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[关键词]毕业设计 管理模式 土木工程
[中图分类号] G424 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)16-0073-03
一、引言
本科毕业设计作为大学本科教育阶段最后的实践教学环节,是大学应用型人才培养的重要组成部分,也是运用大学本科阶段所学知识解决实际问题的综合体现。
本文就从分析大学本科毕业设计特点的基础上,探讨土木工程毕业设计管理模式,为新建土木工程专业的建设提供参考。
二、本科毕业设计的特点
本科毕业设计是大学阶段重要的实践教学环节。对于各个专业而言,其基本目的都是通过这一实践教学环节培养学生综合运用所学知识,结合实际问题,完成一个大学毕业生的基本素质和初步科学研究方法的训练;检验学生应用所学知识解决实际问题以及初步科学研究的能力。其特点主要体现在四个方面。
本科毕业设计过程是学生由感性认识到理性认识的过程,在这个过程中,学生必须运用综合性的方法把过去学习中分散的知识综合成为系统的文本理论。土木工程是一门范围广阔的综合性学科,土木工程毕业设计也是综合性很强的一个实践环节。它是对大学本科阶段所学知识的综合应用。单个课程的课程设计或实习往往侧重某课程或某专题知识的系统性和完整性,而土木工程本科毕业设计则是在所学全部理论课程的理论知识和各种专业实习(如认识实习、生产实习、毕业实习等)以及文献查阅的基础上,在专业教师的指导下完成毕业设计题目选择、设计内容的基本框架和思路、试验、资料查找和整理、论文写作以及论文答辩等诸多工作。通过这些环节的训练提高学生综合能力素质的培养,使学生从课本知识的感性认识到完成一个工程实际问题的理性知识的转变。
针对土木工程专业的特点,综合性得以实现的条件就是社会实践,所以,实践性是土木工程专业毕业设计的第二个重要特点,社会实践是理论知识发挥社会功效的必然过程。土木工程专业本身就是实践性很强的一门学科,而毕业设计就是学生在进入社会之前在学校进行的一次实战演习。毕业设计的题目大都结合实际工程、项目和试验等,学生通过结合自己大学阶段所学的知识解决实际工程问题,能使自己的工程意识、科研能力得到进一步增强。
土木工程毕业设计必须充分体现学生相对独立完成理论与实践相结合解决实际问题的能力。毕业设计主要是以学生为主、教师为辅的实践教学课程。其它理论课程学习一般是以专业教师课堂讲授为主,教授学生本课程体系要求的系统知识,这种教学是以教师教为主,学生学习为辅的方式进行。相反,毕业设计则是以学生为主,教师为辅的方式进行,学生在教师指导下利用已学知识来相对独立地完成所给的任务。可见,独立性是大学生自主创新的重要前提,它对于提高学生的动手能力、分析能力都具有重要的意义。在解决实际问题时可能需要协调其它专业或学科,但土木工程专业仍然是一门独立性很强的学科,不同工程之间千差万别,每个学生做不同工程的设计题目就体现了不同工程的差别。
在本科毕业设计阶段,学生必须通过大学所学知识、专业实习实践、试验制作、资料收集整理、文献查阅等,对需要解决的实际工程问题进行深入的分析和研究,在专业教师的指导下,提出解决问题的可行性方案。这要求学生具有综合运用知识解决实际问题的能力,也要求学生在解决实际工程问题时需要一定的创造性。土木工程专业创造性还体现在学生要面对各种不同工程条件和各种潜在的影响,来创造性地提出新方案,解决不同工程的实际问题。
三、传统本科毕业设计模式存在的问题
第一,缺乏系统性。土木工程专业培养计划中明确解释其培养目标是:能够从事土木工程设计、施工、管理等方面的高级技术人才。主干课程主要以结构的设计理论与施工为主,因此在学生的毕业设计中应主要加强结构设计的训练与实践。但是,从往年参加毕业设计学生所选择的课题来看,名目虽多,真正进行结构设计的学生人数不到20%,进行施工组织设计的占了大部分(55%以上)。因此,笔者认为,毕业设计的题目应慎重考虑,内容应结合四年所学的知识以结构的设计与实践为主,同时根据学生的学习兴趣和专业特色增加一些其它方向的题目(如岩土方向增加煤矿相关的设计,建工方向增加施工管理,交通方向增加交通规划与管理等),重点突出,方向明确。这样才能正确引导学生,调动其学习的积极性,使学生明确学习的方向和将来工作的走向。
第二,缺乏现实性。毕业设计是具体的有目的的行为活动,毕业设计的过程是一个模拟现实的过程。尽管我们的毕业设计题目大多数情况下提供的是一些假想的条件,但这些条件也是仿照真实的设计提出来的,因此毕业设计中应把这些假想的条件当作一种真实的情况对待。但是在学生的毕业设计中,脱离实际、凭空想象的成分占了大部,现实的东西少了。对国家颁布的相关规范、图集知之甚少,没有仔细阅读。因此设计出来的图纸有许多地方明显与国家现行的规范不符。对现实工程中的设计和施工过程缺乏整体认识,使得在设计过程中不能有效的结合实际,不少东西凭空想象,和实际情况严重脱钩。这也使得我们需要进一步加强实习的管理和监控。
第三,缺乏能动性。部分学生在毕业设计过程中自觉能动性和创造性能力不足,过分依赖专业教师的指导,不对毕业设计课题所要做的工作进行深入剖析。一方面说明学生专业基础知识掌握不牢,另一方面也说明学生综合运用所学知识解决实际问题的能力不足。
第四,缺乏重视。毕业设计一般都是在大学最后阶段完成,一方面学生对于这最后阶段的实践课程有些放松,另一方面大部分学生忙于找工作或其它事情,这使得学生对毕业设计的重视程度严重降低,投入毕业设计的时间和精力减少,学习积极性下降。在毕业设计阶段,学生一边忙于应付毕业设计,一边忙于找工作或忙于考研,有的学生甚至觉得毕业设计就是走走过场,对毕业设计认识不够导致严重不重视。加上有的学校和老师监管力度不够,对学生听之任之,导致学生自由散漫,毕业设计当然就不能到达应有的基本要求。
第五,缺乏绩效性。在往年毕业设计中,学生时有抄袭的现象。由于有的学生平时就不好好学习,在毕业设计阶段根本就不能把已学知识综合联系在一起,也就不能独自完成毕业设计,所以有时候他们就抄袭别的同学的资料,稍作修改就为己用。有的学生甚至就拿着施工单位的施工组织设计直接作为自己的毕业设计使用,使得这样的毕业设计一点理论知识体系都没有,根本无法达到毕业设计要求。
四、大学毕业设计管理模式的构建
第一,构建新型的实习管理模式。实习是学生把理论和实际相结合的重要阶段,同时也使学生了解现实工程中的一些施工过程、施工工艺,使得学生在毕业之后能以最快的速度融入现实工程当中去。这就使得我们需要增加实习时间。同时,需要加强监管,只有在加强监管过程中才能使老师认真负责起来,才能使学生能真正在实习过程中学到知识,而不是把实习当作形式,甚至当作旅游。根据土木工程专业特点及培养目标,改革计划,增加实习,加强实习监管。在以往的教学计划中,最后一学期虽然没有上课课程,但还有为期3-5周的专业课程设计,加上3-5周毕业实习,这样留给毕业设计的时间大概只有5-6周时间。在这样的时间内要求学生完成高质量的毕业设计本身就不太现实。所以我们从2012级教学计划开始,决定最后一学期全部安排为毕业设计时间,这样时间就能得到保障。
第二,科学的选题管理模式。毕业设计题目是毕业设计的第一步,也是重要的一步。选定题目也就选定了毕业设计的基本框架和内容。故选题是顺利完成毕业设计工作的先决条件。在以往毕业设计题目方面,一般是专业教师随便拟定一些题目,这些题目并不都是实际工程题目,甚至有可能和实际工程完全脱钩。实际上,在毕业设计题目的选择上,有两种方式可供选择,一种是学生自己根据以后工作单位的实际工程项目进行自己选题,另一种是指导教师根据已有工程或项目为学生选题。不管是那一种选题方式,所选题目都应该紧密结合专业培养方向,密切联系实际,尽可能结合生产、科研或实验室建设,做到真题真做。同时应注意专业知识和设计内容的应用和结合,适当拓宽知识面,增强学生的适应性,注意设计的深度和广度,使学生能力所能及地完成有效的毕业设计。同时,系或教研室应定期组织相关专业教师对学生的选题、审题进行集体论证,要求选题恰当、内容适中、结构合理。实践证明,所有学生从接触任务开始就目的明确、兴趣浓厚、主动积极,是高质量完成毕业设计的基础。
第三,完善的题型库管理模式。为了真正让学生能运用所学知识解决实际问题,切实做到理论联系实际,可以采取题型库选题模式,题型库可以采用模拟题型与实际题型相结合的方式。在每年的毕业设计中,可以选择结合实际工程或项目的题目,也可以从实际工程或项目中简化或抽象出来的一些模拟题目,在条件允许的情况下也可以选择实验研究类型的题目,如结构设计优化、编制具体工程的施工实施方案、项目经济性分析等。让学生“真枪实弹”地参加实际工程方案的设计,学生就会有一种成就感、满足感,这有利于激发和培养学生的学习兴趣,建立正确的学习动机和学习态度,大大地提高他们的热情。
第四,有效的创新管理模式。为了更好地发挥学生的自觉性和主观能动性,可以鼓励学生了解当前实际工程技术中的一些难点、热点问题,结合生产寻求毕业设计课题。对于学生结合实际工程自己拟定的毕业设计课题,在评定时应当给予适当的成绩奖励,以激发学生的自觉学习性和主观能动性。同时,专业指导教师在指导学生进行毕业设计时,应避免全程式指导或填鸭式的教学方式,要引导学生了解并熟悉解决问题的方式和方法。提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力。“授之以鱼不如授之以渔”,教师在指导学生毕业设计时,应当教给学生一种思考问题和解决问题的方法。
第五,系统的质量管理模式。对毕业设计实施全过程质量监控是提高设计质量的保证。学校教学和相关管理部门以及各二级学院(系部)应制定相关的管理办法、实施措施和监督制度,加强过程化管理和监督,抓好毕业设计的每个环节。在毕业设计过程中应成立由相应人员组成的领导小组和督导组,深入到毕业设计各个环节中进行督促指导,如发现问题应及时与有关部门负责人或相关指导教师进行交流,做到及时处理。二级学院或系(教研室)对指导教师的聘任、毕业设计的选题审题、毕业设计的全程管理、毕业论文评阅、毕业答辩、毕业资料存档等环节的工作程序、工作方式、工作内容、时间安排、质量标准、分工负责等均应有明确规定和实施细则。为了保证教师指导质量和学生毕业设计的时间,应实施每日考勤制度,指导教师考勤学生,院系(教研室)随机考勤指导教师和学生。为了确保进度和质量,实行每周汇报制度,学生每周须向指导教师汇报本周成果和下周计划。整个毕业设计过程中,应当组织三次检查,从选题――过程――成果进行三维一体的质量控制体系。
五、结语
土木工程本科毕业设计是大学教育的最后一个学习阶段,也是大学培养计划中的一个重要组成部分。本科毕业设计主要是学生在教师指导下,综合运用大学所学的专业知识解决实际工程问题的一项综合实践活动。对土木工程专业而言,毕业设计也是学生初步熟悉工程设计、工程施工、工程管理等实际工程诸多环节的重要阶段,为学生以后的工作和学习奠定坚实的理论和实践基础。土木工程专业是一个实践性很强的专业,该专业学生的培养基本上都要有很强的实践性和应用性。因此,毕业设计是对大学阶段理论学习的全面总结,是应用理论知识解决实际问题的综合应用,它的实践性、综合性以及重要性是其它教学环节所不可代替的。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[M].北京:中国建筑工业出版社.2002,(11):3~10.
