时间:2023-03-02 15:08:42
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇土木工程测绘总结,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
一直以来,土木工程专业测量课程的教学目标是掌握小范围的地形图测绘和具备一定地施工放样的能力。但是随着测量技术的迅猛发展,再加上GPS、GIS、RS先进的3S技术广泛应用于导航、国土和城市管理、测量定位等领域,从而进一步拓展了测量学的研究空间和教学内容。而土木工程专业的学习走出校门后极少数学生会专门从事测量工作,大多数都从事施工现场工作,因此原来的教学目标已经无法满足现代技术人员对测量技术的需求。现代高职土木工程测量课程的教学改革应以符合社会需求与能力培养为指导思想,教学目的应从熟练操作常规仪器转变为熟练操作先进仪器,从以往以测图为主转变为以运用测量技术为主,使高职生毕业后能较快地融入工作岗位。
2、调整教学内容
在对土木工程测量的教学内容进行调整之前,首先必须弄清楚土木工程的专业人员所需必备的测量方面的工作技能。应该具备以下三种测量工作技能:(1)测量的基本技能:主要有控制测量、仪器操作、测量平差、地形图判读与应用、地形测绘等技能。(2)工程中测量技术的运用技能:主要有变形观测、桥梁工程测量、线路工程测量、隧道工程测量等技能。(3)测量新技术的运用技能。通过以上的分析可以看出,土木工程的测量课程内容应该划分为三个模块的内容:(1)普通测量即测量专业的基础内容。主要有角度测量、直线定向、地形图应用、地形测绘、高程测量、距离测量、小地区控制测量以及误差理论等。(2)施工测量即测量技术在工程中的具体运用。主要有桥梁工程测量、变形观测、线路工程测量以及隧道工程测量等。(3)测量新技术即拓宽学生的学习知识。主要有GPS、GIS、RS等技术。改革后的教学内容,使学生拥有更好、更大的学习平台。
3、改变教学手段与教学方法
现代化的教学手段除了投影、电视、幻灯等技术以外,还有目前正在推广的CAI多媒体教学课件、“远程实验室”、“网上教学”、“数字校园”等以计算机技术为主的教学手段。而教学方法的改进,则是改变以往的“填鸭式”、“满堂灌”的教学方法为启发式的教学方法。所谓启发式教学需要教师在教学过程中不断激发同学们的求知欲望与学习兴趣,积极主动的去学习,自觉独立的去思考,让他们既能掌握基本的知识技能,也能学会分析和解决问题。而在教学模式上,可结合采用自学、提问、讲课、讨论、答疑等多种形式,改变学生以往的被动学习为积极主动的学习。
4、明确与其他课程的联系
在学习土木工程测量课程之前必须先学习工程制图、土木工程概论以及工程力学等课程,让学生在正式学习测量课程之前,首先先对土木工程有个大致的认知。譬如在学习桥墩放样前,首先必须清楚桥墩是什么,桥轴线是什么,其次必须能看懂设计的图纸,弄清楚图纸中的几何比例尺寸关系。只有先弄清楚这些,才能在具体的地面准确地标定出桥墩的位置。
5、合理安排课时
目前土木工程测量课程普遍存在内容较多、课时较少的问题,因此测量课必须划分为选修课和必须课。普通测量安排为必修课,在第二学期进行学习,学时为70~80个,课程学习完毕需进行测量仪器1~2周的强化实习。同时土木工程的施工测量也安排为必须课,在第四学期进行学习,学时为60个,课程学习完毕需进行施工测量2~3周的实习。而现代测量技术安排为选修课,在第五学期进行学习,学时为30个。如此安排,既能确保学生掌握普通测量以及施工测量的基础知识,也能使学生学习测量的新技术,从而提高学生测量学的应用能力。
6、加强学生实践训练
高职院校重在培养高技能的应用型人才,而测量学课程则是一门理论与实践并重的学科,作为一名土木工程的专业技术人员,仅仅掌握深厚的理论知识是不够的,还须具有较好的动手操作能力。因此,土木工程测量课程的实践训练可分为课程实习、课堂实习、技能强化实习和顶岗实习。
7、培养学生的职业道德
在测量课程的教学过程中要加强培养学生的职业道德教育。由于测量的数据难免有误差,但是每项测量的偏差值都有允许的范围,如果超出限制,要带领学生找寻出错的原因,然后加以改正。一旦发觉学生私自篡改数据,乃至捏造测量记录,必须进行严肃地批评教育。因此在平常教学中,要严格要求学生,既要培养学生学习中严谨的学习态度以及工作中团结的合作精神,也要培养学生良好的职业道德和行为规范。
0引言
随着城市化进程的不断深入发展,我国土木工程建设规模越来越大,社会对建筑工程的需求也越来越多,在扩大规模的同时,也要求实现质量的保证、生态环境的保护、施工现场安全文明建设等,实现可持续发展[1-4]。而实际中,近年来,部分住房与桥梁隧道建设等频频曝出施工现场安全事故,业主多次投诉开发商房屋出现漏水、裂缝、墙体倾斜脱落等质量问题,桥梁等建筑在使用过程中突发局部或整体垮塌等现象也时有发生,施工现场存在的环境污染问题迟迟没有得到改善等等[5-11]。要解决土木工程建设与使用过程中质量、安全、生态保护等问题,首要任务是获取施工现场或建筑体的信息,方便项目管理者迅速及时发现问题并快速做出决策,减少甚至杜绝安全事故的发生、提高工程质量、保证工程顺利完成。近年来,随着高科技的迅速发展,在获取空间信息方面,无人机具有灵活机动、快速高效、作业成本低、作业范围广等优势[12-13]。因此,除军事用途外,无人机已在多个领域得到广泛应用,如警务应用、新闻媒体、抢险救灾、航空摄影、农林监测、气象监测、海洋测绘等[14-15]。无人机作为平台,可根据用途搭载不同的装备,如高清摄像机、遥感红外相机、红外热像仪、雷达、三维扫描仪、农用药品等。为此,我们亦可将无人机应用于土木工程中,解决我们在土木工程中遇到的质量、安全、进度、环境污染、文明施工等问题。本文从无人机在土木工程中的应用优势、具体应用、面临的挑战等方面进行分析与总结。
1无人机在土木工程应用中的优势
目前,常用的现场进度掌控、安全监管等施工信息采集方式主要有两类,一是人工获取,二是监控获取。人工获取较灵活但过于费时、费力,且效率低,无形中增加人工成本。监控获取虽能实时获得信息,但监控不灵活、视角单一,且有死角,对于突发事件反应较慢[10]。施工现场环境污染监控,如PM2.5、扬尘等,一般通过视频监控、仪器采样或固定点监测,这些方法不仅效率低且布设范围有限。而现在的施工现场为提高空气质量、减少扬尘等,大部分采用沿固定路线布设水管喷射水汽或使用抑尘射雾器等设备,一定程度上能改善施工环境,但效率较低,成本较高[10]。总结来看,常用的信息采集方式大部分为地面监控,少部分为空中监控,如RM2.5检测仪、摄像机等架设在高处,但这仍属于固定型检测,只能定点监控局部信息。相对而言,无人机搭载摄像机、检测仪、定位传感器等专用设备将数据传送至地面不仅成本低、操纵灵活、安全风险小、覆盖区域广,且是一种新颖、可靠、低成本高收益的土木工程数据采集方式,只不过,在风力较大或气温很低时,无人机飞行会受到较大影响。综上所述,与其他施工现场数据采集方式相比,无人机有一定的作业要求,但在施工现场的信息采集、环境改善等方面有着显著的优势,具体如下:(1)监测范围广:低空飞行、巡航高度可调、速度快、定点悬停、变换视角灵活,因此可以实现从局部到广域的点、线、面施工现场与建筑体监测,有利于项目管理者快速、高效地控制局面;(2)采集信息多样化:无人机作为平台,可搭载不同的工具,如摄像机、三维激光扫描仪、红外热像仪等。因此根据需要可以获取感兴趣区域的图像、视频、三维激光点云等多样信息;(3)机动灵活:能够通过遥控随时改变飞行高度、方向、速度、相机角度等,不受地面施工现场或建筑体影响;(4)可应急救援:在施工现场或建筑体有事故发生时,无人机可以立即出动,全局深入现场观察实况,为管理者提供信息以便及时做出决策;(5)风险低:不用考虑驾驶员风险,能够在恶劣环境等情况下执行高危任务;针对危险性大、难度大的施工点,远程监控,无需人工接触,降低危险系数;(6)效率高:无人机作业准备时间短,可随时出动,具有低投入、高效益的特点。因此,无人机参与土木工程建设,发挥自己的优势与专长,监控施工现场,可为施工进度、施工质量、安全监控等提供有力的数据。
2无人机在土木工程前期准备阶段的应用
