时间:2023-03-20 16:25:31
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇土木工程测量论文,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。
2GPS(RTK)系统的构成
GPS(RTK)系统主要由三大部分构成,包括无线电通信系统、流动站以及基准站。其中,流动站包含了流动站控制器、电源、无线电通讯接听系统、GPS天线以及GPS接收机等。基准站涵盖了基准站控制器、为无线电台和GPS接收机提供能量的电源、无线电通讯发射系统、GPS天线以及GPS接收机等。
3GPS(RTK)工程测量遵循的基本原理
用户接收部分、空间卫星部分以及地面监控部分共同构成了完整的GPS系统,各功能间相互区别、相互联系,共同构成了一个统一的整体。就静态GPS测量系统而言,要确保观测效果的实时性,就必须拥有两台或者以上数量的接收机,各接收机接收的数据会存在细微的差别,后期用软件处理的方式能将WGS-84坐标系统的基线向量进行准确显示,在进行坐标转换、平差等工作以后,三维坐标即可求出。最后结果无法在现场即时获取。图1是对RTK实时相对定位原理的简单展示。基准站接收到的卫星信号要及时、准确地传递到流动站,就要依靠无线电通信系统,流动站能及时接收卫星数据,而且基准站传递的卫星数据它也能接收。在初始工作完成以后,流动站能及时将基准站信息传递到控制器,从而对这些载波进行差分处理,最终计算出未知点的具体三维坐标。
4GPS(RTK)配合全站仪的具体施测过程
RTK的设计必须严格遵守以下操作原则:1)应在测区中央位置架设基准站,而且要始终保持基准站距离无线电发射塔和高压线至少50m。已知点确定以后,应在此基础上校正点位,确保RTK的准确、可靠。2)要确保基准站仪器平整、精确,对中要控制在1mm以内,而整平精度要保持在半格以内。3)15°是接收机接收卫星的理想高度角。4)在确定基准站天线高度时应在不同的三个方向反复测量,确保互差小于3mm,天线高度应为三次平均值。对流动站的技术要求规范:1)不小于13°是最佳卫星高度角。2)至少观测5颗以上的卫星数。3)选择流动站位置时要谨慎,尽量将其控制在转换范围内,在不超过基准参考站10km的位置架设。4)在进行观测工作以前,要认真检测已测点或者已知点,确保准确。5)进行测量时必须保证RTK处于固定状态。6)测点相对图根点的相对中误差不得大于图上0.12mm(实地20cm)。7)在选用RTK为图根点确定方法时,要尽可能选择易于仪器操作和搬运且实现良好的地方,所以,理想的图根点位置为十字路口或者平房区,为了检测方便,要确定后视点。全站仪的基本操作流程:1)尽可能整平对中,将对中偏差控制在1mm以内;2)全站仪启动后,打开文件管理界面,新建文件夹,将文件储存在该文件夹下;3)在检核过程中,将后视点作为检核点,进行点收集的基本前提是偏差在可控范围内,否则,要对具体原因进行调查;4)对碎部点数据信息进行搜集和整理。特别要强调的事项:1)要分清盘左盘右,始终在一个方向观测一个测站;2)一旦触碰到测站仪器,就需立即校正。
1《工程测量》课程的性质
《工程测量》是土木工程专业的一门实践性较强的专业技术基础课,它是为培养满足土木工程行业对具有较强的实践能力的土木工程高级应用型专业技术人才的需要而设置的。通过本课程的学习,使学生具有土木工程测量的基本理论知识和专业实践技能,为今后从事土木工程的规划、设计、施工和运行管理工作奠定基础。
2《工程测量》的教学实践
2 .1项目导向的教学模式设计
在教学实践中,以项目引领,以高级测量工岗位技能和职业素质培养为主线,以理论与实践融合、职业素质培养与实践活动融合为基本,基于土木工程项目开展教学活动。
通过项目导向的教学模式,实现项目内容与真实岗位工作任务一致性;课堂教学与实训环境一体化;理论教学与实践性教学的一体化;“教、学、做、赛”一体化。
2 .2教学方法设计
在教学改革中,本课程注重“教、学、做、赛”四位一体,采用室内与室外、单一技术与综合项目相结合的教学方法。教学方法应用“教、学、做、赛”四环一体嵌套式教学和授课、实验、实训、教学录像、教具、挂图、以及多媒体、网络现代教学手段等形式相结合的方法。课程以实践性教学为主,始终贯彻“学生探索为主,教师讲授为辅”和“到工程实际中去锻炼”的指导思想,采用“将课堂讲授和课间实习穿行”、“课程结束后进行集中教学实训与任务驱动”双管齐下的方法。
(1)“教”,重点讲授与任务驱动相结合。本课程采用“纵向与横向处理”相结合的结构体系,“纵向处理”是指按土木工程建设的侧量任务阐述测量工作的理论和方法,“横向处理”是指按土木建设各典型工程分别进行描述。课程的基本理论、方法与技术,具有一般性,有纵向处理特色,是需要重点讲授的,如水准仪、经纬仪、全站仪的操作和使用及必要的记录计算;对典型工程应用只作一般性讲解,做到有详有略,重点突出。同时,本课程的内容涉及当代科技发展的前沿理论、方法与技术,但实践性非常强,在授课过程中结合教师的科研项目和学院的建筑工程实践,穿插大量工程建设实例,介绍最新测绘技术和方法的应用以及测量作业和数据处理的过程,激发学生对课程的学习兴趣。
(2)“学”,演示、参观教学与课堂提问和讨论相结合。对于学院现行条件不能满足动手操作的仪器如测量机器人、陀螺经纬仪、激光扫描仪这类仪器,采用演示教学法;常规仪器的学习与操作除了将仪器架在讲台边讲边操作示范外,还制作了多媒体课件,穿插大量图片,使学生对这些仪器及其操作流程、应用有直观的认识。另外在学生学习的过程中围绕课堂教学、课程实验和实习,开展课堂讨论和课后讨论,收到很好效果。
(3)“做”,即学生的实际操作与项目模拟测绘相结合。在教学中,把学生分成若干小组,把项目分解为若干任务,结合实际或模拟的施工项目,组织学生开展实地测绘工作,培养学生对测绘仪器的实际操作能力与综合项目的测量应用和施工放样能力,加强团队与吃苦精神的培养。
(4)“赛”,即工程测量技能竞赛。为让学生扎实地掌握土木工程常规测量仪器实际操作技能和计算理论能力,在课程项目结束后,开展测绘仪器使用与单一项目技能竞赛活动,更进一步激发了学生学习《土木工程测量》的热情。技能竞赛与行业相关测量标准相结合,注重规范化、标准化。学院每年组织一次。
2 .3教学手段设计
(1)多媒体课件、教学录像、交互式软件和黑板板书的综合运用。在理论课教学中,采用大课与小课相结合,传统板书与电子教案相结合,讲授与提问相结合授课模式;小课以辅导讲解、课堂讨论的方式进行。大课的授课老师必须在已有的多煤体课什基础上,进行认真备课,收集相关的录像和与教学软件,对复杂的原理通过生动的多媒体课件来展现,对重点、难点要通过黑板板书作细致讲解,黑板板书是必不可少的课堂教学手段。
(2)网络教学。通过网络向学生提供丰富的学习资源,建造网络课外互动学习系统,包括课件、电子文档和相关链接等,提供学生自主性学习软件、视频和网页课件、课堂录像、习题和课程实训系统、实习实验系统等。授课教师通过网络为学生传道解惑释疑,可缩短教师与学生间的时空距离。这些方式受到学生极大欢迎。
(3)加强实践性教学环节。包括课间实验、综合性课程实训、演示教学和集中实训。无论是哪一环节,均与实际工程紧密结合,采用实测数据进行。如在实训中,要求学生按工程要求进行图上设计、实地踏勘选点、外业施测、内业数据处理、撰写实训总结报告,加深学生对理论知识的理解、对测量作业过程的掌握,提高动手能力和解决实际问题的能力。
(4)灵活多样的考查与考试。在教学中,注意平时的考查与期末考试的结合,考查包括上课率和作业完成情况、上课的笔记、课堂讨论和答疑情况等;考试的形式多样,以理论水平测试与实验实训考核并重,实验考核根据学生的实验操作、实验报告记载情况及结果来衡量学生的成绩;实训考核采取学生随机抽题考核(包括操作和口试)的方式,实训总成绩由操作和口试考核成绩、实训报告成绩、平时成绩(出勤和表现)兰部分按6:2:2的比例组成,实训成绩按百分制评分。
3《工程测量》的教学效果
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).
