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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)38-0097-02
我国“十三五规划纲要”第七篇“构筑现代基础设施网络”中提到2020年,我国高速铁路营业里程达到3万千米,覆盖80%以上的大城市,新建改建高速公路通车里程约3万千米,新增城市轨道交通运营里程约3000千米,基本建成京津冀、长三角、珠三角等城市群城际铁路网,建设其他城市群城际铁路网主骨架。从此规划可以看出,随着经济发展和铁路、公路网、轨道交通新建及改造建设工作的不断深入,道桥工程技术人员在当前和今后一段时期内需求量还将不断上升。但随着高校毕业生的增多,在人才市场上的竞争越来越激烈,用人单位对毕业生也提出了更高的要求。如何提高学生在就业市场中的竞争力,高校的培养教育是非常重要的。
2004年由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学创立CDIO教育模式。CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运行(Operate)4个英文单词的缩写,它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达,它以工程项目从研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,使学生养成现代工程技术的职业素养[1]。
2007年,美国土木工程师学会(ASCE)出版的专题报告《2025年的土木工程》,在有关工程师培养改革方面,进一步明确了大学教育将工程理论和工程实践结合的重要性,指出了持续学习的能力、团队协作与沟通能力、创造性的思维能力是21世纪土木工程师的立业之本。这与CDIO工程教育理念(全过程培养学生的工程能力)基本相同。
综上所述,对土木工程这一与实践紧密结合的学科专业,我国及世界多个国家都认识到:当今社会,学校不仅要培养学生的专业知识,还要培养学生的动手实践能力、团队协作能力、沟通能力、创新思维、工程管理等多方面的素质,造就适应现代土木工程需求的“高素质”人才[2-3]。
本文将结合我校土木工程道桥方向桥梁工程毕业设计这一教学计划中最后的重要教学实践环节。首先指出我校在毕业设计这一环节中出现的问题,接着,针对这些问题分析讨论如何在毕业设计环节更好地贯彻实施“高素质”具备工程能力本科毕业生培养的途径和方法。
一、桥梁工程毕业设计中存在的问题
1.学生对待毕业设计态度不够端正,不认真,不积极主动,缺少钻研精神。相当一部分同学对待毕业设计的态度是敷衍了事,但求及格能毕业就行。在这样的态度下,进行桥梁方案比选时尽可能地选择较为容易完成的等截面的简支转连续桥型方案。只有少部分同学进行变截面连续梁或者连续刚构的设计。对于钢管混凝土等桥型则基本没有同学愿意做。在进行横向分布系数计算、冲击系数等手算内容时也是根据范例照葫芦画瓢,缺少自己的独立思考,对于计算结果的对错也不加判断,直接将其带入进行后续的内力计算,从而导致最后的结果也是错误的。例如:有的同学连续梁的基频算出来小于1.5HZ,有的是大于14HZ,明显不符合连续梁的基频合理范围,从而导致求得的冲击系数过小或是过大,影响活载内力结果。
2.CAD工程图绘制能力弱,缺少基本的绘图常识。毕业设计要求提交的图纸成果较多。主要有方案比选图、桥型布置图、主梁构造图、钢束布置图等。很多同学在图纸绘制时犯一些低级错误:例如不按实际尺寸绘图,各部分构造比例不协调;立面图与平面图不对应,尺寸标注字体太小,图纸布局不合理等。由此反映出很多同学对于基本的绘图常识不了解,平时对实际工程图纸关注少,对一些基本的绘图命令掌握不好,没有养成良好的图纸绘制习惯。
3.利用专业软件完成毕业设计主要的计算内容,缺乏对结果正确与否的判断。由于毕业设计桥型为多跨连续梁,为多次超静定结果,学生主要依靠桥梁博士软件或者MIDAS完成主体计算内容。在毕业设计中需要花时间学习如何利用软件进行建模,特别是施工过程如何准确地在软件中加以模拟费时较多。所以很多同学只管利用软件能算出个结果,而对于结果的对错却缺少初步的判断。例如有同学在支座不均匀沉降值输入时小数点搞错,多输入10倍,造成活载内力结果很大却还继续往下配筋,做了无用功。有的同学在施工过程中边界条件设置错误造成计算结果有误却不知道问题出在哪里。在进行配筋后的验算时,很多同学对于截面应力验算不能通过的情况不知道如何进行调整,乱调一气,造成越调整问题越多。出现以上问题,总的来说还是学生基本力学概念不清晰,出现问题时不懂得如何从受力原理出发分析产生问题的原因从而有的放矢地进行调整来解决问题。
4.部分同学对毕业设计投入时间、精力不够。部分同学在毕业设计初期尚未找到工作,因此无心做毕业设计,耗费较多时间外出找工作。另外,考研同学因为要准备研究生复试,在接近一个月的时间里也基本没有进行毕业设计。这样就导致这部分同学需要在毕业设计剩下的时间内赶进度,造成毕业设计质量不佳。
5.“双师型”毕业设计指导教师数量严重不足。近几年学院教师学历学位的不断提升,一大批高学历的年轻教师走上了大学的讲坛,尽管这些年轻教师理论基础雄厚,自学能力强,思维敏捷,但大多从高校到高校,从书本到书本,理论知识具备但缺乏实践锻炼,动手能力欠缺,普遍存在“重科学研究,轻工程实践”,再加上高校“重论文、轻应用”等评价体系的错位,使专业教师自身不重视工程实践。
二、桥梁工程毕业设计教学改革途径和方法
1.将生产实习与毕业设计及今后工作相结合。我校道桥专业学生的生产实习安排在大四上学期,总共八周。同时将暑假的时间也利用起来实习,所以学生在实习单位能够有16周的实习时间。在安排实习时,详细了解实习单位将来的用人需求,然后将符合条件的学生安排过去。由于有足够长的实习考察期,用人单位一般都会优先录用在实习期间表现良好的学生。这些同学的毕业设计题目跟生产实习期间的工程项目结合起来做,学生进行毕业设计的兴趣较高,愿意主动思考解决在毕业设计中遇到的问题。还有的同学毕业设计选题为今后工作的内容,为了提高在今后就业单位的竞争力,这部分同学愿意选择一些具有挑战性的题目,并且很积极主动地完成。例如:有个同学的就业单位主要是进行钢管混凝土拱桥的施工,他的毕业设计桥型就选择了钢管混凝土拱桥,且利用MIDAS软件进行建模计算,虽然该同学之前从未用过该软件。但在老师的指导和自己的钻研下顺利地利用MIDAS软件完成了钢管混凝土拱桥的3维建模以及施工过程的模拟,最终很好地完成了毕业设计,该毕业设计还被评为学校优秀毕业设计。
2.对学生进行工程图纸绘制基本常识的培训。在进行毕业设计前,在计算机房,花两天时间对毕业生专门讲解工程绘图的一些常识,包括图框怎么确定;说明字体、标题、标注字体大小如何确定;如何利用分层进行绘图;图纸如何合理布局;常用的一些绘图命令的讲解。并且针对以往同学容易犯的错误专门进行强调。然后结合交通部T梁和斜腹板小箱梁标准图进一步让同学们认识到正规的施工图纸应该绘制成什么样。实践表明通过这样集中培训后,基本可以杜绝以往同学易犯的绘图中的一些低级错误,且绘图效率和图纸质量明显提高。
3.加强过程控制,定期组织集中讨论。指导老师除了平时在网上通过QQ、微信等方式及时解答同学在毕业设计中遇到的问题外,每周至少组织所带同学集中在一起面对面的交流毕业设计进展以及讨论相关问题。通过这样的交流讨论更能激发同学的学习热情,许多问题也在讨论中迎刃而解,且大家印象深刻。同时也锻炼了大家的团队协作能力。
4.提高专业课程教师工程素养,加强“双师”型师资队伍建设。一是向专业教师开展有计划、有步骤、有重点的培养培训工作,健全专业教师到生产单位进行工程实践、学习交流的机制。鼓励支持教师赴企业挂职锻炼,参加工程项目设计、产学研合作项目研究和技术服务。二是积极开展国际合作与技术交流,培养具有国际视野的教师队伍,选派教师到国外高等院校学习和开展合作项目研究,选派教师到国际知名企业进行培训。三是建立一支数量质量稳定、来自生产一线、实践经验丰富的兼职教师队伍,健全专兼结合、校外专家兼职授课机制。四是提倡、鼓励、促进教师积极参加注册工程师考试认证、申报工程系列职称,努力承担工程设计、检测、鉴定、咨询等技术服务项目,参与各种工程技术评审会议,全方位地提升专业教师的工程素养。
三、结语
通过对近几年来在道桥方向桥梁工程毕业设计中存在的问题分析及探讨。文章给出针对性的解决问题的方法及手段。通过将其运用于桥梁工程毕业设计指导中取得了比较明显的教学效果改善,毕业设计以及人才培养的质量也得以提高。
参考文献:
[1]包秋燕.基于CDIO理念探讨大学生现代工程意识培养[J].福建工程学院学报,2008,6(5):451-454.