毕业设计存在的问题
学校为规范隧道工程毕业设计的指导和管理,对毕业设计的流程、质量控制体系、考核评价体系及设计成果等方面进行规范,并对如何更好地开展毕业设计指导进行了多个方面的探讨和借鉴,但还存在很多问题。主要表现在:选题与工程实际存在一定程度脱节;设计资料陈旧,没有及时更新,缺乏系统性;毕业设计成果欠规范,设计质量有待提高;设计过程管理不严格,学生态度不积极严肃;指导模式有待改进和完善。总体而言,目前本校隧道工程毕业设计在选题、指导、培养目标、参与主体的主观能动性、建立创新激励机制以及理论与工程实际相结合等方面还存在一些问题。
对我校隧道工程毕业设计的几点改进和完善建议
隧道工程是土木工程的一个分支,宽口径的土木工程专业是应用性、实践性很强的专业,其涵盖范围广泛,涉及的知识面宽,针对性强,其教学具有很强的实践性、社会性、综合性、创新性和群体性的特点。根据“湖南城市学院隧道工程专业人才培养计划”的教学培养目标,贯彻因材施教的育人原则,更好地体现理论教学、实践教学和科学研究“三元一体”的教学思想,适应厚基础、宽口径的专业培养要求,本校对隧道工程毕业设计的指导根据2010届、2011届与2012届毕业生的设计情况以及暴露的问题,和与多个学校的探索交流,主要针对设计前期、设计过程和设计后的总结提出了以下几点改进和完善的建议。
(一)充分做好设计前期工作
1.加强和落实好毕业实习,科学选题,提前选题。毕业实习能够让学生充分体验施工现场,将学习的理论和实践联系起来,成为学生为完成毕业设计很好的练兵场,因此教师应该加强毕业实习的落实。本校的毕业实习安排在第7个学期期末延续至寒假,因此尽量在满足教学安排的情况下,争
取较长的时间给学生体验,同时制定好相关的指导方案,有针对性地指定实习内容,并要求做好实习日志和报告并据此进行毕业实习答辩和评定。毕业设计成功与否,效果如何,与毕业设计选题密切相关,题目选择要满足教学要求,还应达到专业培养目标的教学大纲要求,尽量结合生产实际、科学研究的任务,同时还应适当反映本专业领域的发展水平和前沿动态。另外,要切合学生实际知识水平和应用能力,特别是毕业设计内容还应该结合学生毕业分配的去向,2010届、2011届与2012届曾经参与过隧道工程技术工作的毕业生反馈的信息表明,由于选择与工作相关的毕业设计课题,确实受益匪浅,他们能够更好更快地适应工作环境。因此,建议在学生毕业实习前由老师制定好选题,给定相关设计资料,特别重视给定详细的地质资料,让学生在施工现场重视对地质资料的分析、研究和使用,充分熟悉和巩固工程地质方面的专业知识,让学生在毕业实习期间有针对性地选好课题,同时学习和强化与之相关的内容,收集实用的资料,了解相关施工工艺。
2.做好资料搜集工作。选定了毕业设计题目,学生应该以此搜集相关的规范,教材(特别是《隧道工程》、《土木工程地质》、《结构力学》、《岩体力学》等)、参考文献、论文以及相关视频资料,同时熟悉隧道施工工序,认真阅读,回顾和读懂读透重要章节内容。这部分的工作量大而且对顺利完成毕业设计有着不可取代的作用,可能有的学生不积极,或者有些盲目,老师应该予以适当的指引,尽量避免学生做无用功。
(二)落实和抓好设计过程
在前期做好较为充分的设计准备后,本着“以人为本,教会生存,张扬个性”的指导方针,设计过程不仅学生要充分发挥主观能动性和创新性,指导老师也要加强对学生的指导工作,投入足够的时间和精力,同时学校要制定积极的管理措施作为有力的保障,从而保证毕业设计的顺利进行。
1“.模板化”设计与“个性化”设计相结合。本校隧道毕业设计由于在资料库储备方面还没有完善,所以毕业设计宜采用“模块化”。“隧道工程的模块化设计”的具体内容包括以下几个方面的基本内容:选线、建筑限界、洞门、衬砌、通风与照明、排水、施工方案、施工组织、概预算等。学生必须要有这几个方面的设计内容,但是为满足教学要求的深度和广度,又避免抄袭现象和充分发挥学生的积极探索和创新的精神,鼓励学生个性化发展,同时建议还采取“个性化设计”补充,在以上几个基本内容中采用其中1-2个版块进行深入的分析,研究和专项设计,有必要时可以辅助试验,施工现场考察。
2.正确对待计算机辅助设计。计算机辅助设计已经在工程设计得到广泛应用,计算机应用能力成为衡量毕业生能力的一个重要指标。毕业设计过程中要求毕业生结合本校师资队伍情况,以隧道工程为毕业设计对象,在毕业设计过程中合理使用计算机进行辅助设计,但同时为了避免学生抄袭和弱化学生实际动手能力,建议学校采用“手工+计算机辅助设计”相结合的模式。例如,首先学生必须掌握常用的办公软件,如:Word、Excel、Power-Point、AutoCAD、Project等,并能熟练地用来进行大部份毕业图纸的绘制与毕业计算书的编写;其次,对于部分非常重要的图纸,如建筑限界设计,紧急停车带设计,洞门平面图,洞门立面图,各类围岩衬砌设计及配筋图,爆破施工方案,路面结构图则必需采用手工绘制。同样,对于结构设计计算,要求学生学会相关软件,如Ansys、Midas-gts、Flac3D、Abaqus,同济曙光等进行结构受力计算和分析。但对基本的计算,如围岩压力的计算、衬砌配筋等,宜采用手算。此外,还应适当鼓励和引导学生进行与自己工作相关的设计和研究生学生学习,还可以较为深入地引导学生学习同望West,Origin科技绘图,以及Fortran90、VC++等计算机语言编程的应用。
3.教师指导模式的改进。指导老师精力和时间的投入、给予的耐心指导是学生顺利进行毕业设计的强有力保证。教师指导主要从以下几个方面进行改善和提高:
(1)在毕业设计过程中,指导老师不仅要进行业务指导,更要着眼于教书育人、提高学生综合素质和工程能力;不仅在设计选题和下达任务等环节“精挑细选”,更要在指导过程中“精雕细凿”,因材施教;不仅要对学生的出勤纪律、任务完成情况进行管理监督,同时要听取学生完成工作情况的汇报,关心学生的全面成长。因此老师可能采用多种指导方式,如直接与学生见面或者运用QQ、手机等联系方式进行指导,同时建议老师指定每周特定的时间为学生答疑解惑,尤其对于地质资料的阅读和衬砌设计部分,要适当补充相关文献、论文和专题形式的详细指导。
(2)指导老师应该根据学生的不同情况,摆脱以往“单行灌入式”的教学方法,改变学生“等、靠、要”的惰性心理,采取“因材施教”的方法。另外,还要特别注意锻炼学生自学能力,例如对于衬砌计算,他们不知道如何下手,指导老师可大致先讲述计算的基本环节及如何查阅相关资料的途径,然后放手让学生们自主去探究,最后再根据相关问题重点答疑。这样在学生的独立学习能力得到提高的同时,也让学生学会了如何规划处理工程问题。
(3)组成指导小组定期给予指导。隧道工程毕业设计是对所学专业的综合训练,它涉及岩土、地质、建材、力学、施工组织及概预算、结构设计原理等各个方面,涉及的问题多,知识面较宽,这就要求教师要分工协作,充分发挥各自的优势,以保证毕业设计指导的质量,因此建议成立隧道专项指导小组,小组教师适当地补充一些隧道工程专题讲座,并进行集体答疑,互相配合,避免独立指导下不全面的弊端;同时小组成员经常讨论指导毕业设计的经验与体会,对培养青年教师,提高其业务水平及指导毕业设计的能力也起到积极的作用。
(4)与其他院校多交流,相互借鉴。这三次的毕业设计指导通过与武汉大学、华中科技大学、中国地质大学(武汉)、中南大学、湖南大学、湖南科技大学等高等院校的师生相互交流,同时聘请相关教授(如华中科技大学王元汉教授)来本校进行毕业设计指导和相关知识讲座,为本校隧道工程以及其他毕业设计提供了很多的建设性建议,特别是对教师如何指导学生、引导学生积极思考、充分发挥主观能动性等方面有很大的促进作用,全面完善了本校土木工程毕业设计指导模式。
4.学校加强和落实好考勤制度和考核评价体系的管理。毕业设计的管理是一项复杂的系统工程。涉及毕业论文的选题、任务书的下达、开题、评审、答辩、成绩评定和归档等一系列程序。毕业论文的管理工作需要制定如教师指导、师生定期交流、论文审阅、考核标准和评级等一系列制度规范。虽然本校建立了一系列毕业设计管理制度,但其中却存在许多尚需完善之处,因此必须建立一套行之有效的管理实施办法、明确考核标准和指标。同时,必须强化贯彻制度的力度,将毕业论文的相关规定和条例落实到位。在实际执行中,对毕业设计成果质量要求不能放松,并且监督管理工作不能浮于表面,特别是对于出现问题的毕业设计,应更加严格要求,保证整改效果。
(三)设计后重视总结与完善
1.建立和完善科学的评价指标体系和评分标准。毕业答辩是考核毕业生分析问题、解决问题应变能力的一种手段,是对学生毕业设计水平的评估。组织好毕业答辩可提高学生整体的专业水准。目前,本校土木工程的答辩是按班级进行的,桥梁工程专业与隧道工程专业混在一块进行答辩,因此采取的毕业答辩模式有待改善。根据本校教学资源的具体情况,结合以往的答辩模式和借鉴山西铁路工程职业技术学院的答辩模式,本校土木工程目前的毕业答辩模式应该分专业进行,各个专业答辩小组组员由6人组成,由本专业学科带头人任组长,指导老师和专业老师各2名,聘请1名施工现场工程师或退休工程师参加答辩。毕业答辩内容宜由以下三个部分组成:
(1)毕业设计宣讲。由设计者口述完成,要求宣讲内容完整严谨,概念清楚,能正确运用图表,重点突出创新能力及涉猎可能夺得新工艺,新材料,新技术和对未知施工知识的探究,这里建议采用悬挂图纸,黑板板书和PPT演示相结合的方式,重在培养学生的表达能力。
(2)抽题答辩。指导老师根据设计过程需要的基本知识,必须掌握的重点知识,选好一定数量的答辩题,供答辩现场抽签答辩,这样可以激发学生的学习兴趣,营造一个生动、活泼的教学环境,为毕业生掌握基础知识提供一个很好的平台。