“土木工程测量”是中原工学院(以下简称“我校”)土木工程专业、建筑学专业、工程管理专业及国际合作办学建筑工程管理专业的一门实践性很强的专业基础课。测量工作贯穿于工程建设的勘察设计阶段、施工阶段及运营管理阶段,所以该课程的教学质量和效果将直接关系到学生毕业后的专业技术能力。u因此,如何使学生在有限的时间内掌握工程测量的基本原理及方法,熟练掌握测量的基本操作技能,培养学生完成工程测量任务的综合能力,进一步适应土建类专业人才的市场需求,是我们目前的主要目标之一。几年来,我们在“土木工程测量”课程实际教学中,分析了目前课堂教学及实践教学中存在的问题,提出了相应的改进方法,并对教学方法进行了改革实践。
一、“土木工程测量”课程教学存在的问题
1.课时少,内容多
专业的发展、专业课程的增多,导致每门课程的课时数减少。“土木工程测量”教学只有30个学时,而我们要完成测量学的基本概念、水准测量、角度测量、距离测量及直线定线、测量误差的基本知识、地形图的基本知识、小地区控制测量、大比例尺地形图的测绘、地形图的应用、施工测量的基本工作、建筑场地的施工控制测量、工程建筑物的施工测量、管道工程测量和建筑物变形观测及竣工总平面图的编绘等教学任务。课时少,内容多,在理论教学课时都无法保障的情况下,要开展实践教学难度更大。
2.理论多,实践少
如前所述“土木工程测量”是一门专业基础课,必须重视它的实践性和在工程实际中的应用。目前的教学中,教材内容过于繁杂,重点不突出或不恰当,从基本概念到误差理论及至各专业工种施工测量面面俱到。教学大纲的制定大多注重理论知识的培养,而轻实践技能的训练,不能达到真正的培养目的。以往教学中发现,尽管采取了多媒体教学,但教学效果并无多大改进。例如,在讲解仪器的组成与使用时,学生们对幻灯片上的照片仍提不起兴趣,只是被动地接受知识,到了实践课动手操作时,还是不会使用仪器,甚至有些学生不了解仪器的某些零件的具体用途。
3.叙述性强,枯燥无味
由于课程的文字叙述性较强,且内容琐碎,如果教师不采取适当的改进方法,学生会觉得枯燥无味,课堂气氛沉闷,教学效果不理想。
4.考查课属性,学生不重视
该课程的属性为考查课,由于考试课和考查课考试方式以及学分的差异,相当一部分学生的学习目的只是盲目地应付考试,.只是为了拿到该门课程的学分,而非能力的培养与训练,因此,对该课程往往不重视。
二、教学方法的改进
针对以上问题,我们对以往的教学方法尝试了如下改革:
1.调整教学内容
在总课时较少的情况下,以针对性、实用性为原则,重点放在水准测量、角度测量和距离测量的基本技能掌握、地形图的识读与应用、建筑场地的施工测量上,并在理论讲授的同时与实践结合。如水准测量教学中,改善教学环境,带领学生走出教室,在室外架设水准仪,采用边操作仪器边理论教学的方式,强化学生记忆,提高学生学习热情;简单介绍小地区控制测量、大比例尺地形图的测绘、建筑物变形观测及竣工总平面图的编绘;适当地删减如测量误差的基本知识、管道工程测量等内容。这在很大程度上缓解了课时紧张的教学压力,并将实践教学有效地融人到理论教学中来。
2.多元化教学,充分调动学生的主观能动性
“
授之以鱼不如授之以渔”,而大学教学“授之以渔不如授之以欲”。此处的“欲”为欲求之意,即学生学习的主观能动性。如何调动学生的主观能动性,使学生由被动地接受知识变为主动地寻求知识非常关键。
(1)采用实物现场教学法。采用实物现场教学法,使理论与实践相结合,更直观地将知识传输给学生。例如,在学习经纬仪的使用时,将一台经纬仪放置在三脚架上,用实物直观地告诉学生该仪器的各组成部件及其用途,如何对中整平,并让学生亲自观察整平后圆水准器和水准管中气泡的位置。通过这种直观地观察并动手操作的学习方法,不仅让学生很快熟悉了测量仪器,更激发了他们的学习兴趣。
(2)自制教具,提升教学效果。在讲授一些原理性的知识时,往往因为逻辑性强而不易被学生接受,教师可根据实际情况自制一些教具帮助学生理解掌握。如进行水平角测量原理和竖直角测量原理部分的学习时,单纯地靠教师讲或利用多媒体课件展示,效果均不理想。教师用硬纸壳自制了一个带有刻度的平盘和竖直面,讲授水平角测量时平盘不动,竖直面取值的原理;并自制了一个带有刻度的竖盘和指标线,用大头针将两者连接,告诉学生竖直角测量时指标线不动,竖盘转动的原理。这种教学方法直观、简易,学生很快理解并掌握了教学内容,教学效果良好。、
(3)讨论式教学。每次讲解一个新知识点时,教师可结合工地现场先提几个问题,给学生几分钟时间让他们带着疑问去看教材。然后请个别学生回答,并让大家讨论哪个同学的方法可行性最大,最后教师进行归纳总结。此方法一是改变了以往教师在讲台上唱独角戏、学生台下做观众的冷清局面;二是学生在主动寻求问题解决办法的同时也掌握了教学内容,使“教”与“学”得到最为理想的结果。
(4)灵活举例,吸引学生的注意力。根据实际情况教师可通过适当的举例来吸引学生的注意力。例如讲授目估法直线定线时,若发现学生李某思想抛锚,可举例:“同学们,现在请你们用目估法在老师和李某中间找两个点,同时保证这两点在我们两个之间的连线上。”经此一例,不仅李某的注意力会立刻集中在学习上,其他同学也会因为感觉新鲜或者担心被老师问到而思想集中起来。.
