時(shí)間：2023-07-21 09:15:02
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關(guān)鍵詞：土木工程 結(jié)構(gòu) 識(shí)別 方法
中圖分類(lèi)號(hào)： S969.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言：對(duì)大多數(shù)土木工程結(jié)構(gòu)而言,一定程度的帶傷工作是允許的,故而現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)安全評(píng)估工作多半是屬于結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估的研究,涉及土木工程結(jié)構(gòu)缺陷識(shí)別原理和檢測(cè)方法的研究開(kāi)展的還比較少。雖然,目前己經(jīng)發(fā)展了一些比較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法并且研制出了相應(yīng)的測(cè)試儀器,但是,這些方法都是一些可視或局部的試驗(yàn)方法,比如,裂縫檢測(cè)的聲發(fā)射或超聲發(fā)射方法、裂縫分析的磁方法、混凝土缺陷檢測(cè)的雷達(dá)技術(shù)、混凝土微裂縫檢測(cè)的X一射線(xiàn)技術(shù)和溫度測(cè)量的遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)等。
1.基于頻率觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法
在長(zhǎng)期的試驗(yàn)觀測(cè)中,人們發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物理特性的變化將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)頻率的改變,這一現(xiàn)象直接推動(dòng)了模態(tài)測(cè)試在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和健康監(jiān)控中的應(yīng)用。僅利用結(jié)構(gòu)頻率的改變來(lái)判斷結(jié)構(gòu)是否存在局部損傷或結(jié)構(gòu)模型是否存在誤差的識(shí)別方法,由于不需求解反演問(wèn)題,因此稱(chēng)為直接法。當(dāng)需要同時(shí)判斷結(jié)構(gòu)損傷或模型誤差的位置和程度時(shí),就需要求解反演問(wèn)題,這種方法叫做反演法。
1.1基于頻率觀測(cè)的直接法
直接法的基本思想是:首先,假定結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的可能狀態(tài),通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算出在各種可能狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng);然后,將觀測(cè)的頻率數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)頻率進(jìn)行對(duì)比,認(rèn)為預(yù)測(cè)頻率與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)最為接近的狀態(tài)就是結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)。以海洋石油平臺(tái)為背景,根據(jù)結(jié)構(gòu)觀測(cè)頻率的改變,采用直接法研究了石油平臺(tái)的損傷識(shí)別問(wèn)題,得出如下結(jié)論:頻率是結(jié)構(gòu)特性的全局量,對(duì)結(jié)構(gòu)的局部損傷不敏感;環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)的頻率觀測(cè)產(chǎn)生較大影響,因此,如果單獨(dú)使用結(jié)構(gòu)頻率的改變來(lái)識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷,會(huì)出現(xiàn)較大的識(shí)別誤差,難以在實(shí)際工程中應(yīng)用。
1.2基于頻率觀測(cè)的反演法
基于頻率觀測(cè)的反演法在結(jié)構(gòu)識(shí)別中可以確定結(jié)構(gòu)模型誤差或損傷單元的位置和程度。這種方法在頻率觀測(cè)的基礎(chǔ)上,通過(guò)求解反問(wèn)題來(lái)識(shí)別結(jié)構(gòu)。基于頻率觀測(cè)的反演法主要采用解析法和靈敏度分析的數(shù)值法。研究表明,當(dāng)觀測(cè)模態(tài)數(shù)少于損傷參數(shù)時(shí),使用靈敏度方法識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷就會(huì)出現(xiàn)很大的困難。產(chǎn)生困難的原因在于這時(shí)系統(tǒng)顯著地欠定,沒(méi)有足夠的獨(dú)立信息來(lái)確定所有的剛度降低系數(shù),在這種情況下,使用廣義逆得到的解答會(huì)變得病態(tài)。
2.基于振型觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法
頻率觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法提供關(guān)于結(jié)構(gòu)特性的空間信息,因此在結(jié)構(gòu)識(shí)別的研究中引入了振型數(shù)據(jù)。可能是使用振型信息對(duì)結(jié)構(gòu)損傷定位進(jìn)行系統(tǒng)研究的第一個(gè)學(xué)者。在研究中不再使用先驗(yàn)FEM模型,而是使用模態(tài)保證標(biāo)準(zhǔn)(MAC)來(lái)確定觀測(cè)振型數(shù)據(jù)在損傷前后的相關(guān)性水平,在振型數(shù)據(jù)分塊的基礎(chǔ)上,根據(jù)MAC的分塊計(jì)算結(jié)果來(lái)確定損傷位置。在基于振型觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別解析法的研究中,根據(jù)這種模型,利用裂紋應(yīng)變能函數(shù)導(dǎo)出了兩部分的相容條件,相容條件最終可以寫(xiě)成與裂紋長(zhǎng)度和位置有關(guān)的振型和頻率的方程組。通過(guò)模態(tài)測(cè)試,至少獲得兩個(gè)位置的振動(dòng)幅值數(shù)據(jù)和一階頻率數(shù)據(jù),然后使用Newton.Raphson方法求解方程組來(lái)確定裂紋參數(shù)。
3.基于位移觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法
早期基于位移觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法研究的都是觀測(cè)數(shù)據(jù)完整、不考慮觀測(cè)噪聲的理想情況。
Sheen提出了一種根據(jù)無(wú)噪聲靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)結(jié)構(gòu)模型的方法,這種方法首先假定一些特定的位置上的位移是可以觀測(cè)的,并且使用樣條函數(shù)進(jìn)行插值而得到那些非觀測(cè)點(diǎn)上的位移預(yù)測(cè)值,然后通過(guò)調(diào)整剛度矩陣的所有元素,使得在滿(mǎn)足觀測(cè)位移約束的條件下的結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度矩陣和有限元分析模型剛度矩陣的差異達(dá)到最小,從而確定結(jié)構(gòu)的待估計(jì)參數(shù)。sanayei和scamPolils建立了結(jié)構(gòu)識(shí)別的方程誤差法。方程誤差方法是一種采用優(yōu)化策略來(lái)最小化外部荷載和內(nèi)力之差的方法,這種方法受到必須在外部載荷作用點(diǎn)上進(jìn)行位移觀測(cè)的限制。使用靜力縮聚技術(shù)改進(jìn)了方程誤差方法,彌補(bǔ)了必須在外部荷載作用點(diǎn)上進(jìn)行位移觀測(cè)所帶來(lái)的不便。Hajela和soeir對(duì)一些結(jié)構(gòu)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了分類(lèi),將參數(shù)估計(jì)方法劃分為方程誤差方法、輸出誤差方法和極小偏差方法三大類(lèi),并且分別采用這三類(lèi)方法,利用靜態(tài)位移觀測(cè)和動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)了結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)偠鹊淖兓?而且還對(duì)大型結(jié)構(gòu)提出了參數(shù)估計(jì)的子結(jié)構(gòu)和降階技術(shù)。Banan等研究了基于靜態(tài)位移觀測(cè)的參數(shù)估計(jì)方法,在文中使用基于梯度的約束非線(xiàn)性?xún)?yōu)化算法求解結(jié)構(gòu)的本構(gòu)參數(shù),建立了靜態(tài)位移參數(shù)估計(jì)的統(tǒng)一框架,提出了參數(shù)估計(jì)的力誤差模型和位移誤差模型,并且進(jìn)一步研究了參數(shù)的分組方法、求解器初始值的選取和參數(shù)變量的尺度變換方法。
4.基于時(shí)域觀測(cè)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法
結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載激勵(lì)下,直接觀測(cè)得到的是動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù),基于模態(tài)參數(shù)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法需要對(duì)時(shí)域觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的變換,要對(duì)傳遞函數(shù)做出一些限制性的假定,這樣,許多信號(hào)特征在變換過(guò)程中會(huì)被歪曲或?yàn)V掉.直接基于時(shí)域觀測(cè)響應(yīng)的結(jié)構(gòu)識(shí)別方法能夠避免基于模態(tài)方法在這方面的缺點(diǎn)。盡管在結(jié)構(gòu)時(shí)域識(shí)別方面己經(jīng)取得了這些研究成果,但是,輸入未知、觀測(cè)不完整和觀測(cè)噪聲仍然是時(shí)域結(jié)構(gòu)識(shí)別技術(shù)發(fā)展所面臨的最大困難,不完整和有噪聲觀測(cè)條件下的時(shí)域識(shí)別的研究進(jìn)展將會(huì)促進(jìn)這一技術(shù)在結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用。
結(jié)語(yǔ)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、模態(tài)分析技術(shù)以及以有限元為代表的數(shù)值分析方法的迅速發(fā)展,結(jié)構(gòu)識(shí)別的研究也在蓬勃興起,正在不同的領(lǐng)域不斷取得新的理論成果與應(yīng)用進(jìn)展。土木工程中存在大量的結(jié)構(gòu)識(shí)別問(wèn)題,雖然針對(duì)不同的具體問(wèn)題,己經(jīng)發(fā)展了許多有效的識(shí)別方法。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：土木結(jié)構(gòu)；裂縫；方法
中圖分類(lèi)號(hào)：TV543+.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1、引言
裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。建筑結(jié)構(gòu)在使用狀態(tài)下允許出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)建筑影響混凝土裂縫的因素有很多，例如混凝土材料的收縮性能，混凝土的變形模量、抗拉強(qiáng)度以及徐變等力學(xué)性能，但是不能超過(guò)結(jié)構(gòu)裂縫的最大間距，（如表1）所示，超過(guò)最大間距的裂縫，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生極大的影響，不僅在美觀，實(shí)用等方面，甚至影響結(jié)構(gòu)的安全性，在地震作用下容易最先發(fā)生破壞，以至于倒塌。因此，本文主要研究土木工程結(jié)構(gòu)中裂縫的控制的相關(guān)方法， 為混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者提供一定的技術(shù)依據(jù)。
2、影響混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的因素
裂縫產(chǎn)生的原因主要是變形作用，如溫度變形、收縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等多因素，此類(lèi)裂縫占全部裂縫的80%以上。對(duì)于變形作用引起的裂縫控制研究還很不成熟，缺乏相關(guān)規(guī)范及規(guī)程，它涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基基礎(chǔ)、施工技術(shù)、材料質(zhì)量、環(huán)境狀態(tài)等諸多因素，特別是泵送混凝土施工工藝的發(fā)展，使得混凝土裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。
3、混凝土結(jié)構(gòu)控制裂縫的方法
3.1合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)平面布置
建筑平面宜規(guī)則，避免平面形狀突變。當(dāng)平面有凹口時(shí)，凹口處外橫墻宜與內(nèi)橫墻拉通對(duì)齊，并肩在凹口處邊緣設(shè)置拉粱，其戳面及配筋不宜太小、;凹口周邊樓板宜適當(dāng)加厚并加強(qiáng)配筋，宜考慮該處樓板負(fù)筋拉通，使能抵抗在此處集中的溫力及混凝土收縮應(yīng)力。由于建筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)、采光、日照、明廳、明衛(wèi)的要求，因此建筑平面不規(guī)則，凹凸布局比較普遍。在凹口處，樓板寬度減少很多，溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力很容易在此處集中，導(dǎo)致該處樓板貫穿性拉裂。特別是結(jié)構(gòu)層面中部凹口處，按“長(zhǎng)墻及地基板的溫度收縮應(yīng)力”理論，水平應(yīng)力最大，樓板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)應(yīng)予以構(gòu)造性加強(qiáng)。
對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的外墻，建筑上可以考慮設(shè)置大的落地門(mén)窗和八角窗以減小墻端部處溫差應(yīng)力，避免樓板切角裂縫的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)角窗處樓板宜加設(shè)暗拉梁。減少外墻和室內(nèi)樓板的溫差一般很難做到，根據(jù)裂縫控制“放”的原則，通過(guò)減小外墻的連續(xù)長(zhǎng)度來(lái)減小溫差應(yīng)力。
當(dāng)樓房長(zhǎng)度大于60m時(shí)，可在房屋中部設(shè)置收縮后澆帶或設(shè)置沉降縫，以減小混凝土收縮應(yīng)力及溫度應(yīng)力的影響。當(dāng)建筑物地基可能具有不均勻沉降時(shí)，也可設(shè)置后澆帶或設(shè)置沉降縫，避免沉降裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)“長(zhǎng)墻及地基板的溫度收縮應(yīng)力”理論，在房屋中部處，由混凝土收縮和溫度變形產(chǎn)生的縱向拉應(yīng)力最大，在此處設(shè)置后澆帶或設(shè)置沉降縫，可減小相應(yīng)影響。
3.2根據(jù)具體情況設(shè)置后澆帶
現(xiàn)行規(guī)范的伸縮縫規(guī)定控制開(kāi)裂與否的唯一因素是結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。然而根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，引起結(jié)構(gòu)裂縫的原因是綜合性的，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度只是影響溫度收縮應(yīng)力綜合因素之一，而不是唯一的因素。僅就長(zhǎng)度而言，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與應(yīng)力呈非線(xiàn)性關(guān)系，如結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度小于規(guī)范的規(guī)定，似乎結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響很小，伸縮縫或后澆帶可以有效地控制裂縫。但是對(duì)于承受很大溫差和收縮作用的現(xiàn)澆樓板、大截面梁、剪力墻及長(zhǎng)墻等約束度較高的結(jié)構(gòu)，裂縫的概率仍然很高。此外，由于綜合因素的關(guān)系，有些工程長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范的規(guī)定并沒(méi)有開(kāi)裂。從防水角度分析，由于近代建筑規(guī)模日趨宏大，超長(zhǎng)、超寬、超厚結(jié)構(gòu)都日趨增多，永久性的變形縫(包括伸縮縫、沉降縫、抗震縫)給工程的防水質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重不利，止水帶滲漏是常見(jiàn)而又難以處理的質(zhì)量缺陷。所以，后澆帶的應(yīng)用是一種進(jìn)步，但并不是在任何條件下都能奏效。利用后澆帶取代永久伸縮縫時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下兩個(gè)問(wèn)題:
(l) 后澆帶中清理垃圾困難，接縫不密實(shí)，防水質(zhì)量差，后期可能形成兩條裂縫，因此后澆帶的構(gòu)造很重要;
(2) 后澆帶的間距不宜過(guò)長(zhǎng)(30m左右)，填充封閉時(shí)間不宜過(guò)短，以能將總降溫及收縮變形進(jìn)行一半以上的時(shí)間為佳，從目前混凝土的收縮量來(lái)看，估計(jì)3-6個(gè)月方能取得明顯效果，最短不少于45d;在軟土地區(qū)，填充時(shí)間在結(jié)構(gòu)封頂以后，方可有效地釋放差異沉降的應(yīng)力。如通過(guò)地基處理解決差異沉降問(wèn)題，為此目的而設(shè)的后澆帶可以不設(shè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，裂縫分為有害的及無(wú)害的兩類(lèi)，
3.3按照要求設(shè)計(jì)混凝土構(gòu)件厚度
對(duì)現(xiàn)澆樓板板厚宜)L/30-L/35(L為單向板跨度或雙向板短向跨度)，一般設(shè)計(jì)厚度不宜小于100mm(廚房、浴廁、陽(yáng)臺(tái)板不得小于90mm)，屋面板厚度宜大于等于120mm。對(duì)現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，外墻墻厚宜大于160mm，其中地下室外墻墻厚宜大于250mm。就現(xiàn)澆混凝土樓板的最小厚度問(wèn)題，GB5O010-2002在考慮鋼筋錨固、耐久性等因素而確定的最小厚度，對(duì)于民用建筑單向板僅要求為60mm，對(duì)于雙向板僅要求為80mrn。樓板厚度越薄，相應(yīng)產(chǎn)生的混凝土干縮應(yīng)力亦越大。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，厚度低于100mm的樓板的溫度—收縮裂縫很難控制。從構(gòu)造角度，并考慮經(jīng)濟(jì)合理的原則，提出混凝土現(xiàn)澆樓板的適宜厚度。
3.4減少施工因素帶來(lái)的影響
施工因素產(chǎn)生的裂縫主要有以下幾個(gè)方面：模板及其支撐不牢固、產(chǎn)生變形或局部沉降、拆模不當(dāng)引起開(kāi)裂、養(yǎng)護(hù)不好引起開(kāi)裂、混凝土和易性不好、澆筑后產(chǎn)生分層產(chǎn)生裂縫、冬季施工拆除保溫材料時(shí)溫差過(guò)大引起裂縫、烈日曝曬后突然降雨產(chǎn)生裂縫、大體積混凝土的水化熱使內(nèi)部與表面溫差過(guò)大產(chǎn)生裂縫、大面積現(xiàn)澆混凝土由于溫度收縮產(chǎn)生裂縫、主筋位置嚴(yán)重位移使結(jié)構(gòu)受拉區(qū)開(kāi)裂、混凝土初凝后又受到振動(dòng)產(chǎn)生的裂縫等等。
4、結(jié)論
在實(shí)際工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工、環(huán)境的原因，使結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫，從而影響正常使用，工期拖延，給社會(huì)造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。隨著建筑規(guī)模的擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜化，加上工程進(jìn)度的加快，裂縫問(wèn)題日益嚴(yán)重。混凝土裂縫問(wèn)題一直嚴(yán)重困擾著混凝土的施工質(zhì)量，在混凝土生產(chǎn)以及施工過(guò)程中有針對(duì)性地采取預(yù)防措施，盡可能采取有效的設(shè)計(jì)措施、材料措施、以及施工措施從源頭上防止裂縫的發(fā)生，使結(jié)構(gòu)盡量不出現(xiàn)裂縫，或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，特別是避免有害裂縫的出現(xiàn)，以確保工程質(zhì)量，使建筑物具備良好的耐久性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
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土木工程專(zhuān)業(yè)中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要有實(shí)驗(yàn)（如土力學(xué)實(shí)驗(yàn)、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、土木工程材料實(shí)驗(yàn)、工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)等）、實(shí)習(xí)（包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、測(cè)量實(shí)習(xí)、工程地質(zhì)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)）、課程設(shè)計(jì)（如道路勘察設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)等）、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，其中課程設(shè)計(jì)時(shí)在課程理論教學(xué)完成后進(jìn)行，時(shí)間為1~2周，畢業(yè)設(shè)計(jì)一般安排在大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，時(shí)間約為13周。課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃、達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，主要培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。土木工程專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)大部分需要繪制圖紙，要將自己所設(shè)計(jì)的內(nèi)容通過(guò)圖紙的形式表達(dá)出來(lái)，涉及到非常多土木工程制圖的知識(shí)。因此，土木工程制圖在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。
