网络技能桥梁工程论文

2022-04-20

摘要:教材作为高等教育的重要载体,对提高高校教学质量和培养优秀专业人才具有显著的促进作用。文章分别按出版时间顺序、适用桥梁使用功能、适用课时长短、所在出版社共四个方面,总结了桥梁工程课程教材的演变。研究表明,在收集到的157本桥梁工程课程相关教材中,根据出版的年代,桥梁工程课程教材大致可以分为四个阶段:统编—自编—统编—自编。下面是小编整理的《网络技能桥梁工程论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

网络技能桥梁工程论文 篇1:

网络技能在道路与桥梁工程中的应用

摘 要:随着交通运输事业的高速发展,对我国公路建设提出了更高的要求,使得网络在道路的设计、施工及养护中都有着重要的作用。交通网络系统近年来在道路与桥梁工程设计中的应用也变得越来越广阔。本文简要介绍一些网络技能在道路与道桥工程中应用的成果。

关键词:网络技能道路道桥软件

1 勘测设计中网络技能的应用

道路施工的勘察丈量对于公路质量有着重要的影响。由于公路工程自身特点决定了其勘察丈量环境艰苦、地形复杂、丈量放线工作困难重重。为促进网络技能在道路与道桥勘察设计中的应用,“九五”期间交通部立项进行专题研究,投人大量人力物力设计、宣传和应用这方面的新技能。

1.1 GPS等电脑辅助设计集成技能设计

计算机网络技术在道路勘察中的应用,在很大程度上降低了道路工程勘察设计的工作难度,解决了很多公路勘测过程的困难。GPS、航测、遥感、CAD集成系统总体结构如图1所示,该专题重点是针对道路航摄区域全球定位系统空中定位技能、数字地面模型与路线设计方案叠加技能、电脑图像解译技能、道路平纵横和桥粱空闻几何模型以及数据信息管理等关键技能开展研究,共取得如下几项重大科技成果。

1.2 对通行流量的研究

九五”国家科技攻关项目“国道主干线设计集成网络系统设计研究”重点对交通通行的流量、规模、车型等关键技能进行了研究,还针对交通流参数采集与处理、不同道路路段和变通流运行特性模拟等进行了分析,并取得了重要的科技成果。

1.3 综合投资及网络系统研究

研究对“道路投资效益研究网络系统”对车速、油耗、时间、交通事故和效益优化研究等模型展开攻关,设计了集成环境下、拥有多功能的,包含道路使用性能评价、路面使用性能预测、交通量及组成预测、交通流车速预测、道路养护费用预测、道路用户费用预测、经济效益研究和经济评价指标值预的道路投资效益研究网络系统。其中以数字近景摄影丈量软件的应用最具代表性,数字近景摄影丈量软件的应用是通过计算机软件将二维影像提取三维信息,在实际工作中只需要的是勘察丈量很少的像控点,然后在相控点四周拍摄若干影像数据,就可以放进系统进行量测与重建处理。通过拍摄工程现场影像进行匹配、定向、空三处理,解算出相片参数,就可以天生所需的正射影像、等高线、DEM等数据。

改专题还设计了拥有实时、动态、图文结合特性的“速度油耗模拟网络系统”,该网络系统还可以模拟道路的宽度、平整度以及汽车的各种因素。研究设计了发动机油耗仿真网络系统,改系统的应用比较广泛,它对施工的组织、用时、投入、控制等各个方面都做到了贡献。

1.4 道路设计中交通地理信息系统的应用

交通地理信息系统GIS-T(Geography Information System-Transportation)是GIS在勘测设计、规划、管理等交通领域中的具体应用。GIS的基本思想是将地表信息按其特性进行分类,然后进行分层管理和分析。GIS实质上是一种空间数据库管理系统。它除了具有一般数据库系统的功能之外,如数据输入、存储、查询和显示等,还可进行空间查询和空间分析。交通地理信息系统因具有强大的信息服务和管理功能,所以应用范围广泛。具体体现在三个方面,一是它可以应用在交通管理的各个环节,即从交通规划、设计、施工到运营和养护的所有阶段以及交通科研。二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。三是可以广泛应用在政府、交通运输管理、运输企业和工程设计施工等各部门。具体的应用有以下几个方面。

(1)电子地图的使用:由于采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法,地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图,实现了数据可视化。它使交通主管部门对公路等基础设施的管理变得直观、简单和轻松。