此外,还可以找些相关的视频资料在多媒体教室里播放,适当地变换—下教学“口味”,或是请一些学生走上讲台,拿起粉笔做一次老师,或是故意地讲错某个知识点让学生评判老师的正确与错误,或是在进行各章节的学习时,明确地告诉学生该部分的学习可以掌握何种实际操作技能等等。总之,通过以上多元化的教学方式,明显地调动了学生的主观能动性,师生互动,课堂的教学氛围非常活跃。
3.改变传统的试卷考试方式
对于“土木工程测量”这门实践性较强的课程,传统的一纸试卷判优劣的方法显然不适用,应提高实际动手操作技能考核的比例,采取两者相结合的办法。例如,期末试卷成绩占50%,考核方式为卷面考试;实际操作技能成绩占50%,考核方式为在室外并在老师面前亲自操作。因为要在老师面前亲自操作,学生必定会在思想上对此课程重视起来。
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)07-0016-02
《工程测量》一直是我院土木工程本科、工程管理本科、建筑施工专科和工程造价专科等专业的专业基础课。该课程对于培养学生掌握测量基本理论、基本技能、施工测量方法,熟悉仪器操作,培养专业兴趣等具有重要的作用。同时,它也是后续课程包括《桥梁工程》、《道路勘测设计》、《土木工程施工》、《桥梁与道路施工》等的重要前导课程。本课程教学效果直接影响到后续课程的教学实施,影响到人才培养的质量。
近几年来,我们结合新技术、新方法、新工艺在施工中的应用,克服传统教材内容浮泛和针对性差的缺陷,对《工程测量》课程内容进行了较大的调整,加大实验课程的研究和学时比例,以适应施工企业对工程测量人才的需要。目前该课程教学时数为48学时,其中课堂教学24学时,课间实验24学时。除课程教学以外,本课程还安排有两周的综合实习。
一、教学改革的方法与思路
1.教学思路和方法与教学思想体系创新特征相匹配。(1)以测绘学“定位”为核心展开基本内容,恰当地把握教学导向。(2)以现代测绘技术为主导,确立测绘技术循序渐进的创新思路。(3)注重现代工程测量技术的完整性,正确处理常规技术与高新技术的关系。(4)从课程系统性出发,健全整体知识构成,精练优化,扩充工程测量的技术视野。(5)合理组织科技新成果。
2.在教学过程中强调理论与实际相结合。测量科技具有创新密集的现代特征,而且具有现实应用特色。教学过程必须强调理论与实际相结合,强调测绘科技在工程建设整体技术构成的现实地位,这样才能有效提高学生掌握现代测量技术的学习兴趣和紧迫感。
3.大力应用教学新技术,促进教学现代化。(1)按“十一五”国家级教材《土木工程测量》主线制作全程教学的多媒体课件。(2)文字教材+多媒体一体化教学,教材、影像、主讲有机结合。(3)数据处理练习程序化、可视化,以增强学生测量新技术的应用能力。
4.采取模拟生产的实习方式,强化实际训练意识。实践性教学的设计思想:开展模拟生产方式的土木测量实习改革,坚持全面土木工程师的基本测量技术训练。模拟生产,实际上是把学生个人从专注书本的环境带进群体的仿真生产实习,实施人人互相关联的集体行为。效果:学生通过模拟生产实习,土木测量技术素质得到快速提高。学生说,模拟生产实习不亚于军训锻炼,能学到技术,锻炼人生,终生难忘。
5. 通过举办测量竞赛,鼓励学生利用课余时间积极参加科技创新和实践教育活动,让学生将书本上学到的理论知识应用到实践操作中。通过加强实践教学环节,将课程教学与技能竞赛结合起来,以增强大学生的动手能力,培养其团队合作精神和严谨的科学态度,提高学生的测量技能水平,并且给学生提供展示才华的平台。通过竞赛,可以检验学生现场分析问题和解决问题的能力、组织管理与团队协作的能力、适应实践需求的应变能力,提高其终生学习的能力,展示师生的学习风貌和教学成果。
二、建设开放式实验室
(一)实验室开放的必要性
21世纪高校教育的重要目标就是全面推进素质教育,培养具有实践能力和创新精神的高素质应用型人才。实验室教学是整个教学活动中不可缺少的一个环节,起着极其重要的作用。实验室的建设与管理是保证实践教学顺利实施的关键。将实验室针对学生开放是职业技能培养与创新能力培养的重要实践性环节,是实验教学改革的重要内容,也是激发广大教师、科研人员、实验技术人员积极进行科学研究的重要举措。
传统型的实验教学对学生很难做到因材施教,学生处于被动地位,缺乏积极性,实习教学很难达到理想效果。测量学是一门实践性很强的课程。随着测量科学技术的飞速发展,测量学的基本理论、技术原理、实际操作手段、仪器设备发生了革命性的变化。为了充分调动学生的积极性、激发学生的创新热情,需要采取新的实验教学形式将测量实验从封闭式教学、封闭式实验之中解脱出来。开放性是这种实验教学和实验室建立首先要考虑的原则之一。开放式实验室要实现实验实习仪器、实习时间、实验项目、实习教学方法、实验教学内容、实验教学观念的开放。将测量实验室开放可不受学生专业、学科、年级的限制,进行多层次、多方向的实践训练。学生可以根据自己的情况进入实验室,独立设计实验,并且完成实验。
(二)开放式实验室的建设
1.制订、完善实验室的管理制度。实验室的管理是保证实验室正常运转的关键因素之一。要制定和完善各项实验室的管理制度,如《实验室仪器、设备管理及使用办法》、《实验室事故责任与损坏、丢失赔偿制度》、《实验室安全卫生管理规则》、《实验室低值耐用品、易耗品管理办法》等规章制度。对不遵守纪律、不爱护仪器设备造成损失浪费严重者,实验指导教师应及时终止其实验,并视情节轻重给予纪律处分和经济赔偿。
2.改进实验教学方法。为了充分发挥开放式测量实验室的作用,应从教学方式、教学内容、实验手段等方面进行相应的改革。随着计算机技术、空间技术、信息技术的迅速发展,测绘仪器不断更新换代,测绘方法、手段发生了巨大的变化。因此,必须以测定“高差、角度、距离”三要素为基础,以测图、用图和测设为主线,在讲授基本知识、基本理论和基本方法的传统测量教学内容的同时,另增加数字测图、GPS、数字摄影等新兴的、实用的测绘技术和GIS基本知识。为了提高课堂的教学效率和教学质量,应积极利用电子教材、网络以及多媒体技术,使教学内容更加丰富、饱满,不再枯燥。同时加大授课的信息量,补充当今测绘行业内研究最前沿的热点问题,不断更新和拓宽知识面,完善学生的专业知识结构。
理论教学与课堂实验相结合,开展一系列开放式实验项目:水准仪常规测量、经纬仪常规测量、控制测量、全站仪测量、施工放样、数字测图等。实验室开放后,学生可以根据教学大纲自由选择实验项目,在实验教师和实验教材的指导下独立设计并且进行实验。在时间安排上,学生可以自由选择适合自己的实验时间,并在做好预习的前提下,既可进行各种测量实验项目,也可通过实验室的网络系统观看多媒体实验原理和操作指南。这样就解决了在传统的封闭式管理方式下,由于实验设备数量不足而使一部分学生处于等待状态,从而浪费时间的现象。
3.建立实验室管理系统,提高实验室管理效率。开放式测量实验室要建立实验室管理系统,学生在进入开放式实验室做实验之前均需按照选题再预约预习实验指导书提交申请报告或实验可行性论证报告的程序进行,经批准后方可进入实验室。通过实验申请,学生可以提前对所使用的仪器设备及其说明书、实验步骤、实验的注意事项等进行预习,不清楚的地方可以向实验教师进行咨询。在实习过程中,每个实验项目都要建立相应的项目情况表,登记该实验的指导教师和主要参与人员,应填写相应的实验进度表,由指导教师定期检查项目进展,以便随时了解学生的实验情况。实验项目结束时,学生及时做好总结并提交实结或论文后,由指导教师最终评定学生成绩。
(三)开放式实验室建设效果
所有实践教学环节从课程设置、内容,到教学方法,再到实践教学管理都是突出激励学生主动训练、主动探索的。所有实验项目都对学生开放的,学生不仅在时间上可以自由选择,而且在教学内容上也可根据自身的兴趣爱好和专业特点来进行选择。这满足了个性化教育的需求,也激发了学生主动学习的热情,提高了学生的科学实验素质。
三、结语
实验室的全面开放和利用是培养学生的创新精神与创新能力、实现资源共享的一种有效途径和方法。虽然我院在实验室的开放方面做了一定的尝试和研究,并且取得了很好的教学效果,但是在测量实验室实施开放的过程中,仍然有很多问题有待我们去探索和解决。我们相信,只有进一步提升学生的实践能力和创新精神,才能培养出更多高素质的应用型技术人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李永,宋云连,胡兵.工程测量实践课程教学改革研究[J].高等建筑教育,2012(6).