2課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題及原因
學(xué)生在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙中存在的主要問(wèn)題有：圖框及標(biāo)題欄的繪制不規(guī)范、線(xiàn)型線(xiàn)寬錯(cuò)誤、中心線(xiàn)缺失、圖名和比例缺失、字體大小及圖樣布置不合理、尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤、剖面圖標(biāo)注錯(cuò)誤等。土木工程制圖是一門(mén)非常嚴(yán)肅的課程，必須遵循制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要包括《技術(shù)制圖》、《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《道路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》等。課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙中出現(xiàn)的問(wèn)題反映出教師和學(xué)生對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)的重視程度不夠，學(xué)生沒(méi)有形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。從教師而言，土木工程制圖課教師、其他專(zhuān)業(yè)課教師、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師對(duì)圖紙的重視程度不夠。土木工程制圖的教授過(guò)程中，對(duì)工程實(shí)例的要求相對(duì)較少，造成學(xué)生對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)和識(shí)圖能力有限。很多課程設(shè)計(jì)甚至畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)中比較看重結(jié)構(gòu)計(jì)算的內(nèi)容，忽視了制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，造成學(xué)生注重計(jì)算書(shū)而忽視圖紙。從學(xué)生而言，學(xué)生從思想上對(duì)制圖標(biāo)準(zhǔn)不重視，認(rèn)為只要圖紙上能表達(dá)清楚就行。漢字寫(xiě)得“龍飛鳳舞”，不按制圖課上要求的仿宋體書(shū)寫(xiě)；數(shù)字隨意傾斜、潦草，大小不合適；繪圖時(shí)不按照步驟執(zhí)行，圖樣布置不合理。另外，很多學(xué)生認(rèn)為以后的工作中計(jì)算機(jī)繪圖很重要，忽視了手工制圖的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)工程圖樣的表達(dá)方法、制圖標(biāo)準(zhǔn)和讀圖繪圖基本技能相對(duì)欠缺，對(duì)平面圖形缺乏認(rèn)識(shí)。此外，還存在一些客觀原因。土木工程制圖課程一般開(kāi)設(shè)在大一的第一個(gè)學(xué)期，中期課程設(shè)計(jì)沒(méi)有嚴(yán)格按照制圖標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，大四第二個(gè)學(xué)期做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)很多標(biāo)準(zhǔn)中的要求都已經(jīng)忘記，導(dǎo)致圖紙的質(zhì)量很差，不能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
3教學(xué)方法探討
（1）分兩個(gè)學(xué)期、小班授課。
土木工程制圖課程內(nèi)容多，其中畫(huà)法幾何和制圖基礎(chǔ)部分包括工程制圖基本知識(shí)、多面正投影、軸測(cè)投影、標(biāo)高投影等章節(jié)；專(zhuān)業(yè)工程圖則包括房屋建筑施工圖、建筑結(jié)構(gòu)施工圖、路橋工程圖、水利工程圖等。由于大一新生具備的土木工程專(zhuān)業(yè)的知識(shí)較少，在專(zhuān)業(yè)工程圖講解時(shí)需要介紹背景知識(shí)，否則會(huì)造成學(xué)生的專(zhuān)業(yè)工程圖識(shí)讀障礙。例如，在講解建筑結(jié)構(gòu)圖中的鋼筋混凝土構(gòu)件圖時(shí)，需要較詳細(xì)介紹鋼筋混凝土相關(guān)的知識(shí)，這樣學(xué)生才能更好地理解房屋建筑、橋梁工程、水利工程中鋼筋混凝土構(gòu)件的表達(dá)內(nèi)容和方法。將畫(huà)法幾何與制圖基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)工程圖與計(jì)算機(jī)繪圖分為兩大部分，分兩個(gè)學(xué)期授課，更有利于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和吸收。土木工程制圖課程作業(yè)較多，尤其是在畫(huà)法幾何和制圖基礎(chǔ)部分，每次課后都有作業(yè)，每個(gè)同學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題可能不同；在專(zhuān)業(yè)工程圖的識(shí)讀過(guò)程中，學(xué)生的理解角度可能存在差異。因此，需要針對(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的講解和輔導(dǎo)，小班授課有利于教師與學(xué)生的交流，教學(xué)效果較好。
（2）增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的興趣。
土木工程制圖課程講解時(shí)，由于內(nèi)容多、教師需要不停地講，會(huì)造成學(xué)生聽(tīng)覺(jué)疲勞。而理論部分的前后連貫性很強(qiáng)，如立體的截切與相貫要用到線(xiàn)面相交以及面面相交的知識(shí)，前面知識(shí)沒(méi)有理解，后面學(xué)習(xí)就很困難。因此，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)土木工程制圖課程的興趣，對(duì)于知識(shí)的掌握非常重要。在理論部分的教學(xué)過(guò)程中，可采用多媒體與板書(shū)、講與練相結(jié)合方式，講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)后立即讓學(xué)生做練習(xí)，提高學(xué)生的成就感，緩解聽(tīng)覺(jué)疲勞。此外，可根據(jù)學(xué)生作業(yè)的情況，讓學(xué)生講解自己的解題思路和方法，讓其他同學(xué)評(píng)判，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。在專(zhuān)業(yè)工程圖部分，可采取“找茬游戲”方式，讓學(xué)生交換繪制好的圖紙，遵照規(guī)范找錯(cuò)誤，加深對(duì)規(guī)范的理解。另外，還可采取參觀工程實(shí)例的方法，比如講到直紋面的投影時(shí)，帶學(xué)生尋找直紋面的工程實(shí)例，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。
（3）注重實(shí)際工程圖的識(shí)讀。
在教材及習(xí)題集中，由于受篇幅所限，專(zhuān)業(yè)圖紙只是某項(xiàng)工程中的部分圖樣。由于圖紙不完整，學(xué)生無(wú)法從宏觀上認(rèn)識(shí)工程圖。為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，最好的方法是讓學(xué)生在專(zhuān)業(yè)實(shí)踐中鍛煉。為此，在教學(xué)過(guò)程中，教師可收集典型的、相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)際工程案例，給學(xué)生識(shí)讀。比如，在房屋建筑圖部分，可選取居住建筑或公共建筑施工圖；在路橋工程圖部分，可選取結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的橋梁工程圖。首先對(duì)房屋或橋梁的整體情況做出講解，然后讓學(xué)生分組讀圖，從而達(dá)到從整體到局部再到整體、逐步讀懂圖樣的目的。通過(guò)實(shí)際工程圖的識(shí)讀，在繪制圖樣時(shí)，也會(huì)自然而然地遵照規(guī)范的要求來(lái)實(shí)施，繪圖的規(guī)范性也就得到了加強(qiáng)。
（4）注重土木工程制圖實(shí)踐能力的考核。
畫(huà)法幾何與制圖基礎(chǔ)部分的考核可采用平時(shí)成績(jī)+閉卷考試的方式。平時(shí)成績(jī)主要考查學(xué)生完成作業(yè)的情況，閉卷考試主要考查學(xué)生對(duì)基本理論的理解和應(yīng)用。專(zhuān)業(yè)工程圖和計(jì)算機(jī)繪圖部分的考核可采用平時(shí)成績(jī)+開(kāi)卷考試的方式。平時(shí)成績(jī)主要考查工程圖樣的補(bǔ)繪和抄繪等，針對(duì)問(wèn)題及時(shí)糾正和指導(dǎo)，一般為單個(gè)圖樣。開(kāi)卷考試可采取繪制工程圖方式，由教師結(jié)合工程實(shí)例制定指導(dǎo)書(shū)，將學(xué)生分成小組，每個(gè)小組完成一整套圖紙。在繪制過(guò)程中，要求學(xué)生以設(shè)計(jì)者的角度，充分理解整套圖紙中各部分重點(diǎn)表達(dá)的內(nèi)容，各部分的內(nèi)在聯(lián)系等，以此提高學(xué)生繪圖能力。
（5）加強(qiáng)制圖課程與課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)的聯(lián)系。
土木工程制圖課程教師在授課時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)其作用和地位，還可將往屆優(yōu)秀的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙向?qū)W生展示。課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)教師在布置任務(wù)時(shí)，要強(qiáng)調(diào)規(guī)范作圖的重要性，在任務(wù)書(shū)參考資料中增加相關(guān)制圖規(guī)范，增加圖紙質(zhì)量的成績(jī)比重，并加強(qiáng)易錯(cuò)點(diǎn)的講解。只有加強(qiáng)土木工程制圖課程與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的聯(lián)系，才能讓學(xué)生逐步積累、提升識(shí)圖和繪圖水平，增強(qiáng)實(shí)踐能力。
4結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】土木工程概預(yù)算 問(wèn)題 解決方法
【中圖分類(lèi)號(hào)】TU723.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）18-0104-02
前言
《土木工程概預(yù)算》是土木工程及建筑專(zhuān)業(yè)的一門(mén)非常實(shí)用的專(zhuān)業(yè)課，專(zhuān)業(yè)性、實(shí)踐性及綜合性較強(qiáng)，也可以作為學(xué)生的一個(gè)就業(yè)方向。它主要是研究建筑產(chǎn)品與生產(chǎn)過(guò)程中的資源消耗及合理的建筑產(chǎn)品價(jià)格的一門(mén)科學(xué)，學(xué)習(xí)和實(shí)踐好該門(mén)課程對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)能更好的適應(yīng)社會(huì)需求和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。如何能更好的獲得好的學(xué)習(xí)方法和效果，是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中不斷摸索和探究的問(wèn)題。