针对道路桥梁与渡河工程专业目前毕业设计教学现状,文章在深入分析影响毕业设计质量因素的基础上,从毕业设计的时间安排、选题、过程管理、学生主观认识及指导教师队伍建设等方面提出了该专业本科毕业设计的质量控制措施。
关键词:道路桥梁与渡河工程专业;毕业设计;质量控制;教学研究
中图分类号:G642.477 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2013)04012104
本科毕业设计是本科教学计划的重要组成部分,是全面检查学生四年大学知识积累、应用和创新能力的重要手段,也是培养学生理论联系实际和锻炼学生独立工作能力的有效办法[1]。道路桥梁与渡河工程专业毕业设计的目标是通过毕业设计,提高学生在计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计等方面的基本技能,掌握道路桥梁及渡河工程的设计原则、设计方法和步骤,并树立正确的设计思想以及认真严谨、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风,为交通行业的基本建设事业服务。
然而,近年来,由于种种原因,毕业设计这一教学环节仅流于形式,该专业毕业设计质量急剧下滑,学生未能通过毕业设计真正提高实践能力,严重影响了人才培养的质量。这一现状已经引起高等教育领域专家和领导的高度重视,如何提高和保证道路桥梁与渡河工程专业本科毕业设计的质量已成为亟待解决的问题。笔者根据几年来在指导道路桥梁与渡河工程专业本科毕业设计过程中发现的一些实际问题,对提高该专业毕业设计质量作了一些思考。
一、道路桥梁与渡河工程专业毕业设计现状及存在的问题
尽管目前很多开设道路桥梁与渡河工程本科专业的高校对该专业的毕业设计给予了足够的关注和重视,但毕业设计环节质量滑坡现象仍然存在,究其原因主要存在以下几个问题。
(一)指导教师队伍力量薄弱
一方面,由于高校扩招,毕业生人数增长加快,教学资源紧张,指导教师的数量满足不了毕业设计工作的需要,特别是本科教学评估要求每位教师指导学生不得超过十人,不管是道路工程方向、桥梁工程方向,还是渡河工程方向的毕业设计,都要求学生一人一题,使得毕业设计指导教师数量缺口更大,以前一名指导教师一般指导三五名学生,现在一名教师须指导十几名学生。另一方面,高校大多数指导毕业设计的教师承担有大量的教学任务和科研任务,有的还有行政工作,由于精力和时间都无法保证,因而无法实现师生之间的有效沟通,从而影响毕业设计的指导质量。由于指导教师人数少,许多刚入职的青年教师也被安排指导毕业设计。青年指导教师虽然热情高,认真负责,但缺乏专业实际工作经验,解决专业实际问题的能力和创新能力有限,因而在毕业设计过程中对学生实践能力、科研能力和创新能力等的培养都大打折扣,最终导致毕业设计总体质量不高[2]。
(二)毕业生就业压力大
目前,尽管中国交通基本建设事业处于蒸蒸日上的发展阶段,但高等院校连年扩大招生,导致交通运输行业毕业生人数不断攀升、人才市场供大于求。大学生就业压力较大,在大三时学生就开始忧心将来的就业去向,到了大四就表现得更为突出[3]。大部分同学在大四下学期的主要任务就是找工作,而这段时间恰恰处于毕业设计阶段,致使学生在毕业设计上所投入的精力有限,因此严重影响了他们的毕业设计质量。
(三)毕业设计选题不当
选题是完成毕业设计的第一步,也是非常重要的一个环节,关系到对学生创新精神与实践能力的培养。道路桥梁与渡河工程专业毕业的学生面临去施工单位、设计单位、监理单位、检测单位和科研院所等多项选择,而以往毕业设计的选题比较单一,仅偏重于道路桥梁设计部门使用,单一的选题严重束缚了学生的学习积极性,不利于学生专业综合素质的全面提高,也不利于学生毕业后在工作岗位上迅速上手,发挥才干。另外,有的毕业设计题目缺乏创新性,大多数题目仍偏重于施工组织设计以及简单的结构设计,而且涉及的实际工程较少,这对于培养学生的创新能力以及综合运用知识的能力是远远不够的。在以往毕业设计选题中,还存在选题范围过窄和过于宽泛的现象,选题范围过窄,毕业设计工作量明显不足,但选题过于宽泛,学生又难以把握和深入。此外,由于毕业设计要求一人一题,且3年内不能重复,使得教师把一个学生可能完成的内容分解为多个,致使选题内容偏离教学大纲的要求[4]。
(四)学生文献查阅能力较差
道路桥梁与渡河工程专业优秀的毕业设计应该是在查阅大量相关文献的基础上完成的,在毕业设计从选题、开题报告到撰写的整个过程中,文献检索是贯穿于始终的,是影响毕业设计质量的重要因素。通过查阅大量的相关文献,可以使学生了解课题相关领域的研究新动向、现状以及存在的现实问题等。然而,目前很多毕业生不善于查阅资料、文献和利用工具书。在网络发达的今天,学生利用网络资源查阅期刊、杂志等资料的能力并未有显著的提高,更有部分学生甚至不会利用学校的数字图书馆查阅文献资料;即使引用文献也较为陈旧,不能反映该领域最新的研究成果和发展趋势,从而直接影响到毕业设计的质量。
(五)学生重视程度不够
学生对毕业设计的目的、作用和意义理解不全面,对其重要性认识不深刻,认为毕业设计只是走形式,抱着蒙混过关的心理,仅仅把完成毕业设计当成一项任务,没有把毕业设计看作自身知识、能力及综合素质训练和展示的一个重要过程,对于为什么要撰写毕业设计、毕业设计与学业水平和学位证书之间有何关系、毕业设计与未来发展之间有何联系等问题,大部分学生从来都没有思考过,对毕业设计不够重视[5]。其主要表现在对课题不作认真细致的研究,开题报告流于形式,具体设计方案仅是框架,研究目标不明确,内容不具体,方法无创新。在完成毕业设计过程中普遍存在时间精力投入不足,不能按照规定的时间和要求完成毕业设计的各个环节,以致设计质量不高。
参考文献:
[1] 汪强. 本科毕业设计(论文)质量下降的原因及对策探讨[J]. 山西财经大学学报,2012,34 (1): 230-231.
[2] 杨文海,张巍巍,康迎宾. 提高水利专业毕业设计教学质量的方法研究[J]. 华北水利水电学院学报:社科版,2012,28 (6): 179-181.
[3] 武卫莉. 提高大学生毕业设计(论文)的教学质量研究[J]. 实验技术与管理,2012,29 (2): 153-155.
[4] 王昕,吕子珍,李殿云. 提高毕业设计(论文)质量管理模式的建立[J]. 长春工业大学学报:高教研究版,2012,33 (4): 100-102.
[5] 刘中山,宋桂林. 构建网络教学平台提高学生毕业论文(设计)质量[J]. 河南科技学院学报,2012(6): 85-88.
[6] 卞梁,裴星洙,马剑. 加强原创性检查提高土木工程毕业设计质量[J]. 东南大学学报:哲学社会科学版,2012,14(增): 212-213
Quality control of graduation design of road, bridge and rivercrossing engineering
ZHANG Peng, LI Qingfu, ZHANG Tianhang
(School of Water Conservancy and Environment Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, P. R .China)
Abstract:
山东理工大学(以下简称“我校”)以往6届道路与桥梁方向毕业的本科生就业情况如图1所示,可以看出我校输送出的学生接近80%在施工、监理、管理等部门就业,继续深造学业和在设计单位工作的仅占17%。由此可知,“桥梁工程”课程的改革目标应该集中在培养学生从事桥梁工程技术及管理工作的基本能力和社会急需的实践能力上。其总体思路是以实际工程为背景,以工程技术为主线,改革课程体系、知识学习方式、考核方式和评价标准,加强实践教学及能力培养方式等关键环节,提高学生的工程意识和工程实践能力,培养出创新能力强、适应企业发展需要的应用型土木工程师。
二、课程改革的具体措施
1.基础教学
