工,還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇,對于地下工程影響就更大了。工程地質和地基的勘察技術,目前主要仍然是現場鉆探取樣,室內分析試驗,這是有一定局限性的為適應現代化大型建筑的需要,急待利用現代科學技術來創造新的勘察方法。
以往的總體規劃常是憑借工程經驗提出若干方案,從中選優。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。
隨著土木工程規模的擴大和由此產生的施工工具、設備、機械向多品種、自動化、大型化發展,施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應用系統工程的理論和方法,日益走向科學化;有些工程設施的建設繼續趨向結構和構件標準化和生產工業化。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產率,而且可以解決特殊條件下的施工作業問題,以建造過去難以施工的工程。
三、土木工程的發展趨勢
(一)原材料向高性能材料發展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。
(二)建筑工業化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展,但是總的來說落后于其他工業部門,所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。要正確理解建筑產品標準化和多樣化的關系,盡量實現標準化生產;要建立適應社會化大生產方式的科學管理體制,采用專業化、聯合化、區域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。
(三)土木工程將向太空、海洋、荒漠開拓
地球上的海洋面積占整個地球表面積的70%左右,現在陸地上土地太少,首先想到的是可向海洋發展。向海洋開拓近代已經開始。為了防止噪音對居民的影響,也為了節約用地,許多機場已開始填海造地。如中國澳門機場,日本關西國際機場均修筑了海上的人工島,在島上建跑道和候機樓。香港大嶼山國際機場劈山填海,荷蘭Delf圍海造城都是利用海面造福人類的宏大工程。現代海上采油平臺體積巨大,在平臺上建有生活區,工人在平臺上一工作就是幾個月,如果將平臺擴大,建成海上城市是完全可能的。
參考文獻:
1.概述
隨著經濟飛速發展,國與國、地區與地區、城市與城市連接更加緊密,除了高科技網絡化連接外,直接連接方式還是四通八達的交通線。近年來,高速公路運輸和鐵路運輸得到空前發展,縮短距離穿越地貌,修建了各種隧道工程。隧道工程與其他工程相比具有其隱蔽性、施工復雜性、地層條件和周圍環境的不確定性的突出特點,從而加大了施工技術的難度和施工風險性,同時也對現場的施工管理提出了更高的要求。
2.隧道工程施工中的主要風險
2.1 工程地質、水文地質條件復雜性
隧道地質工作貫穿于整個隧道的建設過程。施工前的地質工作,通過地面測繪、物探、少量的槽探和鉆孔查清工程區的地質背景、地質構造和主要的水文地質條件。長隧道往往是工程的控制點,應盡量避開大斷層,大滑坡、大溶洞、松軟地層等不良工程地質體。但施工前的地質工作僅出于搜集資料的技術手段限制,加上地質體的復雜性,所取得的資料不能完全滿足施工要求。由地表工作為主推斷制約隧道地質條件與隧道施工中實際遇到的地質條件相差很遠,漏掉的一些不良地質體給施工帶來許多想不到的困難。
施工前工程地質工作的重點是查清大的地質構造和工程區的工程地質條件,但是花巨額投資挖眾多的探洞,鉆數千米鉆孔,全面弄清細微的地質條件是得不償失的,也是不可能的。在隧道施工中,不但要了解宏觀的地質構造,還要了解巖體的結構,不但要了解全隧道的地質條件,還要知道其出現的位置及穩定程度,以便確定每一段的圍巖類別和開挖斷面、支護設計參數、開挖方法、爆破進尺和裝藥量。
2.2 施工方案的復雜性
隧道工程建設中,施工隊伍、機械設備、施工操作技術水平等對工程的施工風險都有直接的影響。由于工程施工技術方案與工藝流程復雜,且不同的工法又有不同的適用條件,貿然采取某種方案、技術和設備勢必會產生風險。同時,整個工程的建設周期長、施工環境條件差,這些對施工單位人員都很容易產生不良影響,容易導致出現各種意外風險事故。施工過程中,地質資料的不確定性、工作面塌方、密封漏損、巖爆、瓦斯爆炸、有毒氣體釋放、巖溶、突涌水、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡、施工用電事故、通訊不暢以及安全措施不力等隱患也很大。
2.3 隧道工程的周邊環境的復雜性
所建工程周圍的地面構筑物和周圍環境設施一般都很復雜,尤其是城市繁華地帶,臨近的建筑物的結構類型、基礎類型,周邊道路及管線的類別等。在隧道工程的建設過程中,無論采用何種工法或工藝都很難避免的對以上這些構筑物造成直接的影響或一定程度的破壞。
3.加強施工管理幾個方面