在土木工程施工之前需进行前期准备工作,包括勘察、规划、设计。其中规划与设计依赖于勘察阶段所获取的施工地点地形地貌资料。因此,无人机在前期准备工作中主要可用于测绘制图,通过无人机航拍结合地面控制点获取高精度的地形地面,如经pix4dMapper等软件处理获取地面正射影像与三维模型、基于空三加密后的正射影像经MicrostationV8.0软件自动获取地形图。利用无人机进行测绘制图主要有三点优势:(1)精细化三维建模;(2)快速更新测图;(3)恶劣环境的作业手段[16]。
3无人机在土木工程施工管理阶段的应用
在土木工程施工管理阶段,无人机主要用于进度管理、安全监管、质量管理、文明施工、成本管理。(1)进度管理工程开工往往都有进度安排,但是实际上由于各种原因,如土木工程施工行业的从业人员复杂,大部分从业者文化程度较低、整体素质不高,返工或缓工等现象普遍存在,进度缓慢。通常工地进度管理采用人工监工,该方法不仅费时、费力、效率低,无法全面掌控,且依然有不少消极怠工等各种问题。此外,项目施工过程中需要实时掌握项目的进展情况,现在大部分都是单纯地利用相机拍摄施工现场的二维画面,该方法不能够对施工现场进行全面分析。因此,利用无人机在现场进度管理中主要有以下几个应用与优势:①将高清摄像头搭载于无人机,通过设定固定航线、控制云台可以在施工现场从不同高度、不同角度监督工人们施工,可以更有效地监视和规范员工的行为;②无人机搭载三维激光扫描仪获取施工现场点云数据,通过revit等建模软件建立三维模型,对比规划设计的BIM模型分析进度等,方便项目管理者查找疏漏并及时制定下一项工作的实施方案;③从高处监测整个工程施工状况,通过设置飞行路线,拍摄关键施工点、人工难以接近的现场,帮助管理者从整体上了解施工状况,并准确及时地做出决策[16];④结合航空摄影技术、虚拟图像技术可生成真实视图与虚拟视图混合的三维模型,重现施工现场[16]。(2)安全监管随着“智慧工地”的概念深入人心,人们越来越重视工程工地的安全问题。施工现场工作种类多、露天作业多、人员流动大、地形复杂,具有较大的安全隐患。但近年来,工地上高处坠落、触电、物体打击、机械伤害、坍塌事故常有发生。虽然人们越来越重视信息化现场管理的应用,采用远程监控施工现场,发现问题后及时与管理者沟通,但该方法无法做到事故预防,减少事故发生。因此,可以应用无人机监管安全,减少甚至杜绝事故发生,做好预防工作,包括:①监管施工人员是否按照规范安全作业,例如是否佩戴安全帽、高空作业是否有系安全带等;②监管施工单位是否按照安全管理规定执行,例如边坡等危险地带是否设有栏杆或明显的安全警告标志等;③监管施工现场交通组织情况,例如交通要道能否有序进出车辆、是否有拥堵现象、消防通道是否通畅等;④监管施工现场建筑材料堆放情况,例如钢筋、水泥等材料是否放置在规定的场地等;⑤监管施工现场设备操作情况,严禁人员在已吊起的构件下面或起重臂下旋转范围内作业、行走或停留等;⑥管理者实时场外监控,发现问题及时和现场人员联络,预防事故的发生[9]。(3)质量管理无论是现浇式还是现在大力提倡的装配式土木工程施工,都存在有质量隐患。现浇式土木工程施工中由于风荷载、地基不均匀沉降、混凝土配合比等因素,易导致建筑物、桥梁隧道等产生混凝土蜂窝麻面、露筋甚至裂缝等现象。装配式土木工程施工中由于部分叠合板跨度过大、运输过程中板间挤压等产生裂纹,裂缝延伸至整个板块,导致构建破坏等问题。传统的质量检测方法是利用专业仪器对建筑物或桥梁隧道等各个部位的力学性能进行测验,用肉眼或者望远镜等辅助工具对其进行外观质量测验,对于特别复杂的工程的特殊部位或者超高层建筑,人工检测危险性大、效率低、难度大,且对于一些面积大或不易观察的地方容易产生检测遗漏的现象[11]。结合无人机的优势与土木工程质量问题的特点,无人机在土木工程施工过程至质量管理中的应用主要为:①无人机搭载自动扫描摄像头,围绕建筑物或桥梁隧道等工程表面飞行,定点悬停观测,将图像传输至地面站,经图像处理等软件技术自动识别裂缝等信息[9];②配有360°全景摄像头的无人机三维建模技术,结合图像特征提取技术,记录质量问题所在位置[8]。(4)绿色文明施工近年来,随着城市的发展,环境保护是人人关心的话题,因此土木工程施工也要求绿色、文明施工,那么无人机在绿色文明施工中的应用主要有:①无人机搭载PM2.5检测仪等专业设备,监测施工现场扬尘问题,自动、准确地识别宽广区域的污染源[10];②掌握材料和设施堆放、废物废渣清理、夏季凉棚及冬季暖棚、照明设施等情况,实现文明施工。
4无人机在土木运营维护阶段的应用
工程完成后投入运营,并不意味着对工程的监管结束。虽然原则上任何一个建筑物或桥梁隧道等都有一定的使用寿命周期,但部分工程在未达寿命周期就会出现质量问题,类似于2017年4月14日杭州萧山一段刚建成8年的高架桥坍塌的事件常有发生,因此我们有必要在工程运营阶段进行监测与维护。现在无人机已经逐步应用于工程运营阶段变形检测中,主要有:使用无人机获取桥梁隧道、建筑物等表面信息,借助图像提取技术提取裂缝,获得裂缝宽度大小、混凝土塌落状况等指标的定量检测以及工程表面各种缺陷的定性检测,比较变形允许值,管理者可快速判断是否需采取措施预防坍塌等事故发生。
5无人机在土木工程应用中的挑战
高职土木类专业主要培养从事建筑施工管理的专门人才,使管理者具有较强的专业技术及技能水平。其中,土木工程测量是工程建设的主要导向技术,是土木工程技术人员从事工程建设管理工作的基本技术。土木工程在各个阶段所进行的测绘工作,工程施工过程和运营管理阶段,对高层、大型建(构)筑物进行沉降、位移、倾斜等变形观测,以确保建(构)筑物的安全,并为建(构)物结构和地基基础的研究提供各种可靠的测量数据。因而学习并掌握土木工程测量课程的基本理论和技能是土木工程类专业学生将来从事现代工程建设的基本条件。对于本课程采用项目教学法能取得较好的教学效果。
1.项目确定
项目教学法的特点是教师通过分析教学内容,分解教学任务,将要讲授的知识蕴含于学生完成的任务之中,学生通过完成任务达到掌握所学知识的目的。将知识分解为具体的项目是核心的步骤,并且项目要能够有效地涵盖大纲所规定的知识点,因而分解的难度是很大的,所以我们在分解项目时应满足以下要求。
(1)项目所涉及的知识和技能在教学大纲所要求的范围以内;
(2)学生对所确定的项目及其结果有着较强的兴趣;
(3)项目所涉及的内容是学生所比较熟悉的;
(4)项目所涉及的知识和技能、所涉及的内容符合最近发展区理论,学生通过主动探索和学习是有能力完成的;
(5)在项目完成过程中,最好能有利于对学生进行情感、态度和价值观的教育。
土木类专业测量课程的主要教学任务是使学生了解和掌握测量的基本原理和方法、测量仪器的操作应用,为将来从事土木施工管理打下坚实的理论基础。本课程具有实践性、技术性强的特点,较为适用项目教学法。据此特点并结合教学大纲要求,可将此课程分为四个阶段性的项目。具体内容如表一。
表一中的各项目是根据一定的情景导入相关的任务,让学生分组讨论,根据任务的需要去学习相关的基本知识和操作技能,再进行综合实训。任务的完成由学生来主导,而教师则是通过引导讲解的方式帮助学生学习基础知识,通过示范操作引导学生掌握操作技能,给学生以足够的时间去练习操作掌握所应具备的技能,进而利用所学技能完成项目中的任务。在任务完成的过程中能始终体现以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的模块化教学。
2.任务实施
对于项目中的内容我们可通过情景导入、任务驱动的方式来实施,而“任务驱动”法中学生的兴趣等都将直接影响到学生课堂上探究的效果。因此,任务的设计要由浅入深具有层次感,要注意学生的特点和接受能力的差异。例如我们为让学生掌握全站仪(经纬仪)的操作应用技能可进行如下的情景、任务设置。
通过情境展示和对三个递进式的提问的解决来完成。
情景展示:选一有高(低)电线通过的道路。
提问1:目测,电线距路面铅垂距离(悬高)为多少?
视觉的局限性不能满足施工或设计需要,引出利用工程测量的需要。
提问2:用什么方法可以既简单又准确地知道电线悬高?
从电压线上悬线绳测量出线绳长度,或找一较长木杆置于电压线下再量出线与地面间木杆长度。
提问3:高(低)压电线都有通电,上述方法因危及工程人员的人身安全而不可使用,这样我们如何测量电线的悬高呢?