选用国家规划教材,以“精、宽、新”的理念整合教学内容。精:以一种桥型的桥梁建设过程为主线,由点到面、深入浅出把繁杂的内容讲活、讲透,使学生举一反三,即可对其他结构形式采用粗讲。建立以“学生为主体,以教师为主导”的教学模式,将工程实例(最基础的混凝土梁桥、拱桥)引入课程教学。通过实施一个完整的项目来组织教学活动,采用类似科学研究与实践的方法,促进学生主动学习。具体做法是将5~6名学生分成一个小组,给每个小组下发一份既有实际工程的设计图纸,抓住桥梁建设过程主线,讲授桥梁设计基本原则、平纵横断面设计内容、桥梁建设程序和方案比选、桥梁上的作用、桥面布置与构造、上部结构的设计计算、支座、下部结构的设计计算和施工技术。对其他结构类型桥梁则以课上简介课下大作业的方式学习。宽:采用国家新标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)教学,对连续刚构、钢管混凝土拱桥、斜拉桥和悬索桥等大跨度桥梁进行类比性、归纳性讲解,使学生适应我国迅速发展的桥梁建设事业。新:利用三维动画模拟、电视录像片和纪录片等教学手段,把本专业最新动态和发展、科研成果、施工技术引进课堂,拓宽学生视野。依据CDIO教学模式,实施多样化教学方法。(1)引导性教学和自主性学习相结合。树立学生为主体的教学思想,组建学习小组,开展课堂互助讨论教学,随着课程进展预留联系工程实例的“大作业”,这些“大作业”可以是课程的重点难点、行业的动态或综合性的知识,作业以小组提交。这种教学方法能调动学生学习的主动性,增加学生之间的相互交流,在锻炼学生的独立分析能力的同时加强团队合作精神培养,以课外补课内来提高教学效果。(2)项目教学法教学。教学全过程中充分突出实践、强化应用,以实际工程项目为背景,将行业规范、现场案例、施工图纸和录像融入教学,培养学生的工程素质和工程能力。(3)网络化和信息化教学。通过课程网站建立网上互动平台,学生可以在网站上查看并下载教学大纲、教学课件、各章习题、课程设计的任务书和指导书、工程实例、行业动态等,也可以在网站上留下自己的心得和疑问,由师生进行开放性讨论,从而提高学生的学习自主性。
2.实践教学
基于应用型土木工程人才培养目标的定位特点,构建以能力培养为核心,多模块、相对独立、相互衔接的实践教学体系,该体系由计算机辅助设计软件学习、课程设计、模型制作、专题讲座和认识实习等部分组成。鼓励并引导学生使用桥梁博士、桥梁通等桥梁工程计算机辅助设计软件,改变课程设计、毕业设计完全手算及手工绘图的现状,邀请设计院技术负责骨干进行专题讲座,依托实际工程进行课程设计,在“做中学,做中教”,培养学生的工程设计能力。[4]利用课程设计的成果,以学习小组为单位按比例制作桥梁的上部结构模型,结合工程已有的其他部分图纸补充下部结构、支座、桥面铺装、栏杆、排水和照明完成全桥模型。在建造过程中,要求严格按照设计图纸施工,不能随意变更设计,在课程结束时提交实体模型和设计说明书,利用PPT演示建桥的全过程并对成果进行答辩,通过熟悉设计图纸课程设计制作模型成果答辩使理论知识具体化、实体化,不知不觉中培养学生的工程能力。
3.考核方法
为鼓励学生个性化发展,打破应试教育的桎梏,采取多元化考核模式,在强调测试理论知识的同时注重工程实践能力和工程设计能力的评价与考核。在考核方式上,采用闭卷笔试、小论文、大作业、模型制作、答辩、互评、自评相结合的形式。4.课程教学体系建设毕业设计是教学过程最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节,要求学生综合应用所学各种理论知识和技能。桥梁工程课程的改革建立的“课堂教学、课程设计、认识实习”三元一体模式实质上是对毕业设计环节的基本训练,因此改革后的桥梁工程教学模式可和其他教学环节构成如图2所示的教学体系。
三、桥梁工程课程改革效果
经过两级六个自然班的课程实践,桥梁工程课程改革取得了显著的成效,主要表现在:第一,构建了以学生工程能力培养为主线,分层次(基础教学课程设计桥梁模型)、多模块(认识实习—课程教学—专题讲座—毕业设计)、全过程、递进式的实践教学课程体系,通过连续渐进的典型工程项目设计,培养学生的工程素质、工程能力和设计能力。第二,实施多元化考核评价方式,增加小组讨论、大作业、模型制作、答辩等环节,激发了学生学习主动性,提高了学生学习能力、研究能力和工程实践能力。在后续的生产实习中,教学培养基地企业反映该批次学生较之往届“上手快,操作能力强”。第三,课程设计和毕业设计成果质量提高显著。将项目教学法纳入课程,使学生对现行规范的把握、识图、画图能力加强,将计算机辅助设计软件应用于设计验算,在内容难度加大的情况下学生的成绩没有出现下降趋势。
四、结语
桥梁工程在土木工程(道路桥梁方向)中具有重要地位。它不仅是结构力学与混凝土结构基本原理等课程的延伸课程,还对以后学习桥梁电算、大跨度桥梁等课程打下基础。此外,它还直接关系到道路桥梁方向学生的毕业设计。通过分析现阶段桥梁工程课程教学现状,发现目前桥梁工程课程教学中还存在着以下问题:1.教学方式单一,学生缺乏学习兴趣;2.课程内容理论性较强,实用性较弱;3.实践教学流于形式;4.课程考核不能准确反映学生能力,不能有效促进学生自主学习。基于目前桥梁工程教学中存在的问题,如何深入改革桥梁工程课程教学已经成为工程教育界亟待解决的课题之一。
一、桥梁工程课程改革方案
针对目前桥梁工程教学中存在的问题,围绕教学方式、教学内容、实践环节和考核方法四个方面,对桥梁工程课程改革进行了探索和实践。
(一)教育方法改革
1.生动化教学,总结与提问相结合
教材语言作为一种书面语言陈述单调,如果将这种语言直接搬到课堂上,老师讲得枯燥乏味,学生听得更是艰涩难懂,毫无兴趣。不仅老师在台上照本宣科感觉如同嚼蜡,学生在台下也是如坐针毡,哈欠连天。因此,教师应该在课前认真准备授课内容,将呆板难懂的书面语言转化成生动有趣的教学语言,并将抽象的语言形象化、生动化,不能拘泥于教材而没有自己的理解体会。如此一来,上课时就可以充分提高学生兴趣,将教学内容层次分明、条理清晰的表达出来。除此以外,还能使所教的内容条理清楚、重点突出。
此外,在每堂课的最后,对所学内容进行总结归纳,给出简要结论。这不仅可以充分利用课堂时间强化学生的记忆,也使得教学系统性更强,授课效率显著提高。在每次上课之前也针对上次课所学的知识提问学生,有效复习巩固所学知识,促使学生养成课后复习的良好习惯。
2.有效引入多媒体技术,丰富教学方式
由于多媒体教学可以利用声、像、图、文等特点,所以利用多媒体教学可以极大改善传统教学中存在的问题。例如,课堂上仅仅是老师讲解学生读书、讲解呆板、缺乏趣味性与直观性等问题。多媒体教学既丰富了教学的表现形式,又将抽象的知识形象化、直观化,促使了学生积极自主学习。使课堂不再是传统中的照本宣科,新知识理解起来更为容易。桥梁工程这门课程与实际结合紧密的特点,需要我们尽快了解这方面在材料、结构、工艺等方面最新的前沿发展动态。与传统授课方式相比,多媒体课件含有更大的信息量,可以将该领域发展的前沿动向充实在课件中。这既能弥补教材内容有限与内容滞后的不足,延伸拓展教材的内容,也能使学生接触到最新的知识。
(二)教育内容改革
从土木工程人才培养的实际要求出发,及时更新教学内容、改革教学体系。在整个课程体系中贯穿桥梁工程设计与施工,使内容完整连贯、重点突出。同时也提高了教学内容的实用性、针对性。在这方面,高校土木工程教科研组织可以以目前桥梁工程建设基本要求作为标准,结合自身长期积累的教学经验,确定该课程的教学体系。
(三)重视实践教学
实践教学是学生增强桥梁设计能力、全面发展的重要阶段。通过课程设计、毕业实习和毕业设计三个部分进行实践。所谓实践教学,就是让学生通过课程设计、毕业实习和毕业设计等形式运用专业基础课上所学知识。使其可以利用专业知识对桥梁结构进行理论分析,并且能够解决简单的实际桥梁设计问题。实践教学主要可以从课程设计实践和桥梁模型设计竞赛两方面展开。
1.课程设计实践
桥梁实践课程是培养桥梁工程专业人才的重要途径,它对学生所学的知识的感性认识、提高实际运用能力与增强创新意识都有重要作用。此外,通过它也可以了解学科的最前沿知识,更新教材知识。工程实践作为夯实理论知识、养成工程意识和能力的关键过程,对提高学生的桥梁结构理论的分析能力和简单设计能力有重要作用。