雖然影響隧道施工風險的因素很多,但客觀的因素是隧道所處的地質條件和自然環境,而主觀的因素就是人們對地質的認識能力和改造環境的能力,根據施工的具體條件實施動態的管理是進行工程風險規避的重要手段。對隧道工程的施工風險管理應該從以下幾個方面著手。
3.1 加強地質超前預報
目前在隧道施工期間采用的超前地質預報方法從專業技術方面可分為常規地質法和物探法兩大類,具體有以下幾種:
(1)超前導坑;
(2)正洞地質素描;
(3)水平超前探孔;
(4)聲波測試;
(5)紅外探水;
(6)電磁波法;
(7)彈性波法。
3.2 選擇科學、合理的施工方法
隨著隧道工程施工技術的長足進步,新的施工方法層出不窮,針對特定的隧道工程,如何選擇科學合理的施工方法,也是施工單位綜合能力的具體體現。大量的事實證明,采取科學、合理的施工方法不但能夠化解因地質條件的變化和對地質認識能力的不足所帶來的風險,而且還能夠鍛煉隊伍,提高企業的管理水平,增強企業抵抗風險的能力。目前常用的施工方法應注意的問題有:
(1)明挖法:明挖法施工隧道的工藝相對簡單、受力明確,操作方便,但需做好地下管線拆遷或加固穩定、地面交通疏導、環境保護以及基坑安全穩定等工作。
(2)蓋挖逆筑法:適宜于軟弱土質地層,地下水穩定在基底高程0.5m以下的地層條件,否則還需要配以降水措施。蓋挖逆筑法施工,一般分兩個階段:地面施工階段――圍護墻、中間柱、頂板施工;洞內施工階段――土方開挖、結構、裝修和設備安裝。
(3)噴錨暗挖法:噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結構施筑與置換的動態過程,隧道圍巖始終處于穩定與失穩兩種態勢的交變過程之中。為確保施工過程中隧道圍巖穩定,必須采用監控測量的方法,對圍巖、支護結構的狀態進行實時監測,及時反饋信息,指導安全施工。
(4)盾構法:各種盾構機均有一定適用范圍,應根據隧道外徑、埋深、地質、地下管線與構筑物、地面環境、開挖面穩定和地表隆沉控制值等控制要求,經過技術、經濟比較后進行設備選型,使施工質量高、造價低、又安全。排土速度與掘進速度要有機協調,以保持開挖面土體有一定土壓,維持土體穩定,達到控制圍巖和地表穩定的目的。
3.3 培養一支懂管理、精技術、高素質的人才隊伍
隨著工程的實踐,一大批從事隧道工程施工的工程技術人員脫穎而出,施工隊伍得到鍛煉,并在實踐中積累了豐富的施工經驗。在現場的施工企業的工程技術人員在發現地質條件與設計有出入時,應及時與勘測、設計單位溝通,通過處理、反饋,及時修正設計,合理地控制施工全過程。
4.結論
結合目前國內外的發展現狀,隧道工程在施工過程中雖然存在很多安全隱患,但是只要從事技術管理和研究的工程技術人員提高隧道的設計、施工技術及工程管理水平,增強風險意識,施工風險還是完全可以避免的。
道橋工程建設在國民經濟發展過程中發揮了重要的基礎作用。工程地質學是制定控制地質作用與合理利用地質環境的一門科學,在道橋工程建設中具有非常重要的作用。隨著當前人才市場的多元化需求,高職院校加強工程地質學教學研究,深化工程地質學教學改革,成為適應社會經濟發展的市場化人才培養途徑。
1.道橋工程專業工程地質學概述
道橋工程專業是專門培養各類掌握道橋工程基本知識理論技能,能夠在公路隧道、橋梁建筑、地下工程、輸水工程以及地基處理等領域中從事規劃設計、施工管理和技術研究的高級工程人才的學科體系。工程地質學是研究與人類工程建筑活動有關地質問題的學科,工程地質學主要運用地質學原理或方法研究建設工程現場工地的地質巖層、土體結構性質以及水文變化空間分布規律,根據施工工程地質條件環境進行科學分析和預測可能存在的工程地質問題以及相關具有破壞性能的影響因素,并及時研究和制定合理的應對措施,控制不良地質現象的危害性。為保障工程建設的合理規劃與正確設計、順利施工及正常使用提供可靠的地質科學依據。工程地質學屬于地質學研究的重要科學門類。
2.高職院校工程地質學教學現狀
道橋工程專業的工程地質學是培養道橋工程技術應用型人才的教學。工程地質學作為道橋工程專業課程體系不可缺少的一門專業基礎課,其教學內容和方法要不斷地適應道橋工程建設的需要。工程地質學是研究和解決與工程建設有關地質問題的一門學科,是培養建設工程開發在人員必須具備的工程地質素質的系統工程,涉及到教材內容、教學方法、教學資源等各個環節,體現工程地質專業特點。當前市場經濟環境條件下,高職院校的人才培養模式由文化型、學科型專門人才培養逐漸向創新能力高素質人才的培養方式進行轉變。
長期以來,由于職業技術教育的職業性特點,高職院校道橋工程專業工程地質學教學呈現了教學師資力量薄弱,教學資源與教學環境缺失、教學模式手段滯后,實踐與理論嚴重脫節的弊端和問題。教學理念的創新意識浮淺,淡化了道橋專業學生創新應用能力的培養。目前來說,由于工程地質學學科特點涉及面較為廣泛,內容相對繁雜、邏輯性強,很多高職院校道橋工程專業工程地質學教學不能與時俱進,應用實踐性差,不利于學生的綜合能力提升。很多高職學校在工程地質學教學中,師資力量與學生基礎落差大,受客觀條件制約,多媒體等教學手段在很多高職院校的工程地質學教學方面得不到有效利用,導致學生的學習潛力得不到創造性發掘。當前社會經濟的多元化發展推動了道橋工程的規模化發展,市場化人才教育改革理念促進了高職院校工程地質學教育教學的深化改革與創新實踐。如何推動工程地質學教學改革的深入落實,成為新形勢下高職院校道橋工程專業教學的重要研究方向。