随着测绘新技术的飞速发展,土木工程专业对测绘技术的要求与依赖日益提高:利用数字化地形图进行城市规划、路线设计、建立地面三维模型、工程量计算;利用全站仪、GPS实现各种建筑物的快速定位和工程变形测量等。其中被广泛使用的GPS系统是由由空间星座、地面监控和用户设备三大部分组成。GPS测量就是通过利用GPS接收机接收GPS卫星发射的信号来确定出地面点的三维位置的一种新型测量方法,用它几乎可以完成所有的测量工作。因此探索在新形势下如何建立具有GPS控制网的测量实验实习基地,有着十分重要的现实意义。
2、建立校园GPS实验网的必要性
我校测量实验室于2006年搬迁至新校区,测量实验和集中实习也都在新校区进行。同时,也开始在校园内进行控制点的布设,能够满足基于边控制边测量方法的大比例尺数字化测图的需要,也能够满足施工放线引测三维坐标的要求;实习期间采用独立坐标系、独立高程系进行导线首级控制,由学生利用经纬仪测距导线技术建立临时控制网。但是随着招生人数的扩大,新专业的开设,出现了测量实验课课时的增多且实习时间相对集中的局面。已有的测量控制网无论从数量上、 精度上还是使用的方便程度上都越来越难以满足学生的实习要求。因此,有必要着手建立并优化新校区的测量控制网,以满足土木工程、工程管理、交通工程、环境化学工程、给排水工程等专业对于测量实验和测量集中实习的需求。
3、建立校园GPS网的意义
随着科技的发展和各学科相互联系的加强,GPS技术已被广泛应用到各个领域,如环境监测部门的数据采集、地理信息系统的建立、地质灾害的预报、监测及防范等,因此,有必要建立校园GPS实验网,为教学和科研提供基础资料。GPS网的设计时无需考虑测角、边角同测和测边网等的传统要求、不需要考虑布设什么样的网形、考虑图形强度,几乎可以设定在所需要的任何位置处。所以GPS网的设计是非常灵活的,利用GPS定位技术建立GPS网,具有全天候、对通视条件无要求、相对精度高、操作简单、高效率、作业灵活便捷等特点。不仅工作量小,而且可以节省大量的人力、物力和财力。当边长
4、GPS网的布设原则和GPS点的选择
GPS布网主要包括网形设计和观测计划制定,构成优化的解算图形,同时应考虑提高成果可靠性。应遵循保证测量精度、测绘速度快、节省费用的原则。同时,GPS网应根据测量任务的要求、测区自然状况、交通条件等进行灵活设计,防止粗差。根据《卫星定位城市测量规范CJJ/T73-2010》的规定来确定相对应边长和精度。布网时要重点考虑的是合理利用原始控制点, 将已知点和未知点以边连、点连混合方式交叉构网,使得GPS网具有较强的几何强度,常见的有环形网、三角形网、星形网等。特别是作为平差的已知点、校核点的利用,分析其在网内的位置和本身精度对平差精度的影响,最终设计出最优的网形方案,合理恰当的技术设计能有效地保证观测成果的可靠性和满足要求。
GPS点的选择按照国家测绘局颁发的《全球定位系统(GPS)测量规范》(CH 2001-92)要求,应考虑下列原则:
a. 观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线,接收机天线与其距离一般不得小于200m 。
b. 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体,远离雷达站、电台、微波中继站等。
c. 观测站的设立应便于用其他测量方法联测。
d. 观测站应设立在视野开阔且周围障碍物的高度角不小于15°的地方。
e. GPS网点应考虑与水准点相重合,或在网中布设一定密度的水准联测点。
f . GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合,重合点在网中应分布均匀。
根据校园实际地理情况,GPS点最好选择在高层建筑物上,可保证点位稳定、视野开阔,施测布网时尽量使起算点间形成异步环,其它各点根据实际情况而定,适当减少GPS网中的异步环数量,提高工作效率:在起算点和需要设置参考站的过渡点构成异步环后,其它测点根据情况可不必形成异步环,但要保证观测条件良好,基线解算合格。
5、拟建GPS网的实测内容和功能
根据教学大纲对实验实习教学的内容要求和时数安排,在有限的时间和资源,选择有代表性的工程环节和有鲜明的模拟性的工程实例,作为GPS实验实习的教学内容是完全有必要的。充分利用现有的校园环境,使实验实习的整个过程尽可能的符合测绘工程生产实际,并满足GPS实践教学的要求。使学生在有限的实习时间内能够顺利完成实习任务,让测量实习转变为完整意义上的测绘工程实际工作的模仿,最终达到学生在校内就可以获得良好的实践效果。
首先是对GPS技术的掌握,其主要包括GPS 业内数据处理和GPS 基线网实测两大部分。让学生通过以动态、静态 GPS的方式观测并建立基线网,对测量成果进行检验的基础上能够熟练的进行工程放样。在校内实训基地中埋设一定数量的四等三角点,以此将其作为GPS 控制网的起算数据,进行外业设计以及图形结构设计。学生通过 GPS 技术的应用在合理布网的基础上,使控制点能够具有更为便捷、 全局特征分布。在实际教学的过程中, 教师也可以根据课程的内容以及需求,固定控制点,对导线进行加密测量,方便对学生测量数据所具有的精确性以及真实性进行检查,以此进一步的提升了实习的效果和质量。
其次根据校园的实际地理地貌特征,模拟出一些仿真效果好的实习场地,利用建筑物、道路、桥梁、渠道、河道、堤坝等,以此来更好的满足给排水工程、建筑工程以及交通工程学生的实习要求,增强了基地的多样性。例如交通工程专业的学生就可以在校内完成道路选线、曲线测设、道路中线放样、纵横断面测量等工作。
最后对数据的采集和处理,内容包括 GIS 空间数据采集与处理、数据的管理与入库、 GIS 工程实践训练以及相关的科研活动等等。结合数字化测图技术,实现测绘外业数据采集与内业处理的一体化,提升专业学生数字成图、数据处理的能力。同时可以采取校企联合的方式,不仅对教师教学和学生学习方面提供帮助,还可以为企业员工的岗位培训和继续教育提供良好的平台,实现校企共同发展的良性循环。
6、结语
具有GPS控制网的测量实习基地的建成,不只是能提高了工程测量课的教学效果,优化学校的原有教学条件,更可以拓宽土木工程专业学生从事测量工作的范围,在提升学校社会地位、学生的就业率和就业质量方面都会起到一定的作用。同时使学生通过先进技术、真实环境的接触,提高学习的积极性、实际动手能力和技术水平。
参考文献
关键词:土木工程专业 教学计划 培养目标 培养模式
一、土木工程专业的人才培养目标及培养模式
土木工程专业是一门应用技术型学科,其人才培养模式应确立以“面向社会、立足岗位、注重素质、突出应用、强化实践、培养能力”为指导思想的“高级应用型”的人才培养模式,以理论和应用并重为宗旨构建其教学体系。其培养目标为:掌握工程力学、结构工程、岩土工程和工程管理学科的基本理论和基本知识;获得注册结构工程师、注册建造工程师、注册造价工程师和注册监理工程师基本训练;具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力;能在房屋建筑、地下建筑、隧道、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作,具有良好的科学文化素质和较高的创新、敬业、协作精神的高级土木工程专业技术人才。