(3)提问答辩。参加答辩的老师提前阅读毕业设计,紧扣毕业设计进行随机提问答辩,学生即兴回答,要求能很快理解所提问题的实质,解答内容正确,论证确切,逻辑性强。
2.重视资料库的完善。就毕业设计这一教学环节而言,需要大量的设计资料做支撑,这既是教学任务的要求,也是资源积累和教学可持续发展的需要。目前,本校隧道工程的设计资料数量严重不足,参考书籍不全,规范没有及时更新等问题,这在一定程度上影响了毕业设计的质量和速度。因此,学校、老师和学生必须重视隧道设计资料的收集、整理和资源整合,除了补充和完善常规纸质资料外,应当发挥学校网络的优势,建立本校毕业设计专题专版。资料库的完善与整理包括:
(1)收录前届毕业设计提供的各种地形图和地质资料;
(2)收集各种隧道工程设计实例(包括常规的和特殊的案例);教师实际完成的具有代表性的设计案例,突出特殊的设计;
(3)收集“模板化设计”中各个专项设计相关的技术论文等资料,形成各项专题多样化模板,建立专门的数据库供学生查询和利用;
(4)收录各种设计、施工、验收规范和图集等;同时对新的规范及时进行更新和公布。这样,通过集合各种优秀资源,不但实现了信息资源共享,满足了毕业设计的资料需要,还达到了积累资源和教学可持续发展的目的。
3.评定优秀指导教师和优秀毕业生。制定相关的政策,综合学生在设计过程中的努力程度,设计成果质量与答辩表现,每组评定适宜数量的优秀毕业生,同时根据指导老师的指导记录和对毕业生的问卷调查,评定毕业设计优秀指导教师数名。这样在设计过程中,学生与学生之间,老师与老师之间形成一种不断改进,不断提高的良好活跃的竞争氛围。
4.毕业答辩结束后,组织毕业生师生座谈会。毕业答辩结束并不意味着毕业设计的整体结束,还应该对毕业设计的指导模式和需要完善的政策和相关条例条文进行总结,完善本校对以后毕业设计的指导。建议本院在答辩结束后,进行1~2次毕业生设计师生座谈会,总结设计过程中遇到的专业问题,以及管理制度、指导方面和其他方面的问题,通过学生自主发言,老师补充的模式总结,例如在进行隧道衬砌受力数值模拟的时候,关于建模和后处理的难点问题,对于围岩压力的计算采取excel计算还是自行编辑的程序计算的问题,老师的指导环节如何设计更有效的问题等,为本校以后的隧道毕业设计提供参考。
由隧道工程毕业设计引发的几点教学建议
(一)开展“四年级本科生导师制”
我校土木工程专业现设有建筑工程、地下空间和道桥方向三个方向,根据本校的师资队伍,借鉴东南大学的人才培养模式,本校可以采取“本科生导师制”,采取学生和导师“双向选择”的方式,其目的和要求是:
(1)导师负责学生在大学四年的学习情况,包括专业课学习、参加课外科技活动和科技竞赛、参与土木工程试验等;学生根据自己学习的方向选择老师,有的放矢的跟随导师学习自己所关心的科研问题。
(2)导师主动关心学生的全面成长,通过与学生“交朋友”的形式,帮助学生克服遇到的学习,心理和生活方面的问题。
(3)导师尤其负责学生大四的毕业实习和毕业设计的指导工作。
(二)引导学生走进试验室,培养科学和严谨的学习态度
本校拥有土木工程试验中心,下设建材、力学、土工、结构、道路、桥梁等专业实验室。经过10余年的发展,现已成为具有一定规模的学校重点实验室之一。专业技术人员和师资力量雄厚,本中心拥有六层土木实验楼1栋,结构厂房1栋,实验设备约400余台套,拥有多台先进的大型设备、仪器,其中包括500吨压力试验机、结构疲劳试验机、全站仪、桩基检测仪、电子万能试验机、智能液塑限联合测定仪,多功能振动测试系统,超声波检测仪等。土木工程实验中心除承担全校工程类专业的实验教学任务外,还和湖南城市学院土木工程检测中心对外承接大量房建、道路、桥梁、岩土、测绘工程等方面的试验和检测项目,同时也是重要的科研基地。为充分利用这些实验设备,为引导学生将理论和实践联系,培养学生的综合素质和能力,本校应该放开手,制定试验室开放政策,老师引导学生多走进试验室,给予相关的试验课题,让学生自己动手,探索新知识,解决问题,培养科研能力和实践能力,使土木工程专业素养不断得到提高。
(三)引导学生积极参与土木工程检测项目,培养吃苦耐劳的工作作风
本校拥有土木工程检测中心,其是本校集产、学、研为一体的一个对外平台,拥有结构、道路、桥隧、建材、土工、测量6个实验室。检测中心严格按照要求建立了完善的质量管理体系,本校在满足教学要求的同时,应该充分利用这个平台,引导和鼓励学生参与其中的检测或实习、见习,提前体验土木工程的工作和需要具备的严谨科学的工作态度,从而可根据自己的兴趣爱好来强化专业学习和择业。
Abstract: Aiming at issues of poor basic knowledge, low hands-on ability and narrow teachers' professional outstanding,etc.appearing in graduation design which is the last practice teaching link of the civil engineering specialty, this paper puts forward the implementation of "sectional guidance" teaching method in the process of graduation design, which can avoid the shortcomings of previous teaching methods in order to promote the quality of graduation design.
关键词:土木工程专业;毕业设计;分段指导;教学改革与实践
Key words: the civil engineering specialty;graduation design;sectional guidance;teaching reform and practice
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)11-0244-02
0 引言
土木工程专业毕业设计作为大学四年实践教学的最后一个环节,是学校对学生工程实践能力和创新能力培养效果的体现和总结。经过很多年的发展,毕业设计题目和设计内容在适应性、实践性和综合性等方面有了很大的改进和提高,质量也在不断提升,但毕业设计教学还停留在“一师多生、一师多导”的传统模式上。学生到了工作岗位反映出专业基础知识掌握差、动手能力差、专业面窄等问题,因此在教学中应寻求新的教学方法、模式弥补目前教学中的不足[1]。
当前用人单位对毕业生综合素质提出了新的要求,尤其是毕业生走向岗位后要快速适应岗位要求的能力越来越受到招聘单位的重视。学校应结合自身办学定位,培养学生系统应用知识能力、创新能力和团队合作意识是土建类专业教育的核心目标,基于这个目标土木工程专业教学及实践日益开放多元化,在办学中突出特色,创新性、适用性和实践性进一步得到提升,毕业设计“分段指导”模式的建立,重点突出培养学生综合应用大学四年所学知识解决实际工程问题的能力,培养学生的大系统观、大工程观、创新能力和团队协作意识,提高毕业生的综合水平与素质,以顺应社会对人才的要求[2],同时还可以提高教师的业务水平。
分段指导毕业设计教学,在国外已有几十年的实践与研究的历史,其特征就是将实际工程项目的运作模式引入毕业设计教学环节,将社会实际需要作为条件和任务融入毕业设计,使各专业学生在毕业设计中能理解并掌握合作的方式和策略。通过营造多边互动的教学环境,在平等交流和相互探讨的过程中,激发学生的主动性和探索的欲望,达到提高学生综合素质与工程系统能力的目的[3]。实践证明,分段指导互动交流能促进学生实践能力的提高,使其更快地进入岗位角色。国内一些学科已经进行了跨专业、团队式毕业设计改革的初期探索,积累了一些经验,但针对土建类多学科的分段指导毕业设计改革,研究成果还较少。
1 目前毕业设计存在的主要问题
1.1 指导教师知识面专一,全程指导毕业设计较困难,投入精力不足,实践经验缺乏
土木工程专业毕业设计包含了建筑设计、抗震验算、地震计算、楼梯计算、基础设计等主要内容,涵盖了近30几门的专业课程内容,目前的指导过程是有一位或两位老师全程指导,导致到了自己所授课程内容指导很详细,对其他部分内容指导较欠缺。随着高校招收规模的不断扩大,学校的生师比增大,教师的教学、科研任务繁重,导致这一现象很突出。另外,教师队伍年轻化,部分刚参加工作的青年教师缺少指导毕业设计的经验和工程实践的经验,都影响了毕业设计的质量[4]。
1.2 学生重视程度不够,设计时间不足
毕业设计一般是安排在大四的最后一个学期,开学初指导教师安排毕业设计任务书,学生开始毕业设计,由于首次系统地做设计,理解设计任务到进行设计都需要一个过程,需要收集、分析设计资料,需要花费一些时间,无形中就压缩了建筑、结构设计的总时间。另外,学生在忙着毕业设计的同时,还要忙于参加各种招聘会和去工作单位实习等事情,分散了学生的精力,花费了一定的时间,这也影响了毕业设计的正常进行,而且部分学生对毕业设计工作不够重视,忽视了毕业设计的重要性,导致毕业设计质量偏低,效果不好。
1.3 学生手算能力弱
由于在培养计划中对专业课的学时压缩精简,在教学过程中没有太多的时间让学生实践,导致学生在毕业设计结构计算时动手能力很差,学生到了工作岗位后碰到解决实际问题时表现出理论基础缺乏,实践能力差。