3.當前深化工程地質學的教學改革措施
隨著現代職業教育教學理念的逐步深化與拓展,加強高職院校工程地質學教學改革,適應工程建設人才資源時代性需求的具體措施如下:
3.1 強化工程地質學教學改革理念
教學理念的積極轉變是實現當前職業教育教學改革的重要前提。相對來說,道橋工程專業工程地質學作為一門理論性、實踐性都很強的學科,涉及的知識領域相當廣泛,隨著當前社會經濟人才資源發展的多元化,道橋工程專業人才具有較強的市場化需求趨向。立足于當前教育改革理念的深化與落實,強化教學服務意識,充分認識高職院校教學改革的重要性和必要性,加強高職院校道橋工程專業工程地質學教學理念創新,是推動道橋工程專業工程地質學教學發展的關鍵。
3.2 優化工程地質學專業教學內容
教學內容是教學活動的重要載體。工程地質學是道橋工程與地質學相結合的一門邊緣科學。針對當前高職院校工程地質學教學內容抽象繁雜、枯燥繁瑣的普遍問題,應基于為社會培養高等技術應用人才的職業教育目標,注重教學內容的實用性和可操作性選擇,在基礎知識理論方面的教學內容上,盡量多涉及與專業相關的工程地質問題,把生活中的各類工程地質問題與理論內容密切聯系起來。3.3 創新工程地質學教學模式方法
教學方法和教學模式是實現教育教學質量提高的重要手段,堅持實踐創新原則,優化教學手段,采用多種形式的教學方法來吸引學生,有效發揮學生的主觀能動性和創造性潛能,激發學生對于工程地質學研究的學習積極性。隨著計算機信息技術的不斷開發和應用,多媒體網絡等現代化開放式教學手段已經被越來越多的應用到工程地質學課程中,堅持實踐教學創新,開展校內實踐活動,加大校外實踐資源活動基地建設,結合生產實踐中的工程實例資料,采用行為導向教學法等多種教學模式引導學生加強對工程現場的直觀感受與觀摩體驗,在實踐活動中獲得各種工程地質構造知識,提高教學效果。
3.4 加強學生創新思維能力的培養
面對當前的知識經濟時代,職業教育必須面向時展需求,職業能力培養成為當前時代人才發展的重要目標。工程地質學是研究地質學與道橋工程關系的地質學學科,學生必須具備相當敏銳和獨特的地質工程思維方法和觀察思考能力,提高學生創新思維素質,培養學生創新能力,成為當前高職院校工程地質教學改革的關鍵環節。
結束語:
總之,道橋工程專業工程地質學科教學,是當前高職院校培養土木工程綜合型人才的有效途徑。新形勢下,堅持教育教學理論改革,深化教學方法研究,優化教學內容資源,是促進高職院校工程地質學教學可持續發展的重要策略。
參考文獻:
中圖分類號:O434文獻標識碼: A
引言
近年來,隨著我國生產技術的不斷發展與日益成熟,水工環地質與巖土工程的理論也得到了很大的發展,并且相關的理論技術也越來越成熟,逐漸形成了相對完善的水工環地質與巖土工程的理論體系,在巖土工程施工與建設中發揮著巨大指導性作用和意義。根據目前已經形成的水工環地質與巖土工程理論體系來看,完整的水工環地質與巖土工程理論體系形成過程中所包含的理論內容主要有,水文與工程地質理論、環境水文與環境工程地質理論、巖土工程地質理論、生態水文與工程地質理論、生態巖土工程地質理論等,水工環地質與巖土工程理論體系中的各種理論技術,在巖土工程施工建設中具有相對廣泛的應用實現,并且各理論技術的相互結合應用現象也比較突出。
一、水工環地質核心理論的形成分析
對于水工環地質核心理論的形成分析,要從世界性的水工環地質核心理論形成和我國水工環地質核心理論形成兩個方面,分別進行分析概述。而世界性和我國的水工環地質核心理論包括水文地質核心理論、工程地質核心理論、環境地質核心理論。首先,世界上水文地質理論的出現和形成,是以19世紀50年代中期達西定律的建立為標志,發展至今,水文地質理論的形成建立已經有100多年的悠久歷史。而在我國水文地質核心理論的形成,在解放之前水文地質與工程地質方面都是空白,后來隨著解放后20世紀50年代初期北京地質學院的成立,水文地質與工程地質系別才在我國首次進行建立和實現,并且在水文地質與工程地質系建立初期使用的教材是前蘇聯教材,直到20世紀60年代以后才有了自己的水文地質與工程地質教材,并逐漸的發展成熟起來。其中,在20世紀70年代,我國水文地質的核心理論是科學技術找水理論,到80年代逐漸轉移到地下水開采上,后來隨著地下水開采技術的不斷發展提高,在面臨國家經濟發展與地下水資源消耗過大的情況下,伴隨著社會經濟發展中環境問題的產生,我國水文地質的核心理論正式進入到了生態環境水文地質階段中。
二、水工環地質理論體系的應用與發展
水工環地質理論體系是我國的地質學理論研究的重點內容,也是目前地質勘探工作中不可缺少的重要理論依據。為了能夠使其為社會發展做出更多貢獻,我國很多地質高校都將水工環地質理論課程作為重要的必修課,并培養了大批優秀地質勘探人才,同時也做出了很多科學研究,以進一步豐富水工環地質理論體系。具體來講,水工環地質理論體系在社會發展中的應用和自身的發展方向主要如下所示:
(一)水工環地質理論體系的發展
由于新時期下社會發展對水工環地質工作提出了不同于以往的要求,為了適應這種要求,水工環地質理論體系的研究方向逐漸開始轉變,向著更加有利于促進人與自然和諧共處的方向不斷發展。并且隨著信息科技等先進科學技術的不斷發展,水工環地質的工作技術的科技含量大大提升,這在促進水工環地質工作發展的同時,也極大的豐富了現代水工環地質理論體系,為其注入了一些新的科技理論,促使水工環地質理論體系邁入了新的發展階段。
在當前的水工環地質理論體系的發展中,其重點發展內容依然是地質勘探,并且發展方向逐漸體現在三個階段上,即初測階段、初步設計階段和技術設計階段。水工環地質理論發展在初測階段中的發展主要表現在勘測位置準確度的提升、覆蓋地區范圍的擴大和水下測量精度的提升。水工環地質理論在初步設計階段中的發展主要體現在設計技術與應用水平的提升如磁性勘測技術的應用等。水工環地質理論在技術設計階段中的發展主要體現在礦體及圍巖穩定性的確定、地下水的補給、排泄及徑流情況,地下水滲透活動對礦床開采的影響程度及提出解決方案等。這三個階段促進并完善了水工環地質理論的發展,對于相關技術勘查的進行、綜合測試結果精準度的提升、勘測誤差的減小的重要意義都可以很好地體現出來。
(二)水工環地質理論體系的應用
近年來,人們逐漸認識到加強環境保護和資源節約的重要性,開始走可持續發展道路。這就對水工環地質工作的開展提出了新的要求。水工環地質工作開始由早期無節制的開發各種資源,開始逐漸轉變為節能環保的重要基礎工作環節。現如今的水工環地質工作更多的是注重在經濟發展中存在的各種生態問題的解決以及環境的保護與合理利用,尤其是在城市環境污染監測、土地規劃設計等領域中具有發揮重要作用。當然,盡管當前水工環地質工作逐漸轉移了工作重心,但是其在地質勘探與基礎設施工程建設中的應用并未受到影響。從整體來看,當前水工環地質理論體系應用最多的領域仍然是地質勘探領域和工程建設領域中。例如礦藏探明、采礦技術條件分析、工程水文地質評價、水利工程建設等多個方面。
三、當代水工環地質及巖土工程理論體系發展
水工環地質理論和巖土工程理論在當代的應用為相關的地質勘探和工程建設提供了重要的理論基礎。但是也應當看到,在新形勢下為了更好地促進相關工作的順利開展,水工環地質及巖土工程理論的研究者還應當對其理論體系進行進一步的發展與完善。以下從幾個方面出發,對當代水工環地質及巖土工程理論體系的發展進行了分析。
(一)當代巖土工程理論發展
巖土工程施工水平的不斷進步離不開巖土工程理論發展的支持。在學科設定上巖土工程是土木工程的分支,因此在土木工程的施工過程中也能得到很好的應用與發展。巖土工程理論發展的主要途徑是通過與工程地質學、土力學、巖石力學等相關學科進行有效融合,在完善理論基礎的前提下促進學科適用性的不斷提升,并且在巖石、土木工程的相關技術上得到進一步的發展。根據相關資料統計,巖土工程理論發展主要可以使巖土工程的勘察、設計、施工和監測等環節得到很大收益,其提升范圍涉及土木工程施工的整個過程。與此同時,當代巖土工程理論的發展對于房屋、市政、能源、水利、道路、航運、礦山等基礎設施的高效建設也具有十分重要的意義。
(二)當代水工環地質理論發展
隨著我國地質學整體水平的不斷進步,當代水工環地質理論也得到了極大的發展。通常而言,地質礦產勘探是當代水工環地質理論發展的主要應用方向。水工環地質理論在地質勘探中的發展主要體現在初測、初步設計、技術設計等三個環節上。水工環地質理論發展在初測環境上的發展主要表現在勘測位置準確度的提升、覆蓋地區范圍的擴大和水下測量精度的提升。水工環地質理論在初步設計上的發展主要體現在設計技術與應用水平的提升如磁性勘測技術的應用等。水工環地質理論在技術設計環節的發展主要體現在礦體及圍巖穩定性的確定、地下水的補給、排泄及逕流情況,地下水滲透活動對礦床開采的影響程度及提出解決方案等。通過對以上三個環節完善水工環地質理論的發展,對于相關技術勘查的進行、綜合測試結果精準度的提升、勘測誤差的減小的重要意義都可以很好地體現出來。
結束語
綜上所述,水工環地質及巖土工程作為地質勘探的重要組成部分,在很多與地質勘探相關的社會發展行業領域都發揮了關鍵作用。為了使水工環地質與巖土工程能夠為社會發展做出更大貢獻,就需要我們不斷的研究并豐富其理論體系,將一些新興科技理論融入到現有的地質研究理論體系中,在提高地質勘探技術水平的同時,促進其理論體系的進一步發展。
參考文獻:
一、現代土木工程的特點
適應各類工程建設高速發展的要求,人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現代化的建筑物,既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。它的發展趨向具體地表現在下述幾個方面。