课程设计应结合已经学过的材料力学、混凝土结构设计原理、结构力学等书,并且尽量选择常见的梁形。教师提前准备任务书和指导资料,以便学生提前预习,进行全面的桥梁设计。此外,教师也应监督辅导设计过程。
2.桥梁模型设计竞赛
为增强学生的工程创新能力,提高学生对课程知识的熟练运用和理解,我们积极组织学生参加桥梁结构模型设计竞赛。
桥梁结构模型设计与制作需要参赛者对选择结构、计算、制作工艺等多种知识熟练的掌握和应用。结构合理的受力形式对模型承载力的大小有重大影响。学生需要了解掌握各种桥梁结构形式,并了解其受力特点与传力途径,准确计算其受力情况,以找到最佳的结构。此外,设计制作过程中选择适合的材料也十分重要,不同的材料结构导致的破坏形式也有所不同,这也要求学生掌握了解各种材料的特性并进行选择。
通过参加桥梁结构模型竞赛,参赛学生在对桥梁结构形式、受力分析、结构整体性和稳定性,以及细部构造等各方面都有深刻的认识和理解,同时也巩固了力学和材料学等基础知识,对学生的课程学习具有很好的促进作用。在选择结构的过程中,学生不但对桥梁理论有了更深的理解,而且对以前所学的知识进行了很好的温习。除了材料和结构的选择之外,制作工艺对结构能否达到预期的受力设计也有很大的制约。为了防止由于制作工艺而导致结构模型的承重受到影响,参赛者必须细致处理细小构造与节点,使之与计算结果吻合。制作工艺既是学生对结构受力知识掌握情况的考核,也提高了学生对桥梁构造的理解。
(四)课程考核改革
对考核方式的改革要能够客观评价学生的综合素质,加强对实践操作能力、知识运用能力与创新能力的考核比重。以桥梁工程特点和应用型人才培养要求为标准建立一套符合人才选拔的科学系统的考核体系。要使考核方式多样化,考试内容更侧重对综合能力的考察,而不只是局限于只是记忆方面的考核,成绩评定更全面,促使学生积极主动的学习。提高作业、课上表现、论文以及资料阅读等多个方面在成绩中的比重,而不局限于最后的卷面成绩。力争使考核形式向着多样化、多种形式、多阶段的方向发展。
1.改革考核内容
考核方式改革是为了改变传统考核方式存在的种种弊端。针对传统考试考核内容局限于教材、笔记,以及老师划定的范围重点等缺点进行改革。克服传统考核方式偏重知识记忆、缺乏对创新能力与综合素质的考察而导致上课记笔记、课下抄笔记、考核背笔记、考完全忘记的情况出现。改革应该以培养应用型人才培养要求为标准,考核偏重学生对学过知识的理解和独立思考的能力。这主要体现在减少单个知识技能考核,增加对创新应用与知识能力体系的考核。
2.改革考核形式
现行的考试在形式上多以闭卷笔试的考核方式为主,内容以教材理论知识为主。改革考试形式可以结合专业特点,进行开卷、闭卷、开闭卷相结合、实践操作、撰写专题报告、模型制作、答辩以及学术论文等多种形式的考核。并且将考核分散在平时测验、期中期末、课堂课外多阶段。改革制度多样化发展。鼓励学生在课外学习,提升作业、课上表现、论文以及资料阅读在成绩中的比重。最终达到提高专业水平、综合素质的目标。
实习地点:湖北省武汉市
实习时间:3.21—3.25
指导老师:王书法/高睿
实习学生:吕伟/01203班/200131550072
一、实习目的
毕业实习是整个毕业设计教学计划中的一个有机组成部分,是土木工程专业的一个重要的实践性叫许耳环界。通过组织参观和听取一些专题技术报告,收集一些与毕业设计课题有关的资料和素材,为顺利完成毕业设计打下坚实基础。通过实习,应达到以下目的:
1、了解一般工业与民用建筑或道桥工程的整个设计过程;
2、了解建筑物的总平面布置、建筑分类及功能作用、结构类型及特点、结构构件的布置及荷载传递路线、主要节点的细部构造和处理方法等;
3、了解建筑物的施工方法;
4、了解建筑、结构、施工之间的相互关系;
5、了解建筑结构领域的最新动态和发展方向。
二、实习方式、地点及内容
按照道路与桥梁工程教研室的实习计划和日程安排,我们进行了为期五天的毕业实习,先后辗转于武汉天兴洲大桥施工现场和武汉轻轨沿线各站,其具体实习方式与地点列表如下:
日期 星期 ???方式 地点
3.21 一 观摩短片 武大工学部主教
3.22 二 现场考察 天兴洲大桥施工现场
3.23 三 技术报告 天兴洲大桥施工办公室
3.24 四 现场考察 武汉轻轨沿线
3.25 五 专题讲座 武大工学部主教
A、短片观摩
上午,我们主要观看一些跨海、跨江、跨河的道路与桥梁工程的实例录象,对施工工艺和流程进行简单回顾。其一,台湾省高雄至淡水高速公路的规划设计。该工程通过平面图演示,介绍了各中点城市的位置及沿途的地形地貌和各支路的连接,考虑了沿岛高速公路网的建设与之连接,在环境保护上表现也甚为突出——特意聘请了动植专家对该工程在建设过程中和完工后对环境的影响进行了评估和检测,并将其研究成果考虑到设计规划中去。这在国内所做力度明显不够。之后,我们陆续接触了美国等多国道路施工及拱桥施工实录,对路桥新工艺和新技术有了初步了解。
下午,我们继续观摩幻灯片,其中阳逻公路长江大桥的施工流程以动态逼真的三维动画模拟展示,学习效果明显;此后原版演示日本东北新干线工程和泰国某大型公路桥梁的施工,虽存在一定的语言障碍,但因画面详细系统且反复播映,仍较好地达到认知、学习,思考等多重目的。
下面依次对上述三项工程的施工作一些简单介绍:
1、阳逻大桥体系为悬索桥。目前正在施工的江苏润扬长江大桥跨径达1490米,为世界上第三大跨度悬索桥。悬索桥的特点是能够跨越其他桥型无与伦比的特大跨度,且因受力简单明了,成卷的钢揽易于运输,在将缆索架设完成后,能形成一个强大稳定的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。而幻灯出来的阳逻大桥具体施工工序如下:
⑴ 工作面地表处理;
⑵ 开挖槽段施工;
⑶ 北锚碇施工;
⑷ 索塔施工;
⑸ 立模浇筑混凝土塔柱;
⑹ 主桥缆索系统安装和桥体节段安装。
因阳逻大桥南北岸的土质不同,决定了其施工方案迥异,其中一侧土质较好,可直接开挖;另一侧属砂质淤泥土质,应在铺锭的开挖外径向下开挖填筑混凝土,做护壁,尤其需要注意的是工序⑵和工序⑸,前者从上往下挖槽浇注混凝土,可防止坍塌;后者因为大体积混凝土施工,水化热过大引起温度应变,要注意控制。
2、日本东北新干线工程
经介绍,日本东北新干线工程采用的是移动模架施工法。其方法是使用移动式的脚手架和装配式的模扳,在桥上逐孔浇筑施工。它由承重梁、导梁、台车、桥墩托架和模架等构件组成。在箱形梁两侧各设置一根承重梁,用于支承模架和承受施工重力。导重梁的长度要大于桥梁跨径,浇筑混凝土时承重梁支承在桥墩托架上。导梁主要用于运送承重梁和活动模架,因此,需要有大于两倍桥梁跨径的长度。当一孔梁的施工完成后便进行脱模卸架,由前方台车和后方台车在导梁和已完成的桥梁上面,将承重梁和活动模架运送至下一桥孔。承重梁就位后,再将导梁向前移动。
关键词 桥梁工程 研究创新型 教学方法 探索
中图分类号:G643.2 文献标识码:A
在科技快速发展和创新日异月新的今天,创新是经济社会发展的核心动力,研究创新型大学教育已经作为我国面向未来发展的重大战略选择。而创新型人才是我国建设创新型国家的重要支撑和重要保障。因此,研究创新是大学教育应具有的主要基本素质。实现创新型人才的培养首先要加强核心课程的教育改革。桥梁工程专业作为土木工程中的重要组成部分是首当其冲的。桥梁工程同时又是一项复杂的系统工程,涉及到规划、勘测、设计、施工、加固与检测、养护与维修多个过程和步骤。桥梁工程研究型教学方法探索十分有必要,桥梁工程研究型教学方法的探索与研究是桥梁工程教学改革的核心,其教学目的是使学生系统全面地掌握各种常用桥型的构造、设计计算方法及施工与检测维修等,并了解现代大跨度和特大桥梁的设计原理和特点、设计计算方法及施工要点等,使学生基本能够进行桥梁方案比选、结构尺寸拟定、设计计算以及施工方案拟定等毕业设计的基本要求。课程教学效果不仅直接影响到学生学习兴趣的培养和知识要点的掌握程度,而且还影响到他们专业素质和实际工程能力的养成。为此,对桥梁工程研究创新型教学方法探索,首先对桥梁工程课程教学现状及存在问题的分析,然后对课程教学的内容、方法等方面进行了改革探讨。