为了改善和解决这些问题,通过“分段指导”能够从选题方式、时间安排、过程指导、考核评价等方面改进传统毕业设计指导方式的不足。多年的探索和实践表明,通过毕业设计“分段指导”教学改革与实践,使每一位与专业相关的老师都参与到毕业设计指导教学中,使毕业设计每一个阶段指导“精细化”,对老师而言可进一步提升专业水平,改善时间投入不足的问题,对学生而言使每个阶段得到精细指导,只有发挥专业教师特长,分段把关,才能逐步解决毕业设计过程中学生抄袭严重、“套模板”现象,从而达到提高毕业设计质量的目的。
2 毕业设计“分段指导”教学改革的重点
针对以往土木工程专业毕业设计的现状和存在的问题,重点从教师指导内容分段、时间安排、选题方式、过程指导等方面着手,围绕着提高教学质量,培养学生工程实践能力这条主线,进行毕业设计教学改革。
2.1 制定毕业设计分段指导模式
分段指导毕业设计改革,涉及建筑学、结构工程、给排水科学与工程等专业,因此需要结合各个专业对毕业设计的要求,来制定多学科毕业设计实施方案,明确设计研究内容和目标,协调各专业之间的分工协作,确定实施的具体步骤及措施。根据教师授课内容,对毕业设计内容进行细化分解,划分指导内容、时间节点,落实到人。
2.2 确定科学合理的毕业设计选题
确定毕业设计选题是毕业设计教学的关键点,是实现教学目标的重要步骤,毕业设计选题要具有较强的综合性、工程实际性和较强的实践性。此外,选题还应该紧密联系本专业的发展趋势与前沿技术,具有创新性和前瞻性。分段指导毕业设计的选题除了要具有以上特点外,还必须满足不同专业的毕业设计要求,各子课题任务分工明确,设计合理,研究内容相互联系。
3 毕业设计“分段指导”教学的实践措施
总结过去的教学经验,改变指导教师对指导全过程“通吃”的现象,充分调动基础课、专业课教师的专业特长,将教师的个人专业知识融入到各设计阶段,使每个学生的各阶段设计得到精细化指导,从而达到双提高,最终高质量完成毕业设计,可以通过以下措施保障。
3.1 开展多学科的指导教师团队合作
土建类毕业设计多由土木工程、建筑学、工程管理等多学科、多专业组成,各专业教师如何分工与合作,提升协作能力和团队合作,提高学生在工程设计中处理多专业、多工种需求的协调能力,是“分段指导”执行过程中的重点。根据土建类专业特点,采取分阶段指导教学方法,以增强学生学习的自主性,根据规定的进度框架,完成每一阶段的设计任务,并做阶段性成果汇报,由教师组织讨论和评阅,在具体的指导过程中,考虑到毕业设计是以提高学生知识综合运用能力为主要目标的教学环节,各阶段指导教师应采用师生讨论互动的方式,以发挥学生自主学习的主动性和积极性,引导学生从知识型向知识能力型转换。
建立毕业设计实施过程的“分段指导控制体系”,分别是“设计准备阶段”、“设计分组子课题的实施与完成”、“各专业设计方案的协作与深化”、“设计成果”、“评价与反馈”每个阶段设定关键的设计问题,引导学生逐层深究,各阶段指导教师化解问题,特别是在面对复杂、综合的问题时,能够借助一种系统的和循序渐进的方法,找出解决问题的思路,以此增强设计的系统性和可操控性。
3.2 确立评价标准
毕业设计考核成绩由平时成绩、指导教师评阅成绩、评阅教师评阅成绩、答辩成绩等四部分组成,对多学科分段指导毕业设计而言,尤其应重视对学生每个阶段的实践能力及创新能力的考评,再结合平时讨论、阶段汇报、中期评审、学生答辩等,从多方面进行综合评价。
3.3 建立毕业设计过程管理及质量监控体系
为保障学生毕业设计过程的顺利实施,应建立毕业设计过程管理及质量监控体系,以保证毕业设计的质量与传统的毕业设计模式不同,多学科分段指导毕业设计,学生平时较为分散,管理难度更大。因此,应建立严格的毕业设计管理制度,如院长巡查制、组长负责制、导师交流制、阶段汇报制、中期评审制、督导抽查制等一系列过程管理措施,确保毕业设计的质量和进度。
总之,通过毕业设计“分段指导”教学改革与实践可以使指导老师及毕业生受益,教师对专业知识可进一步提升和巩固,毕业生质量也可得到提高,实现双赢。该教学改革与实践的经验也可向工科类其他专业推广。
参考文献:
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[2]陈华,章启成,周玉霞.工科学生大工程意识的培养与素质拓展[J].南京工程学院学报:社会科学版,2008,8(1):36-40.
成人教育土木工程专业的毕业设计质量总体来说较差,仅仅能达到或者勉强达到教学大纲的要求。存在的问题主要有:
1.理论水平低
与普通高校学生相比,成人教育学生理论学习的系统性和深度差距较大,理论分析能力不足[1]。一些学生选好设计题目后,不知如何开始设计;结构方案提出后,不知建模计算;建模计算后不知如何判断计算结果的准确性;在建模后将PKPM或GSCAD导出的施工图直接作为施工图,不知如何修改;该手算的地方不懂手算,致使计算书东拼西凑,毫无章法。
2.重视程度不够
成人教育的学生大概有两类:一类是跟全日制本科生类似的学生,另一类是已经工作的学生。前一类学生在做毕业设计的同时,面临着找工作的压力、考研的压力等,不能把全部心思放在提高毕业设计质量上。后一类已经工作的学生可能面临着工作、家庭的压力,更不能把全部心思放在毕业设计上。
3.教师精力不够,不够重视
毕业设计的质量与指导教师有很大的关系,毕业设计在确定选题、熟悉建筑图、初步设计到施工图设计的全过程,指导教师都应当发挥指导监督、点拨启发、促进提高等作用,但在现实中,指导教师却指导不到位,导致设计质量不高。对土木工程专业毕业生设计的指导不利,主要原因有(1)随着扩大招生规模使学生与教师的比例失调,教师完成繁重的日常教学任务已经不易,而对于要投入更多时间和精力的毕业设计指导工作,只能是应付而已;(2)由于毕业生人数的剧增,一些不具备指导毕业设计资格的年轻教师也被迫担当起指导教师的重任,其指导的质量和有效性就打了折扣;(3)部分教师对成人教育学生的毕业设计不够重视,认为只是其工作的一个附带品而已。
4.题目混乱
成人教育毕业设计课题的选取一直是一个值得探讨与商榷的问题,设计课题的选取各个学校不很统一,部分院校照搬全日制本科的毕业设计,在完成建筑施工图的基础上进行结构设计。但随着高校的扩招,生源的素质受到较大影响,而且开设的混凝土结构和结构抗震设计等课程课时相对本科课时偏少,理论授课时讲解深度不够,许多学生在做结构设计时出现做不下去的现象,教师在指导过程中也感觉非常吃力。
5.管理混乱
成人教育毕业设计检查标准与监督机制不健全或执行力度不够,学校在毕业设计管理方面尽管有相应的检查制度和评分标准,但仍然缺乏一种强有力的质量管理保障机制。主要表现在:对指导教师的约束力度不足,缺乏对毕业设计全过程的有效监控;缺乏对参加毕业设计指导教师的业务培训,导致指导教师专业水平不高,知识结构老化,无法准确把握毕业设计题目的广度和深度;对学生毕业设计无具体的质量要求和合理的成绩评定办法,或者为了让学生毕业和就业有意对毕业设计敷衍;缺乏有效的激励机制等。
二、建立毕业设计质量管理体系
提高毕业设计的质量是一个系统工程,我院针对成人教育土木工程专业毕业设计存在的问题和现状,就建立毕业设计质量管理体系进行了一些实践和探讨。
1.毕业设计与就业一体化模式
在进行毕业实习及相关课程实习时,提醒学生留意自己喜欢的工作和准备选择毕业设计课题,尽可能将毕业设计与学生的兴趣及工作联系起来,因材施教。对于学生找到工作或者需学生去实习的,尽可能将学生放到生产、设计单位去做毕业设计,直接参加实际工程施工、设计的毕业设计,但必须注意毕业设计的指导和管理,采取生产设计部门配备指导教师和学院教师指导的双导师制,负责学生在该单位的学习、生活等情况,及时和学校的指导教师联系。
2.多专业联合毕业设计
由学院的建筑学、土木工程、给排水和建筑设备专业选派教师和学生,组成设计小组,由建筑学专业提出建筑设计方案,土木工程专业的学生进行结构设计,给排水专业和建筑设备专业进行配套设计[2]。这一模式最大的优势在于能够使学生完成本科阶段毕业设计的同时,学会与其他专业的配合,这与设计院的工作模式是一致的,设计过程使学生的团队协作能力和专业协调能力得到有效锻炼,达到较好的设计效果。但是各个专业的设计时间安排便成了较大的难题,现在还处于初步探索阶段。
3.结合实际选择题目
毕业设计题目应有一定的深度和广度,使学生能在毕业设计的过程中综合应用所学的基础知识和专业知识[3]。要求指导教师多渠道采集课题,题目要做到与生产、科研、技术开发紧密结合,尽可能地反映本专业领域的发展水平和前沿动态,并不断更新题目。设计题目应全部来源于设计院、生产项目,结构类型包括现代常用的结构形式。为激发学生的设计兴趣和就业前景,我们采取了公布题目、双向选择、综合调控的做法,学生可根据自身条件、工作意向或兴趣自由选题,最后由毕业设计指导委员会根据学生的实际情况做宏观调控,尽可能使每个教师指导学生数相对平均。在学生人数增多,生师比扩大的情况下,预先给定设计方案图难以保证毕业设计做到一人一题。为此将给定设计方案图方法改为由学生根据设计题目要求自己完成方案设计,学生必须从方案比较的前期工作到施工可行性分析、实际经济指标考核都进行独立思考,还要了解相关工种的配合问题,这样在不同立意、构思下的方案真正做到了一人一题,通过毕业设计教学实践过程培养了学生运用已学的理论知识处理实际工程的能力,同时可以避免同学间相互抄袭现象。
4.加强师资队伍建设