通过分组讨论,形成共识:
①利用我们已具备的数学知识――勾股定理;
②先离开高(低)压电线一段距离并测出已选点到电线最低处在地面上的投影的水平距离;
③测出所选点与电线最低处连线的垂直角,算出电线悬高。
归纳总结,得到全站仪的应用实质,说明全站仪的一种应用――悬高测量。
最后由学生分组去完成悬高测量。通过任务的完成,学生体会到工程需要产生了工程测量,问题推动着测量技术的发展,测量技术的发展解决了工程产生的实际问题。
从项目实施的情况来看,学生在理论学习中对问题有了一定的认识,也初步形成了计划,但真正在任务完成的过程中却又不知如何开始,这恰恰体现了实践的重要性和不可替代性,教师不要急于指导,要让学生独立思考、讨论;对学生的提问,教师要根据实际情况启发式地回答问题,引导学生分析思考,进行解决问题,同时教师要关注各小组任务实施情况,及时发现指正学生在任务实施过程中的不当之处,以能够在有限的教学时间内达到最佳的教学效果。
3.成果评价、分析总结
评价是学生对知识掌握和能力提高的重要阶段,当学生完成一项任务后,教师应及时对学生的学习情况做出反馈和评价。评价对学生探究学习有很好的约束作用,同时也会对学生的学习具有指导、促进作用。在任务完成后给学生一定的时间进行交流、讨论及总结。可由学生各级组代表上台发言,讲解对新知识的理解、掌握、熟练应用情况,在任务完成的过程中遇到的问题及解决的办法,同学间相互协作的情况;然后其它小组提问由发言小组回答,最后教师对各组情况进行点评,总结分析各组任务完成情况,表扬先进,指正不足,进而提出改进的方法及方向。总体来讲,在本课程的项目教学中应重点注意以下几点。
(1)教师在上课前要对学生有充分的了解,根据其实际情况精心设置项目中的任务;
(2)在项目实施过程中要考虑学生的能力差异,做到分组合理,以利于教学任务的实施;
(3)在每一任务(或任务中一阶段)完成后要及时总结分析,给学生一定的约束感,同时也对所学知识与技能进行巩固与提高;
(4)对于学生的成绩考核与省测绘局职业技能鉴定站联合采用考证制,既能提高学生的兴趣,又具有实用性。
4.结语
土木工程测量课程的项目教学真正实现了由以教师为中心向以学生为中心、以课本为中心向以项目为中心及以课堂为中心向以实践为中心的转变,能充分调动学生学习的积极性,满足学生的学习欲望,培养学生自主学习、独立分析和解决问题的能力,同时使学生体验到探索、发现、创新的喜悦,树立了自信,增强了成就感。体现了“以学生发展为中心”、“以能力为本位”、“以就业为导向”的职业教育指导思想,因而是较为适合高职测量教学的一种教学方式。
参考文献:
[1]王汉雄.《土木工程测量》教学体系改革与创新[J].矿山测量,2007,(3).
关键词:土木工程;测量;实践教学
中图分类号:C961;TU-4 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2012)04-0017-03
随着高等教育的普及和教学改革的逐步深入,社会对人才的培养也提出了更高的要求,实践型人才已成为社会各个行业所急需的资源。通常所说的实践型人才是指“掌握了直接能应用于工作的专业型人才”,其主要特点是能在其从事的行业中应用已有知识创造实际价值。为了更好地为中国的社会主义现代化建设提供专业型实践人才,高校应主动配合中国教育实践改革的方向,根据现阶段社会的实际情况,建立一套适合中国国情的实践型人才培养体系。如何建立适合中国国情的工程实践型人才培养模式已经成为高等教育发展的内在动力之一[1]。文章以土木工程人才培养为例,分析了实践型人才培养的现状,探讨了相应的培养模式。
一、土木工程专业人才实践能力培养意义
(一)土木工程人才实践能力培养背景
自1995年中国教育体制改革开始,土木工程专业已经根据国家教育改革的精神进行了实践型人才培养的初步尝试,并取得了一定的成果。如有些高校已经根据建筑行业的需求培养了大量的专业测绘人才。建筑行业的专业人才培养体系和方式已经不能满足中国经济的快速发展对实践型人才的迫切需求,需要建立健全一套符合现代社会需求的专业人才培养体系。高校应深入分析国内外大量实践型人才培养的成功案例,筛选出符合中国国情的经验加以借鉴[2]。通过长时间的教学实践活动,笔者认为目前的教学改革主要包括以下6个部分:试点调研、改革理论、方案研究、实际应用、实践反思和总结推广。反思理论研究和实践教学过程中发现的问题,明确高校改革的实际内容,健全相应的理论体系,建立一套适应中国国情的土木工程学科教学体系,全面提高学生素质,优化人才结构[1]。
(二)土木工程人才实践能力培养的必要性
中国教学改革的目的是建立完备的实践型人才培养模式,其具体实施目标是为实现中国现代化进程和全面建设小康社会提供批量人才。近年来,随着国
内建筑行业的蓬勃发展,高校对土木工程专业发展的热情与日俱增。土木工程专业实践教学环节的主要任务是通过实践手段加强学生的实际动手能力,尤其是应用基本知识解决实际问题的能力。土木工程实践教学环节对学生专业知识面的扩展和创新能力的培养具有积极意义。基于中国的基本国情,高校培养的各种人才还不能完全满足社会的需求,如土木行业实践型人才的缺乏已严重制约了土木行业的发展。为此,高校如何借助目前这一有利形势改良土木工程专业的人才培养结构,已成为现阶段土木专业教学改革所面临的一个严峻问题[3]。
二、土木工程专业人才实践能力培养模式现状
(一)土木工程专业实践能力培养体系不合理
1. 内容多,课时少
在课程设置方面,土木工程测量学课程教学内容庞杂,需要占用大量的时间,而将测量学课时压缩至54个学时,课时少难以培养学生的实践能力。
2. 理论课程多,实践课程少
土木工程测量学课程是专业基础课,其实践意义远大于理论知识的掌握。目前高校的教学活动一般以教学大纲为教学目标,而教学大纲提供的教学内容庞杂,忽视实践操作,没有集中突出教学重点,对学生的实践能力的培养不利。尽管现代多媒体手段已广泛应用于课堂教学中,但是由于没有实践支持,学生对枯燥的理论知识缺乏兴趣,严重影响他们学习的积极性。许多学生甚至经过一学期的学习,对仪器和工具的操作方法还是一无所知[2]。
3. 教学内容照本宣科,枯燥无味
土木工程专业课程一般包括理论和实践两个方面的内容。在教学活动中,照本宣科的教学方式对学生自学能力的培养非常不利。把实践性教学精神融入课堂授课过程中,教学内容必须与时俱进,适当地加入一些合适案例让学生进行分析总结,联系课堂所学内容,切忌照本宣科。
(二)实践教学环节不系统,体系不完善
教学大纲要与时俱进,正确定位,扬长避短,充分发挥自身优势[4]。然而,当前教学往往忽视了对学生创新观念的培养。随着社会对土木工程专业人才的需求越来越高,仅学习理论知识而不加强实践能力的培养对学生的日后工作很难有实际帮助。因此,对研究型人才和实践型人才的培养不能有所偏颇,这就要提高教学内容的改革层次,既要注重理论知识的构建,又不能放弃实践能力的培养。实践环节的重视程度不高使学生学习积极性受挫。如何根据课堂的实际需要,从课本出发完善实践教学体制,成为当下教学改革的重要内容之一。实践教学应该在一个完备的体系下进行,现阶段的无体系实践教学,不仅教学效果较差,而且学生所学知识也难以满足日后工作的实际需求。
(三)缺少实践综合素质高的师资队伍
培养学生的工程实践能力需要教师自身具备较高的实践素质,但现阶段许多从事土木工程指导的教师并没有丰富的实践经验。首先,高校教师一般都是从学校招聘而来,缺乏工程实践经验;其次,当前的教学评估体系过于强调教师的资质,导致许多教师片面追求高学历而忽视了自身实践能力的培养;最后,工程系列教师的待遇很难和普通教师相提并论,严重损害了他们工作积极性。
三、完善土木工程专业人才实践能力培养体系
在对土木工程人才实践能力培养体系的构建过程中,应体现以学生为本、因材施教教学理念,充分发挥学生的主观能动性。