1、建筑材料方面。高強輕質的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。但是這些材料有些彈性模量偏低,有些價格過高,應用范圍受到限制,因而尚待作新的探索。
2、工程地質和地基方面。建設地區的工程地質和地基的構造及其在天然狀態下的應力情況和力學性能,不僅直接決定基礎的設計和施工,還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇,對于地下工程影響就更大了。
3、工程規劃方面。以往的總體規劃常是憑借工程經驗提出若干方案,從中選優。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。
4、工程設計方面。已開始采用概率統計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統計規律,積極發展反映材料非彈性、結構大變形、結構動態以及結構與巖同作用的分析,進一步研究和完善結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論;同時發展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。
5、工程施工方面。隨著土木工程規模的擴大和由此產生的施工工具、設備、機械向多品種、自動化、大型化發展,施工日益走向機械化和自動化。
二、土木工程的發展前景
1、原材料向高性能材料發展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。
2、建筑工業化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展,但是總的來說落后于其他工業部門,所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。要正確理解建筑產品標準化和多樣化的關系,盡量實現標準化生產;要建立適應社會化大生產方式的科學管理體制,采用專業化、聯合化、區域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。
3、土木工程將向太空、海洋、荒漠開拓
地球上的海洋面積占整個地球表面積的70%左右,現在陸地上土地太少,首先想到的是可向海洋發展。向海洋開拓近代已經開始。為了防止噪音對居民的影響,也為了節約用地,許多機場已開始填海造地。如中國澳門機場,日本關西國際機場均修筑了海上的人工島,在島上建跑道和候機樓。香港大嶼山國際機場劈山填海,荷蘭Delf圍海造城都是利用海面造福人類的宏大工程。現代海上采油平臺體積巨大,在平臺上建有生活區,工人在平臺上一工作就是幾個月,如果將平臺擴大,建成海上城市是完全可能的。
三、土木工程建筑施工管理現狀
土木工程建筑施工管理是一種資源配置,即把企業把內外的所有資源進行合理最優的配置。這種配置是基于實現工程項目的合同目標為前提的,從而達到相應的企業效益以及社會效益。土木工程以其自身內在的特點,其效益的實現不僅有企業自身的,還有社會這個層面,因此其施工不能只顧自身的效益,放棄對工程質量嚴格控制,只有達到企業效益與社會效益的統一,才能實現最完美的土木工程建筑施工管理,優化配置企業相應的可利用資源,在市場競爭中立于不敗之地。隨著工程建筑市場的逐漸成熟,其內在的競爭壓力也逐漸增大,這對土木工程企業來說,無疑是一個巨大的刺激和挑戰。因為只有在競爭中,企業才能實現自己的存在的價值和意義,最重要的是還能能使企業壯大變強。不過在這種競爭下,由于土木工程建筑施工企業的管理體制還沒有大的變化,所以存在著許多問題。項目與企業間責任不明、激勵不夠,約束不嚴,不確定因素過多等嚴重影響著項目施工管理的正常實施,市場的不正當競爭,地區保護行為的嚴重阻礙了市場的健康發展。
四、工程土木建筑施工管理創新
1、土木工程建筑施工管理要不斷的創新,它的關鍵就是企業的管理者要對它進行重視,對經費的投入進行提高,培養人才、要關心員工,使其產生對企業的凝聚力,把企業當成第二個家。企業管理者還要加強創新意識,用創新的思維來管理企業,就要考慮市場的需求,要認識到企業施工管理創新具有緊迫性、重要性、艱巨性還有長期性,并將項目施工管理的創新放在企業發展戰略的高度來定位并將創新工作切實落到實處。
2、推行項目管理責任制由于建筑工程項目得規模大、分項工程和單項工程比較多,施工管理和合同管理難度大。在精干主體的基礎上,還必須進一步減化生產關系,減少管理層次變金字塔式的管理為扁平式管理。項目經理在授權范圍內處理和協調甲乙方,總包與分包方、監理方、設計方以及當地政府有關部門等各方面的關系,保證工程項目的協調有序實施,同時企業內部要用完善的管理機制和監督機制保證項目經理責任制的落實。建設承包公司對項目部嚴格按照項目管理的原則和合同履約要求進行資源配置,下達生產計劃和各項經濟技術考核指標,以保證實現預期的項目管理目標。同時逐步建立健全一套項目管理的責任體系與規章制度,明確項目管理責任人及建設承包公司與各施工生產單位的管理責任,規范項目管理行為,制定項目管理考核辦法及獎懲制度等,促進項目管理責任制的落實。