“高级应用型”人才培养模式的具体定位。第一,高级应用型人才的教育是学科通才教育。我院土木工程专业的培养模式既不是重点大学的研究型教育,也不是培养生产一线技术应用型人才的高职教育,它的培养模式应该是理论知识要有一定的深度和宽度,即学科基础要体现工程学科平台的要求,但又不过分拘泥于理论的严谨性而对工程实践给予一定的重视,理论与实践并重的学科通才教育;第二,高级应用型人才的教育应是基础理论与工程能力、技能并重的教育。高级应用型人才的教育强调基础理论知识和实践技能培养并重,在基础理论知识满足要求的前提下,对实践、 省略 实训教学也要给予足够的重视,注重实效,注重能力的培养,强化工程训练,提高学生的工程意识,力求培养出具有一定的理论基础又有扎实的专业基本技能的应用型人才;第三,高级应用型人才的教育应注重综合素质的全面培养。土木工程专业面临国内、国际两方面的变革要求:[1]在国内,土木工程中多学科及其知识的融合,综合性工程项目的增加,特别是经济体制、就业机制的变化,使得综合素质高、专业口径宽、适应性强成为社会对人才的最基本要求;另一方面,我国开始实行注册工程师制度,向着注册工程师的国际互认进了一步,土木工程类企业对国际市场的占有率逐步增大,国外企业也逐步进入国内市场。因此,我们必须改革人才培养模式和相应的课程体系,主动适应国内、国际两方面对人才的要求,并把这种指导思想落实到新的教学计划中去。
二、土木工程专业的学生应具有的知识和技能
广东工业大学建设学院从历年的毕业生就业调查看,土木工程专业毕业生除少部分人(10%左右)继续攻读高一级学位、从事教学和科研工作之外,大多数主要从事工程设计、工程施工、施工管理、物业开发、工程预算、工程监理、工程鉴定、改造加固等一系列专业性较强的技术服务工作。这就要求土木工程专业毕业生应获得以下几方面的知识和技能:
第一,具有一定的自然科学基础知识,了解当前科学技术发展的主要方向及应用前景;
第二,掌握工程力学、土力学、水力学等方面的基本理论,掌握工程规划、工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识,掌握有关建筑机械、建筑电气、给水排水、工程测量、施工技术与组织等方面的基本技术;
第三,具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的基本能力,具有综合应用各种手段(包括外语工具)查询资料、获取信息的初步能力;
第四,了解土木工程主要法规;
第五,具有进行工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。
三、教学计划的制定与实施
根据建设部高等土木工程学科专业指导委员会有关土木工程专业的基本原则[2]和我院土木工程专业的办学经验,我们对土木工程专业课程体系进行了科学、合理的调整,表现为:
1.制定和完善了切实可行的土木工程专业教学计划
为了很好地贯彻教学大纲的要求,实现专业培养目标,根据我院土木工程专业的实际情况,适当调整了旧教学计划,增加了专业选修课的比例,为扩大学生的专业知识视野创造了条件(见表1)。考虑到学生考研、找工作的压力,对各学期的开课量做了合理的安排,把课程适当提前,减少四年级的开课量。
2.保证各门课的知识链连续但不重复
在制订教学计划时,仔细研究每门课程在人才培养体系中的作用,重新定位每门课程的地位和作用,进行整合优化,打破各个课程之间的条块分割与各自为政的局面,避免课程内容的重复。根据整合后的课程内容进行课程教学大纲的编写,并严格按大纲的要求组织教学。如“基础工程”、“钢筋混凝土结构”、“钢筋混凝土结构设计”、“单层工业厂房结构设计”、“单层工业厂房结构课程设计”、“高层建筑结构抗震与设计”是土木工程专业的主干课程,这几门课程对实践内容部分没有明确的界定,由教师灵活掌握,有些内容会造成重复或遗漏,我们在教学过程中发现了这个问题,在制定新的教学计划时,首先对整个课程体系进行梳理,然后对其进行整合优化;在教学大纲中,我们明确规定“单层工业厂房结构课程设计”包括排架设计和浅基础设计,“基础工程”课程设计做桩基础设计,“钢筋混凝土结构课程设计”要包括楼和框架设计,毕业设计做框架-剪力墙结构设计,并调整了相关课程的学时,保证了课程体系的完整性和科学性。
3.强化专业的实践性教学环节
土木工程专业是一个实践性很强的专业,为了更好地提高教学质量,实现我院土木工程专业的总体培养目标,新教学计划中除了“两课”社会实践,还设立了:军训、认识实习、工程测量实习、工程地质实习、生产实习、毕业实习、房屋建筑课程设计、基础工程课程设计、混凝土结构课程设计、钢结构课程设计、单层工业厂房结构课程设计、施工组织课程设计、工程概预算课程设计、毕业设计等实践性课程,共计39周。
为配合实践性教学环节的实施,我们与设计单位、科研单位、施工单位建立了长期合作关系,建立了多元化的实习基地,探索有效的新型方式和途径,提高学生的工程意识。通过课程设计、毕业设计(毕业论文)等环节,激励学生积极参与到专业学术问题的研究和探讨中,加深学生对专业的了解和兴趣,提高其对专业知识的应用能力。
4.重视外语学习和计算机能力的培养
一、土木工程专业的人才培养目标及培养模式
土木工程专业是一门应用技术型学科,其人才培养模式应确立以“面向社会、立足岗位、注重素质、突出应用、强化实践、培养能力”为指导思想的“高级应用型”的人才培养模式,以理论和应用并重为宗旨构建其教学体系。其培养目标为:掌握工程力学、结构工程、岩土工程和工程管理学科的基本理论和基本知识;获得注册结构工程师、注册建造工程师、注册造价工程师和注册监理工程师基本训练;具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力;能在房屋建筑、地下建筑、隧道、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作,具有良好的科学文化素质和较高的创新、敬业、协作精神的高级土木工程专业技术人才。
“高级应用型”人才培养模式的具体定位。第一,高级应用型人才的教育是学科通才教育。我院土木工程专业的培养模式既不是重点大学的研究型教育,也不是培养生产一线技术应用型人才的高职教育,它的培养模式应该是理论知识要有一定的深度和宽度,即学科基础要体现工程学科平台的要求,但又不过分拘泥于理论的严谨性而对工程实践给予一定的重视,理论与实践并重的学科通才教育;第二,高级应用型人才的教育应是基础理论与工程能力、技能并重的教育。高级应用型人才的教育强调基础理论知识和实践技能培养并重,在基础理论知识满足要求的前提下,对实践、实训教学也要给予足够的重视,注重实效,注重能力的培养,强化工程训练,提高学生的工程意识,力求培养出具有一定的理论基础又有扎实的专业基本技能的应用型人才;第三,高级应用型人才的教育应注重综合素质的全面培养。土木工程专业面临国内、国际两方面的变革要求:[1]在国内,土木工程中多学科及其知识的融合,综合性工程项目的增加,特别是经济体制、就业机制的变化,使得综合素质高、专业口径宽、适应性强成为社会对人才的最基本要求;另一方面,我国开始实行注册工程师制度,向着注册工程师的国际互认进了一步,土木工程类企业对国际市场的占有率逐步增大,国外企业也逐步进入国内市场。因此,我们必须改革人才培养模式和相应的课程体系,主动适应国内、国际两方面对人才的要求,并把这种指导思想落实到新的教学计划中去。
二、土木工程专业的学生应具有的知识和技能