(2)公路网规划手段更加强大:目前基于GIS-T的交通规划模型软件已经开发成功并进入商业化应用阶段,这些软件包括全部的GIS软件功能,其应用模型与GIS集成为一体,它使交通规划的手段更加强大。

(3)道路设计和养护:GIS-T为道路工程的计算机辅助设计CAD提供了强大的数字化地理平台,正是基于此,CAD已有早期的平面二维设计跨入了三维设计,进入了可视化设计时代,这是CAD领域的突破性发展。GIS-T还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关连,借助先进的路面和桥梁检测设备和数据搜集手段,使道路养护管理更加科学合理,经济高效。

2 施工中网络技能的应用

道路工程施工是一项复杂的生产活动,一般具有以下特点:规模大、战线长、涉及面广、征地拆迁配合多,施工条件难于同时具备。要想有效地组织和管理,就既要从总体上全面筹划,统一安排,又要充分发挥不同层次管理机构的作用,使生产中的各环节密切配合,衔接紧密。而网络计划技术特点之一,正在于它能够按照管理层次,适用范围的不同而分别进行编制;每一层次又都有与其管理目标相应的网络模型,并保证下一级目标必须满足上一级目标泊要求。从而既可以使总体计划成为一个有机的总网络,又可以让下一级计划在接受总网络控制的前提下相对独立地去组织具体的施工生产。各层次网络互相衔接,互为补充,形成一个系统性强而管理分工明确的施工网络计划管理体系。

3 在养护、管理方面网络技能的应用

如通过直接对地图实体进行查询,可以获得公路线路的空间位置和走向,技术标准,交通流量等多方位的信息。通过综合统计和分析各种交通数据以及采用丰富多样的图表显示,可以为决策提供科学快捷的支持。GIS-T还与路面管理系统、桥梁管理系统等公路养护管理系统相关连,借助先进的路面和桥梁检测设备和数据搜集手段,使道路养护管理更加科学合理,经济高效。借助GIS的运行路径选择功能,运输企业可以对公司的运营线路进行优化,并根据专题地图的统计分析功能,分析客货流量的变化情况,制定行车计划。此外还可以帮助运输管理部门对特种货物(如长大件货物、危险货物或贵重货物)运输进行线路选择和监控。

4 结语

综上所述,本文简要介绍道路科研所设计的道路道桥管理网络系统和路面管理网络系统,这两个网络系统都被得到广泛应用。这两个网络系统主要是对现有道路路面损坏程度、道桥构造损坏程度的数据进行采集和管理,并对道路道桥养护费用使用、道路行驶情况予以指导。它将彻底改变传统的信息处理方式,使交通规划、建设、管理和运营变得直观、轻松和高效。可以说它是交通进入数字化时代的标志。

参考文献

[1] 马选民.安全技术在网络工程中的应用研究[J].科技创新导报,2010(2).

[2] José Fernández Villase or;Jesus Gaytan.基于飞思卡尔32位处理器的远程监护方案[J].电子设计应用,2010(Z1).

[3] 郑智飞.VPN技术在多校区网络互联中的应用及安全性研究[J].青岛职业技术学院学报,2010(1).

作者:王玉叶

网络技能桥梁工程论文 篇2:

桥梁工程课程教材的演变与思考

摘要:教材作为高等教育的重要载体,对提高高校教学质量和培养优秀专业人才具有显著的促进作用。文章分别按出版时间顺序、适用桥梁使用功能、适用课时长短、所在出版社共四个方面,总结了桥梁工程课程教材的演变。研究表明,在收集到的157本桥梁工程课程相关教材中,根据出版的年代,桥梁工程课程教材大致可以分为四个阶段:统编—自编—统编—自编。其中针对公路桥相关内容的教材明显多于针对铁路桥的教材,适用于中课时的教材多于长课时和短课时的教材,这些教材的出版主要集中在人民交通出版社和中国铁道出版社。最后,文章对桥梁工程课程教材出现的一些问题进行了分析,并对桥梁工程课程教材的发展提出相应的建议。

关键词:桥梁工程;课程教材;教学研究;演变;调查

桥梁工程是指桥梁勘测、设计、施工、养护和检测等工作过程,以及研究这一过程的科学和工程技术,它是土木工程的一个分支。作为本科课程,桥梁工程课程所介绍的是从事桥梁工程工作所需要的科学与工程技术基础[1]。学生通过学习这门课程,掌握桥梁的设计原则、各种体系桥梁的受力特点及结构计算基本理论,并结合课后习题与课程设计两个环节,加深對课堂理论教学内容的理解,培养动手能力。可以说,桥梁工程课程是以设计计算为核心,桥梁结构体系为线索,全面介绍各类桥梁的体系、设计、计算、构造、施工等内容的一门专业课[2]。