3、技術創新信息技術的使用是技術創新的主要載體,計算機與信息技術是管理現代化的重要工具。工程從中標到交工驗收,除必須具備較高的施工技術水平外,還應采用先進的現代化施工管理手段來提高企業管理水平,這些管理手段則必須依靠計算機來完成。
因此,土木工程建筑管理必須依靠先進的科學技術,加強企業的監督管理,提高企業的創新意識,工作人員認真負責的態度,熟練的掌握建筑工程項目管理、建筑預算、監理等專業知識。要重點掌握建筑工程現場的施工技術、質量檢驗、工程造價和工程管理能力。要有敬業精神和吃苦耐勞的作風,提高工程的質量。這樣才能對我國的土木工程建筑施工起著推動的作用。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)01-0075-04
土木工程是一門綜合性、實踐性和應用性很強的學科,涉及諸多的學科領域。早期,土木工程是通過工程實踐,在總結經驗,吸取教訓的基礎上發展起來的。土木工程的發展,實踐先于理論,至今仍有不少工程問題在很大程度上仍然依靠實踐經驗,主要有兩個原因:一是有些客觀存在過于復雜,難以如實地進行室內實驗、現場測試和理論分析。例如,地下工程的受力和變形狀態及其隨時間的變化規律,至今還需要參考工程經驗進行分析。二是只有面對新的工程實踐檢驗,才能揭示新的問題。例如,高層建筑的興起導致抗風問題更加突出,才能發展出高層土木工程抗風新理論和技術;汶川大地震中教學樓倒塌造成大量的人員傷亡,這類建筑的抗震重要性凸顯,才使教學樓等人群密集建筑的抗震級別提高。
土木工程專業課程雖然包含結構力學、混凝土結構、鋼結構、工程地質、土木工程施工、工程測量、地基基礎、隧道工程等許多課程,這些課程雖然知識內容各有不同,但都具備綜合性、實踐性和應用性強,重視技能等共性,在教學策略上,需要關注這些共性,在實踐教學中利用這些共性,提高教學質量和效果。
一、教學策略的內涵
教學是教師和學生之間教與學所形成的培養活動,是一項有目的、有計劃、有組織的活動。在教學中,教師引導學生積極學習知識和技能,促進學生多方面素質的提高,使其成才。
教學策略是在教學過程中實施的方案。教學策略為實現某一教學目標而制定,包括合理組織教學過程,選擇具體的教學手段,制定教師與學生所遵守的教學行為程序。教學策略是教學思想、方法模式、技術手段三方面動因的集成,是教學思維對其三方面動因而進行思維策略加工形成的方法或模式。
國內外學者對教學策略有很多定義,教學策略的含義所指不同,各個研究者的認識也不一樣。
教學策略的目的性及其整體結構在文獻[1]中得到強調。教師在教學過程中,為達到一定教學目標而采取的一系列相對系統的行為被定義為教學策略[1]。文獻[2]從教學策略的使用角度闡述教學策略,指出教學策略是關于有效解決教學問題方法、技術的操作原則與程序的知識總和。包括三方面的內容,一是解決教學問題的方法和技術,二是這些方法技術的使用,三是在利用過程中的要求和有目的、有計劃的步驟[2]。文獻[3]從教學的靜態和動態兩方面考慮,注重教學策略在教學過程中的實施技術,指出教學策略具有動態的教學活動維度和靜態的內容構成維度,關鍵是指出了在動態的教學活動維度層面上,教師為提高教學質量有意識地選擇、計劃教學方式、方法以及靈活處理的過程[3]。
盡管諸多學者對教學策略的內涵有不同的認識和理解,但人們將教學策略通常理解為:教學策略是指在不同的教學條件下,為達到不同的教學結果所采用的手段和謀略,具體體現在教與學的交互活動中。
筆者認為,教學策略是指在不同的專業背景下,不同的教學對象和教學條件下,為保證教學質量而在教學過程中采用的不同方式、手段,以及對教學內容的安排、教學形式的確定、教學方法的采用等,是在教學過程中的指導思想。
二、土木工程專業課教學策略類型及其運用
關于教學策略的類型,以往研究者歸納了很多,比如自主式教學策略、替代式教學策略、合作式教學策略、競爭式教學策略、學徒式教學策略、評價策略,等等。這些策略在土木工程課程教學中能不能適用,分別能用在哪些方面,值得研究。根據土木工程專業課程特點,可以歸納如下適用教學策略類型。
(一)自主式教學策略
讓學生自己尋找教學目標,安排學習,并從教學中建構具有個人風格的學習方法,讓學生在學習過程中處于主動處理教學信息的地位。
這種策略可以把信息與學生的認知結構聯系起來,使學生主動學習,深入探討,從而提高學習能力,效果較好。但存在的不足也是明顯的,如目標設計不妥,可能導致認知超載或情緒低落,學習效果差。這種策略成功的前提是,學生已具有所學課程的相關知識。對學生的基礎要求較高,適于學習成績較好并自我學習能力較強的學生。在理論性較強的土木工程專業課教學環節中,可采用自主式教學策略,給出較多時間讓學生查閱資料,教師重點解決自學過程中遇到的難點,提高學生自學能力。這種策略在知識性較強的課程中能較好地適用,比如地下空間開發、土木工程概論、工程地質等課程。
(二)替代式教學策略