广东工业大学建设学院从历年的毕业生就业调查看,土木工程专业毕业生除少部分人(10%左右)继续攻读高一级学位、从事教学和科研工作之外,大多数主要从事工程设计、工程施工、施工管理、物业开发、工程预算、工程监理、工程鉴定、改造加固等一系列专业性较强的技术服务工作。这就要求土木工程专业毕业生应获得以下几方面的知识和技能:
第一,具有一定的自然科学基础知识,了解当前科学技术发展的主要方向及应用前景;
第二,掌握工程力学、土力学、水力学等方面的基本理论,掌握工程规划、工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识,掌握有关建筑机械、建筑电气、给水排水、工程测量、施工技术与组织等方面的基本技术;
第三,具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的基本能力,具有综合应用各种手段(包括外语工具)查询资料、获取信息的初步能力;
第四,了解土木工程主要法规;
第五,具有进行工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。
三、教学计划的制定与实施
根据建设部高等土木工程学科专业指导委员会有关土木工程专业的基本原则[2]和我院土木工程专业的办学经验,我们对土木工程专业课程体系进行了科学、合理的调整,表现为:
1.制定和完善了切实可行的土木工程专业教学计划
为了很好地贯彻教学大纲的要求,实现专业培养目标,根据我院土木工程专业的实际情况,适当调整了旧教学计划,增加了专业选修课的比例,为扩大学生的专业知识视野创造了条件(见表1)。考虑到学生考研、找工作的压力,对各学期的开课量做了合理的安排,把课程适当提前,减少四年级的开课量。
2.保证各门课的知识链连续但不重复
在制订教学计划时,仔细研究每门课程在人才培养体系中的作用,重新定位每门课程的地位和作用,进行整合优化,打破各个课程之间的条块分割与各自为政的局面,避免课程内容的重复。根据整合后的课程内容进行课程教学大纲的编写,并严格按大纲的要求组织教学。如“基础工程”、“钢筋混凝土结构”、“钢筋混凝土结构设计”、“单层工业厂房结构设计”、“单层工业厂房结构课程设计”、“高层建筑结构抗震与设计”是土木工程专业的主干课程,这几门课程对实践内容部分没有明确的界定,由教师灵活掌握,有些内容会造成重复或遗漏,我们在教学过程中发现了这个问题,在制定新的教学计划时,首先对整个课程体系进行梳理,然后对其进行整合优化;在教学大纲中,我们明确规定“单层工业厂房结构课程设计”包括排架设计和浅基础设计,“基础工程”课程设计做桩基础设计,“钢筋混凝土结构课程设计”要包括楼和框架设计,毕业设计做框架-剪力墙结构设计,并调整了相关课程的学时,保证了课程体系的完整性和科学性。
3.强化专业的实践性教学环节
土木工程专业是一个实践性很强的专业,为了更好地提高教学质量,实现我院土木工程专业的总体培养目标,新教学计划中除了“两课”社会实践,还设立了:军训、认识实习、工程测量实习、工程地质实习、生产实习、毕业实习、房屋建筑课程设计、基础工程课程设计、混凝土结构课程设计、钢结构课程设计、单层工业厂房结构课程设计、施工组织课程设计、工程概预算课程设计、毕业设计等实践性课程,共计39周。
为配合实践性教学环节的实施,我们与设计单位、科研单位、施工单位建立了长期合作关系,建立了多元化的实习基地,探索有效的新型方式和途径,提高学生的工程意识。通过课程设计、毕业设计(毕业论文)等环节,激励学生积极参与到专业学术问题的研究和探讨中,加深学生对专业的了解和兴趣,提高其对专业知识的应用能力。
4.重视外语学习和计算机能力的培养
英语课程根据学生的实际水平采用分级教学、分类培养、目标驱动、滚动培养的教学模式。第1~4学期进行基础英语教学,根据学生能力采用分级教学的方法,以提高学生英语应用能力为目标,进行滚动培养。第5~7学期进行专业英语教学或在专业课开展双语教学。在第8学期的毕业设计中安排撰写外文摘要。这样有利于保证学生达到一个较高的英语水平。教学计划中除了计算机文化基础、计算机辅助结构设计等课程外,将计算机应用贯穿整个四年的课程教学中,在理论课、课程设计、毕业设计等教学环节增加计算机应用训练,保证各个教学环节中应用计算机的时间总计不少于200机时,提高学生的计算机应用能力。
四、结语
教学计划是教育思想在专业人才培养上的具体体现,它体现了学校对学生进行知识、能力、素质的综合培养方案。我校肩负着为华南地区经济建设输送高级建设人才的重任,因此,我们在教学计划制定过程中既继承了原有课程体系的合理部分,又与时俱进,充分考虑经济建设与社会发展对人才需求的改变,使我们的教学计划符合科技进步与学生今后发展的双重要求。
关键词:土木工程;教育模式;培养方案;专业与课程设置;比较研究
中图分类号:G649;TU 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2016)06002705
澳大利亚的高等教育体制源于英国,但教育理念和美国类似,教育质量享誉全球。由于良好的气候环境和完善的教育服务体系,澳大利亚每年吸引大量的海外留学生,是四大英语国家留学基地之一,其教育产业已经成为该国仅次于采矿业、农牧业和旅游业的第四大产业。当前,中澳各大学之间的教育交流越来越多,研究澳大利亚著名大学一流学科的教育与培养模式,对促进中国高校学科的发展也大有裨益。
近些年来,为了提升中国高校土木工程学科的教育理念,促进卓越工程师教育计划的良性发展,国内学者对不同国家和地区的土木工程专业教育与培养模式进行了分析和比较。比如,对澳大利亚高等教育的体系、机制和特色的分析,对澳大利亚一些大学的土木工程专业培养方案、研究生培养层次,以及“宽进严出”培养模式的比较研究[1-3];以中美高校土木工程专业培养模式为对象,从美国高校的学科设置、专业评估、执业注册制度、卓越工程师培养等方面进行分析,为国内相关院校土木工程专业人才培养方案的改革提供参考[4-6];以卓越工程师教育计划和国际化土木工程人才培养合作办学为视角,分别对德国亚琛工业大学的国际合作办学机制、台湾大学的土木工程专业本科培养特色,
以及卓越工程师国际化课程教育体系等方面进行比较[7-10]。以上的这些研究均有助于推动中国高校土木工程专业教育与培养模式的改革与创新。
新南威尔士大学(The University of New South Wales)土木工程专业在2015年QS世界大学学科排名中名列第14位,在澳大利亚排名第1位,具有良好的学术声誉和宽松的教学与研究氛围。本文
结合新南威尔士大学土木与环境工程学院土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等几个方面,对其一流学科的工程教育模式进行分析和比较,为国内高校土木工程专业的学科发展和卓越工程师教育计划提供一些有益的建议。
一、专业设置与培养方案
新南威尔士大学土木与环境工程学院隶属于工程学部,按专业分类主要有土木工程、环境工程、测绘与地理空间工程三大专业。其中,土木工程专业分为工程施工与管理、岩土工程、结构工程、土木工程与建筑四个方向;环境工程专业分为可持续工程、交通工程、水工程三个方向;测绘与地理空间工程专业分为土地测绘与房地产开发、工程测量、采矿测量、水文测绘、地理空间科学与工程、遥感和数字制图六个方向(图1)。
结合以上的专业分类和方向设置,制定的研究领域主要有工程施工与管理、环境工程、岩土工程、结构工程、测绘与地理空间工程、交通工程、水工程共七大领域。同时,设置了研究中心,分别为测绘与地理空间创新中心、基础工程与安全中心、施工创新和研究中心、可持续工程中心、水文与资源研究中心、净水研究中心、澳大利亚住宅与基础设施气候适应研究中心、集成化交通体系创新研究中心。