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)23-0124-02
在工程项目建设中,最重要、最基础的工作就是工程测量,它贯穿于工程项目的始终,从项目规划、设计到施工,乃至运营管理阶段都离不开测量工作。在设计阶段,场地地形图、平面图是设计的依据;在施工阶段,将工程设计图纸转化为工程实体、测量放线等都属于测量的范畴;在其运营管理阶段,建筑物的变形观测离不了测量。目前,像我们这类二本院校的土木工程专业学生,毕业后直接去现场从事项目施工工作的较多,即使几年后晋升为工程师甚至高级工程师,也离不开测量工作或管理工作。因此,测量技能就成为了土木类专业学生的最实用、最急需的基本技能。
一、工程施工测量人员的岗位职责
所谓“岗”就是指任职岗位,即从事这个岗位的职责、最需要具备的知识、能力和素质要求等[1]。对于建筑行业的施工测量岗位,基本可归纳为三类[2]:一是测量工,他们只负责仪器具体操作,是在技术员、测量员的详细具体操作指令下,应用水准仪、经纬仪、全站仪或RTK等测绘仪器设备来完成具体测量任务,而自己并不具备独立完成工程测量任务的能力,在工程中往往只是作为测量辅助人员来使用的。二是测量员,既掌握测量仪器操作技巧,也具备独立完成一定的工程测量任务的能力。在工作中,他们只需技术员发出简单总体的任务指令,而无需详细的具体操作指令,便可完成一定的测量任务。在工程测量实际中,他们是可以独当一面的。三是测量工程师,他们既具备仪器操作技能,可以完成一定的工程测量任务,也具备完成一定的工程技术管理工作能力。在实际工程中,他们无需别人发出工作指令,自己可以根据工程进展来安排相关的测量具体事项,可以独立完成单项工程的测量工作。在具体工程实践中,具有双重身份,即测量员和技术员或施工员。目前,土木工程专业本科毕业生(特别是一线施工人员)步入工作岗位后,一般都需经历从低到高的岗位转变工程。第一阶段,就是一般的“测量工”,这个阶段所经历时间的长短与毕业生掌握的仪器操作技能的熟练程度和所接触的工程项目难易程度有关,有半年、一年甚至更长时间的,当然也有1~2个月的。跨过这个阶段,就进入了“测量员”阶段,这时他们就成为技术部的一员,与技术员一起工作,其所需时间长短同样由个人的工程素养及工程项目的具体情况决定。最后阶段,即成为“测量工程师”=“技术员+测量员”,也成为了技术部的主要成员、骨干甚至负责人,开始指导其他技术员、测量员开展工作,这个阶段时间的长短主要与个人的具体岗位升迁有关。
二、工程测量教学的现状
工程测量是土木工程专业必修的一门基础课程,内容包括测量学基本理论、基本方法、基本技能和各种测量仪器工具的技术性能、操作方法及其使用技术等,具有覆盖面广、实践性强、更新速度快的特点。课程教学目的就是要通过课堂教学、实验、实习等各个环节使学生掌握测量和放样的基本技能,培养学生实际操作能力,并能运用所学知识和技能,正确分析和处理工程中出现的各种测量技术问题,使其毕业之后达到就业“零适应期”。进入21世纪以来,随着计算机技术和信息技术的快速发展,测绘科学领域的理论、技术也发生了根本性的变化。在土木工程测量工作中电子全站仪、测量机器人、数字水准仪、GPS测量、激光三维扫描技术等已被广泛使用。这些技术的应用,使得控制测量、地形图测绘、施工放样、高程传递等技术已经与传统方法截然不同,而目前工程测量课程教学大多数仍然使用传统模式,以测量的基本理论为基础、以传统的水准仪、经纬仪等仪器为根据、以高差、角度、距离测量为内容开展教学,对新兴的工程测量仪器、技术等内容介绍甚少,即使有些院校已经购置了全站仪、电子水准仪等现代测量仪器,单由于课时、场地等原因,只是在实验课上以观摩的形式进行,学生对这些仪器的了解往往仅限于简单的使用,对一些深层次的原因甚至不知,更谈不上结合岗位、部位、阶段的具体要求来制定测量方案并实施,致使很多毕业生工作后遇到工程实践时无从下手。针对这些问题,结合多年教学工作的体会、土木工程专业学生就业和行业岗位的需求,构建了“以岗导学”的“三段式”工程测量教学模式并进行实践。
三、“以岗导学”的“三段式”土木工程测量学教学模式构建与实践
1.“以岗导学”的“三段式”教学模式。为了达到教学为实际工作服务的目的,我们根据课程特点和岗位要求,从岗位职业能力要求出发,以岗位执业能力为核心,构建了递进的“三段式”土木工程测量学教学模式。将他们工程测量学课程教学与工程测量的三个不同层次岗位要求对应,将其划分为三个时间阶段,即基础理论教学、基本操作技能训练(课程实习)、综合任务实训(专业实习)三个阶段,以项目作为任务驱动教学,实施全过程考核,引导学生在真实生动、严谨有序的训练中提升测量综合技能,加快学生在工作中不断实现岗位提升。
2.“以岗导学”的“三段式”教学模式的实施。以工程测量岗位职业能力为核心,将工程测量课程教学内容与岗位职责要求相对应,开展工程测量课程教学改革研究。①根据行业特点和土木工程专业教学的具体情况,依据国家相关职业标准,将岗位技能需求与教学内容对照,设定土木工程测量学课程教学的目标、内容、方法和要求。②通过对同类院校和企业调研,对测量工作各层次岗位和一些典型测量工作任务进行分析,针对职业能力需求不断优化项目式教学内容。③结合毕业生就业去向,按照不同层次岗位技能需求,选择对应的教学内容,构建了“三段式”的模块化课程。④组织编写“三段式”教学方案并在土木工程专业学生中开展实践,同时,不断总结优化,与企业技术骨干、相关院校专家一起编写“三段式”教学的配套教材,共同使用。
四、结语
以岗位需求为导向,以职业能力训练与职业能力培养为主线,以工程项目现场所需要的知识、能力为内容[8],坚持理论与实践结合的原则,将现场测量人员的不同层次岗位要求与教学各阶段相对应,构建了特色鲜明、与国家(乃至国际)行业标准紧密接轨的“三段式”土木工程测量学课程教学模式。自2001年以来,我们按照“三段式”教学模式在99-13级土木工程专业学生中开展课堂、实验、实习等各个环节教学,使学生的测量技能实现阶梯式提升,逐步形成岗位职业能力,使其毕业之后达到就业“零适应期”,直接步入第二层次(测量员)开展工作。
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Thoughts and explorations to the improvements of civil engineering specialty practical teaching quality
Zhang Minxia, Xu Ping, Wang Youkai
Henan polytechnic university, Jiaozuo, 454000, China
Abstract: Civil engineering specialty is strong professional, practical, comprehensive and social. Practical teaching in the teaching of civil engineering plays a very important position. By analyzing the problems and shortcomings of college teaching of civil rngineering, optimizing the practice sessions, various multi-level experimental teaching and increasing the construction of teachers are proposed so as to improve the quality of practice teaching for civil engineering specialty.