在傳統教學中常使用這種策略。該策略主要給學生提出教學目標,備課過程中組織和提煉教學內容,安排教學順序,指導學生學習。
這種策略比自主式教學策略效率高,能使學生在短期內學習更多內容,但這種策略學生智力投入少,學習深度不如自主式策略好。由于教學安排過于密集,學生在學習中主動思考的時間少,因而難以調動學生的學習興趣,制約了學生的自我學習能力。在教學對象上這種教學策略適用于學習被動、自學能力一般的學生。這種策略在理論性較強的課程中能較好適用,如理論力學、材料力學、結構力學、概率論與數理統計等課程。
(三)合作式教學策略
課堂教學中的合作行為,是指學生之間為了達到某一共同目標而彼此配合、相互協助的一種聯合行動,該策略的基本形式是小組學習。
小組學習體系的幾個優越性:
(1)學生能夠發揮自己的最高水平;
(2)能促進學生之間互相幫助、共同提高;
(3)能加強學生間的感情溝通,改善關系,建立起良好的友誼。
該策略強調學習小組每個成員都能積極地參與學習活動,學習任務和內容由共同學習的伙伴分擔,學習中遇到的問題比較容易解決。
但也存在一些缺點,如組內成員的意見不一致、分歧爭論,造成內耗,浪費時間和精力;小組進行討論時,一些不愿承擔責任的組員推卸責任,或是在活動中不積極配合,影響學習積極性,降低效率,傷害感情。在土木工程專業課畢業設計(論文)、課程設計的教學環節,大學物理實驗、工程力學實驗中,可采用小組學習策略,給學生充分討論交流的空間,共同解決學習過程中遇到的困難,提高團隊合作精神。通過這種教學策略,后勤工程學院積極支持土木工程專業的本科生參加各種類型的國家級科技文化競賽活動,土木工程專業學生先后獲得全國大學生數學建模競賽一等獎、全國大學生建筑設計競賽優秀獎、全國周培源大學生力學競賽二等獎等。通過開展這些活動,促進教與學之間的良性循環,既有利于學生提高團隊意識,也提升了學校的辦學水平。
(四)學徒制策略
學徒制培養了無以數計的能工巧匠,創造了燦爛的人類文明,對技術的發展、傳遞以及社會的進步作出了不可磨滅的貢獻。但由于這種教學策略偏重實際操作技術,忽視基礎理論知識,不利于大批量人才培養,因而“認知學徒制”應運而生。學習應該具有一定目標,學生可以在其中主動提出、分析、解決問題,并在必要時獲得支撐。認知學徒制的教學方式可以讓學生在真實的情境中通過對教師活動的觀察、模仿主動學習,適用于土木工程中實踐性強的課程。這種策略與實踐教學息息相關,關于實踐教學的研究,在文獻[4]中有所研究。后勤工程學院開展了“學分制導師”制度,通過對教師個人的考評,確認導師資格,學生通過校園網了解導師基本情況,教師在全體學生面前自我介紹,學生自主選擇教師作為本科四年的導師。導師與學生保持聯系,教師在思想上對學生進行指導,在一些實踐活動中,教師帶學生參加學習,學生也能以教師為榜樣,學習其閃光點,教師在傳授學生知識的同時對引導學生價值觀和人生觀也起到了積極作用。在實踐性較強的土木工程專業課教學環節中,可采用這種教學策略,其他課程實踐性較強的環節可結合模型或實際工程,在工地上集中講解。這種策略在實踐性強的課程中尤其重要,如測量實習、施工實習、認識實習等課程。
(五)評價策略
人們總是存在一種被他人認可的期望。教師對學生的肯定和積極評價是學生前進的動力,使他們葆有學習熱情。評價策略是一種適用性最為廣泛的教學策略。
當一個人不僅認識世界,而且在認識自我的時候,就能形成興趣。沒有自我肯定的體驗,就不可能有對知識的真正興趣(蘇霍姆林斯基)。
很多大學生的熱情不高,甚至毫無熱情,厭煩讀書。原因是多方面的,他們感覺不到苦中有樂,未體驗到先苦后甜的感覺。另一個重要原因是,教師在教學中不能及時肯定學生的學習成績和興趣愛好,對學生的學習活動不注意,不懂得正確的評價。教師恰到好處的評價,能使學生受到啟發和鼓舞,精神上得到滿足,從而調動了他們學習的積極性和進取心。這無論是從心理學的情感認識過程和情感需要分析,還是從教育學的教育目的和審美教育檢驗,及時評價最直接地對學生起到催化教育的作用。
三、土木工程專業課教學策略的側重點
在教學過程中沒有哪一個教學策略是可以通用的。每一個教學策略的采用都要考慮實際問題、教學內容以及教學目標。教師只有在教學實踐中不斷探索,使自己成為教學實踐的研究者,才能找出適合于所任學科、所教學生及自己個性風格的教學策略[5]。針對土木工程專業課程的特點,教學策略應該強調以下特點。
(1)土木工程教學中往往以培養土木工程師為目的。在教學過程中需要考慮實際課程的設置目的,土木工程涵義廣泛,有的培養施工為主的工程師,有的培養設計為主的工程師,有的培養工程管理人員,有的培養土木工程研究人員。在選擇教學策略時應充分考慮上述不同,在教學過程中分別對待,并制定相關的教學策略。