据《中国大百科全书》(教育卷)介绍,“教材”是根据一定学科的任务,编选和组织具有一定范围和深度的知识和技能的体系,一般以教科书的物化形式反映[3]。因此,教材是以文字形式或图片等其他形式呈现的一个知识体系或集合,是教师组织课堂教学的重要依据,学生学习的中心内容,更是教学大纲目标得以实现的重要保障。

本文对桥梁工程课程教材的建设和发展历史进行回顾,梳理桥梁工程课程教材发展的基本脉络,分析不同阶段桥梁工程课程教材建设和发展的时代背景和基本特征,总结桥梁工程课程教材建设的经验、成就与不足,明确新时期桥梁工程课程教材建设和发展的方向。

一、桥梁工程课程教材的演变

为了总体把握桥梁工程课程教材出版的情况,对桥梁工程课程相关教材出版的总数进行了统计。截至2016年6月,所能收集到的已出版的桥梁工程课程教材122本,钢桥教材4本,桥梁工程概论教材17本,桥梁施工教材14本 ,如图1所示。受早期国情的影响,桥梁工程课程教材内容实际上仅涉及混凝土桥的相关知识,钢结构桥梁较少提及,一般只在教材的第一章概述部分和有关斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁部分才会有所提及。而钢结构桥梁的相关内容仅在一本教材《钢桥》中有专门讲述。随着国内钢桥的日益增多,部分学校开设了钢桥课程,但相应的钢桥课程教材数量偏少。桥梁工程概论和桥梁施工课程教材的内容,也是桥梁工程课程教材的一部分,只是侧重点不同。部分学校则根据需要设置了相应的课程。

近20多年来中国桥梁工程技术取得巨大成就。但当前的桥梁工程课程教材仍存在一些较为突出的问题,许多内容需要及时更新。下面从几个方面探讨桥梁工程课程教材的发展情况。

(一)按出版时间顺序

图2为桥梁工程课程教材出版数量变化曲线。纵观桥梁工程课程教材的发展历程可以看出,桥梁工程课程教材的发展与中国不同发展阶段的社会经济和政治背景息息相关。结合图2可知,桥梁工程课程教材的发展历史大致分为四个阶段[4]。各阶段桥梁工程教材数量如图3所示。

阶段一(1955—1966年):统编教材统一使用。这个阶段主要由同济大学、唐山铁道学院、长沙铁道学院、西安公路学院等编写教材,其他高校选择使用。

阶段二(1966—1978年):自编教材各自使用。这个时期主要由同济大学、唐山铁道学院、长沙铁道学院、西安公路学院等在第一阶段的基础上,编写各自的教材,主要是用于本校工农兵学员教学,桥梁工程课程教材的发展处于停滞状态。同济大学修订了原教材,采用油印方式出版,全部四个分册都有修订或再版。

阶段三(1978—2000年):以统编教材为主。这个时期的桥梁工程教材主要是由国内一些桥梁研究实力较强的高校联合编写的,如同济大学、重庆交通学院、西安公路学院、湖南大学、长安大学、西南交通大学、中南大学等。这个时期出版的一些教材成为桥梁工程学科中的经典书籍。

阶段四(2000—2016年):自编教材大量出现。这个时期是桥梁工程课程自编教材快速发展的时期,许多高校自行组织编写适合自身教学的教材。桥梁工程教材数量快速增加,但是质量参差不齐。

桥梁工程课程教材的发展经过了四个阶段:统编—自编—统编—自编。统编教材曾为中国的桥梁工程教育作出了重大贡献,但也带来了一些负面影响。最直接的影响就是后来各种桥梁工程课程教材篇章结构和内容千篇一律,大多是对权威性统编教材的模仿。但随着社会的发展和人才培养的需要,教材形式更趋多元化,以满足桥梁工程人才培养的广泛需要。自编教材作者可能不如统编教材作者具有权威性,但是自编教材作者更具灵活性,能以一种更开放的态度进行教材改革,不断尝试与调整,所编写教材更有特色,更符合各学校的需求。