人才培养方案主要有三个层次,一是本科学士学位(Undergraduate degree);二是课程研究生(Coursework Program,主要培养课程硕士学位);三是研究型研究生(Research Program,又分为硕士和博士两个阶段)。此外,还有一些面向社会的短期培训模式,主要目的是为一些工程技术人员的知识更新和提高工作技能服务。
(一)本科生
在本科培养阶段,主要有单学位和双学位两种模式。单学位一般学制4年,双学位一般学制5~6年。学生的选择灵活而又宽泛,在学期间可以交叉选择艺术、科学、商贸、法律等双学士学位课程。
本科单学位主要包括土木工程、环境工程、土木工程与建筑、测绘工程、地理空间工程等五类学士学位授予方向。土木工程专业方向单学位的学生或多或少都要选修一些与环境工程相关的课程,并完成相应的学分要求。
本科双学位主要包括工程与艺术、工程与商贸、工程与法律、工程与科学、土木工程与其他工程等五类学士学位授予方向。其中,土木工程与其他工程方向的学制一般为5年,主要是土木工程与测绘工程、环境工程、采矿工程方向的交叉结合。工程与艺术方向的学制一般为5~5.5年,工程与商贸方向的学制一般为5.5年,工程与法律方向的学制一般为6~6.5年,工程与科学方向的学制一般为5年。
(二)课程研究生
课程研究生不设导师制,主要讲授课程,学生通过修满指定的课程和学分获得硕士学位,一般又称为课程硕士。课程硕士的学制通常为2年,每学期需要修满4门课程,每门课程一般通过阶段性的PPT课堂讨论、课程论文、课程考试来完成。目前,课程硕士约占新南威尔士大学硕士学生总数的绝大多数。提供课程硕士学位的专业方向主要有土木工程、环境工程、地理空间工程、岩土工程与工程地质、工程管理、结构工程、交通工程、水文与资源工程、净水与污水处理工程。
课程硕士设置三个培养层次(图2)。一是研究生课程认证,主要为一些没有本科学位的大专生过渡学习阶段;二是研究生学历认证,主要针对一些专业背景或学习成绩达不到要求的本科生;
三是硕士学位认证,要求具备本专业本科学习背景,成绩达到一定的要求,且有学士学位的学生。课程认证要修满24学分和4门课程,学历认证要修满48学分和8门课程,学位认证要修满96学分和16门课程。
(三)研究型研究生
研究型研究生的学位授予主要分为哲学博士(Doctor of Philosophy)、工程硕士(Master of Engineering)与工程科学硕士(Master of Engineering Science)三类。与课程硕士不同的是,研究型研究生没有具体的课程和学分要求,是在导师的指导下从事专业内某一领域的研究工作。
哲学博士按专业主要分为土木与环境工程、测绘与空间信息系统两大类,学制一般为4年。本科生获得学士学位以后可以选择直读博士,或者工作几年再读博士,不需要有硕士学位。博士论文的长度一般不超过十万字数,要经历4年的持续研究与学习。一般要求博士生每年做一次阶段性研究报告,是对研究创新的重要评估。如果未通过,推迟四个月再申请汇报;若再次没有通过一般作退学处理。此外,博士阶段虽然没有课程学习要求,但一般来说,学生会结合研究的需要,去选修一些本科或课程硕士的课程。博士学习阶段的退学率比较高,有的专业高达50%~60%。
工程硕士与工程科学硕士学制一般是2年,主要专业有土木工程、环境工程、地理信息技术、岩土工程与工程地质、项目管理、结构工程、交通工程、净水与水文工程、水资源等。工程硕士着重培养学生的工程应用能力,要求学生在应用中提出一些独到的见解或对应用技术有所促进。工程科学硕士着重工程中的一些涉及计算与分析的研究问题,培养学生从科学的角度去思考如何促进工程技术应用的提升。一般具有本科学位的学生可以选择学习工程硕士或工程科学硕士,类似于博士。研究型硕士的退学率也很高,在学期间需要定期汇报阶段性研究进展。
(四)比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程学科的专业设置与培养方案的分析,可以得出以下几点结论。
一是,专业设置和国内大学类似,属于“宽口径、厚基础”的大土木类型,既包括传统的土木工程(建筑工程、地下工程、桥梁工程、道路工程),又包括交通工程、工程管理、房地产等方向。与国内大学不同的是,土木工程一般与环境工程相结合,因此也包括一些与环境相关的专业或方向,比如可持续工程、水工程、测绘与地理空间工程等。此外,本科生四年的学习不再细分专业方向,真正体现了“宽口径、厚基础”的培养模式。
二是,本科生可以选择双学位培养方案,在完成本专业学士学位的课程和学分要求以外,可以再选修一些其他学院的与科学、艺术、商贸、法律、经济管理等相关的学位。从这个角度来说,本科生的专业和学位选择余地宽泛,有利于学生的均衡教育和视野拓展。此外,部分对从事科学研究感兴趣的本科生也可以直接选择攻读博士学位。
三是,课程研究生培养方案给一些不愿意从事科学研究,又想获得硕士研究生学历或学位的本科生提供了教育机会。他们可以通过修满一些课程和达到规定的学分要求,从而获得课程硕士学位,部分本科生也可以通过这个阶段进一步提升自己的专业知识水平和工作技能。
四是,研究型研究生一般没有课程和学分要求,这样有助于学生尽快进入研究状态,安心于研究兴趣。研究型硕士又分为工程硕士和工程科学硕士两种类型,有助于学生结合自身情况进行灵活选择。
五是,研究阶段没有的硬性要求,但对研究的创新性要求较高。比如针对博士的培养,每年学生都要汇报阶段性研究进展。由相关领域的学者进行评价,给出是否可以继续研究的建议。论文完成后不设置答辩环节,而是采用函评的方式由世界范围内的著名学者进行评阅,并给出是否达到授予学位要求的评价,真正体现了“宽进严出”的培养模式。
二、 课程设置
(一)本科生
土木工程专业本科生所修课程和学分如图3所示。课程主要分为基础课、专业基础课、专业课和实践四大模块。第一学年主要以基础课程为主,包括数学、物理、材料、化学、力学、各类基础设施体系、工程师基本概念、工程设计与创新等;第二学年以专业基础课和专业课为主,包括固体力学、水工程、交通与公路工程、工程计算与施工、通识教育、结构分析与建模等;第三学年以专业课为主,包括工程运营与控制、土力学、钢与混凝土结构、水力资源工程、土木工程实践、应用土工技术与工程地质、给水排水工程等;第四学年是实践环节,除了通识教育以外,主要包括与实际工程相结合的毕业论文专题,以及一些专业选修课。
以上每门课程均为6个学分,每学期一般安排4门课程,学生四年需要修满192个学分,方可获得学士学位。从课程设置来看,体现了土木工程学科宽泛的特点,在第四年的选修实践课中,学生可以灵活选择自己所感兴趣的工程方向。
(二)课程研究生
土木工程专业课程研究生的课程设置如图4所示。这些课程充分体现了工程教育宽泛的特点,既包括与土木工程设计、施工和管理相关的基本课程,又包括与经济、环境、可持续发展相关的选修课程。
允许课程研究生跨专业背景学习,如果学生来自于其他专业或者没有修完土木工程专业本科课程,一般会被建议增加选修一些相关的课程,以便增强本专业的知识背景。课程设置的类别和数量主要以培养学生具备解决与工程管理、岩土工程、结构、测绘、交通、给水排水等领域相关的高等学科知识为主。
(三) 比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程专业本科生和课程研究生的课程设置分析,可以得出以下几点结论。