建立一支工程设计经验丰富的指导教师队伍,这些教师应具有较高的学术水平,同时又是优秀的工程师,形成“双师”型教师[4]。可采取的措施有:(1)鼓励专业教师积极参加建设部等相关部委组织的执业资格考试,如注册结构师、注册建造师、注册监理师、注册造价师等,我院有半数以上教师具有上述证件;(2)要求教师积极参与工程实践,并把工程实践的成果纳入到教师考核体系;(3)聘请高水平的校外工程师或学院老教师与青年教师一起指导学生毕业设计,实行青年教师导师制,以老带新;(4)要求教师及时了解本学科的最新发展动态,经常查阅现行规范,不断更新自己的知识结构,拓宽视野。
5.“三阶段”质量监控体系
毕业设计前期阶段,要求选题具有真实性,严格审查指导教师的毕业设计任务书和学生的开题报告,明确任务和要求。中期指导阶段,强调及时到位,提倡校内外联合指导方式、优势互补,不仅要进行业务指导,更要教书育人,重点提高学生综合素质和工程能力。除指导教师对学生定期进行检查督促外,系里在毕业设计中期还将组织有关教师进行交叉检查,对学生毕业设计中出现的问题迅速反馈给指导教师,及时调整解决。后期总结答辩阶段,坚持能力要求与毕业设计答辩标准的统一,采取聘任教师评阅制度,严格毕业答辩资格审查和毕业答辩考核。
6.坚持答辩与成绩评定
坚持二级答辩形式:系级答辩和院级答辩,根据学生的工作能力、工作态度、设计质量等方面综合评分。系级答辩采取小组答辩形式,实行预审制度,即参加小组答辩的学生毕业设计须经过指导教师和评阅人双重同意。院级答辩、学院答辩采取公开答辩形式,组成学院学术委员会,参加的是小组答辩成绩前15%者和对小组答辩成绩有异议的学生。毕业设计成绩由指导教师、评阅人和答辩成绩三部分组成,比例分别为30%、30%和40%。对于小组答辩前15%的学生参加学院答辩,成绩再为优秀,才能获得优秀毕业设计。对于小组答辩成绩不及格者,坚持推迟再答辩甚至推迟毕业。在毕业设计答辩结束后,组织学院学术委员会组对毕业设计进行检查,给出质量评估意见,全体教师开会总结,指出不足和需要改进之处,使毕业设计教学质量逐年提高。
1优化课程体系
第一,合理设置理论课程体系。1998年,教育部将原来的建筑工程、交通土建工程等专业合并设置成土木工程专业,在课程设置上对专业基础课进行了拓宽,对办学条件和学生素质的要求更高。办学条件和生源较好的学校采取完全打通的课程体系,即要求专业课程学习能涉及较宽的范围;大多数一般高等学校采取的是“一主多辅”的课程体系,即要求学生系统地学习土木工程中某一类工程对象,并修习其他工程对象的若干课程,如我校土木工程专业设置了建筑工程、路桥工程、城市地下工程三个专业方向。从技术角度而言,土木工程主要的任务是运用力学知识解决具体的工程问题。因此,无论完全打通还是“一主多辅”的课程体系,都需要突出力学、结构设计原理等专业基础课的教育,形成“厚基础”的人才培养模式。以良好的力学知识、结构设计理论为基础,可以轻易地变换工程对象。第二,建立多层次实践课程体系。土木工程专业实践性非常强,实践教学是重要的教学环节。建立多层次实践课程体系,理论联系实际,培养学生分析和解决工程问题的能力,提高学生动手能力和创新精神,是培养创新性应用型人才的重要途径。在制订人才培养方案时,合理安排实践教学环节,实施多层次实践训练,让学生从实践中更深刻地理解、掌握所学理论知识,实现知识-能力-素质的转化。土木工程专业的实践课程至少包含实验、实习、课程设计、毕业设计等,在这些实践环节中尽可能应用较为实用的软件。我校在实习实践环节进行了许多尝试,一项重要的举措是将生产实习和毕业实习合并成综合实习,安排在第6学期末和第7学期初(含暑假时间),实习时间在12周以上。这段时间往往也是施工企业的用工高峰,这种方式深受施工单位的欢迎,学生在近3个月的实习中,也能对施工企业的各项工作有较全面的了解,效果较好。第三,开设专业知识讲座。随着社会经济和科技快速发展,超高层建筑、大跨度等高难度结构的大量出现,土木工程设计、施工及管理等方面新技术不断涌现,规范对于这些新技术的总结及汇总是滞后的,教材也不能及时反映这些新技术。因此,聘请土木工程各领域专家、学者开设专题讲座,可开阔学生视野,让学生了解土木工程的发展动态以及社会需求,弥补自身知识结构的不足,为走向社会奠定基础。第四,探索毕业设计新模式。毕业设计是土木工程人才培养最重要的实践环节,要求学生能综合应用理论知识和专业技能,分析和解决具体工程问题。通过毕业设计,使学生能进行资料的调研和加工,能正确运用工具书,掌握有关工程设计、施工及管理的程序、方法和技术规范,提高分析与解决问题的能力,并树立严肃认真的科学态度和严谨的工作作风,能遵守纪律,善于与他人合作。为更好地培养创新性应用型人才,我校在毕业设计模式上也进行了一些探索。在第6学期末,学生自主选择指导老师,综合实习和毕业设计由同一老师指导,有针对性地进行实习及科研活动。在实习过程中,积累毕业设计所需的前期资料,也可针对实习中发现的问题提炼出毕业设计课题。这种方式充分发挥了学生学习的创造性和主动性,也能加深师生之间的感情,取得的效果较好。
2产学研相结合
产学研合作教育是利用学校、企业和研究机构等教育资源,培养适合企业、行业需要的创新性应用型人才的教育模式[3]。我校近些年在以下方面进行了一些尝试,建立了湖南省高校“土木工程施工技术创新”产学研合作示范基地,取得了一定效果。第一,改进教学方法,重视培养实践能力。在传授知识的同时,应注重能力的培养,重视实践教学。一方面在理论教学中,积极采用现代化教学手段,科学合理地组织教学活动,使教学内容更为直观,同时,利用学校现有的实验条件,在保证理论教学的基础上,增加工艺性、综合性实验,突出理论结合实践;另一方面与校外实践教学基地———湖南省建工集团三公司紧密合作,进行现场教学,将理论与实践有机结合,提高学生运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力,为毕业后开展相关工作打下良好基础。第二,培养“双师型”教师队伍,加强师资力量建设。创新性应用型人才的培养对专业教师的要求较高,要兼具较强的教学水平和一定的实际工作能力,即“双师型”教师,其强调教师具有较强的实践能力和实践技能,在工程单位工作过的教师一般具备这种能力。培养“双师型”教师队伍可以促进理论教学与实践教学有机结合。我校以产学研合作示范基地为基础,鼓励年轻教师到湖南省建工集团三公司及其他企业学习,熟悉工程实际;并鼓励年轻老师加强自学,以国家注册工程师考试为契机,提高实践动手能力。通过上述措施,一部分年轻老师的创新意识和实践能力明显提升,在教学过程中可以更好地把创新素质和实践技能传授给学生。此外,还聘请湖南省建工集团三公司及其他土木工程企业的工程技术人员担任我校兼职教师,优化“双师型”教师结构,以更好地培养学生的实践能力。第三,建立校外实践教学基地,创办科技企业。我校长期与湖南省建工集团三公司、湘潭市设计院等企业进行合作,并建立了实践教学基地。基地每年可接纳大量学生实习实训,学生进入工程生产领域,得到生产实践锻炼,获得了较好的职业训练。此外,我校依靠教师技术力量成立了混凝土研究所、检测公司、监理公司等科技企业,一方面可进一步提高教师的实践能力,另一方面也为学生提供了更多的实践机会。
3案例教学法
案例教学法是指以实际工程为背景撰写案例组织课堂教学,通过对案例的分析、讨论、评价和总结激发学生学习的积极性,提高学生分析和解决实际工程问题的能力[4]。在实施案例教学过程中,需要注意好以下几个环节。第一,精选案例。土木工程专业课程之间联系紧密,在选择案例时需要统筹兼顾,案例应具有代表性。通常一个案例包含的知识点与几门专业课相关,比如2009年上海发生的高楼整体倒塌的工程事故,在混凝土结构设计原理、地基基础、工程地质等课程中均可作为案例。因此,应根据所讲授的理论课程选择案例,并依据教学内容和教学目标提炼案例情节,要有启发性,使学生更深刻地理解基本理论,提高实践能力。第二,介绍案例。介绍案例的目的是激发学生的兴趣,形成感性认识,将学生引到实践情境中。根据教学条件和案例的特点,可把案例印发给学生,让学生提前熟悉案例,并收集相关知识,为分析案例做好准备;也可在课堂上播放工程案例的录像或PPT等,让学生了解案例内容。如条件允许,可组织学生到现场体验,这种方式的印象最为深刻,有助于案例的分析,但组织起来的难度也最大。无论采用哪种方式介绍案例,都应生动形象、言简意赅,课堂气氛活跃,为下一环节打好基础。第三,分析案例。这是案例教学中非常重要的一环。教师需要根据知识点精心设计问题,问题应由易到难,并具有内在的逻辑联系,使学生能在老师的引导下逐步得出所学知识,深刻理解理论与实践的关系。在分析案例时,可根据案例的特点选择不同的方式,对争议较大的案例可围绕一个中心议题让学生进行辩论;对中心问题较为明确的案例,可由学生担任主讲进行分析;如某个案例涉及多方参与,还可由学生扮演案例中的角色。无论采用哪种方式,教师都要发挥好引导作用,并对学生提出的问题或遇到的困难进行及时解答和帮助,按预定的教学目的进行,逐步揭示工程案例中所蕴含的理论实质。第四,应用理论和总结归纳。在分析案例并得出相关理论后,可反过来站在理论的高度对案例进行更深刻的认识,加深学生对相关知识的理解。此外,教师也可从多角度提出一些新问题,引导学生多方面去理解,培养学生独立思考的习惯以及解决问题的能力。案例分析及相关讨论结束后,教师应进行归纳总结,对学生提出的看法进行评论,并进行必要的补充,与所讲授的理论知识相互呼应,这便于学生更深刻地理解和巩固所学理论知识。
4双导师制
关键词:土木工程;实践教学;优化设计