1传统教学方法的形式弊端
1.1单向的教育形式
大多数情况下采用“以讲为主”的教学方法,而这种教育形式已经难以满足学生学习的要求,不能很好地调动学生学习的积极性和主动性,不利于学生能力的培养,这些缺点是显而易见的。但是由于桥梁工程涉及的知识点多,受学时的限制,而且往往都是一年分两个学期来安排,大多采用单向填鸭式教学方式,师生之间互动较少,多数师生只在课堂上碰面,课后难有交流,不能很好地培养学生的学习兴趣。另外,受学校教学条件的限制,学生学习的知识不能马上得到实践,在桥梁构造原理及旋工要点的感性认识方面仍然欠缺,造成学生在知识衔接上难以将基础知识与桥梁理论联系起来。
1.2书本内容更新慢,新兴研究方向介绍不足
教材内容是课堂教学的主要内容,也是学生学习和复习的重要参考。但是目前桥梁工程的教材版本众多,内容繁杂,而且版本新旧程度和版本更新进度都有很大的差别。但是学时数又不断被压缩,这就需要教师及时地重新组织教学内容,精简教材。同时,即使是最新版本的教材很多现代的桥梁设计理念和桥梁的国内国际发展都不能完全覆盖,这就要求教课的教师要紧跟时代的发展并且了解最新最全的实时桥梁动态发展。但工程实际中出现的新理论、新材料、新工艺以及新结构在教材中无法体现,因此教师要及时了解当今桥梁工程的发展形势,在课堂上及时补充这些新知识,特别是科研中的新成果,实现教学内容与科技进步的紧密结合。
1.3理论与实践教学衔接不够
学生有重理论计算轻实践运用、重设计轻施工、重结构分析轻结构构造处理的思想,教学有偏重理论的倾向。桥梁工程是实践性很强的课程,需要我们通过实践从而进一步地将理性认识和感性认识相结合。然而,我们的课程安排一般是在大三进行桥梁工程教学,而实践是大四才开始的,这么长的时间差显然不能很好地将我们学习的理论知识和实践相结合起来,从而造成教学理论与实践相脱节。
2桥梁工程研究型教学形式探索
2.1丰富教学形式
不同的学校对桥梁工程开设课程教学课时不同,教学内容也不断变化,以前那种纯板书的教学形式是有些落后的,这样的教学手段已无法适应教学要求,必须推行先进的教学手段来提高教学效率、保证教学质量。如采用投影仪、桥梁录像片、三维动画模拟(3D MAX)及PPT课件等现代化教学手段进行教学,就可以将以前教师讲不清楚、学生听不明白的教学内容直观、生动地表现出来,大跨度桥梁、桥梁抗风的内容也是教学中非常重要的部分,但是桥梁的风致振动现实生活中很难遇到,学生无法直观的体会认识,这时对于有风洞实验室的学校就可以带领学生去实验室参观风洞实验。没有条件的也可以提供桥梁风致振动或者风致桥梁倒塌的视频,如塔科马大桥视频。有图像视频的教学显得很生动,还可以节约大量的板书时间来引导学生理解教学内容,提高学时利用率。不仅如此,还要充分利用校园网有效延伸课堂教学,将电子课件(如老师上课的PPT,桥梁动画视频等)在校园网上供学生下载复习。
2.2更新教学内容,介绍桥梁工程专业研究热点及前沿学科问题引导创新研究意识,培养研究兴趣
对于年复一年的桥梁工程教学,很多教师都习惯于用过去的讲义、PPT和同一版本的教材。然而随着时代的进步,桥梁工程的发展也是日新月异的,国内的规范也一直在变。所以,教师要不断更新课件,及时地关注规范的更新,关注国内国际的桥梁发展动态,及时引导学生观看大型的桥梁记录片。建立国内、国际桥梁工程专业网站链接,介绍学科前沿信息,有助于学生了解现学课程的最新动态,了解国内国外桥梁的设计施工发展。介绍桥梁工程专业研究热点及前沿学科问题,比如说桥梁颤振的最新研究,最新的风致振动对大跨度桥梁结构的影响研究,学习桥梁方向常用软件如midas,ansys,桥梁博士等,风方向的流体软件如fluent。在学习软件的基础上,学生们对桥梁的计算有了更深刻的认识,再介绍有价值的论文进行阅读,引导创新研究意识,培养研究兴趣,让学生们提出自己的观点。对于某些新颖的、有价值的想法和思路,教师加以帮助和鼓励,尝试在本科阶段去,这样将极大地提升学生的学习兴趣和科研的能力。只有这样才能向研究性教学上跨越了一大步。
2.3鼓励学生参加科研课题,积极申请大学生创新试验,组织研究兴趣讨论
在课外,建立桥梁工程课程答疑室和讨论教室,有助于教师课下帮助同学理解学习,为了丰富课外生活,教师可以指导学生参与自己的科研项目和课题。真正地参与科研项目后,学生们会产生责任感和使命感,在课余生活中不断地去完善自己不懂的专业知识,同时也加深了自己对桥梁工程专业的认知。组织桥梁结构模型大赛,通过学生自己动手制作桥梁模型,理解各种桥型的受力特点和结构特点,不但能增强学生对专业知识的理解,也能提升学生的动手能力。积极申请大学生创新试验,在实验中激发自己的创新思维,同时,团队的协作能力也将起着重要作用。对于学校有科技立项的活动,学生应该在教师的积极引导下参加学校甚至是省内的科技立项活动,在不断的发现问题、查阅书籍、学习软件后解决问题。这样丰富的课余生活对学生的研究性学习有着极大的帮助,每个学生的学术水平的提升,有助于研究型教学的发展,也有利于学校向研究型大学迈进。
2.4实践和理论课程安排
桥梁工程是一门实践性和理论性都很强的课程,因此理论与实践的有机结合显得尤为重要。校内的实验教学让学生在掌握一定知识的基础上,按实验课题来进行各种力学和理论的验证。对于能力强的学生可以采用自己动手制作桥梁实验模型,通过实验去证明他们的某些假设和理论,创造性地回答理论中的结论。
鼓励学生到桥梁施工现场参观并且直接参与施工,增强运用理论知识解决实际问题的能力,对于某些条件不太允许的,由教师带队参观讲解或者找项目负责人来讲解桥梁施工工艺和相关桥梁参数。这是一个手脑并用,形象思维、逻辑思维、灵感同时发挥作用,这样实践、认识、再实践、再认识的反复过程,在这种探索过程中,学生的综合素质会得到全面提高。
然而,这样还是不够的。以长沙理工大学为例,虽然既有校内的各种力学实验和材料实验,也有校外的桥梁工程实习。但是,实践时间安排不太合理。校内的各种实验和实践都是在桥梁工程开课之前开设的,这就造成了理论上的脱节,有些同学都不能弄懂这些理论知识是哪里来的,能运用到哪里去。而桥梁工程的校外实习和实践活动大多是等桥梁工程课程结束后一年才开设,这样虽然已经学过桥梁工程课程,但是理论都有遗忘,而且,虽然来到现场,但是已经记不起来当时到底哪里没弄懂,这样导致就知识的脱节。所以,作为从事桥梁工程教学的教师,笔者建议桥梁工程的校外实习也和桥梁工程课程理论学习同步进行。这样及时生动的现场观摩有利于同学们对知识的更深层次的掌握。
以上的实践活动都基本是属于认识实习的范围,认识实习只是对学生理论学习的基础上有一个递进过程,让学生能够更清晰的认识桥梁,认识我们所从事的领域。但是,这是远远不够的,除此之外,还应开设顶岗实习(生产实习)。有些学校由于时间、实习场地、安全等原因,在桥梁工程的学习中没有安排生产实习。这样毕业的学生,他们虽然有一定的桥梁基本知识储备,但是真正毕业上工地工作时会有明显的不适应和明显的陌生感,这都是缺乏经验的体现。所以,安排生产实习是很有必要的。
3结论
虽然,笔者对桥梁工程的几个方面进行了利弊讨论及对策的给出,但是由于不同学校的教学安排和笔者在教学上经历和经验的不同,给出的结论和对策也可能会不够全面,而且还具有一定的局限性。由于桥梁工程这门课程的复杂性,桥梁工程研究型教学方法探索及教学改革将是一个永不陈旧的话题,这就需要我们桥梁人一起努力,一起去探索。
基金项目:长沙理工大学教学质量工程项目资助(ZL1305),长沙理工大学大学生创新试验项目。
参考文献
[1] 钟华,韩伯棠.创新型、研究型人才培养实践教学范式及应用[J].中国大学教学,2012(3).
[2] 于凤云.教学研究型高校实施研究性教学的理性思考[J].教育与教学研究,2011,25(10).
[3] 李萍.论高校研究性教学[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2008(5).