(二)按桥梁使用功能

根据使用功能的不同,桥梁大致可分为公路桥、铁路桥、城市桥等,其中公路桥和城市桥均以通行汽车为主,城市桥大部分采用或参照公路桥梁的建设规范,因此,桥梁从大类上可分为铁路桥和道路桥(含公路桥和城市桥)[1]。高校桥梁工程课程也分两类:一类是公路系统的院校,如同济大学、长安大学、东南大学、重庆交通大学、长沙理工大学和福州大学等,其桥梁工程课程教材以讲授公路桥为主;另一类是铁路系统的院校,如西南交通大学、中南大学和北京交通大学等,其桥梁工程课程教材以讲授铁路桥为主。图4为中国公路与铁路桥梁工程课程教材数量对比。

可以看出,中国桥梁工程课程教材以公路桥为主,而有关铁路桥的桥梁工程课程教材数量较少,还有一小部分桥梁工程课程教材包含公路桥和铁路桥两方面的内容。

(三)按适用课时长短

按桥梁工程课程授课课时的长短可分为长课时、中课时和短课时。长课时适用于专门的桥梁工程专业,如有“土木工程”或“道路、桥梁与渡河工程”专业的高校,如同济大学、西南交通大学等。桥梁工程课程课时多,教学内容几乎涉及所有桥型的结构构造,以及各种桥型的计算原理与设计方法,教材一般有上、下册,甚至上、中、下册。中课时适用于过去的“路桥专业”,现在的土木工程专业的“交通土建”或“路桥”两个方向,如浙江大学、福州大学等。在这个专业方向中,“桥梁工程”与“道路工程”并重,由于道路工程课程占用了一部分学时,所以自然需要压缩桥梁工程课程的部分课时。中课时长度的桥梁工程课程教学学时适中,在讲授桥梁理论部分时,重点介绍最基本与最主要的内容,结构与构造方面主要介绍常用的桥型。短课时适用于其他一些专业,如交通工程、土木工程专业中的“轨道交通”或“建筑结构”方向等,也有开设桥梁工程课程的,但学时较少,或作为必修课,或作为选修课。由于教学课时不多,所以对大跨度桥梁体系这部分内容,如悬索桥和斜拉桥甚至拱桥,有的学校完全不讲,或者讲的内容较少。为了简化调查的工作量,以教材页数简单区分教材所适用课时的长短,当教材页数在500页以上为适用长课时教学的教材(如有分册,为各册合计),300~500页之间适用于中课时教学的教材,300页以下为短课时教学教材。图5分别为适用于长、中和短课时教材的数量。从图中可以看出,适用于长课时的教材有15本,适用于中課时的教材有65本,适用于短课时的教材有22本,中课时教材数量居多。

(四)按出版社

图6为各出版社出版桥梁工程课程教材数量。可以看出,人民交通出版社出版桥梁工程课程教材最多,共计42本,其次为中国铁道出版社14本,西南交通大学出版社7本,中国建筑工业出版社和机械工业出版社各6本。人民交通出版社主要面对的是公路桥,而中国铁道出版社和西南交通大学出版社主要面对的是铁路桥。

二、桥梁工程课程教材建设存在问题

桥梁工程课程教材虽然得到了长足发展,但在这个过程中也出现了一些问题。

(一)编写动机不纯,敷衍了事

一些教师出于评职称、申请教学方面的奖励,以及应付课程建设验收等目的,编写教材时往往仓促收集一些资料,七拼八凑,甚至找学生代写,错误较多,质量和水准难以得到保证。

(二)教材内容重复,缺乏创新性

目前,对教材的编写出版基本没有门槛限制,因此教材市场比较混乱。有的教材没有特色,内容重复;有的教材结构千篇一律,内容多年不变,跟不上时代的步伐;有的甚至编写逻辑混乱,许多桥梁工程概念、术语的定义不科学,示例设置缺乏科学性和完整性。钱伟长先生认为,把教材越编越厚的不是好老师,把教材越编越薄的才是好老师。[5]未来的桥梁设计需要创新意识,因此如何在教材编写中培养学生的创新精神也是一个需要探讨的问题。

(三)教材编写只考虑教学,而不考虑是否适用于学生

教学过程中一直强调学生主体、教师主导,但目前大部分教材编写还是按照教师的思维模式来设定内容和结构,没有充分考虑学生的认知方式和接受能力。

三、桥梁工程课程教材发展方向思考

(一)图文并茂,宜于阅读

教材是知识传播的载体,教材编写必须体现为学生学习服务的意识,要使学生通过阅读教材产生对该学科的兴趣。桥梁工程课程教材可以利用计算机仿真模拟技术,采用三维插图直观展示桥梁的结构与构造,并可以适当采用彩色印刷,最大程度地增强学生阅读教材的接受度和舒适感。通过教材引导学生与桥梁工程师以一种简单而精确的方式对话,让学生读起来既感兴趣又充满激情。