作者简介:李富荣(1982-),男,江苏盐城人,盐城工学院土木工程学院,讲师;胡艳丽(1983-),女,江苏宿迁人,盐城工学院土木工程学院,讲师。(江苏 盐城 224051)
基金项目:本文系江苏省教育科学“十二五”规划课题(项目编号:C-c/2013/01/002)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0179-02
人才培养是高等学校的首要任务。对于工科大学生,其工程实践能力、创新能力的提高是高校教师的宗旨,也是当今社会企业经济发展对高校人才培养追求的主要目标之一。
近年来,企业愈加重视在校大学生的工程实践动手能力和创新能力,并将其视为是否录用的首要条件。基于此,盐城工学院土木工程专业积极推进实践教学改革和人才培养模式的创新,构建了满足工程单位要求的实践教学体系。大学生独立获取知识能力、工程实践能力和创新能力等均有较大提高,得到了社会和用人单位的一致好评。
一、土木工程专业实践教学的重要性
土木工程专业培养目标是:“本专业培养适应社会主义现代化建设需要,德、智、体、美全面发展的土木工程结构设计、施工技术与管理、建设项目开发与投资分析、工程监理、咨询以及招投标等方面的应用型高级工程技术人才,具备注册结构、岩土、建造、监理、造价、检测等现场工程师的基本知识、素质和能力,具备团队协作等综合素质和能力,能够在房屋建筑、交通土建的勘测、设计、施工、咨询、教育、投资、开发及监理等单位或部门从事相关技术及管理工作。”要达到上述培养目标,必须注重理论与实践相结合,做好理论教学与实践教学两大教学环节。目前,在平时教学中,受学校办学条件、学生培养经费和现场实习难以组织等因素的限制,土木工程教学中的理论教学比重远大于实践教学,使得学生在实践能力方面有所弱化,影响了学生的培养质量与就业。
土木工程是一门实践性极强的工科专业,不仅需要学习必要的理论知识,还必须参加一定的实践教学环节,因为实践教学直接影响学生毕业后从事土木工程设计、施工等工作环境的适应能力。因此,必须提高土木工程专业的实践教学质量,不断优化实践教学环节,建立与理论教学相匹配的实践教学体系,提高学生对专业知识的综合应用能力。[1]
二、土木工程专业实践教学环节的现状
1.实践环节学时较少
目前,不少高校土木工程专业总学时逐年减少,教学计划偏于理论教学,存在“重理论,轻实践”的现象,各类实验、实习和设计等实践环节大幅度减少。比如盐城工学院土木专业很多课程设计仅1周,认识实习1周,生产实习2周,毕业实习2周,这些实践环节学时的安排已不能满足专业教学要求,影响了本科教学质量。其原因是实习经费紧张、实习老师人员配备不足等[2],使得实习时间得不到保证,从而不能满足当今工程单位对实用技术人才的需求。
2.现场实习得不到保证
对于应用型高校,大多土木工程专业学生毕业后从事施工、监理等工程现场工作,工作环境较差,且存在一定的施工安全问题,再加上现在的大学生吃苦精神不够,实习中主动性、纪律性和积极性均较差。[3]同时,由于实习给工程单位带来了安全管理问题,有些单位不太愿意接受学生实习,或只带学生在施工现场走马观花便草草结束,以往长驻现场实习的情况已不复存在。
3.学校实验条件有限
有些高校实验设备陈旧,实验开出率较低,更不具备现场实验测试条件,导致实验环节强化不够,学生得不到应有的专业锻炼。[4]即使在正常开设的实验环节中,也是以常规实验项目为主,设计性、开放性、创新性实验项目很少。另外,实践教学基地建设较少,很多流于形式,不能满足实践教学的实际需要。
4.指导教师实践能力不足
目前高校教师学历普遍较高,专业教师队伍以中、青年教师为主,许多专业教师本科、硕士、博士一直读下来,在校期间主要参与导师课题研究[5],缺乏施工现场工作经验,教师本身实践能力有限,不能完全胜任实践教学指导工作。
三、土木工程专业实践教学环节优化的思路
1.制定新的实践教学培养目标
围绕土木工程专业培养目标,对于实验、实习、课程设计、毕业设计(论文)等实践教学环节,紧跟市场需求,不断调整充实、优化实践课程设置,动态化设置课程,确保学生在校期间工程实践不间断。在实践教学环节中,实习环节是非常重要的一环,因为这是直接面向工程现场的一个教学环节。为此,在制定培养目标时要求大一完成认识实习,大二完成测量实习,大三完成生产实习,大四进行毕业实习。其中,生产实习安排在第三学年结束前进行,以便学生与暑假时间整合起来,延长学生的实习时间,加强学生的实习效果;同时,生产实习期间,学生需在企业工程师的指导下深入到具体工程技术岗位从事具体工作,完成实习日记,最后由企业工程师评定学生实习成绩。[6]
2.加大实践教学经费投入
充足的实践教学经费是保证实践学时、达到实践教学效果的重要基础。[7]学校在实习环节上需完善政策、保障机制,加大实践教学经费的投入,确保专款专用。加大土木工程专业实验室建设投入,完善现有实验条件,充实校内实验室资源,建立土木工程综合实验中心。实习基地建设需要工程单位与学校的努力合作,加强校外实习基地建设,高校需对工程现场进行指导,工程单位提供实习平台,把实习基地建设落到实处,从而建立良好的校企关系,保障实习的顺利完成。同时,可与大型施工单位共建实验室,为土木工程专业学生开展综合性、设计性、创新性实验,从而提高实践教学效果。
3.加强教师工程实践能力
教师是实践教学环节执行的主导和核心,是提高学生实践能力的关键因素。[5]我校实行青年教师到工程单位挂职锻炼制度,这对青年教师是大有益处的,一方面可以切身了解实际工程,积累工程经验,提高自身专业素质;另一方面可以参与企业科研课题,帮助企业解决实际工程问题,提高自身的工程实践能力,也为指导学生进行工程实践活动积累了丰富的知识储备。对于挂职锻炼时间,要求到工程单位时间累计不少于6个月,挂职期间要求青年教师定期交流,给青年教师创造更多的接触实际工程的机会,结束后提交挂职锻炼总结报告、成果以及实践部门的鉴定意见,最后考核与答辩,合格后作为技术职务聘任的必备条件。
4.增强学生实验创新能力
在实验教学中,传统实验属于验证型实验,为此增设了设计型、综合型实验。学生可根据自己的兴趣爱好制订新的实验方案、设计新的实验项目,增强了学生实验的参与性,扩大了学生的知识面,让学生真正体会到理论知识是如何转变成科技成果、服务实际工程的。例如,在土木工程专业岩土与地下工程方向可设置土体与岩石力学对比实验,这是对相关实验内容进行有机整合和改进后形成的一个综合实验,其实验内容为采用诸如压缩、直剪、三轴等常规实验方法,对比分析土体和岩石的异同点,并且实验方案(包括实验目的、步骤、要求等)由学生自主设计,实验时间由学生向实验室老师申请确定,经批准后独立完成实验及实验报告。最后,根据实验操作过程、实验结果及实验报告完成情况,综合给出实验成绩。设计型、综合型实验可以提高学生的实验创新能力,拓宽学生的实验操作技能,增强学生从实验过程和实验数据中分析实验现象、总结实验结果的能力,培养学生发现、分析并解决问题的能力。[8]
5.创新毕业设计指导方式
作为应用型高校,盐城工学院创新了毕业设计指导方式,积极鼓励指导教师构建毕业设计团队指导模式,并可以聘期经验丰富的企业导师参与毕业设计指导工作,有利于毕业设计成果质量的提高。在团队指导毕业设计过程中,团队有总指导教师,每位学生有各自的指导教师,由3~5个学生共同完成一个总项目课题,这一项目课题可以是某一实际工程的全过程设计工作,或一个完整的科研课题;在毕业设计过程中,团队成员相互交流,团结协作,充分利用专业规范,使之掌握了整个地下工程设计的内容、流程及方法,确保其厚基础、宽口径走向社会。[9]
四、结语
经过近几年的实践教学探索,学生独立获取知识能力、工程实践能力和创新创造能力均有较大提高,学生参加学科竞赛、大学生实践创新项目等逐年增多,考研率也逐步提高。实践说明,通过改革实践教学环节,学生的实践能力进步明显,但在今后教学过程中应继续优化实践教学环节,只有这样才能培养出适应时展需要的毕业生。
参考文献:
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[3]刘祥鑫,孙光华,李占金.采矿工程专业实践教学环节模式优化[J].河北联合大学学报(社会科学版),2012,12(4):157-159.
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关键词 ^程分析 土木专业 本科毕业设计/论文
Abstract This paper adopts the advanced process of "Engineering" analysis method, "stagnation" analysis of the whole process of the graduation thesis, and explore the "stagnation" Association; and then proposed based on the process of "training" of civil engineering undergraduate thesis guidance mode. It is proved by practice that the method is effective in improving the scientific research quality and innovative ability of undergraduate students, and it is full of innovative value and significance.