1、學(xué)校《土木工程概預(yù)算》現(xiàn)階段存在的問(wèn)題
1.1理論不能與實(shí)踐相結(jié)合
目前本校該門(mén)課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是施工圖預(yù)算造價(jià)的編制，而預(yù)算造價(jià)的編制方法較多，不管哪種方法來(lái)計(jì)算造價(jià)，工程量的計(jì)算是基礎(chǔ)。但是通過(guò)學(xué)生課程設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)工程量計(jì)算緩慢、計(jì)算數(shù)據(jù)的選用猶豫不定等可以看出，其對(duì)理論課學(xué)習(xí)掌握不容樂(lè)觀。
1.2人才培養(yǎng)大綱過(guò)舊，不能培養(yǎng)應(yīng)用型人才
我校人才培養(yǎng)大綱仍然停留在手工計(jì)算概預(yù)算造價(jià)階段，而目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，用人單位都采用計(jì)算機(jī)辦公和電算造價(jià)，這比過(guò)去的人工計(jì)算省時(shí)省力，效率較高。通過(guò)比較，我校的人才培養(yǎng)計(jì)劃已遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上發(fā)展的步伐，需要及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)大綱和計(jì)劃。
1.3學(xué)時(shí)量偏少
土木工程概預(yù)算是一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程，該門(mén)課大綱要求48學(xué)時(shí)完成。目前的課程內(nèi)容包括了概述、定額原理介紹、各種預(yù)算文件的編制、主要的重點(diǎn)是施工圖預(yù)算造價(jià)的編制基礎(chǔ)，需要講建筑面積及工程量的計(jì)算規(guī)則。往往完成了理論課程的學(xué)習(xí)后，基本沒(méi)有時(shí)間去學(xué)習(xí)預(yù)算軟件，可是預(yù)算軟件的學(xué)習(xí)是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，必須要進(jìn)行學(xué)習(xí)并且要掌握，而一個(gè)預(yù)算軟件的學(xué)習(xí)不是短短幾個(gè)課時(shí)就能學(xué)習(xí)掌握的。
2、教師、學(xué)生在教學(xué)、學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題
2.1教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題
師者，傳道授業(yè)解惑！教師對(duì)課程內(nèi)容的把握準(zhǔn)確與否直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的正確性，但是教師往往是充滿(mǎn)了理論知識(shí)，而實(shí)踐性很弱，有時(shí)遇到了實(shí)踐性強(qiáng)的問(wèn)題，教師也不一定能正確解決。第二，現(xiàn)在的課堂上利用傳統(tǒng)的教學(xué)方式授課已不能滿(mǎn)足傳授較大信息量的新內(nèi)容，必須要結(jié)合多媒體手段。可是教師在PPT制作上往往力不存心，只能最簡(jiǎn)單的將知識(shí)展現(xiàn)出來(lái)。這種純粹的PPT展示，不能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2.2學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題
從授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該門(mén)課的學(xué)習(xí)主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。第一，對(duì)課程認(rèn)識(shí)不到位。學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課只能單純想拿到該門(mén)課的學(xué)分而已，不是把它作為一種專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)來(lái)學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)的目的不同，對(duì)學(xué)習(xí)效果就大打折扣。第二，學(xué)習(xí)存在盲目性。在第一個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度就不會(huì)很端正。從講課過(guò)程中及布置的課后作業(yè)情況來(lái)看，學(xué)生的學(xué)習(xí)存在盲目性，沒(méi)有自己的理解。盲目性主要表現(xiàn)在自己沒(méi)有理解教師講的內(nèi)容，對(duì)于布置的作業(yè)只是盲目的抄襲課本或其他同學(xué)的。另外，學(xué)生在上課過(guò)程中不注意聽(tīng)講，一味的接受書(shū)本上的內(nèi)容，對(duì)教師更正過(guò)的錯(cuò)誤還是繼續(xù)出錯(cuò)。這些都是導(dǎo)致該門(mén)課學(xué)習(xí)效果不佳的原因。
3、解決方法
就現(xiàn)階段我校《土木工程概預(yù)算》課程設(shè)置、教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題均是影響該門(mén)課教學(xué)效果及學(xué)生學(xué)習(xí)效果不容忽視的一些關(guān)鍵問(wèn)題。從教學(xué)過(guò)程中總結(jié)了一些解決方法如下：
3.1改革課程結(jié)構(gòu)體系及內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)性
學(xué)院應(yīng)該重新修訂人才培養(yǎng)計(jì)劃及教學(xué)大綱，培養(yǎng)社會(huì)實(shí)用性及適應(yīng)性人才。所以，建議將教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行重新的調(diào)整，增大實(shí)踐教學(xué)和軟件課時(shí)，注重實(shí)踐鍛煉和上機(jī)操作，將理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)作為輔助軟件計(jì)算原理的補(bǔ)充。或者將預(yù)算軟件開(kāi)設(shè)為專(zhuān)業(yè)選修課，課后由學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)。例如可以將定額原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容改為如何查閱定額手冊(cè)更為實(shí)用。學(xué)生不需要了解這是定額數(shù)據(jù)是怎么計(jì)算得到的，而是需要掌握這些數(shù)據(jù)在定額中是什么意思，如何運(yùn)用即可。增加上機(jī)的學(xué)時(shí)，通過(guò)預(yù)算軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獨(dú)立進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目的繪圖、套用定額、并正確的計(jì)算工程造價(jià)。掌握一門(mén)軟件的應(yīng)用，可以增加學(xué)生的就業(yè)機(jī)會(huì)，增大社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。
3.2改善教學(xué)方法及手段
對(duì)于教師而言，不僅要加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，更要結(jié)合實(shí)踐，才能不斷提高自身經(jīng)驗(yàn)積累。在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)聽(tīng)課，不斷積累好的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和方法，提高自己的教學(xué)水平。如果利用多媒體等教學(xué)手段輔助教學(xué)的話(huà)，盡量提高PPT的質(zhì)量，好的課件不僅只展示課程的內(nèi)容，而且可以提供更多、更新、更廣的知識(shí)點(diǎn)，開(kāi)闊視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
3.3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生動(dòng)手能力
課程設(shè)計(jì)依然是加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要手段。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生掌握了工程定額的使用、工程量的計(jì)算等，一個(gè)課程設(shè)計(jì)是學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力的反應(yīng)。而且課程設(shè)計(jì)還可以提高學(xué)生對(duì)預(yù)算軟件的應(yīng)用水平，通過(guò)課程設(shè)計(jì)就可以將預(yù)算軟件中的各個(gè)主要功能進(jìn)行掌握，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3.4激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
通過(guò)以上的學(xué)習(xí)實(shí)踐，學(xué)生們普遍掌握了概預(yù)算的編制方法并且能夠準(zhǔn)確計(jì)算工作量，具備了一定的解決問(wèn)題的能力。學(xué)院可以通過(guò)開(kāi)設(shè)課外輔導(dǎo)班等，鼓勵(lì)學(xué)生報(bào)考相關(guān)的預(yù)算員資格考試，為畢業(yè)后順利工作奠定了基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)院可以開(kāi)展相關(guān)的知識(shí)、技能競(jìng)賽等，通過(guò)對(duì)比激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。例如利用預(yù)算軟件可以實(shí)現(xiàn)手工算量和軟件算量結(jié)果的對(duì)比，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)分析兩者存在差異的原因，為學(xué)生進(jìn)一步的工程實(shí)踐打下一定的基礎(chǔ)。
4、總結(jié)
隨著我國(guó)建筑市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)工程預(yù)算人員的需求也是大量的，但是在滿(mǎn)足量的要求同時(shí)必須要保證質(zhì)的要求。而要做到這一點(diǎn)，就必須樹(shù)立正確的人才觀念，進(jìn)行《土木工程概預(yù)算》課程教學(xué)的改革，只有這樣才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的實(shí)用型及社會(huì)適應(yīng)性人才。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬蕓.《建筑工程概預(yù)算》課程教學(xué)改革的探索[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）.2009，28（3）：176-177.