一是每门课程均设置为6个学分,每学期一般固定4门课程,学分制度和课程数量设置合理,有助于学生更好地学习和理解专业知识。国内大学土木工程专业课程的学分一般从1~4.5不等,学分设置分散,课程学时也很分散,有的课程仅仅设置为几周时间,有的课程却跨度一个学年。分散的学时和学分设置既不利于学生选修课程,也不利于学生对专业知识的充分理解和消化。
二是由于本科教育阶段设置了双学位培养模式,本科生可以自由选择自己感兴趣的学科或专业的课程。课程研究生也设置不同的学位授予类型,可以在土木工程专业范围内自由选择不同方向的课程,也可以跨不同专业或方向交叉选择课程。
三是实践环节设置是直接与实际工程相关联的,一般鼓励学生在工程单位实习期间同时完成毕业论文,增设一些实践选修课程,这些课程可能就开设在实验室或工程单位,以鼓励对不同工程感兴趣的学生自由选择学习。
四是对研究型研究生虽然没有课程和学分要求,但会要求他们根据不同的研究方向和研究方法有针对性地选择某些课程学习或直接去旁听。比如,从事数值分析的研究生可以选择一些高等工程数学课程,从事计算机编程与模拟的可以选择一些计算机程序课程。
三、结语
通过对新南威尔士大学土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等方面的教育模式进行分析和比较,提出了一些建议,为国内高校土木工程专业的建设、培养模式的改革、卓越工程师教育计划的实施提供借鉴。
(1)土木工程专业设置宽泛,培养方式灵活,真正体现了“宽口径、厚基础”的大土木培养模式。
(2)本科教育阶段设置单学位与双学位并重培养机制,学生不仅可以在本学科获得学位,还可以在不同的学科和专业间学习相关课程,取得相关的学位。
(3)课程设置体现了学科教育的宽泛特点,单门课程固定为6个学分,每学期固定4门课程,课程学时和学分紧凑集中。
(4)本科阶段的实践环节一般要求学生在工程单位完成,既包括结合实际工程案例完成的毕业论文,又包括一些与不同工程类型相关的实践选修课程的学习。
(5)研究生培养分为课程研究生(硕士)、研究型研究生(硕士和博士)两个层次。课程硕士不设导师制,不需要从事研究,主要是完成相关专业的课程学习。研究型研究生没有课程学习和学分要求,主要从事相关领域的研究工作。
(6)研究型研究生的培养充分体现了“宽进严出”的培养模式,没有硬性的要求,每年定期进行阶段性研究进展汇报,优胜劣汰,淘汰率较高。
参考文献:
[1]童乐为,史炜洲,赵晓林.澳大利亚高等教育特色给予我国土木人才培养的启迪[J].中国电力教育,2008(2):165-167.
[2]吴瑾.悉尼大学土木工程专业研究生培养模式及特色探讨[J].高等建筑教育,2008,17(4):6-8.
[3]原方,丁永刚,王彦侠,等.澳大利亚土木工程本科人才培养方案浅析[J].河南工业大学学报:社会科学版,2008,4(2):155-156.
[4]李炎锋,杜修力,薛素铎,等.从中美土木工程教育对比探讨土木工程专业国际化办学思路[J].中国科技信息,2013(5):116-117.
[5]刘纪峰,张会芝.美国密歇根州立大学土木工程专业课程设置研究[J].宿州学院学报,2014,29(9):97-100.
[6]王照宇.中美高校土木工程本科教育比较浅析[J].林区教学,2015(10):29-30.
[7]饶平平,陈有亮,宋忠强.依托中德合作与交流的土木工程办学研究与实践[J].中国电力教育,2013(10):55-56.
引言
近年来,实验教学的研究与改革成为许多院校和教师的关注热点,2004年和2005年先后获得淮阴工学院教学改革重点课题和江苏省高校教育教学改革立项资助。广泛调查、深入研究、提高认识,研究取得了一些有价值的成果。
整合教学内容,优化教学安排
1.现行教学内容及安排上的问题
十年的研究和四年的实践:教学试验项目的更新和创新课题的补充,丰富了教学内容;教学师资队伍的建设和实验设备的添置,提高了教学水准;开放式实验教学模式和教学体系的建立,激活了教学对象;教学管理平台的搭建和管理手段的完善,保障了实验开放。同时,发现在实验教学实施和教学效果提高上存在一个“瓶颈”,制约着改革成果的进一步扩大。于是,对教学试验项目进行了全面的统计,对人才培养方案进行了深入的剖析,结论是:项目的更新补充,模式的灵活开放,没有脱离原有的人才培养方案,俗话说“穿新鞋走老路”。
现行的人才培养方案即教学计划无法真正贯彻落实开放性实验教学,缺乏总体培养目标框架下的实验教学定位,绝大多数实验以课程为核心,作为理论课程的补充,为课程的系统性和严密,阻碍了学科之间的渗透,特别是创新能力的培养未能落实到实处:①实验以课程为核心,所有实验教学全部附设在相应的课程中,开设实验教学的课程共有14门,占总课程门数比例为30.43%,总学时220学时,比例为14.1%。②专业课实验教学学时分散,比例偏低。专业基础课、专业限选课和专业任选课在内的43门课程中开设实验教学的课时有11门,比例25.58%,学时比例只有8.96%。③实验教学安排不连贯,内容存在重复。实验项目存在相当的重复,既浪费了有限的实验学时,又挫伤了学生兴趣和创新积极性。④学生的综合性实验、创新性实验在其它实践教学环节得不到体现。尽管学院的有关文件规定学生自主完成的综合性实验、创新性实验成果可以替代毕业设计成果,但人才培养方案及配套的毕业设计教学大纲仍然要求学生必须完成工程设计,如:工程总量、图纸数量、施工方案等内容。
2.总体思路与目标
总体思路是以学生的专业概念、专业素质和工程素养的形成为出发点,将知识结构、专业技能和综合素质作为方案的总体功能,以工程为背景,将专业基础课、专业限选课和专业任选课的实验教学和其它实践环节分解整合,以功能实现为目标,构建实验教学模块和体系,根据体系结构设计模块功能。目标是以掌握整体优化的知识结构为基础,着重培养学生的专业概念、专业素质和工程素养,锻炼学生的工程实践能力和创新素质。
3.内容整合与优化安排
深入分析,反复论证。将实验教学分为3类:第一类是任务由外系教师承担,设备也不在本系,如:大学物理、计算机信息技术、计算机程序设计和文献检索等;第二类是内容自成体系,设备相对独立,主要有土木工程测量、CAD基础和结构CAD;第三类是人才培养方案中除了第一类和第二类的所有开设实验教学的科目。综合考虑行政管辖、教学内容和设备管理,第一类和第二类实施现行的教学安排,要求内容上精炼并作相应的补充,满足创新人才的培养要求,管理上实行开放式实验教学模式。第三类实验教学,从课程上看,全部是专业基础课、专业限选课,从设备上看,全部设备在本系实验中心,从任务上看,全部由本系专任教师承担,整合实验教学内容和优化实验教学安排具备了良好的基础和充分的条件。根据现行人才培养方案,第三类实验教学课程一共有7门,教学时数60,无法保证专业基础课、专业限选课和专业任选课的教学效果,无法满足学生在专业概念、专业素质和工程素养形成过程中的渴望和企求。
整合充实教学内容,优化实验教学安排。教学内容整合后,课内学时由现行的60学时增加到84学时(6学分),增设《土木工程实验概论》和《土木工程结构检测》的内容,现行课程的实验教学整合为《土木工程材料的工程性能检测》、《土木工程试验技术基础》、《土木工程结构试验》。调整后,在现行人才培养方案中增加了5门课程,但总学分基本没有变化,内容不重复,过程不间断,循序渐进,与理论教学同步,配以成熟的开放式实验教学模式,既不增加学习负担,又保障了教学效果。
结束语