Key words: civil engineering; practical teaching; teaching quality
近十多年来,随着我国改革开放的不断深入和社会经济的飞速发展,以及城镇化建设和大型基础设施建设项目的不断推进,我国土木工程行业迎来了前所未有的大发展,但也面临着严峻的挑战:社会急需一批基础过硬、适应面宽、创新能力强、综合素质高的多层次复合应用型土木工程专业人才[1-2]。但在新形势下,我国土木工程教育出现了比较大的“弊病”—毕业生缺乏工程实践背景、创新意意识薄弱、理论与实践严重脱离、动手能力较差。为迎接挑战,适应我国土木工程发展的新形势,我国高等院校土木工程专业人才培养模式需不断改进完善,教学质量亟待提高。土木工程专业课程结构体系分理论与实践两大教学环节,而传统教学更关注理论课程教学,事实上土木工程专业是一个理论与实践紧密结合的学科,实践性很强。实践教学将理论与实践相结合,不但能激发学生的学习兴趣,同时能让学生综合运用所学理论知识,系统解决实际工程问题。因此,提高土木工程专业实践教学质量,有利于培养具有创新精神、实践能力和国际视野的高质量、高层次、高素质的土木工程师。
1 土木工程专业实践教学存在的问题
土木工程专业具有很强的专业性、实践性、综合性和社会性。实践教学旨在培养学生应用专业理论知识和方法解决工程实际问题的能力,培养学生在实际工程环境和社会环境中的创新能力、协调能力、交际能力、沟通能力、团队合作精神等。长期以来,由于高等教育中一直存在着重理论轻实践的倾向,造成实践教学管理松散、系统性差、实践教学资源投入不足、学生实践较少等问题,影响了对学生动手能力、工作适应能力和创新能力的培养,无法满足土木工程行业对复合应用型人才的需求。近些年来,由于我国土木工程行业的飞速发展和高校土木工程专业的整合与扩招,造成师资队伍紧缺和教育资源(尤其是实践教学资源)投入相对不足,在实践教学环节出现了一些亟待解决的问题[3]。
1.1 实践教学计划和内容不够完善
土木工程专业实践教学环节的形式是多样化的,包括实验教学、课程设计以及实习等环节。其中实验教学和课程设计主要是针对一门课程进行,在实验教学中由于教学计划的调整,专业课学时压缩使实验课学时减少,致使有些基础实验变成了课堂演示实验,全部实验由教师演示多媒体课件,学生只是观看浏览,实验仍停留在书本上,学生动手操作的能力得不到有效锻炼与提高。课程设计主要存在设置的内容过于单一,在课程设计中学生存在抄袭现象,其创新意识得不到有效提升。实习环节主要包括地质实习、测量实习、认识实习、生产实习、毕业实习等多个环节,实习环节多而涣散,内容缺乏综合性和系统性。在时间安排上,生产实习和毕业实习时间过短,学生实习流于形式,系统性不强。另外,实践教学内容难以与工程实际结合,有部分内容滞后,脱离社会需求,学生缺乏对工程项目整体性、过程性的认识和理解,教师难以对学生进行综合训练和全面检验,更谈不上对学生工程素质和工程实践能力的培养。
1.2 师资匮乏严重影响实践教学质量[4]
随着学生的扩招,学生人数成倍增加,给实践教学质量的提高带来更大的困难。近年来,虽然高校不断加大人才引进力度,师资队伍得到扩充,但教师数量相对匮乏。在实验教学、课程设计、毕业设计中,教师常常要同时指导很多的学生,学生难以与教师及时深入交流。在实习环节中,由于招生规模的扩大,联系实习单位和教师指导的难度越来越高。实践教学中,学生和教师之间缺乏及时和足够的沟通交流,学生的疑惑得不到及时有效解答,严重影响了学生动手能力和创新能力的提高。同时,由于实践指导教师相对较少,造成一些高校实践环节的教学管理松散,不能有效建立和落实一整套切实可行的实践教学管理制度和质量保证体系,对实践环节的教学管理与考核达不到细致严格的要求,实践教学质量难以保证。
1.3 实践教学资源投入的问题
教学资源投入不足一直是各高校面临的突出问题,在实践教学环节显得尤为明显。在实验教学中的实验仪器设备购置、实验消耗材料和实验室建设等方面,部分高校由于教学资源投入不足,使得实验教学存在较大的困难。在实习环节中,土木工程专业一般包括认识实习、生产实习和毕业实习等,实习中需要投入的教学经费较大,而部分高校投入实习经费相对较少,不能有效保证实习的质量和时间。实践教学资源不足已经严重影响到实践教学的质量。
1.4 实践教学基地建设困难[3]
土木工程专业实践环节较多,建设校内外实践教学基地,能在目前较大的教学规模下保证学生参与社会实践,培养学生实践能力和工程素质,提高实践教学质量。实习基地能使学生在实习过程中“看到、学到、做到”,实习基地的指导教师来自企业研发和生产的第一线,有丰富的实践经验和独特的思维模式。这种实践经验和思维模式将潜移默化地影响学生。由于土木工程项目的一次性、复杂性和风险性特点,长期以来,高校对实训场所、设备和外出实习经费的投入严重不足,于是倾向于与企业合作,寻求企业对实践教学的支持。由于校企双方目标不同,特别是企业受现实生产环境与接纳能力所限,很难投入一定的精力和财力来支持高校的教学,即使学校能支付少量的费用,企业也不愿意放手让学生去现场实践。除此之外,各方对于学生的安全责任也是制约企业支持实践教学的一大瓶颈。
2 提高实践教学质量的方法与探索
2.1 优化实习环节,提高教学质量
实习是实践教学的重要环节,土木工程专业实习一般包括认识实习、生产实习、毕业实习和课程实习(如工程地质实习、测量实习等)。在实习内容制定时,应该紧密结合工程实际,拓宽学生的专业视野。如在工程测量实习中,测绘工程专业、工程地质专业、土木工程专业都需要进行,但在内容安排方面应该有所区分,土木工程专业测量实习内容不能只停留在导线、高程、角度等方面,要结合工程项目或拟订工程项目,使学生学会如何根据工程特点进行施工放线、场地测设、标高控制、道路中线测设等方面的工作, 以提高学生适应工程实际的能力,真正做到学以致用。生产实习和毕业实习应该深入生产企业,让学生深入生产一线,结合所学专业知识,采用灵活多样的方式进行。此外,学校可以经常举办小型工程项目设计大赛,让学生真正参与结构设计、优化、施工环节等,让学生自己动手,积极参与,切实提高学生的创新意识和工程意识。
2.2 多方面、多层次开展实验教学,提高学生的分析研究能力
土木工程专业实践性很强,要让学生理解理论知识,实验是不可缺少的实践环节。土木工程专业实验可分为基础性实验、设计性综合实验及研究性实验等3个层面。基础性实验要求学生对材料的物理、力学、化学特性进行实验分析,要求学生掌握实验基本原理和实验方法,熟悉土木工程专业常用仪器设备的操作,目的是提高学生进行实验的基本技能、动手能力及实验数据分析能力。设计性综合实验是在指导教师和学生共同参与下,综合运用所学专业知识,创造性地设计实验。旨在锻炼学生的思维,让他们熟练运用专业基础知识,提高创新意识。研究性实验主要是针对高年级的本科生或研究生开设的具有较强研究性、前沿性的实验项目,目的是提高学生的分析研究能力。许多高校土木工程专业都对学生开设有基础教学性实验和开放性实验,通过多方面、多层次开展实验教学,提高学生的分析研究能力。
2.3 加大师资队伍建设,保证实践教学质量
实践教学相对理论教学需要的师资力量更大,但目前许多高校师资队伍严重不足。在土木工程专业中,要求毕业设计中每位教师指导的学生人数一般不能超过10人;课程设计、专业实习中每位教师指导的人数一般不能超过一个自然班(30人左右)。但许多高校师资力量相对较弱,难以保证实践教学质量。因此,切实加大师资队伍建设是提高实践教学质量的基础。加大师资队伍建设,确保合理的师生比,学生在实践教学环节中有更多与教师沟通交流的时间,学生的疑惑可以得到及时解答,思维可以得到系统的训练,实践教学质量得以稳步提升。
3 结束语
随着我国土木工程行业的飞速发展,高校人才培养应该注重培养满足国家战略需求、满足行业企业发展需求的人才,确立全面发展的人才培养理念,建立高校与行业企业联合培养人才机制,不断提高学生的工程意识、实践水平、创新能力和综合竞争力。实践性教学作为土木工程专业教学的重要环节,其教学质量关系到人才培养的质量。在土木工程实践性教学方面还存在许多不足,需要广大高校教育工作者不断总结经验和探索提高。
参考文献
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土木建筑工程中的结构及地基加固技术是保证建筑物稳定的前提,需要在施工环节中采取一定的技术手段加以完善,以便提升建筑整体的质量水平,从而满足相关功能的应用。
一、土木工程的结构设计方法
1、钢筋混凝土的结构设计
现阶段的建筑施工中,大多应用钢筋与混凝土的混合材料,主要特点是施工便捷、耐用性能高,但由于周围环境的影响,使其墙体结构容易出现裂缝现象,因此需要在设计环节中,注重钢筋与混凝土原材料的比例配置,进而减少此问题的发生。其中混凝土材料中的石灰与水泥比例需要通过对建筑承载能力的计算来确定,对于骨料的选择最好不要天然材料,选取人工制造的类型,避免其影响整体结构的稳定性。而钢筋的选取主要是考虑其承载作用,在设计选材时需要对钢筋横截面大小进行计算,而且要综合分析表面的螺纹格式,在结构上的强化设计能够提升钢筋材质的承载能力。
2、钢筋混凝土结构的设计原理
钢筋混凝土结构的设计需要考虑整体的结构强度,并且根据计算结构进行材料比例的调配,设计阶段首先要对整个墙体的垂直承载能力进行计算,还要综合设计剪力的分散情况、结构自重以及基层的稳定性,并且后续的施工环节要严格按照设计时的配比要求进行,进而提升钢筋混凝土整体的承载能力,避免受到外界环境的破坏。由于组成钢筋混凝土的两种材料受力性能完全不同,在以道路桥梁及其水利为主的土木工程中,不同的受力构造形成了结构系统,主要包括7个方面:斜截面承载力计算、正截面承载力计算、扭曲截面承载力计算、预应力混凝土结构、裂缝控制及耐久性设计、高性能混凝土和纤维增强混凝土性能结构设计、钢筋混凝土构件的延性与抗震设计。