關(guān)鍵詞：卓越工程師；土木工程專(zhuān)業(yè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；
作者簡(jiǎn)介：張婷婷(1983—)，女，山東平度，博士，講師，研究方向?yàn)榈吞冀ㄖ牧希髡吆?jiǎn)介：王寶民(1972—)，男，山東，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榛炷敛牧霞捌淠途眯缘?
1研究型大學(xué)與卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃
“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”)是教育部貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》實(shí)施的高等教育重大計(jì)劃，旨在培養(yǎng)造就一大批卓越工程師后備人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的人力資源基礎(chǔ)。根據(jù)教育部《關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見(jiàn)》(教高[2011]1號(hào))，“卓越計(jì)劃”的實(shí)施是為了樹(shù)立全面發(fā)展和多樣化的人才觀念，樹(shù)立主動(dòng)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略要求、主動(dòng)服務(wù)行業(yè)企業(yè)需求的觀念，改革和創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，著力提高學(xué)生服務(wù)國(guó)家和人民的社會(huì)責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力[1]。
“卓越計(jì)劃”是一項(xiàng)教育教學(xué)改革工程，在實(shí)施“卓越計(jì)劃”過(guò)程中需要找到一個(gè)行之有效的載體、切入點(diǎn)和最終落腳點(diǎn)。與“卓越計(jì)劃”相適應(yīng)和匹配的培養(yǎng)體系最終要落實(shí)到具體的課程建設(shè)和教學(xué)活動(dòng)上，對(duì)應(yīng)的教學(xué)效果對(duì)卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。
目前我國(guó)高校有研究型、研究教學(xué)型、教學(xué)研究型和本科教學(xué)型等類(lèi)型，不同類(lèi)型高校的人才培養(yǎng)層次也不相同，在實(shí)施卓越工程師教育教學(xué)改革中的特點(diǎn)因之有所不同。
作為研究型大學(xué)，如何利用其優(yōu)勢(shì)學(xué)科和大型工程科研資源，以“卓越計(jì)劃”為引導(dǎo)，在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)上進(jìn)行合理的知識(shí)體系構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革并有所突破，對(duì)提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和人文素養(yǎng)有重要意義[2]。
2“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)需要解決的問(wèn)題
在“卓越計(jì)劃”的實(shí)施中，培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)實(shí)行“工程教育不斷線(xiàn)、創(chuàng)新實(shí)踐不斷線(xiàn)、企業(yè)合作不斷線(xiàn)”的課程配置體系，改革傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，加大實(shí)踐環(huán)節(jié)和企業(yè)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，注重工程系統(tǒng)的思維訓(xùn)練[3-4]。培養(yǎng)方案將繼承工程教育的優(yōu)良傳統(tǒng)，以行業(yè)企業(yè)需求為導(dǎo)向，以工程實(shí)際為背景，以工程技術(shù)為主線(xiàn)，凝練人才培養(yǎng)目標(biāo)，調(diào)整現(xiàn)有課程體系，深化校企合作人才培養(yǎng)模式改革，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，做到目標(biāo)明確、措施得當(dāng)、保障有力。
在實(shí)施過(guò)程中，需要重點(diǎn)解決以下問(wèn)題：
(1)教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系與卓越工程師人才培養(yǎng)脫節(jié)的問(wèn)題。
(2)課堂與實(shí)踐教學(xué)方法和手段與卓越工程師人才培養(yǎng)不匹配的問(wèn)題。
(3)教師缺乏工程師背景的問(wèn)題。
(4)企業(yè)在卓越工程師人才培養(yǎng)中，尤其在課程教學(xué)中的參與度及作用薄弱問(wèn)題。
(5)土木工程專(zhuān)業(yè)教材建設(shè)機(jī)制與卓越工程師教育不匹配的問(wèn)題。
3土木工程專(zhuān)業(yè)主干課程實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及社會(huì)需求
根據(jù)《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專(zhuān)業(yè)規(guī)范》(2011年)，“鋼筋混凝土”、“建筑材料”(或“土木工程材料”)、“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”等主干課是土木工程專(zhuān)業(yè)重要核心課程，其實(shí)驗(yàn)主要分驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和研究性3種類(lèi)型。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)操作來(lái)驗(yàn)證性質(zhì)、現(xiàn)象、特征等；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)、計(jì)算及多次實(shí)驗(yàn)操作、修改，最終得出成果；研究性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的能力。這些專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)多具有實(shí)踐性、綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、動(dòng)手能力、工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力有著非常大的促進(jìn)作用和效果，是土木卓越工程師人才培養(yǎng)中的重要內(nèi)容之一。
在科技進(jìn)步的背景下，工程技術(shù)得到了拓展和創(chuàng)新，社會(huì)對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的要求也趨向重動(dòng)手能力、重技術(shù)、重創(chuàng)新能力。為了適應(yīng)多樣化、現(xiàn)代化和科技化的行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)[5-6]，研究型大學(xué)充分開(kāi)展工程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)也是大勢(shì)所趨。
4研究型大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法設(shè)計(jì)
大連理工大學(xué)作為“985工程”大學(xué)，目標(biāo)是建設(shè)成為國(guó)際知名的研究型大學(xué)，也是首批實(shí)施“卓越計(jì)劃”的高校，并在2012年研究完成基于卓越工程師計(jì)劃的新一輪培養(yǎng)方案。大連理工大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)是國(guó)家首批卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專(zhuān)業(yè)，已經(jīng)研究并完成大連理工大學(xué)教學(xué)改革基金課題重大項(xiàng)目“土建類(lèi)卓越工程師教育培養(yǎng)體系研究與國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心建設(shè)”，完善了土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和具有國(guó)際視野的土木工程國(guó)際班培養(yǎng)方案，批準(zhǔn)建立了2個(gè)國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心。
4.1開(kāi)發(fā)工程虛擬實(shí)驗(yàn)
這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式適用于一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以深化對(duì)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的理解，多數(shù)簡(jiǎn)單易懂，為學(xué)生創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。但這部分只是有一定的獨(dú)立性，邏輯聯(lián)系不緊密，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中留給學(xué)生發(fā)揮的空間不足，實(shí)驗(yàn)結(jié)果雷同，不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。同時(shí)，土木工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)類(lèi)型比較多，而實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)又有限，為了解決節(jié)省時(shí)間和空間的問(wèn)題，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展的情況下，由教師開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件和平臺(tái)供學(xué)生使用，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程虛擬化、圖形化，并借助多媒體技術(shù)來(lái)充分展示，既可以使實(shí)驗(yàn)更直觀，也可以彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)際操作時(shí)可能有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象未被觀察到的問(wèn)題。
工科課程虛擬實(shí)驗(yàn)既增加了課程的趣味性，也靈活地解決了在重視綜合性實(shí)驗(yàn)而不得不適當(dāng)壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)數(shù)量的問(wèn)題。比如建筑材料課程中的水泥、砂石性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，土力學(xué)與地基基礎(chǔ)中的土的物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、鋼筋混凝土課程中的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁受彎性能實(shí)驗(yàn)，都可以設(shè)計(jì)成虛擬實(shí)驗(yàn)。
4.2開(kāi)發(fā)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)課程資料，完成實(shí)驗(yàn)的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、撰寫(xiě)報(bào)告的過(guò)程，教師可以給出實(shí)驗(yàn)的整體框架和思路，在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中給予引導(dǎo)和指導(dǎo)，使學(xué)生真正處于教學(xué)的中心位置，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新能力。這種實(shí)驗(yàn)一般是分小組進(jìn)行，還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神[8]。