(二)重视创新能力的培养,与时代发展同步

教材应注重对学生创新能力的培养,帮助学生提升综合素养和解决实际问题的能力。将工程实践和科学研究的最新进展及时反馈在教材中,以确保教学内容的先进性。为了培养学生的创新能力和科学思维能力,应探索编写新型习题。此外,教材应在每章结尾处提供推荐的阅读资料和文献,鼓励学生自己动手查阅文献,启发学生思考,引导学生进行探索式学习。还应增加团队合作的习题类型。桥梁设计是一项需要团队合作的工作,大型桥梁设计更是如此,这是培养学生团队精神的一种有效方法。

(三)及时再版,保持可持续发展

有些院校或作者不注重教材的积累和传承,以致一些优秀教材未能再版,殊为可惜。与之比较,美国加州大学Plummer等编写的Physical Geology,从1979年至2015年的36年间累计出版了15版[6],类似的例子还有很多。缩短教材的修订周期是使教材内容保持科学性、先进性的重要手段。建议桥梁工程课程教材平均每4年进行一次更新,每次版本的更新都应有教材内容、习题、编排体系和教学工具等的变化。

(四)增加钢桥内容,不能只针对混凝土桥

由于历史的原因,桥梁工程课程教材只针对混凝土桥,即使有的教材有一些钢结构桥梁内容,但并不完整,钢桥的关键性问题未能体现出来。目前,钢材生产产能过剩,从环境保护出发,国家鼓励用钢材建桥。因此,桥梁工程课程教材应增加钢结构、组合结构桥梁等相关内容,增强桥梁工程课程教材的适用性。

(五)实施数字化战略,适应教学新发展

相对于传统纸质教材,桥梁工程课程数字教材的教学知识点体现得更加直接,而且教材内容更新得更加及时、便捷。随着多媒体在高校教学中的普及,数字化教学越来越成为一种新的教学形式。因此,教材发展也必须适应新形势,开发多元化、多层次的教材形式。除了传统的纸质教材,还要建设电子课件、数字化教材、教学网站等,实现教材和教学资源的网络化、数字化,以适应多样化的教学需要。

四、结语

树立正确的桥梁工程课程教材观,规划和编写教材不仅要考虑教师的教,更要重视学生的学。一本好的教材应帮助学生获得从书本内到书本外、从课堂内到课堂外的知识,以培养学生多方面的能力和素养。经过几代人的努力,桥梁工程课程教材的建设和发展已取得较好的成绩,但随着桥梁工程技术的进步及信息化的发展,对桥梁工程课程教材提出了新的更高要求。只有通过对教材不断修订,融入新的知识,提高教材的适用效果,才能为学生的学习服好务,最终培养学生的创新能力,为学生将来从事桥梁工程建设工作打下扎实的基础。

参考文献:

[1]陈宝春, 上官萍. 福建省桥梁工程精品课程教学内容改革与教材编写[J]. 高等建筑教育,2009 (2): 52-56.

[2]石雪飞, 阮欣, 涂雪. 桥梁工程多媒体教材的研究与开发[J]. 高等工程教育研究,2004 (3): 81-83.

[3]总编委会. 中国大百科全书[M]. 2版.北京:中国大百科全书出版社,2009.

[4]葛耀君. 《桥梁工程》教材发展思考[R]. 成都:第二届全国桥梁工程教学研讨会,2012.

[5]肖全民. 关于大学教材的几点认识[J].中国大学教学, 2011(4) : 86-87.

[6]Plummer C C, Carlson D H, Hammersley L.Physical Geology(15th edition)[M].US: Mc Graw-Hill Itic, 2015.

作者:赵秋 陈宝春 李晓芳

网络技能桥梁工程论文 篇3:

桥梁工程相关专业课程体系及教学改革研究

摘    要:文章在分析大学生学习情况,国家、社会、行业等对桥梁工程技术人员要求,以及现场技术人员能力现状基础上,阐述了桥梁工程相关专业课程体系改革、数字化、信息化实践能力培养、施工类专业课程教学改革等方面的探索与实践。结果表明:课程体系及教学改革对提升专业实力具有明显效果。