3、钢筋混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构的优点主要可以从4个方面来阐述:耐久性及耐火性能好,在保养和维修方面几乎不需要花费物力和财力;抗震性能好,整体性好;具有可模性,可以根据实际的需要浇制各种尺寸;节约钢材,在某种程度上可以与钢结构互换,从而节约钢材。钢筋混凝土结构的缺点主要可以从两个方面来阐述:自重大,在设计跨度时,构建运输不方便;施工时间长,特别是在制造模板时费料多,同事在养护的过程中浪费了时间。
4、钢结构施工中的重难点
土木工程建设质量受多种因素影响,尤其是在钢结构的安装过程中,一旦出现材料选取不当或者是施工技术欠佳的问题都会对使用安全带来影响。
第一,选材与连接
钢筋在进行安装及焊接过程中,由于人为及外界条件的因素,会在一定程度上影响材料的连接效果,使其无法完全达到图纸要求,进而在某些部位容易出现薄弱位置。再加上选材过程中对钢材料鉴定疏忽也会影响整体的承载能力,使得钢筋结构无法达到预期效果。因此必须在实际选材环节及构件连接环节提升监管力度,保证整体强度达到要求。
第二,截面形状
钢筋材料与其他板材设计规格可能与实际情况存在差异,需要现场对材料进行加工处理,达到使用标准。常见界面形式为“工”与“十”字形式。在房顶施工中最为常见。这些施工工艺难点同时也是土木工程中的重点项目,应得到质量监管人员的高度重视,对钢材料进行有效处理,避免发生材料浪费现象。
二、土木工程中地基加固技术分析
地基的加固一直以来都是土木工程中的难题,主要的技术有5类:排水加固法、换填加固法、胶结法、加筋法和挤压法。由于施工的地段不一样,因此在实际的方法运用中要综合考虑各种因素。在地基加固技术常用的方法中,换填法分为换土垫层以及置换两种方法。当建筑物基础下的持力层比较软弱,不能满足上部荷载对地基的要求时,常采用换土回填法来处理。施工时先将基础以下一定深度、宽度范围内的软土层挖去,然后回填强度较大的砂、石或灰土等,并夯至密实。换土回填按其材料分为砂地基、砂石地基、灰土地基等。排水加固法主要适用于相对湿润的地带以及沼泽地带,在实际的使用中主要的方式有提案载预压法以及真空预压法。加筋法主要是为了保证土质的稳定性,适用与高层建筑。
三、结构截面设计中的常见问题分析
1、场地类别对抗震等级的影响
不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关,框架截面设计受抗震等级的影响比较大,在抗震规范中查出抗震等级主要的依据是房屋高度和设防裂度。在土木工程中,对于I类场地要进行具体分析,由于抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样,所以在设计上也要注意。
2、框架柱的计算长度
在框架柱的计算过程中,首先要取框架柱的长度为结构的层高,但是由于梁柱纵筋相互交叉形成的节点连接接近刚接,不是结构力学当中的铰接及固结,所以要严格按照相关的混凝土结构设计规范来确定各种柱的计算长度。
3工程测量和施工管理技术与方法
工程测量,即工程建设中的所有测绘工作,包括在工程建设勘测、设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作。它是直接为各项建设项目的勘测、设计、施工、安装、竣工、监测以及营运管理等一系列工程工序服务的。在整个施工过程中,工程测量都起了重要的基础性作用,没有测量工作为工程建设提供数据和图纸,任何工程建设都无法进展和完成,同时在工程测量的过程中需要认真观察、统筹全局,在数据的记录上要精准。
4、压密固结法
压密固结法包括了强夯、降水、压密注浆与真空预压等,压密固结法主要适用于大面积松软的地基处理。强夯地基加固技术使用强夯机辅助进行,降水技术一般是利用水管进行喷射。压密注浆技术是压密固结法的重点,主要是利用注浆泵通过压力把搅拌好的水泥粉煤灰等浆液压入计算好深度的土地中。而压入土地中的浆液挤压注浆管四周的土体,然后使得土体中的空气与水分排出,并使得土体更为紧实。在土地中的浆液经过一定时间后会凝固,从而把原来松散的土层或者缝隙凝结起来,成为高强度的整体。另外,混合浆液流进土地中的各个缝隙中,形成支架,使土体的稳定性提高。而浆液凝固后,其也隔水效果强,也就降低了水侵蚀作用。
结论:土木工程中钢结构及地基问题的加固处理是保证整个建筑稳定的基础,因此需要不断研发新的技术来实现结构及地基的优化设计,通过材料的配比、选取、结构的连接处理以及新技术方法的应用,来不断的总结创新,监督好工程质量的每一个细节,使得土木建筑工程不断提升自身质量,以适应社会的快速发展。
参考文献:
基金项目:大连理工大学教育教学改革实践教学专项基金(ZX201313);住建部高等学校土木工程专业指导委员会2013年土建类高等教育教学改革项目
作者简介:年廷凯 (1971-), 男,大连理工大学土木工程学院副教授,博士,主要从事工程地质与岩土工程研究,(E-mail) 。
摘要:为适应土木工程专业人才培养的国际化需要,文章针对土木工程专业基础课――工程地质课程,开展了英文环境下的教学实践与探索,主要从教材选用、教学内容与教学方式、实践性教学和教学效果分析等方面入手,总结了大连理工大学土木工程专业国际班英文教学的经验和体会,并探讨了一些教学中需注意的问题。
关键词:土木工程;工程地质;英语教学;教学改革
中图分类号:TU42;G642.4 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2014)01-0099-03
随着中国科技水平及国际地位的提升,由我国企业负责或参与的国际工程项目也越来越多,特别是在土木、水利工程领域,世界上许多国家都有中国的设计和施工队伍。这就要求我们开展更加广泛的科技合作、国际交流,培养更多适应国际工程项目建设需要的专业人才。在此背景下,大连理工大学经过多年的酝酿,对2011年土木水利大类招生的300名新生,进行了英语综合测试和严格选拔,确定45人为土木工程(国际班)的第一批学生。通过土木工程(国际班)课程的学习,使学生具备较高的专业英语水平,掌握扎实的专业知识,具有直接参与国际项目招(投)标、设计、施工、管理工作的能力,具有土木工程的基础理论与专业知识,具备较强的工程实践能力、创新意识与良好的综合素质。通过工程师基本训练,培养知识、能力、素质协调发展,懂管理、懂技术、懂经济、懂法规,具有国际竞争力的高素质、复合型、国际化的高层次土木工程技术人才。
一、开设国际班工程地质课程的必要性
作为土木工程国际班课程中的重要专业基础课,工程地质学是其中的重要一门,它是以地质学理论为基础,通过勘察、测绘与实验等技术手段来调查、研究、解决与各类工程活动(如土木、水利、交通、采矿、国防等)有关的地质问题的科学,是各类工程设施的合理选址、设计、施工与运营服务的应用地质学。可见,工程地质学是为了解决工程地质条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性很强的学科,工程技术人员解决工程地质条件与人类工程活动之间矛盾的能力将决定建设工程的质量和建设工程对生态环境的危害程度[1]。掌握好这一专业课程,对大型土木、水利国际工程项目的选址、设计、施工、管理和招投标工作将起到极其重要的作用,因此,开设这门课程十分必要。2013年上半年,根据国际班的培养方案总体要求,参照国内其他高校土木工程专业相关课程的双语教学经验[2-5],结合大连理工大学的实际情况,为土木工程专业国际班(小班授课)学生开设了工程地质课程并进行了全英语教学实践,总结出一些适合土木工程专业学生的教学经验,探讨了实施全英文教学中存在的问题和解决途径。
二、国际班工程地质课程英文教学的实践
(一)教材选用
当前英文教学主要有三种模式:(1)使用英文原版教材、英文讲授、英文互动交流、英文实验、英文作业及习题,即全英文环境。(2)使用英文原版教材、英文讲授,作业及习题、实验等采用中文模式。(3)使用英文原版教材、英文板书,中文讲授,作业及习题、实验等采用中文模式。考虑到学生特点及工程地质课程初次开设(没有其他地质类先修课程)的特殊情况,此次为学生推荐了两本原版英文教材,即F.G.Bell编写的Engineering Geology,Tony Waltham编写的Foundations of Engineering Geology,并参考Plummer等人编写的Physical Geology,供学生查阅。考虑到英文原版纸质教材费用较高,建议学生通过图书馆借阅或复印任课教师提供的辅助学习材料、电子材料和PPT讲稿等,节约了学生的学习成本,也提高了学习效率。
(二)教学内容与教学方式
课堂教学采用PPT讲稿,根据土木工程专业国际班工程地质课程的培养方案,基于对英文原版教材中重要内容的理解,并结合课程教学大纲的要求,专门制作了简化版英文PPT讲稿。总体上难度适中,观点鲜明新颖,层次上由易入难,并紧密结合工程实践。这样做,一方面可以避免学生花太多时间去阅读原版书籍,特别是在英语基础不好,专业词汇量缺乏的情况下,学生对厚厚的一本或几本书会产生强烈的畏惧感,从而产生厌烦心理;另一方面,综合多本工程地质原版教材而制作的PPT教案,能够覆盖课程领域的前沿信息和最新进展,使学生大开眼界、增长见识,达到课程教学要求。PPT制作中,根据土木工程专业学生的未来发展方向,对原版外文教材内容和知识框架适当节选,并充分利用图文并茂的特点,吸取了大量图片、动画等,作为教学使用。教学内容涉及地球及其内部圈层构造(2学时)、地质年代(1学时)、矿物与三大岩类(3学时)、岩石的工程性质(2学时)、风化作用(2学时)、地质构造(4学时)、地表地质作用与地下水(4学时)、地震与滑坡等地质灾害(4学时)、边坡稳定与加固技术(2学时)等,共计24学时。对每一专题内容中出现的生僻专业词汇进行了初步汇总,并给出简明词汇表供学生查用。