4.3結(jié)合多課程的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
土木工程專(zhuān)業(yè)主干課程具有相關(guān)性，為了加強(qiáng)各課程之間的聯(lián)系，將知識(shí)“由點(diǎn)到線(xiàn)，由線(xiàn)到面”有機(jī)地組合，可以將多門(mén)課程的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，增加實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性、綜合性和先進(jìn)性，這樣做既有利于學(xué)生對(duì)各課程內(nèi)容的全面理解，增加學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、綜合分析能力和創(chuàng)新能力。這種想法已在一些院校得到了實(shí)現(xiàn)，比如中原工程學(xué)院已完成了“鋼筋混凝土梁綜合性實(shí)驗(yàn)”、“巖土工程勘察綜合性實(shí)驗(yàn)”等綜合性實(shí)驗(yàn)，“混凝土配合比與拉壓彈性模量測(cè)試”等設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[9]。“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”中的“簡(jiǎn)支梁在靜載作用下的試驗(yàn)”綜合了“混凝土配合比設(shè)計(jì)”、“鋼筋配置”和“靜載試驗(yàn)”的內(nèi)容[10]。
4.4鼓勵(lì)學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目
教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將自己的科研課題轉(zhuǎn)化為科研項(xiàng)目提供給學(xué)生，使教學(xué)與科研相互促進(jìn)。教師吸收學(xué)生參與實(shí)際科研課題，充當(dāng)科研助手，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)了解科研過(guò)程，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)采集方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，懂得利用網(wǎng)絡(luò)電子資源收集文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生初步的探索性研究能力[11]，訓(xùn)練學(xué)生初步的科研能力[12]。
4.5鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)際工程實(shí)習(xí)并撰寫(xiě)小論文
培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)是“卓越計(jì)劃”中重點(diǎn)要解決的問(wèn)題之一。研究型大學(xué)還應(yīng)鼓勵(lì)并組織學(xué)生參與到實(shí)際工程中實(shí)習(xí)，并給出一些課題供學(xué)生選擇，通過(guò)工程實(shí)際中的問(wèn)題來(lái)深刻理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，且能夠接觸到最新的工程技術(shù)、規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，有利于學(xué)生畢業(yè)后更快進(jìn)入工作角色。
4.6開(kāi)展科技創(chuàng)新項(xiàng)目和科技競(jìng)賽
科技創(chuàng)新項(xiàng)目或科技競(jìng)賽活動(dòng)作為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的延伸，所涉及的領(lǐng)域不僅包括課程內(nèi)的知識(shí)領(lǐng)域，還可包括學(xué)科前沿[13]。學(xué)生參與到項(xiàng)目完成的整個(gè)過(guò)程中，完成文獻(xiàn)調(diào)研、制定研究方案和方法、進(jìn)行實(shí)踐操作、數(shù)據(jù)整理和分析、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果等環(huán)節(jié)。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、混凝土配合比設(shè)計(jì)大賽等競(jìng)賽已在我校開(kāi)展多年，得到學(xué)生的廣泛歡迎和認(rèn)可。
4.7充分利用校內(nèi)外實(shí)驗(yàn)基地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)
依托重點(diǎn)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)室建立的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)中心和與企業(yè)合作的校外實(shí)踐基地展開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的土建類(lèi)卓越工程師。
“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措。該計(jì)劃的實(shí)施目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”具有三個(gè)特點(diǎn)：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過(guò)程；二是學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才；三是強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。教育部將在五個(gè)方面采取措施推進(jìn)該計(jì)劃的實(shí)施：一是創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制；二是以強(qiáng)化工程能力與創(chuàng)新能力為重點(diǎn)改革人才培養(yǎng)模式；三是改革完善工程教師職務(wù)聘任、考核制度；四是擴(kuò)大工程教育的對(duì)外開(kāi)放；五是教育界與工業(yè)界聯(lián)合制訂人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
2010年7月，華南理工大學(xué)成為全國(guó)第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校。土木工程“卓越全英班”是該計(jì)劃的重要組成部分，是為探索個(gè)性化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式而開(kāi)辦的。注重培養(yǎng)學(xué)生掌握力學(xué)、結(jié)構(gòu)基本理論和設(shè)計(jì)方法、先進(jìn)施工技術(shù)及工程管理知識(shí)，突出外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。大部分課程采用全英教學(xué)，注重和加強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，配備高水平教師擔(dān)任導(dǎo)師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和科研實(shí)踐指導(dǎo)。開(kāi)設(shè)科技前沿專(zhuān)題講座，參與國(guó)際工程實(shí)踐。培養(yǎng)具有良好的人文、科學(xué)與工程的綜合素質(zhì)，具有國(guó)際視野和國(guó)際交往能力的土木工程優(yōu)秀創(chuàng)新人才，力爭(zhēng)與國(guó)際土木工程領(lǐng)域的培養(yǎng)模式接軌。
研究性教學(xué)是一種符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律和綜合素質(zhì)形成邏輯的教學(xué)組織形式和教學(xué)方式，得到“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的大力提倡和著力推廣。該文著重介紹采用研究性教學(xué)方法進(jìn)行土木工程專(zhuān)業(yè)道路工程方向的一項(xiàng)探索性試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程及其效果。
1 典型的研究性教學(xué)方法
研究性教學(xué)是以探究為基礎(chǔ)的教學(xué)，它以學(xué)生的發(fā)展為本，把學(xué)習(xí)與研究相統(tǒng)一，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題，使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的中心，成為自我反思和自我發(fā)展的主體[1]。作為一種教學(xué)方法體系，研究性教學(xué)主要有案例教學(xué)、基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)和基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)等三種典型的教學(xué)方法。
1.1 案例教學(xué)法
案例教學(xué)法是一種使得學(xué)生處在面臨問(wèn)題的決策者角色的教學(xué)方法。在案例教學(xué)法課堂，無(wú)論是教師和學(xué)生必須以不同的方式被激活。教師和學(xué)生相互依賴(lài)、互相學(xué)習(xí)。教師一般都是專(zhuān)家，但他們很少直接告知學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
案例教學(xué)法主要是用在商業(yè)學(xué)院和公共政策學(xué)院教學(xué)活動(dòng)中。例如，1908年已被用于在哈佛商學(xué)院和公共政策學(xué)院。教學(xué)案例研究是全球頂尖的商學(xué)院進(jìn)行核心功能。他們常常組織比賽確定最佳的新的教學(xué)案例。商業(yè)案例是模仿或模擬真實(shí)情況下的文檔。案例陳述的現(xiàn)實(shí)讓讀者參與其中。案件往往說(shuō)明企業(yè)或政策形勢(shì)需要解決問(wèn)題，還包括課堂討論和研究的其他信息。在沒(méi)有明顯的解決方案的情況下，提供了充分的事實(shí)基礎(chǔ)上激發(fā)學(xué)生獲得一切可能的結(jié)果。作為現(xiàn)實(shí)的模擬，案例必須具有三個(gè)特征：一個(gè)重要的業(yè)務(wù)問(wèn)題或問(wèn)題。沒(méi)有問(wèn)題的情況下，沒(méi)有教育價(jià)值；充分的信息基礎(chǔ)；沒(méi)有明確的結(jié)論。
在案例教學(xué)過(guò)程中，教師的作用是選擇和組織案例，這也是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。
1.2 基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)
基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)方法是1980年美國(guó)數(shù)學(xué)教師協(xié)會(huì)正式提出來(lái)的[2]。它將學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)成問(wèn)題，或由學(xué)生提出問(wèn)題，讓學(xué)習(xí)者通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)獲得相應(yīng)的知識(shí)和能力。
讓學(xué)生提出高質(zhì)量的問(wèn)題是這種教學(xué)方法的關(guān)鍵。要求學(xué)生將問(wèn)題具體化和形象化，構(gòu)造成模擬實(shí)際生活的故事情節(jié)。學(xué)生在原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析解決問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)更加復(fù)雜和深入的問(wèn)題。
因此，學(xué)生提出問(wèn)題的多少、思考問(wèn)題的廣度和深度等是基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)方法的重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)