Keywords process analysis; civil engineering specialty; graduation thesis
教育部在“关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知”①中指出:“毕业设计(论文)是实现培养目标的重要教学环节。毕业设计(论文)在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用,是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现,是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。”
近年来,针对土木专业本科生毕业设计/论文阶段“时间短,任务重;不安定因素相对集中”的特点和难点,国内各高校对于本科毕业设计(论文)教学加大了改革和创新的力度。②③④
本文作者从事土木专业教学、研究生和本科生学位论文指导多年,积累了大量成功的方法和经验。为适应我国高等教育的内在要求和大连理工大学提出的“精英教育”目标,贯彻“土木专业本科生毕业设计/论文指导工作方法”,提出了基于“过程培养”的土木专业本科生毕业论文指导模式,具有较好的实践效果和创新意义。
1 “过程培养”模式的特色
高等教育要着力培养学生创造性思维,终极目的是培育创造型新人才。为此,结合当前的教育背景和形式,改革传统的毕业论文指导模式和手段势在必行。
本教学模式的特色即在于把毕业论文指导工作的重点放在“过程培养”上,目标是提高学生的“综合科研能力”。结合毕业论文教学环节的特点,以最有效的方法,完成本科生由理论知识型行向实践能力型人才的转化,完成“理论与实践的” 完美结合。
首先,只有在正确的方法论的指导下,才能制定科学可行的实施方案,进而才可能产生可靠的实施成果。本文采用先进的“过程工程学”分析方法,⑤⑥对本科毕业论文的全过程进行“驻点”分析,并探索各“驻点”的关联性。
其次,教学模式的改革实质就是“教”与“学”有机结合为一体,这一点,在毕业论文环节显得尤为突出。如何充分引发学生的热情和兴趣、调动其的主观能动性,积极主动、全神贯注的投入到课题中。以教师的诱导、启发为方向,最终达到对人才培养由知识型向能力型的转化,实现“理论与实践相结合”的根本目标。
第三,教学成果的总结及效果的评价对教学质量及效果的确认至关重要。申请者首先总结了历年本科生毕业论文知道的经验和教训,从中提炼的理念和方法;同时,“他山之石,可以为玉”,本课题亦广泛了解了国、内外有代表性的高校的相关专业在本科生毕业论文(设计)环节教学模式,充分研究各校特色,吸收先进的教学理念,吸取优质的教学素材,借鉴科学的教学方法和技术手段,用以补充完善本课题的实施方案,提升自我整体水平。进而探索本教学环节与精英教育相适应的教学模式和教学方法,将我校“精英教育”基本纲略的实施落在实处。
2 本科生毕业论文教学环节全过程驻点分析
针对在毕业论文环节提高学生科学研究能力的问题,结合作者多年的教学实践经验与土木专业本科生毕业论文阶段的特点,采用先进的“过程工程学”分析方法,对本科毕业论文的全过程进行“驻点”分析(如图1所示),将本科生毕业论文全过程确定为五个驻点,即选题与查阅文献、研究方案制定与实施、试验数据采集及分析、论文撰写及成果深化、答辩。
驻点1:选题与查阅文献。
该驻点是毕业论文的第一个环节,“过程训练”的开端。好的开始是成功的一半。本“模式”所强调的全过程的学生参与,首先就是选题需要学生的参与,要充分考虑学生的特点和兴趣。指导教师由于还有较重的教学和科研任务,不能全程地陪同学生的实验研究,学生应是实验工作的主体,教师仅起辅助的导向作用。学生对所做课题感兴趣,他们通常能做到积极地去查文献、用心地去设计实验方案、认真地去做实验,实验出现问题,他们也会想方设法去加以解决,这样学生往往能高质量地完成研究工作。反之,学生在心理上就有抵触情绪、在工作态度处于消极状态,被动完成任务,论文水平尚得不到保证,谈何科研能力的培养和提高?因此,本课题实施中,指导教师应提供多个题目,采取自愿选题的原则,尽量让学生选择自己喜欢的课题,指导教师与学生充分沟通,亦可对课题的工作方向做适当的修正,共同确定任务书的内容,使论文质量能在现有条件下达到较高的水准。
驻点2:研究方案制定与实施。
学会运用文献制定研究方案和进度计划,是科研能力的重要方面,是独立从事科研活动的基本素质之一。
学生通过第一阶段的文献分析,充分了解所研究问题领域的发展现状和研究水平,通过对比分析,寻求、借鉴拟研究问题的解决方法;在此过程中,学生大量参考文献及相关标准规程,以确定正确合理的试验方法,制定严密科学、切实可行的研究方案和合理的进度计划。
由于这一环节的工作质量直接影响论文工作的深度和质量,因此,指导教师要给予相对较多的关注和指导,帮助学生在研究方案细节的制定上力求科学、准确、可行;方案实施中以学生为主体,鼓励他们勤动脑、多动手,积极解决实施过程中出现的各种学术及非学术问题。
驻点3:试验数据采集及分析。
本阶段着重培养学生客观、实事求是的科学态度,训练规范、缜密的思维习惯;学会尊重客观规律,戒除急于求成和主观臆断的大忌。熟悉专业常规操作、培养实验技能,提升发现问题、解决问题的实践能力。
这个环节中,指导教师不仅要指导学生掌握基本的数据处理和分析方法,更应在一定的高度上,采用适当的形式(如组会讨论), 启发学生对实验结果进行科学系统的讨论和思考,不断提升他们凝练科学问题、进行对比分析、举一反三的科研能力。
驻点4:论文撰写及成果深化。
相对于前三个阶段,本阶段重在对研究成果的深化分析,着重培养学生综合的运用所学理论知识解释试验现象,提升论文工作的理论水平,避免“实验报告”式毕业论文的出现。
指导教师应鼓励、启发学生做更多、更深入的理论分析,而不是图省事地取而代之,沦为“重使用轻培养”、“重结果轻过程”的反面典型。
驻点5:答辩。
这是全过程分析的最后一个驻点。无论从形式还是内容,都是具有重要意义的一个环节。采用规范的论文评阅和答辩形式,对于提升论文质量,完成最后的升华至关重要。本课题组成员均具有多年的相关工作经验,学生论文经由课题组指导老师之外的两名其他老师实质性的评阅,给出具体评阅意见,并由学生经修改后再进行答辩。答辩采用PPT讲述方式,全面考察学生在论文过程中的工作质量。
3 实施效果
2012-2015年,作者针对选题与查阅文献、研究方案制定与实施、试验数据采集及分析、论文撰写及成果深化答辩五个驻点的具体内容,将“过程培养”模式的理念和方法实施运用到大连理工大学土木专业本科毕业论文指导的具体工作中――所指导的土木专业本科毕业生陈祝?012年)、李祝?013年)、白祝?014年)等同学,在论文过程及毕业答辩中表现突出,毕业论文成绩均为“优”。特别是陈祝?012年)同学,不仅获得2012年大连理工大学优秀本科生毕业论文,并于论文期间在学术期刊上发表了与其论文工作相关的学术论文,科研能力得到了全面的锻炼和提升。
实践表明,该方法对于全面提高本科生的科研素质和创新能力,确实是行之有效的。因此,作者认为,应继续深入探索研究、并在在更大范围内推广基于“过程培养”的创新型土木专业本科生毕业论文指导模式。
4 结语
本文提出的“基于‘过程培养’的创新型土木R当究粕毕业论文指导模式”的实践效果已经初步验证,该方法对于全面提高本科生的科研素质和创新能力,确实是行之有效。相信经过不断实践改进和完善,其效果将更加显著。这种模式能够最大限度的解决好两个关键问题:(1)在有限时间内,借助先进的“过程工程学”理论指导,高效率、高质量完成土木专业本科生毕业论文指导的实践教学任务;(2)切实解决毕业论文过程中容易出现的个别学生懈怠敷衍、教师仓促放水的局面。从而将我国“精英教育”基本纲略的实施落在实处,进而提高本科生毕业论文指导工作的教学质量,培养理论扎实、富于创新的研究型人才,为社会打造合格的土木专业精英人才。
注释
① 关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知(教育部).教高厅[2004]14号,2004.4.
② 罗怡,李春天,许惠斌.材料类专业本科毕业设计教学改革探讨.长春理工大学学报,2013(2):219-220,228.
③ 同济大学本科生毕业设计(论文)工作的若干规定(同教[2012]28号).
④ 大连理工大学毕业设计(论文)工作管理办法(2016年).
(一)学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性不够由于大跨空间结构毕业设计课题开设时间较短,学生对此课题难易程度的认识有偏差,在毕业设计选题阶段,学生更易于选择常规的混凝土框架结构和框剪结构毕业设计课题。为提高学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性,对多届毕业生进行了深入的调查分析,现总结出学生不愿选做大跨空间结构毕业设计的主要原因如下:(1)与传统的混凝土框架结构和框剪结构相比,学生直观地认为大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,但其结构形式复杂、多样,简化力学分析模型困难,结构受力分析难度大,难以应用所学知识顺利完成此类型的毕业设计。(2)由于大跨空间结构的钢屋盖需应用有限元设计软件进行受力分析,此部分工作量难以在计算书和图纸中反映出来,学生担心最终计算书没有完全反映出自己的工作量,影响最终答辩成绩。(3)部分学生认为大跨空间结构毕业设计的主要工作是应用有限元软件进行钢屋盖设计,而钢结构和混凝土结构的基础理论知识没有得到有效训练。(4)学生认为大跨空间结构在实际工程中的应用较少,对以后工程实践帮助不大。
(二)题目设置不当,难度及工作量过大或过小为使毕业设计选题与目前建筑业的发展趋势结合,学院鼓励毕业设计题目直接来源于设计院的工程实际,拿来“真题真做”。但是大跨空间结构类型的工程实践一般为奥运场馆、大型会展中心、剧院、机场航站楼等大型复杂建筑工程,若直接“真题真做”,作为本科生的毕业设计题目其难度及工作量过大。因此,实际的大跨空间结构毕业设计没有从设计院拿来就“真题真做”,而是选择性地删掉一些设计内容,在此过程中若控制不当,将导致此类毕业设计题目的难度及工作量过大或过小。目前,大跨空间结构毕业设计内容多为大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括建筑选型、结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。这类大跨空间结构毕业设计题目内容新、实践应用广、实用价值高,但是局限于结构设计、知识结构考察不够全面、系统综合性不强,且主要计算工作应用工程设计软件完成,工作量难以在计算书和图纸中反映出来。实际中,另一类大跨空间结构毕业设计删掉的设计内容较少,接近于“真题真做”,但学生普遍反映此类毕业设计的难度和工作量过大。通过调查分析,得知:(1)由于大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,学生在建筑选型时耗费大量时间,且后期结构设计方案很难满足前期选择的建筑造型,因此,学生返工现象较为普遍,增大了毕业设计的工作量。(2)为满足大跨空间结构建筑要求,学生偏向选用玻璃幕墙体系作为维护结构,但是学生对玻璃幕墙及其支撑钢结构体系的设计较为陌生,此部分设计难度较大。(3)由于大跨空间结构的受力体系较为复杂,学生很难简化出合理的力学分析模型。(4)学生普遍认为钢柱脚的设计难度较大,尤其是对底板上加劲肋的计算方法理解困难。