关键词:桥梁工程;课程体系;教学改革

一、桥梁工程相关专业人才培养现状

鉴于目前我国中小学教育模式实际情况,许多学生进入大学后,不了解自己所学专业在国家社会发展中的地位、作用,更不清楚今后从事本行业所需要的专业技能,在大学一、二年级没有比较清晰的学习目标,存在为上课而上课现象,有的甚至沉迷于网络游戏。据天津城建大学近年学生学习成绩统计,大学一年级第二学期到二年级第一学期是学生成绩、状态分水岭,有很多学生由于在大学一年级没有明确的学习目标,造成很多课程补考,对后续学习产生拖累,学习困难如雪球般越滚越大,最后不得不留级、甚至退学。如何在低年级加强学生专业素养,使其树立清晰的学习目标,帮助学生尽早构建专业知识整体框架,是高校专业教师应该思考的问题。

桥梁工程结构在交通基础设施建设中占有非常重要地位,随着我国高速铁路发展,桥梁工程地位更加凸显,已建成通车的京沪高速铁路桥梁里程占全线总里程的86.5%,充分体现了桥梁工程在高速铁路建设中的重要地位。2013年,国家提出了“一带一路”发展战略[1],又为作为交通基础设施中具有重要地位的桥梁工程发展提出了新要求、指明了新方向。

智能控制、数字化、BIM等已成为今后引领行业发展的方向[2-4],得到国际社会的广泛认可,作为古老传统学科的桥梁工程,如何尽快转型,使所培养学生能适应社会、行业的发展,将决定学校桥梁工程相关专业、学科是否能健康可持续发展。

近年来,在我国桥梁工程建设过程中,发生了很多事故[5-6],如分别发生在沈阳、福建的两起由于悬臂浇筑施工中0#块临时固结失效造成桥梁上部结构倾覆的事故,发生在山西由于碗扣支架失稳造成现浇段混凝土翻转坠落,分别发生在内蒙、陕西由于预应力钢筋定位不准而使张拉时引起对混凝土的过大拉应力,从而发生梁体底部混凝土剥离事故。这些事故充分暴露出发生事故的现场技术管理混乱,更暴露出现场技术人员技术能力的欠缺,反映出现场技术人员对实际问题前瞻性判断、工程能力、利用理论知识解决实际问题等能力的严重不足,也反映出我国桥梁工程相关专业人才培养过程存在的问题。

总结起来,存在的问题有以下几个方面:各高校在教学过程中更多强调专业知识技能学习,对人文素养、工程素质培养重视不足;专业人才培养的课程设置没有紧随人才需求变化,一些体现行业技术发展的课程没有在培养方案中体现,课程设置不能完全顺应行业需求;专业课程和基础课程之间,或专业课程之间的内容关联不够紧密,未能充分体现行业综合运用专业知识的要求,学生对专业知识体系也缺乏整体认识;教学知识点与工程实际联系不紧密,课程教学与工程一线情况有机衔接不够,等等。

如何帮助高校低年级学生尽快构建整体专业知识架构,树立学习目标,从而保证其大学四年健康发展;如何适应国内高速铁路发展及国家“一带一路”发展战略、行业发展引领方向等对桥梁工程人才需求,拓宽学生就业途径、就业质量;如何提高现场桥梁工程技术人员工程能力及素质,保证我国交通基础设施建设质量、安全。以上挑战都对从事桥梁工程相关专业高等教育工作者提出了要求,也应该引起广大教师的思考。

基于对目前桥梁工程相关专业教学存在问题认识及社会实际需求,天津城建大学“天津市道路桥梁及渡河工程专业教学团队”开展了教学改革,在课程体系改革,数字化、信息化实践教学,施工类专业课程教学方法等方面进行了尝试,取得了一些积极效果,希望能起到抛砖引玉的作用。

二、桥梁工程相关专业课程体系改革尝试

基于对目前低年级学生实际情况、行业需求的认识,在2013年教学大纲修订中,团队从学生学习目标树立、知识架构构建,包括结构分析、施工技术等技术能力培养方面进行了课程体系改革尝试。

(一)学生学习目标的树立与知识架构的构建

为树立低年级学生学习目标,专业教师应提早介入。为此在大一第一学期开设研讨课1,该课程为专业导论课,课程4学时,主要介绍学校本专业发展背景、在社会发展中作用,全方位地给大一新生展示桥梁工程专业广阔的发展前景,为大一新生未来学习生活指明前进方向,破除新生对大学生活的迷茫,增强其对专业清晰认知,提高学生学习积极性;在大三第一学期,开设研讨课2,该课程课时4学时,主要介绍我国、世界桥梁工程技术进展、发展方向,桥梁工程专业课学习应注意的问题,本校相关专业就业方向,行业技能要求等,在为后续即将开展的“桥梁工程”“钢结构”等专业课程教学起到铺垫、引领作用的同时,让学生清晰认识未来就业行业对从业者技术技能的具体要求,提高学生学习专业知识的积极性。