(2)在教學的過程中,應統觀教學全過程,綜合考慮在教學過程中涉及的各個方面,教學策略的制定應體現較為完整的結構功能。土木工程基礎課程(包括結構力學、理論力學、材料力學等)的教學策略應考慮后續專業基礎課的內容,而專業基礎課(包括混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理等)的教學策略又應注意后續專業課的需要,重點在教學內容、教學重點上取舍和安排。后續專業課程可能利用到哪些知識,學生在學習過程中可能遇到什么困難,都應該想到,并在教學策略中得以體現。專業課的教學策略應注重學員的能力培養,培養學生如何利用所學知識解決在實際工程中遇到的問題,以及讓學生了解在遇到實際問題時采用哪些方法和手段、如何思考實際問題等。工程案例學習可以很好地體現這一方面。
(3)制定好的教學策略應該在操作層面上具有靈活性。土木工程類的課程一般都與實際工作比較接近。在實際工程中遇到的情況往往是千變萬化的,不能只注重一個層面或一個方面的講解
,應注重理論聯系實際,并將理論知識應用于實際工程。注重教學過程的理論講解,達到講一個案例掌握一類工程的目的。如何體現教學策略的靈活性是土木工程類學科教學策略的關鍵。
(4)由于學生層次不同,在教學過程中可能會發現原本認為比較容易理解的內容,學生掌握起來很難。這個時候就需要強調教學策略的調控性。在教學過程中原本制定好的教學策略應考慮在實施過程中可能出現的偏差。教和學是一個互動的過程,教師在采用已經制定好的教學策略時,并不一定完全適合所有學生。土木工程類的課程充分體現了這一點。經驗性的公式在專業課中較多,有些可能找不到理論依據,不易理解。在采用合適的教學策略時,應注重策略調控性,原本制定好的替代式教學可能沒有自主式更有效,而有些可能采用學徒式又更合適。
(5)土木工程專業課程教學策略處于教學策略制定的課程級、指導科目級、單元級和要案級。制定好土木工程專業課程教學策略對后續的低層次教學策略尤為重要。土木工程的培養目標決定了該課程教學策略的制定:培養以設計為主的工程師應注重設計過程中的相關建筑規范教學內容,培養以施工技術和管理為主的工程師則應注重先進施工技術和先進管理理念。在教學策略層面上應充分體現。同時在教學手段和方法上不同的教學目的也要求采用不同的教學策略,比如,培養以設計為主的工程師可以采用理論推演和具體化的教學手段,而培養以施工為主的工程師則多以實踐經驗的概括和總結方式進行教學。
四、教學策略評價
教學策略的研究目的主要是提高教學效率和提高教學質量,保證以較少的教學時間取得良好的教學效果。在實際教學過程中,如何制訂或選擇教學策略,需要考慮教學過程的效率,力爭節省教學時間,提高教學效率。成功的教學策略低耗高效,保證學生學得輕松,教師教得自如。
教學策略評價主要包含三方面內容:效果、效率和效益。效果主要指對教學活動結果與預期教學目標的吻合程度的評價,主要通過考察學生的學習效果衡量,可在考試成績中得到體現,這一點土木工程類課程與其他課程具有相同的特點;而教學效率則主要為教學產出(效果)和教學投入之比,或有效教學時間與實際教學時間之比;教學效益主要指教學活動的收益和教學活動價值的實現。上述三點和教師是否采取否有效的教學策略有直接關系。
土木工程的教學策略評價,可以從上述三方面體現,但由于土木工程專業的特殊性和專業性,在對采用的教學策略進行評價時,考試成績和其他方法不能完全體現和準確評價。比如,注重設計知識的掌握可能需要以實際工程的設計水平和設計圖紙的完整性和內容的科學性來體現,而注重施工知識的可能需要給一個實際工程案例,考核學生運用所學知識的能力,兩者的差別較大。在實際的教學策略評價中應考慮到土木工程課程的特殊性和專業方向性。
五、結語
土木工程專業課程的教學效果如何,能否提高專業整體教學質量,與教師在面對不同專業課程時采取的不同教學策略有著直接的關系。教學策略研究,對促進該專業課程的教學改革有重要意義。土木工程專業課程教學策略采用學徒式較適合,而在課程設計和應用方面則合作式較合適。土木工程專業課的教學策略評價需要注意教學目的。林林總總的策略如何選擇和發揮,較好地運用在所從事的專業教學課程里,面對具體的課程,如何與時俱進地創新,形成與課程相適應的新教學策略,是高校教師在教學中永恒不變的課題。
參考文獻:
[1] 邵瑞珍.教育心理學[M]. 上海:上海教育出版社,1997.
[2] 黃高慶,申繼亮,辛濤.關于教學策略的思考[J].教育研究,1998(11):50-54.
[3] 李曉文,王瑩.教學策略[M]. 北京:高等教育出版社,2000.
[4] 宛新林,丁克偉.土木工程專業實踐性教學改革與實踐[J]. 高等建筑教育,2010,19(3):105-107.
[5] 蘇義林.教學策略研究[J].甘肅聯合大學學報:社會科學版,2010,26(1):121-124.
Teaching strategies for professional courses of civil engineering
WANG Ping1,2, HUANG Hai-bin1,2, ZHANG Li1, ZEN Xiang-rong1, CHEN Jin1, LEI Yun-bo1
(1. Department of Architecture & Civil Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401331, P. R. China;