(三)参考资料缺乏,学生自主查阅资料能力有限由于大跨空间结构毕业设计题目是近几年新增的毕业设计题目,往届学生的毕业设计成果相对较少。目前,学校图书馆及网络资源中关于框架结构和框剪结构毕业设计的相关资料较多,而大跨空间结构毕业设计的参考资料匮乏。学院图书馆的规范及标准图更新速度太慢,尽管学院加大了对图书和资料的投入力度,但学生在毕业设计时总觉得可利用的设计规范及设计手册较少,尤其是最近两三年刚颁布的规范和规程。大跨空间结构设计不能局限于有限的教科书内容,需要学生自主查阅各种现行的建筑结构设计规范、设计手册、标准图集及其他工具书等。在毕业设计过程中遇到问题,学生首先想到询问指导教师某个系数的取值,而不是系统地查阅相关规范条例的具体内容,也不深究其使用条件、使用范围是否满足设计题目的要求。在标准构件的选型上更是不问出处,拿来就用。大跨空间钢结构的构造节点较多,其节点形式要和结构体系的计算模型相一致,学生在这方面的结合能力也较差。
(四)学生软件应用能力欠缺为提高学生的动手能力和计算机操作能力,学院提倡学生在手算基础上利用计算软件进行电算,鼓励学生利用C语言或FORTRAN语言对部分计算进行编程,在计算中采用表格Excel进行重复计算以简化计算过程。但从了解的情况看,学生平时虽有接触常用的办公软件MicrosoftOffice、绘图软件AutoCAD、工程设计软件3D3S等,但是没有经过实际锻炼,学生掌握得并不理想。很多学生把Office简单认为就是打字,而Word中的排版、长文档处理、公式符号输入等都不熟悉,对Office中其他几个软件的了解更少。工程设计软件采用的基本假定和计算方法与手算的基本假定和计算方法有所不同,但学生对此理解并不深刻。
(五)指导教师缺乏实际工程经验大跨空间结构毕业设计的指导工作要求教师具有丰富的工程实践经验,以指导学生结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计等工作。由于大跨空间构的屋盖结构形态呈三维状态,在荷载作用下具有三维受力特性,且构件呈空间工作状态,在屋盖结构计算部分需应用工程设计软件(如3D3S软件)。因此,大跨空间结构毕业设计还要求指导教师具有熟练应用工程设计软件的能力。但是近年来高校不断扩招并扩大教师队伍,许多硕士、博士从学校毕业就直接进入了一线教学岗位,没有经过工程实践锻炼和系统的岗前培训,许多青年教师因缺少毕业设计的指导经验和工程实践经验,在大跨空间结构毕业设计的题目设置、难度及工作量的控制方面都存在较大不足,直接影响了毕业设计的质量。(六)研究生复试、找工作等占用毕业设计时间毕业设计是大学生的最后一个教学环节,受到研究生复试或找工作的影响较为严重。部分优秀学生虽然重视,但精力有限,尤其是达到研究生复试分数线的学生,整日忙于面试、调剂等事情。部分学习认真成绩良好的学生,到5月份才开始应付毕业设计,导致毕业设计毫无思路,且不熟悉办公软件、绘图软件、工程设计软件,严重影响毕业设计质量。毕业设计期间,有些学生为了参加求职面试、公务员考试等,频繁往返与学校、家和各用人单位。因此,学生的毕业设计成果不可能做到尽善尽美,就不得不罗列的大量数据,绘制不算规范的设计图纸,计算书表达也不够完全和规范,毕业设计的质量无法保证。
二、大跨空间结构毕业设计的改进措施
(一)大跨空间结构理论教学方面为提高大跨空间结构毕业设计质量,学院现已开设《空间结构》等相关课程,但课时有限,因此要求指导教师应深入研究教学大纲,熟悉培养目标,精选教学内容,制定合理的教学计划。在理论教学过程中,一边进行理论知识学习,同时还要安排学生参观典型的大跨空间结构,实地讲解钢屋架(网架或网壳)、钢柱、钢梁、钢支撑以及节点、柱脚、预埋件的连接构造形式,使学生对大跨空间结构的结构体系、构件类型、受力特征、截面形式、尺寸、材料等有进一步理解,对钢结构有更深入的了解,提高学生学习的积极性,从而提高大跨空间结构的教学质量。
(二)合理设置题目的难度及工作量为了保证大跨空间结构毕业设计的质量,要求设置的题目应该是内容新颖、知识结构全面、工作任务圆满、系统综合性强、实践应用广、实用价值高。实践证明,所有学生从接触此类题目的任务书开始便目的明确、兴趣浓厚、主动积极,为高质量完成毕业设计打下良好基础。经过不懈探索,实践出适合土木工程专业大跨空间结构毕业设计题目,此类毕业设计的结构体系如图1所示,结构设计主要包括以下几个方面:(1)大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括网架或网壳结构选型、构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。此部分设计工作主要应用工程设计软件完成,并辅以相应的手算校核,包括钢构件强度及稳定验算、螺栓球节点和支座节点设计复核。(2)钢刚架的设计,此部分设计以手算为主,包括钢柱、钢梁、柱脚、梁柱节点设计。(3)混凝土框架设计。实际大跨空间结构下部多设置两、三层的框架结构作为办公区域,框架顶部设置钢柱支撑上部网架、网壳结构,既能满足建筑功能,又能节省建筑成本。此部分设计以手算为主,包括框架梁、框架柱、楼板、楼梯、基础、雨篷、预埋件设计。
(三)加强毕业设计资料库的建设高校普遍存在设计资料陈旧和数量不足的现象,尤其是大跨空间结构方面的设计资料更少。学校应增加投入力度,尽快更新规范和规程及标准图集。随着科技进步和网络普及,资料库的建设也应跟上时代的发展,可以尝试在校园内建立一个毕业设计网站,收录各种类型的毕业设计实例,建筑设计、施工及验收规范,结构计算手册和构造图集等。此毕业设计网站可实现网络资源共享,信息更新速度快,查阅方式比传统方式便捷。
(四)完善指导教师分组制度根据专业方向、新老教师搭配、自愿组合等原则,建立毕业设计指导教师小组,每组推荐一位经验丰富的老教师作为小组负责人。小组负责人组织本组成员对年轻教师进行岗位培训,拓宽年轻教师的思路,提高其指导水平,适时地邀请一些经验丰富、德高望重的专家举行讲座。定期考核年轻指导教师的教学实践能力,建立长期有效的监督处理机制。
(五)强化过程管理,培养学生独立解决问题的能力毕业设计的效果、质量与指导教师采取的管理、指导密切相关。指导教师应定期检查学生毕业设计的进度和质量,特别要做好开题报告、中期进度检查和答辩前的检查工作。在毕业设计指导过程中,指导教师要启发学生的思路,采取讨论式、探讨式的教学方法。当学生面对问题时,提倡学生自己查阅资料,自己解决问题,并鼓励学生在毕业设计中运用新技术、新材料,进行多种结构方案的比较,建立优化设计的概念,培养学生自我发展能力,为走向社会打下坚实的基础。
三、结语
传统的实践教学环节内容相对滞后我国目前各高校专业课的实践教学方法仍以灌输式为主,实践教学设备和实践教学手段比较落后,教学效率和教学效果比较低下,教学资源浪费严重。传统实践教学模式单一,没有能够按照学科、专业特点,开展形式多样的、生动活泼的实践活动,使实践(实习)流于形式。虽然,一些学校的专业课教师为了让学生了解实践环节的一些基本知识,也尝试着让学生走出校门,接触社会,但是由于各种条件的制约,这些实践教学活动效果不明显。其他问题在大学教学过程中,教师往往更多的是注重专业知识的传授,轻视综合素质与能力的培养,忽视人文、艺术、经济和环保等方面知识的交互渗透作用。
土木工程是一个实践性很强的学科,实践教学体系的构建,是随着时代的发展而不断发展的,必须随经济发展不断调整。以上问题严重影响了实践教学的效果,影响了学生的培养质量。必须针对这些问题,对原实践教学体系进行改革。一方面要改进甚至删除原有体系中不合理的设置内容;另一方面要根据需要增设一些新的教学内容;并通过各级监管制度确保实践教学的质量。开设工程实验课通过开设工程实验课,不仅可以帮助学生进一步掌握基本理论、巩固所学知识;还可以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的初步能力,使学生具有科技工作者所必须具有的实验能力和基本素质。由于学生的学习水平各不相同,可以将工程实验课设置为三种类型:基本型实验、提高型实验和研究创新型实验,学生可以根据自己的能力、爱好和兴趣选择完成某些实验。其中基本型实验要求学生通过按照给定的实验方案验证相关理论,从而加深对知识的理解,培养学生的动手能力、推理能力、分析能力;提高型实验要求学生综合运用相关课程知识完成实验,培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力;而研究创新型实验则要求学生根据实验要求和实验条件,自行设计实验方案,培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力。开展结构设计竞赛结构设计大赛是针对土木工程专业大学生的一项重要的学科竞赛,是极富创造性、挑战性的科技竞赛。
简单的可用结构力学求解器,复杂的要用一些商用有限元软件完成,如SAP、MIDAS、ANSYS等。这就需要学生自学完成,在结构模型的设计、制作和计算过程中,提高了学生的动手能力,培养了学生自主学习的意识和独立创新的能力,同时也增强学生的团队精神和分析问题解决问题的能力。毕业实习实践教学最根本的目的就是要培养学生正确运用所学知识解决实际工程问题的能力,而使学生具备该能力最好的办法就是有实际的生产需求,让学生参加到解决实际问题的过程中去,因此学校应支持并鼓励学生到施工单位实习,培养学生运用所学知识,正确分析并解决实际问题的能力,实现理论与实践的良好结合。在毕业实习过程中,鼓励学生选择实习过程中遇到的问题作为毕业设计(论文)的题目,并引导他们积极的寻求解决办法。这样不仅可以加深对以前所学理论知识的理解,还可以充分调动学生主动学习的积极性,使学生在这个过程中通过亲身实践,不断地去体验、总结、改进和提高。毕业设计(论文)毕业设计(论文)阶段是学生学习各门课程相互联接并应用于实践或进一步提高的转折点,是培养学生实践创新的过程,也是各门课程有机地应用于工程实践的桥梁和纽带。
在毕业设计(论文)的教学环节中,毕业设计(论文)的内容要与学生工作单位的需求相适应,其选题形式应该结合生产实际中的问题进行设计或研究,解决工程的实际问题。或者是结合教师的科研课题进行选题,使学生受到较高水平的科学研究训练。这些选题不仅要应用到大学期间的知识,而且还应包含有学生在大学期间未曾涉猎的知识。不管是哪种类型的选题,都不应单纯的采用笔算或者是电算完成,最好是采用软件计算与笔算相结合的方式来完成,这样既能巩固学生的理论知识,又能使学生掌握一种或多种的应用软件的使用方法。例如,在桥梁工程专业的毕业设计中,其基本的设计理论大都已经学过,在毕业设计中,教师一般要求学生综合性的运用所学知识去完成设计,同时还要求学生利用当前应用比较广泛的工程软件(如MIDAS、ANSYS、SAP或桥博等)完成设计。这样既能巩固所学的理论知识,又能使学生掌握一种或多种工程软件的使用方法,这对于处理日后工作中的一些复杂问题非常有利。另外还要通过各级管理制度,加强对毕业设计(论文)质量的把控。其他学校还可以通过建立教学实习基地、鼓励学生自主创新等多种形式激发并提升学生学习兴趣;另外教师在专业课的授课过程中,还应结合工程案例教学,同时适当结合人文、艺术、经济和环保等方面知识的融入到教学中,对学生进行人文素质教育,提高学生的综合素质,使学生成为新世纪的复合型人才。实践证明,通过以上一系列的实践教学改革措施,学生综合应用理论知识、理论与实践相结合以及工程设计和创新能力得到了良好的培养,土木工程专业实践教学环节的教学质量得到了很大提高。
作者:赵曼 李玉学 路贵华 单位:石家庄铁道大学土木工程学院 山东农业大学水利土木工程学院