大一、大三开设的两门研讨课,均由具有丰富实践经验、较高学术影响的教师担任主讲教师,通过主讲教师在战略层面的引领,可给学生展示出更广阔的视野,指明专业发展道路,让学生树立学好本专业的信心,形成发自内心的强大学习动力,自发地努力成长为一个优秀的人;同時能有效拓宽学生专业知识面,帮助学生构建起专业知识整体架构,为学生今后良好发展奠定基础。

另外,在学生逐渐接触专业基础课程时,应培养学生学习专业基础、专业课程正确的学习方法。邀请若干教授、博士为学生开展“教授讲坛”“博士论坛”,包括专业学习、行业动态、科技创新等不同主题,激发学生参与科技竞赛、从事科研的兴趣和热情。通过大学生科研立项、创新创业项目、结构设计大赛、桥梁模型大赛等环节,引导学生提高学习专业知识积极性,解决学生应用专业基础知识遇到的困难,同时注意培养学生合作意识。通过生产实习,使学生深入工程一线,参加施工技术组织、施工管理及技术经济等方面的实际工作,锻炼其分析问题和解决问题的能力,并通过与工程技术人员的接触交流,使学生热爱自己的专业,并进一步有目的地培养自己专业素质,明确自己的社会责任和历史使命。

(二)结构分析与施工技术能力的培养

随着目前桥梁技术发展,其结构越来越复杂,对从业者结构分析能力也提出更高要求,考虑到各大设计院在设计时所采用的分析软件,在2013年教学大纲修订中,新增“结构分析软件应用”必修课,主要介绍桥梁工程目前常用结构分析软件——Midas Civil建模方法及分析过程,以培养学生结构分析能力。该课程的开设,不但可为学生毕业设计中复杂结构分析提供有力支撑,也可为学生未来就业后发展奠定良好基础。

考虑到学校学生未来就业方向,以及桥梁工程现场技术人员能力现状,在2013年教学大纲修订中,将原“桥梁工程施工技术”选修课程改为必修,同时将学时由24提高到32;新增“桥梁工程临时结构设计”选修课程,课程学时为32。通过加强桥梁工程施工类课程教学,以及从桥梁工程施工方法到施工临时结构设计的延伸,提高所培养学生能力和行业需求的适应度。

国内外技术水平发展对从事设计、施工、监理及运营管理技术人员要求不断提高,不但要求掌握其中一个方面知识,还需要其对设计、施工、检测等多方面技术有充分了解,教学团队着眼桥梁工程从业人员今后工作中可能面临问题的综合性、复杂性,为使学生能顺利适应未来工作,在教学方案、教学内容方面,从结构分析、测试技术、施工技术三个方面开展桥梁工程卓越技术人才培养。

在结构分析方面,桥梁工程专业软件Midas Civil课程的教学与实践同先修力学课程知识紧密联系,使学生掌握桥梁结构分析、设计的方法和技能。在测试技术方面,紧密跟踪行业发展,开设桥梁工程检测技术等相关课程教学,利用先进测试设备及方法,开设了“钢弦传感器结构应力测试”“结构自振特性测试”“结构无损检测”等实验项目。在施工技术方面,开展了道路桥梁施工、桥梁施工临时结构设计等课程的教学,在施工课程教学中,注意和先修结构设计原理、钢结构、建筑材料、建筑结构实验、桥梁工程、结构力学等课程内容的联系。

在教学组织方面,打破课程之间的壁垒,强化不同课程知识点之间的联系。在教学过程中,将结构分析、测试技术、施工技术要求通过具体工程案例得以诠释,使学生充分理解三方面内在联系及对工程建设的重要性;结构分析、测试技术、施工技术三方面专业知识既有各自特点,又相互渗透、融合,可帮助学生构建专业知识整体架构、提高其综合应用知识能力,形成“三位一体”工程能力培养方法。

三、大学生数字化、信息化实践能力培养实践

在教学过程中,除认识实习、毕业实习、课程设计、毕业设计等实践环节外,为适应社会、行业对桥梁工程人才需求,团队在学生数字化、信息化实践能力培养方面也开展了一些尝试。