教学过程中,与学生进行广泛的互动,每一小节教学结束后,与学生开展课堂交流,回答学生提出的各种问题。以英文形式给学生留少量的课后作业,如岩石按成因划分的类别,在野外如何鉴别,岩石与土的联系与区别,举例说明地下水对工程建设的影响等题目。由学生英文回答上次课布置的作业并讲解,总体上达到了良好的教学效果。利用多媒体给学生展示大量的专业图片,调动学生的学习积极性,介绍一些国外的教学案例,加深了学生对工程地质问题的理解。同时,课堂上也开展了部分实物教学,如介绍各大类造岩矿物和三大类岩石,选取代表性岩矿、古生物地质标本,展示给学生,调动大家的积极性。在地质构造部分,将典型地质模型展示给学生,并与实际土木、水利工程项目相结合,学生积极性得到了极大提高,收到了事半功倍的效果。但课堂教学过程中也遇到过一些具体的问题,如讲解的岩石结构与构造部分,出现很多生僻单词,学生无法在课堂理解并消化,多是根据图片来猜测意思,这样就只能利用课余时间和学生交流其中文含义,以达到深刻理解知识点的目的。还有地质年代表,要求学生记忆这些单词和含义,避免课堂讲授涉及时,学生没有概念,以致课堂接受率和收益率下降。
(三)教学效果分析
授课结束时对听课的学生进行了口头调查,绝大部分学生认可工程地质课程的英文教学方式,学习兴趣浓厚。感觉通过这种方式教学,不仅学到了专业课知识,还提高了专业英语水平,尤其是英语听力的水平。此外,根据学校教务网站在学期末显示的调查结果,学生对教师授课的评价和对教学效果等的反馈接近99分,总体评价较好。对PPT教案的评价,学生认为内容丰富,条理清晰,且难度适中,只是涉及的专业词汇没有注音标,给阅读和表达带来一些困难。对课堂教学效果,几乎所有学生表示认可,多媒体教学直观、丰富、有效,并有助于理解课堂英语讲授,课后也有助于复习和巩固加强,可见多媒体的教学方式是值得肯定的。此外,少数学生反应由于自身英语基础有限,在听讲和阅读教材时会遇到一些障碍,感觉学习效果不是很明显,也有个别学生期待由外教来担任专业课程的讲授,体现真正国际化的感觉和学习氛围。在关于教学效果的调查中,部分学生欢迎采用双语教学模式,因为纯英语教学,如何将学习内容与非国际班工程地质课程接轨,如何理解中文版的工程地质词汇及内容,是很多学生比较担忧的一件事情。部分学生将来毕业时不一定到国外发展,很有可能在国内发展,与中国技术人员打交道,或在国外,也需要与国内技术人员打交道,这样掌握中、英文两种语言环境下的工程地质专业知识是很多学生期待的一种模式。
此次课程采用全英文形式的闭卷考试,总成绩含平时成绩、实验成绩和期末成绩三项。平时考核主要包括学生出勤率和布置的作业,通过作业考察学生对课程学习和掌握情况;实验成绩体现了学生实验动手能力和野外地质实习表现;期末成绩为考察重点,考核学生对知识点的掌握情况,还能考察学生的专业英文阅读分析能力。期末考试成绩分析列于表1,表明绝大多数学生的课程学习还是取得了不错的教学效果,但仍有极少数学生成绩偏低,没有达到预期的理想效果。
表1 国际班工程地质英文考试成绩分布表成绩人数比例成绩人数比例0~4912.3%70~791228.0%50~5949.3%80~891534.8%60~69920.9%90~10024.7% 三、国际班英文教学中存在的问题
通过在土木工程专业国际班开设工程地质课程的英语教学实践,总体上英文教学效果还是令人满意的,但也存在一些问题,在今后的工程地质英文教学过程中应重视以下几个方面。
(一)教材建设
目前国内还没有正式出版的供土木工程专业国际班全英文教学使用的教材,而国际上原版工程地质课程英文教材又太厚也太贵,给学生学习带来不便。如何根据专业特点、课程要求、学生英语水平等,编写适合土木工程专业学生学习的全英文教材,是短期内亟需解决的重要问题。
(二)实践性教学改革
改革实验教学模式,采取英文为主、中文为辅的教学模式,有助于学生更好地理解工程地质专业词汇、专业术语及深层次含义,有助于国内外工程地质方面的交流与沟通,也有助于增加学生未来国内外的就业机会。此外,为充分利用教学资源,应尽快完成实验室岩矿标本、地质模型、地质图件等有关设施的双语化。
(三)国际化教师与国际化交流
引进在欧美国家长期生活并获得工程地质相关专业博士学位或有博士后经历的年轻人,充实工程地质全英文教学队伍。特别是邀请英语为母语的海外知名教授,加入工程地质教学团队,每年给学生讲授部分课程内容,参与工程地质课程内容规划、教材编写等工作,从而提高教学团队的整体水平。同时,通过邀请与课程相关的更多外国专家,给学生创造更多国际化交流空间,提供出国访问交流、联合培养的机会,不但有利于课程的英文教学,更有利于土木工程国际班实现真正的国际化。
综上所述,土木工程专业国际班全英文教学才刚起步,将成为我国高等教育发展的一个新趋势,也是高等教育国际化的必然要求。在国际班英文教学过程中,逐渐探索经验、发现问题并采取有力措施,使土木工程国际班全英文教学日臻完善,达到预期的效果。
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English teaching reform on engineering geology course in the international
class of civil engineering specialty
NIAN Tingkai
(a. Department of Geotechnical Engineering, School of Civil Engineering; b. State Key
近年来,测量新技术尤其是3S技术的发展,对工程测量课程的教学改革提出了新的要求;传统的教学内容、教学方法和考核方式受到挑战,优化教学内容、探索新的教学方法、建立科学合理的考核方式,从传统性教学向应用性教学转化,培养学生的学习能力,操作能力和适应发展能力,以适应社会的需要。工程测量作为高等职业学校土木工程类专业的专业课程,课程地位非常重要,但内容庞杂,要很好地掌握该课程十分不易。因此,在测绘新仪器、新理论、新技术、新方法迅猛发展情况下,探索工程测量教学改革是迫切需要的。
一、工程测量教学内容的改革
从现有的教材来看,大多数教材的内容落后于生产现场的需要,这就需要我们老师在教学中,选用合理的教材,根据现场的需要对教材内容进行适当的补充。对普通测量技术进行适当的删减,增加相应的应用测量技术和现代测量技术的相关内容。比如可以增加计算器编程、全站仪在施工放样中的应用、GPS在施工中的应用等。现在大多数的工程测量教材在应用技术章节讲的过于简单,这在教学中要讲到各个方面的难度是比较大的;可以优化教学内容,普通测量技术作为土木工程专业通用,应用测量技术作为土木工程专业根据不同的方向进行选用,现代测量技术作为学生熟悉测绘新技术及其应用。
二、工程测量教学方法的改革
(一)工程测量课堂教学方法的改革
课堂教学和课间实习相结合是工程测量教学的主要形式。传统的灌输式教学方法不能激发学生的主动性和积极性,在工程测量教学过程中,通过自己在工程实际中遇到的问题,从引导的角度讲授知识,让学生积极参与到课堂教学中。在讲授中要留出适宜的空间,让学生独立思考。教学手段不能一味的以板书为主,要适当的引进现代教学手段,制作多媒体课件,充分利用投影、录像、多媒体电脑等现代化教学手段,来改善课堂环境;学生对所讲的知识理解是抽象的,为了吸引学生的注意力,在课件中可以引入一些相关的工程实例。
现在测量仪器品种甚多,发展迅猛,使得现在的教学设备陈旧和老化严重,落后于生产;而且现在大多数院校的经费紧张,没有多余的资金购买各种品牌的测量仪器、新仪器和设备,但是现在教学又需要,在这种供需矛盾的情况下,可以从网上和仪器厂家收集相关的新仪器的图片和介绍,使学生对新仪器有一定的认识。
为了拓宽学生的知识面,引导学生自主学习,教师可以把相关的教学资料在校园网上,向学生介绍一些相关的测量论坛和测量网站,通过互联网让学生了解测量的发展动态。
(二)工程测量实践教学环节的改革
工程测量实训是工程测量教学中重要的教学环节;实训环节是学生对所学知识的综合应用,以及掌握测量仪器操作技能和测量作业方法的主要途径。但是现在测量实训教学还存在许多不足之处,主要表现在设计的实训项目还没有完全和工程建设相结合;实训项目偏少,测量仪器陈旧,未能完全把工程建设中的现代测量新技术、新方法和新仪器运用近来;随着高职的扩招,现在的实训设备量偏少,很难满足学生的需要,在改革中,需加大实训设备的投入和实训设备的使用效率。积极引导学生利用课余时间进行实训项目的训练。
三、工程测量考核方式的改革
工程测量这门课程有很强的特点,主要表现在理论和实践结合非常紧密;采用传统的试卷考核方式难以反应学生的实际操作能力,而且考核内容过于依赖教材内容,导致学生只注意对理论知识的掌握,忽略实际操作能力的训练。因此有必要对考核方式进行改革。
(一)工程测量课堂考核的改革
考试只是一种手段,而最重要的是学生如何应用所学的知识解决实际问题。以往的考试多采用试卷进行,出一些填空、选择、判断、简答、计算等题目进行考核。这种考核方式注重书本知识,不能很好的考核学生运用知识和综合能力的培养。有些学生只要死记硬背就可以考出好成绩,但是运用知识的能力很差。为了改变这种现象,需要采取试卷考试与能力考核相结合的方式。把理论考试、仪器操作能力进行综合考核。
(二)工程测量综合实践考核的改革
工程测量综合实践协同作战特点突出,这对培养团队精神有着重要的意义。在进行综合实践时,更应该注重对过程的考核,综合实践一般是以小组为单位进行,在实践的每个阶段,以实习小组为单位进行总结,由小组长对每个成员给出评价。实习结束后,以此作为考核的重要依据。在实习中,根据实习任务的完成情况、仪器的熟练程度、实习期间的表现对学生做出综合的考核。
四、师资队伍建设的改革
从事工程测量教学的青年教师大多数是从校门进校门,缺乏必要的工程实践经验,很难掌握施工单位对新技术、新方法、新仪器的需要程度。有必要定期派一定数量的教师去施工单位进修,以不断进行知识的更新、优化知识结构,来提高自身的水平;教师应坚持产、学研相结合,教师除了教学工作以外,还要参加一定的科研活动,承担一定的工程任务,以提高教师的专业水平和解决问题的能力。
五、结语
工程测量课程作为土木工程专业的一门重要专业课程,工程测量教学改革,非常重要,十分迫切。本文从现价段工程测量教学中存在的一些弊端进行了探讨,对工程测量的教学内容、教学方法、考核方式和师资队伍的建设提出了一定的措施和方法。
参考文献
[1]聂志红.《工程测量》教学改革实践与思考[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2006,(6).