实习地点:湖北省武汉市
实习时间:3.21—3.25
指导老师:王书法/高睿
实习学生:吕伟/01203班/XX31550072
一、实习目的
毕业实习是整个毕业设计教学计划中的一个有机组成部分,是土木工程专业的一个重要的实践性叫许耳环界。通过组织参观和听取一些专题技术报告,收集一些与毕业设计课题有关的资料和素材,为顺利完成毕业设计打下坚实基础。通过实习,应达到以下目的:
1、了解一般工业与民用建筑或道桥工程的整个设计过程;
2、了解建筑物的总平面布置、建筑分类及功能作用、结构类型及特点、结构构件的布置及荷载传递路线、主要节点的细部构造和处理方法等;
3、了解建筑物的施工方法;
4、了解建筑、结构、施工之间的相互关系;
5、了解建筑结构领域的最新动态和发展方向。
二、实习方式、地点及内容
按照道路与桥梁工程教研室的实习计划和日程安排,我们进行了为期五天的毕业实习,先后辗转于武汉天兴洲大桥施工现场和武汉轻轨沿线各站,其具体实习方式与地点列表如下:
日期 星期 方式 地点
3.21 一 观摩短片 武大工学部主教
3.22 二 现场考察 天兴洲大桥施工现场
3.23 三 技术报告 天兴洲大桥施工办公室
3.24 四 现场考察 武汉轻轨沿线
3.25 五 专题讲座 武大工学部主教
A、短片观摩
上午,我们主要观看一些跨海、跨江、跨河的道路与桥梁工程的实例录象,对施工工艺和流程进行简单回顾。其一,台湾省高雄至淡水高速公路的规划设计。该工程通过平面图演示,介绍了各中点城市的位置及沿途的地形地貌和各支路的连接,考虑了沿岛高速公路网的建设与之连接,在环境保护上表现也甚为突出——特意聘请了动植物专家对该工程在建设过程中和完工后对环境的影响进行了评估和检测,并将其研究成果考虑到设计规划中去。这在国内所做力度明显不够。之后,我们陆续接触了美国等多国道路施工及拱桥施工实录,对路桥新工艺和新技术有了初步了解。
下午,我们继续观摩幻灯片,其中阳逻公路长江大桥的施工流程以动态逼真的三维动画模拟展示,学习效果明显;此后原版演示日本东北新干线工程和泰国某大型公路桥梁的施工,虽存在一定的语言障碍,但因画面详细系统且反复播映,仍较好地达到认知、学习,思考等多重目的。
下面依次对上述三项工程的施工作一些简单介绍:
1、阳逻大桥体系为悬索桥。目前正在施工的江苏润扬长江大桥跨径达1490米,为世界上第三大跨度悬索桥。悬索桥的特点是能够跨越其他桥型无与伦比的特大跨度,且因受力简单明了,成卷的钢揽易于运输,在将缆索架设完成后,能形成一个强大稳定的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。而幻灯出来的阳逻大桥具体施工工序如下:
⑴ 工作面地表处理;
⑵ 开挖槽段施工;
⑶ 北锚碇施工;
⑷ 索塔施工;
⑸ 立模浇筑混凝土塔柱;
⑹ 主桥缆索系统安装和桥体节段安装。
因阳逻大桥南北岸的土质不同,决定了其施工方案迥异,其中一侧土质较好,可直接开挖;另一侧属砂质淤泥土质,应在铺锭的开挖外径向下开挖填筑混凝土,做护壁,尤其需要注意的是工序⑵和工序⑸,前者从上往下挖槽浇注混凝土,可防止坍塌;后者因为大体积混凝土施工,水化热过大引起温度应变,要注意控制。
2、日本东北新干线工程
经介绍,日本东北新干线工程采用的是移动模架施工法。其方法是使用移动式的脚手架和装配式的模扳,在桥上逐孔浇筑施工。它由承重梁、导梁、台车、桥墩托架和模架等构件组成。在箱形梁两侧各设置一根承重梁,用于支承模架和承受施工重力。导重梁的长度要大于桥梁跨径,浇筑混凝土时承重梁支承在桥墩托架上。导梁主要用于运送承重梁和活动模架,因此,需要有大于两倍桥梁跨径的长度。当一孔梁的施工完成后便进行脱模卸架,由前方台车和后方台车在导梁和已完成的桥梁上面,将承重梁和活动模架运送至下一桥孔。承重梁就位后,再将导梁向前移动。
3、泰国某大型公路高架桥施工
通过幻灯片对施工现场长时间的显示和详细介绍,该桥梁墩台为现场浇筑,其桥体梁段为工厂预制。其优点是桥梁的上下部结构可以平行施工,使工期大大缩短,且无须在高空进行构件制作,质量容易控制,可以集中在一处成批生产,从而降低工程成本;而缺点是:需要大型的起吊运输设备,由于在构件与构件之间存在拼接纵缝,显然,拼接构件的整体工作性能就不如就地浇筑法。
B、天兴洲大桥
1、工程概况
武汉天兴洲公铁两用长江大桥位于青山区至汉口谌家矶一线,距上游的武汉长江二桥约9.5公里。为国家“十五”重点建设项目,由湖北省和铁道部合作建设。大桥于XX年9月28日正式开工建设,合同交工日期为XX年年8月31日。
武汉天兴洲公铁两用长江大桥全长4657.1米,由青山岸向汉口岸方向孔跨布置为15孔40.7米箱梁+(98+196+504+196+98)米钢桁梁斜拉桥+62孔40.7米箱梁+(54.2+2×80+54.2)米混凝土连续箱梁+4孔40.7米箱梁。其中公铁合建部分长2842.1米,由中铁大桥局集团有限公司承建。
2、主桥结构
武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为(98+196+504+196+98)米双塔三索面钢桁梁斜拉桥,长1092米。上层公路6车道,桥面宽27米;下层铁路按四线设计,其中两线I级干线,两线客运专线。主梁为板桁结合钢桁梁,N型桁架,三片主桁,桁宽2×15米,桁高15.2米,节间长度14米。主塔采用混凝土结构,倒Y形,承台以上高度188.5米。主塔两侧各有3×16根镀锌平行钢丝斜拉索,索最大截面为451φ7毫米,最大索力约1250吨。主塔基础约采用φ3.4米钻孔灌注桩,2号墩32根,3号墩40根,承台采用双壁钢吊箱围堰施工。该桥集新技术、新结构、新工艺、新设备“四新”技术于一身,是我国建设新水平的标志性工程。
3、工程创新点与特点
⑴ 主桥跨度大:大桥斜拉桥主跨504米为世界共类桥梁跨度之首。
⑵ 桥梁荷载重:该桥是世界上第一座按四线铁路修建的公铁两用斜拉桥,可以同时承载2万吨的荷载,是世界上荷载量最大的公铁两用桥。
⑶ 设计速度高:此桥是我国第一座铁路客运专线的大跨度斜拉桥,客运专线设计速度200公里/小时,按250公里/小时作动力仿真设计。
⑷ 结构型式新:大桥首次采用三片主桁、三索面的新型结构形式;公路桥面采用正交异性板或混凝土与钢桁结合体系,铁路桥面系采用混凝土与钢桁结合体系;主塔上设有约束梁体纵向位移的大吨位液压阻尼装置。
⑸ 施工工艺新:2号主塔墩基础首次采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运锚墩预应力精确定位新工艺;3号主塔墩基础采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运重型锚碇定位施工工艺;首次研制扭矩30tm动力头钻机用于φ3.4米大直径钻孔桩施工。
⑹ 施工难度大:平面尺寸长70米×宽44米的巨型双壁钢吊箱围堰工厂整体制造横向下水浮运定位施工难度大,工艺要求高,居同类工程之首;围堰平面定位精度在5厘米内,钢护筒垂直度在1/500内;φ3.4米大直径钻孔桩在软硬胶结不均砾岩中施工;16000方承台大体积混凝土施工与控制;新型三主桁制造架设及新型板桁组合结构施工精度高、工艺要求严、施工难度大;截面451φ7毫米长271米镀锌平行钢丝斜拉索制造与安装;188.5米高主塔垂直度及斜拉索索道管空间定位施工控制;自重2×1300吨大吨位箱梁整体现浇施工。
4、天兴洲公铁两用长江大桥正桥关键技术研究实验项目由17个精简为下列10个,分别为:
⑴ 动力特性分析及四线路铁路活载加载标准研究;
⑵ 抗震分析及大吨位液压阻尼装置研究;
⑶ 抗风性能及模拟实验研究;
⑷ 铁路混凝土与钢桁结合桥面系统实验研究;
⑸ 三主桁斜拉桥空间结构行为及稳定分析研究;
⑹ 结构构造疲劳性能实验研究;
⑺ 典型节点大比例模型实验研究;
⑻ 大位移轨道温度伸缩调节器与梁端轨道伸缩装置研制;
⑼ 大吨位,大位移支座研制;
⑽ 施工及制造新技术实验研究。
我们主要考察3号主桥墩的施工,如前所述,3号主塔墩基础采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运重型锚碇定位施工工艺,采用40根φ3.4米钻孔灌注桩,桩长80.4米,成孔深度达101米—102米,抵达地下岩基,属端承桩。因成孔深度和孔径都属全国之最,中铁大桥局专门组织技术公关小组,首次研制出扭矩30tm动力头钻机用于φ3.4米大直径钻孔桩施工。
实习第三天,张总给我们做了含金量颇高的技术报告,最后他送我们用意良深的一席话:对于桥梁技术,永远不要满足。是鞭策,也是激励,其应是每一个桥梁设计人员和施工人员坚持不懈的理想和追求。
C、武汉市轨道交通
第二站,我们参观的是总投资21.99亿的武汉轻轨一期工程。该工程全长10.234公里,沿途设宗关、太平洋等10个站点。XX年7月建成并投入使用,初期配备12列车,每辆列车有4节车厢,公可载客950—1200人。设计运行平均时速为34.5公里,最高时速可达80公里。由于两站之间的距离较短,现实最高时速仅为50公里,但其平均时速仍高于普通公路交通车辆,从黄浦路到宗关水场仅用时17分。