利用团队获批的“天津市土木工程实验教学示范中心”,建设了桥梁施工过程、运营健康监测模拟平台,组织“桥梁工程施工过程控制”“桥梁健康监测”兴趣小组,由具有相关经验教师带领,主要开展以悬臂浇筑施工连续梁为对象的桥梁工程施工过程控制、桥梁健康监测内容教学,使学生在将结构分析、测试技术、施工技术等技能统一基础上,深入理解智能控制、数字化等对桥梁工程建设、运营的重要性,以有效拓展学生行业视野。

在桥梁工程建设中,BIM技术需求非常巨大,目前行业各单位在每年招聘学生时,都对具有BIM技能学生优先考虑。为提高天津城建大学桥梁工程相关专业学生就业质量、就业途径,学校和中国铁建大桥工程局集团有限公司一起申报、获批了工信部建筑信息模型(BIM)专业技术技能实训基地,利用该基地,对学生BIM专业技能进行培训、BIM应用工程师考试。目前每年有30名左右学生可获得BIM应用工程师,为学生信息化技能的提升开辟了新途径。

四、施工类专业课程教学改革探索

“桥梁工程施工”“ 桥梁施工临时结构设计”等施工类课程教学内容实践性、专业性较强,涉及桥梁结构构造、现场经验等内容,对没有从业经历的本科生,显得比较生疏、不好理解。在课程教学中,如何使学生能深刻理解相关内容,需要进行探索、尝试。

为提高这些课程的教学效果,通过以下方法进行了探索。

1.在课程教学中,注意将这些课程教学内容和学生前期已修力学、建筑试验、桥梁工程等课程教学内容联系,使各门课程间知识相互渗透,提高学生对施工类课程内容的理解。

2.编制专门PPT课件,在PPT课件中通过实际桥梁结构图像资料的展示、讲解,加深学生对相关知识的理解;建设课程网络教学平台,在平台中放入大量图片、视频资料,作为课外资料补充,充分利用课堂外时间,拓展学生知识视野。

3.提出“四层次递进”教学方法,并运用于“桥梁施工技术”“桥梁施工临时结构设计”等施工类课程中。“四层次递进”即在教学过程中,逐次开展结构构造、传力原理、设计(施工)方法、工程案例内容的教学,通过将讲授知识的有机划分,给学生更清晰的理解思路、知识脉络,最后通过实际工程案例中存在问题、成功经验的讲解,又将所讲授知识形成整体,从而加深学生对相关知识的理解,培养其灵活应用知识能力。

4.考虑到目前高校教师实际成长经历,通过开展结合实际工程的技术攻关,鼓励教师深入现场一线,充分挖掘教师自身能力,并将技术攻关成果反哺到日常本科教学中,随时跟进行业发展动态和最新研究进展,并把这些内容补充进入教学素材库,提高讲授知识适应行业的精准度,以更有效提高培养人才的行业适应程度。教师将实践中遇到的技术难题、解决方案等和学生分享,能深深吸引学生,在帮助学生学习专业知识的同时,塑造学生对桥梁工程建设的敬畏,很好体现了工程实践反哺教学的功能。在毕业设计选题过程中,充分结合工程实践,设置了由工程实践问题转化的毕业设计题目,这些题目体现了专业领域的前沿性、实用性。

通过以上方法,目的是提高学生解决实际问题能力、对实际工程中问题前瞻性判断能力、灵活应用力学知识处理实际问题能力。这些能力将为学生就业后发展奠定非常牢固的基础,可有效提升培养学生和行业需求的契合度,对行业建设质量、安全也将起到非常重要技术保障。

通过教学团队多年努力,天津城建大学土木工程专业桥梁工程方向、道路桥梁及渡河工程专业社会声誉明显提高,包括中国铁建大桥工程局集团有限公司在内的多家国有大型对口企业每年均来校招聘学生,学生毕业后在现场得到企业较好评价。同时,专业教学团队也获得社会认可,近五年,获得省部级教学团队、省部级实验教学示范中心,获得省部级教学成果二等奖、校级教学成果一等奖各一项,团队负责人获得省部级教学名师。

虽然团队在相关专业建设上取得了一定成绩,但和国家、社会、行业逐步提高的要求还有一定差距,在培养学生专业技能同时,如何加强其团队意识、担当精神、社會责任感;如何培养熟悉相关国家行业技术标准的高素质人才,以适应国家“一带一路”发展战略,仍需要我们做有针对性的具体工作。

参考文献:

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[6]徐洪涛,郭国忠,蒲焕玲,等.我国近年来桥梁事故发生的原因与教训[J].中国安全科学学报,2007,(11).

作者:王海良 董鹏 杨新磊

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