[2]靳海亮.工程测量学教学改革探讨[J].职业教育研究,2005,(9).
工程测量是学校城市建设产业系建筑工程施工与管理专业和建筑工程造价专业的一门实践性很强的专业基础课。由于测量工作贯穿于建筑工程的全过程,所以教学质量和效果直接关系到学生毕业后的职业能力。让学生较好掌握测量原理及方法,熟练掌握工程测量的操作规程和技能,培养学生完成测量任务的综合能力,适应人才市场的需求,是我们教育的主要目标之一。
一、技工院校土木工程相关专业的发展情况
土木工程专业是大学本科的一类大专业,本专业分房屋建筑方向和公路方向。随着社会不断发展,基础建设工程日益增多,人才需求相应增多,中高职院校逐渐开设土木工程相关专业,像建筑工程技术专业、工程造价专业等,在一定程度上能缓解行业人才的需求量。然而由于社会文明发展速度越来越快,分工越来越细化,社会发展对高技能人才需求的呼声越来越高。目前,不少技工院校开始开设土木工程相关专业,但总体上起步较晚。
技工院校的专业有其鲜明特点,职业技能等级证书制度是其特色之一。开展职业技能鉴定,推行职业资格证书制度,对于提高劳动者素质、促进劳动力市场的建设以及深化国有企业改革、促进经济发展都具有重要意义。因此在技工院校开设土木工程相关专业前景很好,同时面对的挑战也很大。
通过查询国家人力资源和社会保障部公布的国家职业资格证书考试的分类发现,土木工程相关专业的国家职业资格证书考试项目比较多,但在行业内从事相关工作的人员持证上岗情况仍有较大缺口。目前,对于技工院校开展工程测量专业教学,无论是从专业课程的难易程度,还是鉴定成本考虑,都是可行的。
二、学生对工程测量课程充满兴趣
技工院校的生源多为升不上初中或高中的毕业生,他们学习自觉性不高,在学习上对老师有很强的依赖性;基础知识薄弱,但差异性较大,表现出动手能力强的特点;学生多来自贫困家庭,能吃苦耐劳。
在技工院校土木工程相关专业中,工程测量是学生能够直接接触仪器设备的课程,也是一门需要通过强调动手能力才能熟练掌握技能的课程。像汽车相关专业、机电相关专业等,它们以具体的各类设备或检测仪器等来实施对学生技能的培养,而相比之下,目前技工院校土木工程相关专业学生设备接触率却严重滞后。由于学生对工程测量课程有浓厚的兴趣,所以我们在实施教学中务必采取各种措施保持学生的这份兴趣,真正使学生掌握技能。
三、教学中存在的问题
1.教学仪器设备
通过对几所技校土木工程相关专业中工程测量课程教学仪器储备情况进行的调查得知,教学中最大的问题就是教学仪器问题,包括仪器数量少、配套不齐全和陈旧。仪器少,教师在实施教学过程中,必然存在顾此失彼的现象,学生们得不到充足的自我实践时间,进而失去兴趣。因此教学仪器问题成为实施良好教学的最大问题。
2.教学课时
根据土木工程专业教育课程设置和教学计划的要求,工程测量课的授课时间一般只有60~80学时,而实际授课只有40~50学时。在高等院校,学生在学期末会有一次长达一个月的测量课题需要完成,而这一个月是不计入学时数的。然而对于技工院校而言,这种教学形式是不可借鉴的。同时是否采用高等院校集中进行的大型测量课题,从而强化技能水平,目前还需要我们做进一步讨论。
3.教材内容
现行的教材本身内容陈旧,存在重理论轻实践的问题,不适合技工院校的学生使用。最突出的问题是教材内容与工程测量员等级考证级别不匹配,如中级工和高级工的内容同在一本教材中。
4.学生能力差
从技工院校学生的特点可以看出,学生学习能力差异性较大,学习水平参差不齐。如果以一个较低的标准来要求所有学生,必定导致学习基础好、能力强的学生逐渐失去对知识追求的动力;如果以一个较高的标准要求所有学生,必定使得学习基础差、依赖性强的学生渐渐脱离教学安排,最终导致失去兴趣。因此在教学过程中,如何根据技工院校学生的特点组织、安排学习任务显得格外重要。
四、对教学实施的建议
1.保证测量仪器达到规模
测量仪器充足是保证实施工程测量课程教学的重要教学工具,同时也是保持学生学习兴趣和掌握测量技能的重要载体。对工程测量而言,水准仪和经纬仪属于必须学习的测量仪器,相关的配套塔尺、标尺、三角架和花杆等工具要齐全。考虑到导线控制测量、大比例尺地形图测绘和施工测量等课题任务的需要,我们建议4~6人配置一套水准仪和一套经纬仪。同时全站仪也是教学必备的仪器。
2.保证教学课时
教学课时对于技工院校学生非常重要,它是学生能熟练掌握测量技能的重要条件之一。对工程测量课程而言,基于学生自觉性不够、依赖性强的特点,我们不提倡学期末集中一个月安排学生完成导线控制测量、大比例尺地形图测绘和施工测量设计等任务。因此,我们建议在保证教学课时数的基础上,趁热打铁,在教学过程中实施课题任务,并建议中级工和高级工教学课时各为160~200学时。
3.合理选择教材及教学内容
在教学中,我们应对本行业测量工进行广泛调查、咨询,根据测量在工程中的实际应用,确定授课的重点、次重点、一般了解和选学、自学内容。选择实际工作岗位应用最广泛的内容进行重点讲解,尽可能与工程实例相结合。
对于教材的选择,我们建议重点以工程测量员技能等级为出发点,在参考数本高等院校和中高职院校的工程测量教材的基础上,综合考虑技工院校学生的特点和行业特点,重新编制能突出技能等级特点、适应技工院校学生学习工程测量课程的教材。要区分出中级工和高级工的不同教学内容,让学生步步为营掌握技能。
4.改进教学方法
首先,提高教师素质。教师素质的高低与教学质量的好坏直接相关,坚持刻苦钻研业务,深刻理解和掌握课程内容,建立一个逻辑性很强的知识框架体系。只有这样,我们才能在教学中深入浅出地让学生加深对课程内容的理解,同时务必摒弃唯教材文字内容按部就班地表述的方法。
其次,改进教学方法,更多地采用启发式教学,培养学生自学能力、分析和解决问题的能力。坚持教师示范和教学设施相结合的教学手段。工程测量课程在测量仪器操作部分的学习中,务必坚持以教师示范为主,视频展示为辅。在后续测量任务中,坚持学生的主动性、积极性和教师的指导性,充分利用投影仪以及计算器、绘图工具等工具。
再次,要强化实践教学环节,加强理论与实践相结合,使学生善于在理论和实践的联系中,掌握知识和深化技能水平,增加分析和解决问题的能力。
最后,要特别注重合理制定标准。教师要针对不同基础的学生制定不同标准和期望,避免一刀切和两极分化。要时刻洞察学生能力的变化,加强引导,逐渐提高标准。