基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。學(xué)習(xí)的目的是獲得解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)、思考策略和該領(lǐng)域的知識(shí)[3]。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)的目標(biāo)是幫助學(xué)生形成靈活的知識(shí)、有效解決問(wèn)題的能力、自主學(xué)習(xí)、有效的協(xié)作能力和內(nèi)在動(dòng)機(jī)。
基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式[4]。在工作過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們已有的知識(shí)，需要知道什么，以及如何和在哪里獲得新的信息，可能會(huì)有益于該問(wèn)題的解決。教師的作用是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)、支持、指導(dǎo)和監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程。導(dǎo)師必須建立學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題的信心，并鼓勵(lì)學(xué)生，同時(shí)也拓展他們的理解。
Barrows定義了基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)模型為[5]：
（1）以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)。
（2）學(xué)習(xí)是學(xué)生小團(tuán)體做的，理想的6～10人。
（3）教師指導(dǎo)學(xué)生而不是教學(xué)。
（4）以問(wèn)題為基礎(chǔ)組織和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)。
（5）問(wèn)題是設(shè)置是提高學(xué)生解決問(wèn)題能力的基礎(chǔ)，是刺激的認(rèn)知過(guò)程。
（6）學(xué)生通過(guò)自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)獲得新的知識(shí)。
基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)要求教師的教學(xué)風(fēng)格達(dá)到幾個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)：首先，要有一個(gè)與教師科研相關(guān)的“學(xué)習(xí)中心”，所有的學(xué)生都需要圍繞該中心。第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是必須有一個(gè)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)完成項(xiàng)目獲得問(wèn)題的答案。這個(gè)問(wèn)題也不能有一個(gè)預(yù)定的結(jié)果，它應(yīng)該要求學(xué)生使用的先驗(yàn)知識(shí)來(lái)所有可能的結(jié)果。其他標(biāo)準(zhǔn)包括建設(shè)性的調(diào)查研究、學(xué)生的自主權(quán)等。
基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)的主要教學(xué)過(guò)程包括提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、形成假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、修正假設(shè)。
2 土木工程探索性試驗(yàn)設(shè)計(jì)
近年來(lái)華南理工大學(xué)開(kāi)展了“探索性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作，引導(dǎo)教師將科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化為計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從而深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和體系改革，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享；通過(guò)科研與教學(xué)融合，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
下面介紹用研究性教學(xué)方法設(shè)計(jì)所申報(bào)的“探索性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目“瀝青混合料多軸加載試驗(yàn)”。
2.1 提出問(wèn)題
最新版的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中瀝青混合料的試驗(yàn)方法主要包括：?jiǎn)屋S壓縮、單軸拉伸、小梁彎曲和劈裂試驗(yàn)等。試驗(yàn)過(guò)程中，瀝青混合料試件處于單軸或雙軸應(yīng)力狀態(tài)。而實(shí)際瀝青路面中，瀝青混合料處于多軸受力狀態(tài)，承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。因此，現(xiàn)有瀝青混合料的試驗(yàn)裝置與方法無(wú)法模擬實(shí)際瀝青路面材料的多軸受力狀態(tài)。
2.2 分析問(wèn)題
為了模擬實(shí)際瀝青路面材料的多軸受力狀態(tài)，采用如圖1所示的試驗(yàn)裝置。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠輪胎帶動(dòng)圓柱體試件轉(zhuǎn)動(dòng)，試件受到橡膠輪胎的表面摩擦力F和鉛垂方向的壓力P作用。同時(shí)，在試件水平方向施加壓力Q。從而模擬實(shí)際路面材料多軸受力狀態(tài)，使得試件承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。
2.3 試驗(yàn)步驟
（1）試件制作。采用擊實(shí)法、靜壓法或旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法制作的圓柱體試件；或在輪碾法制作的板塊狀試件中鉆取的圓柱體試件；或在路面中鉆取圓柱體的芯樣。
（2）安裝試件。將試驗(yàn)室的環(huán)境溫度控制在試驗(yàn)溫度±0.1 ℃范圍內(nèi)。加載前，保溫時(shí)間為90～120 min。
（3）水平方向加載。通過(guò)水平加載油缸對(duì)試件施加水平方向拉伸或壓縮荷載。
（4）鉛垂方向加載。通過(guò)鉛垂方向加載裝置在橡膠輪上施加荷載，從而在試件中部上方施加鉛垂方向荷載。
（5）啟動(dòng)橡膠輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，使得橡膠輪單向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1～100 r/s。
2.4 試驗(yàn)結(jié)果的分析與討論
試件轉(zhuǎn)動(dòng)一定次數(shù)后，量測(cè)試件中部加載位置的直徑，計(jì)算直徑變化率。加載后試件中部直徑的變化百分率計(jì)算公式為：100%×加載一定次數(shù)后加載位置試件直徑/加載前試件直徑。
同時(shí)，量測(cè)試件長(zhǎng)度，計(jì)算加載后試件長(zhǎng)度的變化率。加載后試件長(zhǎng)度變化百分率計(jì)算公式為：100%×加載一定次數(shù)后試件長(zhǎng)度/加載前試件長(zhǎng)度。
教學(xué)過(guò)程中，共15位同學(xué)參與該項(xiàng)試驗(yàn)，分為3組，每組5人（表1）。
3 教學(xué)效果
采用研究性教學(xué)方法，有助于把學(xué)生納入教師的科研項(xiàng)目，驅(qū)使學(xué)生調(diào)查研究，組織討論會(huì)，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，完成工作任務(wù)。
授課教師與同學(xué)們一起通過(guò)該試驗(yàn)項(xiàng)目掌握了實(shí)際路面材料的受力狀態(tài)，并創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了“瀝青混合料多軸加載試驗(yàn)”方法。依托研究成果申報(bào)了2項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利和2項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。在國(guó)外SCI源刊投稿論文2篇。
4 結(jié)語(yǔ)
研究性教學(xué)是一種符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律和綜合素質(zhì)形成邏輯的教學(xué)組織形式和教學(xué)方式，得到“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的大力提倡和著力推廣。本文著重介紹采用研究性教學(xué)方法進(jìn)行土木工程專(zhuān)業(yè)道路工程方向的一項(xiàng)探索性試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程及其效果。主要結(jié)論如下。
（1）采用研究性教學(xué)方法，與教師的研究課題相結(jié)合，將土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中部分傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改革為探索性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要舉措。
>> 土木工程專(zhuān)業(yè)材料力學(xué)教學(xué)與后續(xù)課程銜接的探討 土木工程專(zhuān)業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)改革 土木工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式下的材料力學(xué)課教改初探 土木工程材料力學(xué)課程教學(xué)的整體理論體系及其內(nèi)在邏輯關(guān)系 獨(dú)立學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)課程及教材建設(shè)探討 力學(xué)在土木工程專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用 材料力學(xué)案例教學(xué)的實(shí)踐與研究 《土木工程材料》課程教學(xué)方法探討 土木工程材料課程教學(xué)方法探討 新型土木工程材料探討 淺談“土木工程材料”的教學(xué)方法 基于案例模糊推理的土木工程造價(jià)估算方法探討 “學(xué)案導(dǎo)學(xué)法”在中職土木工程力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用 土木工程材料的淺析 獨(dú)立學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)土木工程材料課程教學(xué)改革的探索 土木工程專(zhuān)業(yè)《CAD制圖》課程的探討 土木工程專(zhuān)業(yè)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)方法淺談 探討高校土木工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)方法 土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)方法探討 土木工程專(zhuān)業(yè)“混凝土結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)方法探討 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l，2010-01-21.
[6]李文，王樹(shù)偉，盧召紅，周英明.《土木工程概預(yù)算》課程教學(xué)改革研究[J].價(jià)值工程，2013（09）.
[7]王樹(shù)偉，李文，盧召紅，周英明.土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].價(jià)值工程，2013（10）.