轻轨一号线一期工程采用的是全程高架桥,桥墩采用箱形简支梁结构。其施工技术采用无碴道施工,工艺流程如下:桥面处理—基标测设—道岔轨料上桥—拖散道岔钢轨—道岔支承块上桥—连接道岔钢轨—架起道岔并上齐配件—上支撑块—粗调道岔轨道状态—钢筋绑扎及焊接—精调道岔—轨道状态检查—浇筑支墩—拆除支撑架—轨道状态检查—承轨台模板组装—浇筑混凝土—拆模、混凝土养生。
该工程与京广线交叉处,高架高度变大,考虑到以后对于列车高度的控制,采用的是双层货车通行标准。技术人员在此反复说明了交叉口处的施工状况:曾特意报审铁道部门批准,争取了京广线于夜间中断两小时,才抢得了宝贵的施工时间。交叉后轻轨分成两条道,其站台位于中间称为“岛形车站”,在宗关站,工程设有车辆转道,铁轨为适应双车头车牵引动力做了相应调整。
其如何组织起有效的施工抢修和如何妥善处理公务事宜,是每一个技术人员在指导现场施工之余,都应该努力学习的。
D、专题讲座
我们有幸请到中交第四勘察设计院的徐所长来做一个专题讲座,徐所长就职业工程师和职业技术人员应具备的素质作了如下阐述:
A、要有明确的就职目标,原则:跳一跳,够得着;
B、从现在做起,培养良好的品质(思想—行为—习惯—性格—命运);
C、培养良好的思维方法、要有清晰的思路;
D、善于把握机遇;
E、妥善处理人际关系;
F、在分工明确的社会,要各司其职;
G、正确对待“名”与“利”;
H、培养学习、写作、理论和时间相结合的能力;
I、面临压力和处理困难的能力;
J、提高文化品位;
K、热爱土木、热爱事业。
随后,我们就就业择业相关事宜以及相关专业理论知识进行了广泛而热烈的交流,他所提出的诸多建议和经验都有很高的参考价值,我们受益匪浅,获利颇丰。
三、实习小结
本次实习,时间虽短,但基本达到了为毕业设计收集资料,完善所学知识,将理论与实践相结合的多重目的。
毕业实习是整个毕业设计教学计划中的一个有机组成部分,是土木工程专业的一个重要的实践性叫许耳环界。通过组织参观和听取一些专题技术报告,收集一些与毕业设计课题有关的资料和素材,为顺利完成毕业设计打下坚实基础。通过实习,应达到以下目的:
1、了解一般工业与民用建筑或道桥工程的整个设计过程;
2、了解建筑物的总平面布置、建筑分类及功能作用、结构类型及特点、结构构件的布置及荷载传递路线、主要节点的细部构造和处理方法等;
3、了解建筑物的施工方法;
4、了解建筑、结构、施工之间的相互关系;
5、了解建筑结构领域的最新动态和发展方向。
二、实习方式、地点及内容
按照道路与桥梁工程教研室的实习计划和日程安排,我们进行了为期五天的毕业实习,先后辗转于武汉天兴洲大桥施工现场和武汉轻轨沿线各站,其具体实习方式与地点列表如下:
日期 星期 内容 地点
3.21 一 观摩短片 武大工学部主教
3.22 二 现场考察 天兴洲大桥施工现场
3.23 三 技术报告 天兴洲大桥施工办公室
3.24 四 现场考察 武汉轻轨沿线
3.25 五 专题讲座 武大工学部主教
A、短片观摩
上午,我们主要观看一些跨海、跨江、跨河的道路与桥梁工程的实例录象,对施工工艺和流程进行简单回顾。其一,台湾省高雄至淡水高速公路的规划设计。该工程通过平面图演示,介绍了各中点城市的位置及沿途的地形地貌和各支路的连接,考虑了沿岛高速公路网的建设与之连接,在环境保护上表现也甚为突出——特意聘请了动植物专家对该工程在建设过程中和完工后对环境的影响进行了评估和检测,并将其研究成果考虑到设计规划中去。这在国内所做力度明显不够。之后,我们陆续接触了美国等多国道路施工及拱桥施工实录,对路桥新工艺和新技术有了初步了解。
下午,我们继续观摩幻灯片,其中阳逻公路长江大桥的施工流程以动态逼真的三维动画模拟展示,学习效果明显;此后原版演示日本东北新干线工程和泰国某大型公路桥梁的施工,虽存在一定的语言障碍,但因画面详细系统且反复播映,仍较好地达到认知、学习,思考等多重目的。
下面依次对上述三项工程的施工作一些简单介绍:
1、阳逻大桥体系为悬索桥。目前正在施工的江苏润扬长江大桥跨径达1490米,为世界上第三大跨度悬索桥。悬索桥的特点是能够跨越其他桥型无与伦比的特大跨度,且因受力简单明了,成卷的钢揽易于运输,在将缆索架设完成后,能形成一个强大稳定的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。而幻灯出来的阳逻大桥具体施工工序如下:
⑴ 工作面地表处理;
⑵ 开挖槽段施工;
⑶ 北锚碇施工;
⑷ 索塔施工;
⑸ 立模浇筑混凝土塔柱;
⑹ 主桥缆索系统安装和桥体节段安装。
因阳逻大桥南北岸的土质不同,决定了其施工方案迥异,其中一侧土质较好,可直接开挖;另一侧属砂质淤泥土质,应在铺锭的开挖外径向下开挖填筑混凝土,做护壁,尤其需要注意的是工序⑵和工序⑸,前者从上往下挖槽浇注混凝土,可防止坍塌;后者因为大体积混凝土施工,水化热过大引起温度应变,要注意控制。
2、日本东北新干线工程
经介绍,日本东北新干线工程采用的是移动模架施工法。其方法是使用移动式的脚手架和装配式的模扳,在桥上逐孔浇筑施工。它由承重梁、导梁、台车、桥墩托架和模架等构件组成。在箱形梁两侧各设置一根承重梁,用于支承模架和承受施工重力。导重梁的长度要大于桥梁跨径,浇筑混凝土时承重梁支承在桥墩托架上。导梁主要用于运送承重梁和活动模架,因此,需要有大于两倍桥梁跨径的长度。当一孔梁的施工完成后便进行脱模卸架,由前方台车和后方台车在导梁和已完成的桥梁上面,将承重梁和活动模架运送至下一桥孔。承重梁就位后,再将导梁向前移动。
3、泰国某大型公路高架桥施工
通过幻灯片对施工现场长时间的显示和详细介绍,该桥梁墩台为现场浇筑,其桥体梁段为工厂预制。其优点是桥梁的上下部结构可以平行施工,使工期大大缩短,且无须在高空进行构件制作,质量容易控制,可以集中在一处成批生产,从而降低工程成本;而缺点是:需要大型的起吊运输设备,由于在构件与构件之间存在拼接纵缝,显然,拼接构件的整体工作性能就不如就地浇筑法。
B、天兴洲大桥
1、工程概况
武汉天兴洲公铁两用长江大桥位于青山区至汉口谌家矶一线,距上游的武汉长江二桥约9.5公里。为国家“十五”重点建设项目,由湖北省和铁道部合作建设。大桥于20xx年9月28日正式开工建设,合同交工日期为20xx年8月31日。
武汉天兴洲公铁两用长江大桥全长4657.1米,由青山岸向汉口岸方向孔跨布置为15孔40.7米箱梁+(98+196+504+196+98)米钢桁梁斜拉桥+62孔40.7米箱梁+(54.2+2×80+54.2)米混凝土连续箱梁+4孔40.7米箱梁。其中公铁合建部分长2842.1米,由中铁大桥局集团有限公司承建。
2、主桥结构
武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为(98+196+504+196+98)米双塔三索面钢桁梁斜拉桥,长1092米。上层公路6车道,桥面宽27米;下层铁路按四线设计,其中两线I级干线,两线客运专线。主梁为板桁结合钢桁梁,N型桁架,三片主桁,桁宽2×15米,桁高15.2米,节间长度14米。主塔采用混凝土结构,倒Y形,承台以上高度188.5米。主塔两侧各有3×16根镀锌平行钢丝斜拉索,索最大截面为451φ7毫米,最大索力约1250吨。主塔基础约采用φ3.4米钻孔灌注桩,2号墩32根,3号墩40根,承台采用双壁钢吊箱围堰施工。该桥集新技术、新结构、新工艺、新设备“四新”技术于一身,是我国建设新水平的标志性工程。
3、工程创新点与特点
⑴ 主桥跨度大:大桥斜拉桥主跨504米为世界共类桥梁跨度之首。
⑵ 桥梁荷载重:该桥是世界上第一座按四线铁路修建的公铁两用斜拉桥,可以同时承载2万吨的荷载,是世界上荷载量最大的公铁两用桥。
⑶ 设计速度高:此桥是我国第一座铁路客运专线的大跨度斜拉桥,客运专线设计速度200公里/小时,按250公里/小时作动力仿真设计。
⑷ 结构型式新:大桥首次采用三片主桁、三索面的新型结构形式;公路桥面采用正交异性板或混凝土与钢桁结合体系,铁路桥面系采用混凝土与钢桁结合体系;主塔上设有约束梁体纵向位移的大吨位液压阻尼装置。
⑸ 施工工艺新:2号主塔墩基础首次采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运锚墩预应力精确定位新工艺;3号主塔墩基础采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运重型锚碇定位施工工艺;首次研制扭矩30tm动力头钻机用于φ3.4米大直径钻孔桩施工。
⑹ 施工难度大:平面尺寸长70米×宽44米的巨型双壁钢吊箱围堰工厂整体制造横向下水浮运定位施工难度大,工艺要求高,居同类工程之首;围堰平面定位精度在5厘米内,钢护筒垂直度在1/500内;φ3.4米大直径钻孔桩在软硬胶结不均砾岩中施工;16000方承台大体积混凝土施工与控制;新型三主桁制造架设及新型板桁组合结构施工精度高、工艺要求严、施工难度大;截面451φ7毫米长271米镀锌平行钢丝斜拉索制造与安装;188.5米高主塔垂直度及斜拉索索道管空间定位施工控制;自重2×1300吨大吨位箱梁整体现浇施工。
4、天兴洲公铁两用长江大桥正桥关键技术研究实验项目由17个精简为下列10个,分别为:
⑴ 动力特性分析及四线路铁路活载加载标准研究;
⑵ 抗震分析及大吨位液压阻尼装置研究;
⑶ 抗风性能及模拟实验研究;
⑷ 铁路混凝土与钢桁结合桥面系统实验研究;
⑸ 三主桁斜拉桥空间结构行为及稳定分析研究;
⑹ 结构构造疲劳性能实验研究;
⑺ 典型节点大比例模型实验研究;
⑻ 大位移轨道温度伸缩调节器与梁端轨道伸缩装置研制;
⑼ 大吨位,大位移支座研制;
⑽ 施工及制造新技术实验研究。
我们主要考察3号主桥墩的施工,如前所述,3号主塔墩基础采用巨型双壁钢吊箱围堰整体浮运重型锚碇定位施工工艺,采用40根φ3.4米钻孔灌注桩,桩长80.4米,成孔深度达101米—102米,抵达地下岩基,属端承桩。因成孔深度和孔径都属全国之最,中铁大桥局专门组织技术公关小组,首次研制出扭矩30tm动力头钻机用于φ3.4米大直径钻孔桩施工。
实习第三天,张总给我们做了含金量颇高的技术报告,最后他送我们用意良深的一席话:对于桥梁技术,永远不要满足。是鞭策,也是激励,其应是每一个桥梁设计人员和施工人员坚持不懈的理想和追求。
C、武汉市轨道交通
第二站,我们参观的是总投资21.99亿的武汉轻轨一期工程。该工程全长10.234公里,沿途设宗关、太平洋等10个站点。20xx年7月建成并投入使用,初期配备12列车,每辆列车有4节车厢,公可载客950—1200人。设计运行平均时速为34.5公里,最高时速可达80公里。由于两站之间的距离较短,现实最高时速仅为50公里,但其平均时速仍高于普通公路交通车辆,从黄浦路到宗关水场仅用时17分。
轻轨一号线一期工程采用的是全程高架桥,桥墩采用箱形简支梁结构。其施工技术采用无碴道施工,工艺流程如下:桥面处理—基标测设—道岔轨料上桥—拖散道岔钢轨—道岔支承块上桥—连接道岔钢轨—架起道岔并上齐配件—上支撑块—粗调道岔轨道状态—钢筋绑扎及焊接—精调道岔—轨道状态检查—浇筑支墩—拆除支撑架—轨道状态检查—承轨台模板组装—浇筑混凝土—拆模、混凝土养生。
该工程与京广线交叉处,高架高度变大,考虑到以后对于列车高度的控制,采用的是双层货车通行标准。技术人员在此反复说明了交叉口处的施工状况:曾特意报审铁道部门批准,争取了京广线于夜间中断两小时,才抢得了宝贵的施工时间。交叉后轻轨分成两条道,其站台位于中间称为“岛形车站”,在宗关站,工程设有车辆转道,铁轨为适应双车头车牵引动力做了相应调整。
其如何组织起有效的施工抢修和如何妥善处理公务事宜,是每一个技术人员在指导现场施工之余,都应该努力学习的。
D、专题讲座
我们有幸请到中交第四勘察设计院的徐所长来做一个专题讲座,徐所长就职业工程师和职业技术人员
建筑工地实习报告一应具备的素质作了如下阐述:
A、要有明确的就职目标,原则:跳一跳,够得着;
B、从现在做起,培养良好的品质(思想—行为—习惯—性格—命运);
C、培养良好的思维方法、要有清晰的思路;
D、善于把握机遇;
E、妥善处理人际关系;
F、在分工明确的社会,要各司其职;
G、正确对待“名”与“利”;
H、培养学习、写作、理论和时间相结合的能力;
I、面临压力和处理困难的能力;
J、提高文化品位;
K、热爱土木、热爱事业。
随后,我们就就业择业相关事宜以及相关专业理论知识进行了广泛而热烈的交流,他所提出的诸多建议和经验都有很高的参考价值,我们受益匪浅,获利颇丰。
三、实习小结
本次实习,时间虽短,但基本达到了为毕业设计收集资料,完善所学知识,将理论与实践相结合的多重目的。
1.1高校开设课程情况
以南京为例,南京理工科院校中开设了土木工程专业路桥方向的高校较多,这些院校中大部分都购买了相应的土木工程方面的软件,如PKPM结构设计软件,鲁班造价类软件,广联达造价类软件,为了满足学士学位授予权评审要求,因此也建立了相应的专业机房,但是专门开设的有软件应用系列课程的并不多,专业机房的利用率也并不是很高,主要是用于课程设计和毕业设计/毕业论文阶段的集中实践环节教学。民办院校和高职高专、大专院校中对于软件技术应用的课程,开设的相对较多。这样有利于学生在校阶段就能充分接受和社会上需求一致的软件操作训练,从而为日后走上工作岗位做好铺垫。
1.2可开设专业软件技术应用的课程
土木工程路桥方向可开设软件技术应用的课程很多,根据市场需求情况,主要有以下几类。
1.2.1道路桥梁方向设计类课程路桥类可开设软件应用的课程主要有:道路勘测设计,桥梁工程,路基路面工程,专业软件具体又分道路和桥梁计算机辅助设计软件系统两种类型。目前国际主流道路辅助设计软件主要有:CARD/1,Bently,Civil3D。国内常见的道路辅助设计软件主要有:纬地三维道路设计系统,路线大师,EICAD,海地,天正市政道路,鸿业市政道路及路面结构HTDS2003。国内常见的桥梁辅助设计软件主要有:桥梁博士,桥梁大师,桥梁通等等。
1.2.2道路桥梁施工组织及造价类课程工程施工组织及工程造价类可开设软件应用的课程主要有:土木工程施工,建设工程造价,工程造价管理,工程合同管理,工程招投标等课程。专业软件主要有:同望公路造价软件、海德纵横公路工程造价软件、广联达系列软件、上海鲁班系列软件、清华斯维尔系列软件、神机妙算软件、南京未来清单软件等等。
1.3存在的问题及原因分析
社会上存在的工程类软件如此之多,各个地区及企业的实际情况不同,对软件的购买也不一样。各大高校对于软件的购买以及开设相关课程,也是针对学生就业市场需求,以及学校年度设备采购计划而定。对于高校中,要熟练地掌握这些软件需要学生在课后花费较多的时间去练习,而这往往是很多学生不愿做的,只要教师不作硬性规定或要求,主动学习和应用这些软件的学生凤毛麟角。因此,直到大学毕业,真正能够掌握或部分掌握这些软件的学生极少。鉴于以上的情况,高校路桥方向开设软件信息技术类课程,主要还存在着以下几方面问题。
1.3.1现有软件开发合作不理想现有软件开发缺乏统一部门的管理,从而导致很多软件功能基本相同,只是适用地区不一样。同时,很多软件公司里面的员工大多数是计算机等专业出身,对工程实际并不很熟悉,从而设计开发出来的软件,在处理真正的工程实际时,会产生一些偏差。
1.3.2教学资源及人才的缺乏各大高校中的教师,绝大部分是本科—硕士—博士毕业而来,教学经验虽然非常丰富,实际工程经验相对较差,因此教学缺乏与工程实际接轨。
1.3.3学生的主动学习意识还不强学生在校阶段的学习时间非常有限,对于软件应用类的课程,必须要求学习者经常上机操作,熟能生巧,应用软件来解决实际工程图纸中的问题,这样,软件应用能力才能不断得到提高。
1.3.4地区行业标准相对独立由于不同的地区有不同的建筑行业标准,这就使得教师在训练学生软件操作时,必须选择采用某一个省份的地区定额作为教学需求,很多教师都是选择学校所在地的省份的定额,但学生来自全国各地,因此,当学生毕业后如果回到家乡,对于工程软件部分就必须按照工程所在地的操作来进行。
2提高专业软件化程度的措施
提高路桥方向软件化程度的措施,主要有以下两大方面。
2.1高校方面
1)高校工程管理专业编制教学计划的时候,就应该充分考虑,在满足学生修满学分,不额外增加学生学习压力的前提下,开设专门的软件应用课程,而不是仅仅在课程设计或毕业设计的时候集中培训。
2)对于软件的选择,高校在购买软件的时候,要充分考虑市场对软件的评价或用户的多少,而不能单纯考虑价格,尽量购买专业方向的主流软件。我校在充分调研论证的基础上,先后购买了有关专业软件。如天正建筑CAD、鲁班系列软件、PKPM系列软件,EICAD,桥梁博士。为我院土木工程专业路桥方向学生全面提高计算机专业软件应用能力和水平,实现理论与应用有机结合,路桥方向应用型实践教学体系改革奠定了基础。
3)机房的管理。专业教研室应建立自己的专业机房,同时配备专业的维护人员。
4)教师培训。学校应鼓励教师参加各种软件培训,然后服务于教学。
5)积极参加各种软件开发商举办的高等院校软件竞赛。目的不是在于获得奖励,主要是能和其他兄弟院校的学生同台竞争,从而找出自己的差距。
6)校企共建“双师”结构的实践教学团队。通过引进、培养补充紧缺专业人才,加强专业带头人培养和骨干教师队伍建设,强化“双师结构”教师队伍建设。
7)加强实习基地建设,提高生产实习、毕业实习和毕业设计水平。
2.2学生方面
1)鼓励学生认真学习路桥方向各种软件,而不是仅仅为了应付考试,因此,对于软件课程的考核,不应采取课堂考试的形式,可采取机房上机考试,或者布置大作业的形式,让学生充分思考后独立完成,才能达到应有的教学效果。目前,计算机辅助设计已广泛应用于土木工程领域,在毕业设计中加入计算机辅助设计的内容,是提高毕业设计质量与学生计算机应用能力的重要途径。我院根据教改项目的构思,在毕业设计中加入了专业软件应用。目前已经在2013,2014届毕业设计中实施,同时计划在往后的毕业设计中进一步加大专业软件的应用。通过毕业设计环节的锻炼,学生专业软件应用能力得到很大提高。
2)学工部组织成立软件应用兴趣小组或社团,让学生充分了解软件信息后,才会更认真的学习。
3)鼓励学生报名参加各种软件竞赛,走出校园,了解其他兄弟院校的同学情况。同时,对于获奖的学生,应给予表彰。
3结语