【關(guān)鍵詞】土木工程；自動(dòng)化；當(dāng)前現(xiàn)狀；發(fā)展動(dòng)向
引言
結(jié)合社會(huì)進(jìn)程的各個(gè)階段發(fā)展情況分析，土木工程建筑都起著重要的推進(jìn)作用。就我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)建設(shè)情況而言，國(guó)民經(jīng)濟(jì)中土木工程的作用日益重要。結(jié)合土木工程的發(fā)展歷史來(lái)看，無(wú)論是在實(shí)際應(yīng)用還是科技研究方面都取得了喜人成績(jī)，特別近幾年的飛速發(fā)展，促使土木工程建設(shè)方面有了重大飛躍，本文作者結(jié)合目前土木工程建設(shè)現(xiàn)實(shí)科研與未來(lái)發(fā)展情況分析未來(lái)土木工程的發(fā)展形勢(shì)，結(jié)合作者觀點(diǎn)全面分析土木工程發(fā)展未來(lái)。
1、就目前發(fā)展形勢(shì)，分析土木工程當(dāng)前形勢(shì)
目前土木工程研究的對(duì)象主要集中在以下幾個(gè)方面：
1.1高層建筑擁有全新的發(fā)展時(shí)期
目前在土木工程修建過(guò)程中，不僅原料、構(gòu)造方法、施工技術(shù)等方面有所變化，自動(dòng)化的施工方法也被普遍應(yīng)用，建筑規(guī)模也有所增大，建筑的數(shù)量不斷增多，而且高度也有所提升。我國(guó)很多城市的建筑水平已經(jīng)在世界排名中位于前列，高層建筑的發(fā)展形勢(shì)擁有了一個(gè)全新局面。
1.2目前土木工程發(fā)展情況，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面必然會(huì)有所變化
在許多情況下風(fēng)荷載和地震荷載已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，因此大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系抗風(fēng)抗震的設(shè)計(jì)理論及其相關(guān)問(wèn)題正在被極大的關(guān)注。相關(guān)的研究課題將包括設(shè)計(jì)地震動(dòng)及災(zāi)害性風(fēng)荷載的作用機(jī)理，特大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)體系及抗風(fēng)抗震。同時(shí)，“以柔克剛”的抗震思想在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)中將進(jìn)一步得到體現(xiàn)，現(xiàn)代振動(dòng)問(wèn)題正在向著自適應(yīng)控制、智能控制、吸震減震技術(shù)研究方向發(fā)展，土木工程結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)、災(zāi)害結(jié)構(gòu)相應(yīng)控制等基礎(chǔ)性的研究將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。
1.3土木工程發(fā)展關(guān)注重心將轉(zhuǎn)移地下施工建設(shè)與開(kāi)發(fā)方面
隨著人口數(shù)量的不斷遞增，在世界范圍內(nèi)都出現(xiàn)空間資源利用緊張，所以開(kāi)發(fā)利用地下資源將成為緩解空間緊張最有效的方法，無(wú)論是在其他國(guó)家還是國(guó)內(nèi)的發(fā)展城市中，地下施工建設(shè)和開(kāi)發(fā)都成為城市發(fā)展的重點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)城市應(yīng)用地下工程建設(shè)技術(shù)已經(jīng)能夠達(dá)到世界先進(jìn)水平，這必將帶來(lái)地下空間合理利用的又一個(gè)起點(diǎn)。
2、科技信息化為土木工程發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)
隨著科技信息化的不斷進(jìn)步，也帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，這也是目前新形式下國(guó)家發(fā)展的方向。科技信息化就是利用科技設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代科技提升工程效率，并且最大限度的降低工程成本。通過(guò)科技信息化建設(shè)過(guò)程，使現(xiàn)代化的建設(shè)理念貫穿土木工程發(fā)展全過(guò)程，甚至在以往工程建筑技術(shù)難以完成的建筑工程。通過(guò)科技信息化在土木工程方面的擴(kuò)大應(yīng)用，不僅提升了建筑工藝，也擴(kuò)大了建筑領(lǐng)域，為土木工程的發(fā)展帶來(lái)了嶄新的機(jī)會(huì)。
2.1土木工程中的“三S”系統(tǒng)應(yīng)用與推廣
遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）的集成綜合，構(gòu)成整體，實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)的對(duì)地觀測(cè)，判別，分析應(yīng)用，在土木工程界已發(fā)揮了巨大的作用，并具有廣闊的前景。近年來(lái)提出的“數(shù)字城市”的要領(lǐng)就是在“三S”系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，即綜合應(yīng)用GIS、遙感、遙測(cè)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、及虛擬仿真對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機(jī)制進(jìn)行自動(dòng)采集，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理和輔助決策服務(wù)，顯然，“數(shù)字城市”是以數(shù)字化信息處理技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為背景的技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的使用和全國(guó)推廣，必將把我國(guó)的城市規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)營(yíng)提升到一個(gè)新的水平。
2.2技術(shù)控制方式現(xiàn)在以及未來(lái)發(fā)展形勢(shì)
對(duì)于一個(gè)大型的復(fù)雜工程項(xiàng)目，可能需要多個(gè)成員甚至多個(gè)設(shè)計(jì)部門(mén)的參與和設(shè)計(jì)，也需要其他的在線(xiàn)咨詢(xún)與協(xié)同工作，或由分布在不同的地域的設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)分支機(jī)構(gòu)，協(xié)作單位或部門(mén)使用不同的軟硬件平臺(tái)和不同的設(shè)計(jì)手段在同一規(guī)定的時(shí)間段完成。針對(duì)電子數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的方便應(yīng)用，目前國(guó)外以開(kāi)發(fā)出系列化的雙向無(wú)線(xiàn)電通訊設(shè)備，用于工地的聯(lián)絡(luò)，以及利用GPS技術(shù)的人機(jī)通訊設(shè)備。信息技術(shù)的發(fā)展，已使得國(guó)際承包商可以克服地域的壁壘。
2.3土木工程的應(yīng)用離不開(kāi)對(duì)于現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)
在傳統(tǒng)的土木工程中，人們不得不用一些平面圖紙，用特定的符號(hào)傳遞大量的信息和數(shù)據(jù)，這種方法受到信息接收者的行業(yè)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)等的限制，而且隨著新時(shí)代土木工程的復(fù)雜程度的不斷提高，使得使用這種方法交流起來(lái)比較困難。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為土木工程中的交流提供了一種新的前景和手段。另一方面，它在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的計(jì)算、施工過(guò)程的模擬等復(fù)雜計(jì)算過(guò)程中更有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化計(jì)算，可以將設(shè)計(jì)參數(shù)變化以后的結(jié)果直觀的顯示出來(lái)，在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很大的飛躍。通過(guò)虛擬技術(shù)的應(yīng)用，將設(shè)計(jì)時(shí)間和施工時(shí)間相對(duì)縮短，空問(wèn)相對(duì)縮小，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算和人機(jī)交互，對(duì)最佳方案的選擇使得獲得最佳工期、最低費(fèi)用和對(duì)資源的最有效合理利用成為可能，對(duì)工程施工的質(zhì)量把握的更為準(zhǔn)確、科學(xué)。
土木工程能夠使用的時(shí)間，以及在不同空間內(nèi)的發(fā)展，都成為科技人員重視的研究問(wèn)題，環(huán)境對(duì)于建筑影響，以及結(jié)構(gòu)在不同空間內(nèi)有什么變化，也是未來(lái)一段時(shí)間的研究方向。而模擬技術(shù)的擴(kuò)大應(yīng)用，使這些熱點(diǎn)研究問(wèn)題得到很好的控制和解決，土木工程的發(fā)展趨勢(shì)因?yàn)槟M技術(shù)應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)了更廣闊的空間。
結(jié)束語(yǔ)
無(wú)論是國(guó)家的發(fā)展，還是一個(gè)城市的建設(shè)，都離不開(kāi)建筑業(yè)的支持，就土木工程的發(fā)展趨勢(shì)而言，不僅是國(guó)家建設(shè)的迫切需要，也是緩解空間資源緊缺最有效的方法，雖然，土木工程建筑在過(guò)去人類(lèi)文明進(jìn)程方面，已經(jīng)取得了卓越成績(jī)，文中介紹了目前土木工程所涉及的幾個(gè)方面，也結(jié)合科技信息化下土木工程的發(fā)展趨勢(shì)有所介紹。結(jié)合土木工程這一專(zhuān)業(yè)現(xiàn)實(shí)情況而言，新技術(shù)與信息化所帶來(lái)的不僅是技術(shù)方面的革新，同時(shí)也是發(fā)展領(lǐng)域拓展與實(shí)現(xiàn)，如何能夠在國(guó)家發(fā)展與社會(huì)建設(shè)的大形勢(shì)下，土木工程行業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)革命性的轉(zhuǎn)機(jī)，這是每一位土木工程專(zhuān)業(yè)人員所肩負(fù)的責(zé)任與任務(wù)，希望本文能夠?qū)τ邢嚓P(guān)需要的讀者有所幫助。
參考文獻(xiàn)
