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水利水電建筑工程畢業(yè)設計范文第1篇

（西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100）

摘 要：文章以培養(yǎng)卓越水工結構工程師為目標，根據“水工鋼筋混凝土結構”課程的任務、特點以及教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的要求，提出了注重培養(yǎng)學生工程應用、科學思維、探索與創(chuàng)新能力的多目標教學改革路徑，旨在進一步提升工程技術人才的培養(yǎng)質量。

關鍵詞：水工鋼筋混凝土結構；多目標；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）07-0018-03

收稿日期：2014-10-31

作者簡介：楊艷（1983—），女，山東牟平人，西北農林科技大學水利與建筑工程學院講師，主要從事水工結構工程細觀數值模擬與研究。

基金項目：西北農林科技大學本科優(yōu)質課程建設重點項目“‘水工鋼筋混凝土結構’優(yōu)質課程建設”（2014）

一、課程任務特點

1872年，世界第一座鋼筋混凝土結構建筑的落成開啟了人類建筑史的新紀元。自1900年，鋼筋混凝土結構在工程中逐步得到了大規(guī)模使用。目前在水利水電工程中，鋼筋混凝土結構已成為最基本的結構形式之一，作為水利水電工程的設計、施工技術人才則必須掌握其設計計算的基本理論與構造知識，這使得“水工鋼筋混凝土結構”課程成為水利水電工程及相關水利類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課之一。本門課程的主要任務是使學生掌握水工鋼筋混凝土結構構件的設計計算理論及構造要求，正確理解規(guī)范條文；培養(yǎng)學生從事鋼筋混凝土結構設計的技術技能，為學生學習后續(xù)專業(yè)應用課程及畢業(yè)后從事工程結構設計、施工和管理等相關工作奠定堅實的專業(yè)基礎。

該課程涉及了各種構件的承載力計算和正常使用驗算，不僅公式多、構造要求繁雜，而且計算理論不是很完善，多是在試驗和理論分析相結合的基礎上，并以一定假設條件為前提推導出計算公式，再結合工程實踐提出相應的設計表達式，因而教學內容不易于學生理解和掌握。此外，該課程既具有較為嚴密的理論計算，又具有很強的實踐性。基于該課程的上述特點，如何有效地幫助學生深刻理解鋼筋混凝土結構設計的基本原理、熟練掌握其設計方法與正確應用各種構造要求是該課程教學改革亟待解決的重要問題。目前，已有不少高校教師根據多年積累的教學經驗，從不同角度提出了多種形式的教學改革措施。例如浙江大學建筑工程學院自主研發(fā)了試驗教學演示系統，該系統能夠使學生直觀地觀察試驗現象，有效地幫助了學生理解試驗成果并掌握相應理論[1]。

2010年教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），該計劃要求大力改革課程體系和教學形式，以強化學生的工程實踐能力、工程設計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構課程體系和教學內容[2]。因此，筆者從“水工鋼筋混凝土結構”課程的任務及特點出發(fā)，以“卓越計劃”的要求為目標，針對以往授課過程中遇到的問題及設計施工單位對工程應用型人才需求的現狀，提出了多目標教學改革措施。這些改革措施旨在通過實踐教學平臺與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式提高學生的工程應用能力，培養(yǎng)學生嚴謹的思維模式以及勇于探索、創(chuàng)新的科學精神，從而提高高校工程技術人才的培養(yǎng)質量。

二、課程教學改革方向

目前我國高等教育的師資結構偏重學術型，一線教師缺乏行業(yè)工作經驗，實踐教學能力薄弱，導致授課內容空洞、脫離工程實際，阻礙了學生實踐能力的培養(yǎng)和提高[3]，具有很強實踐性的“水工鋼筋混凝土結構”課程則表現尤為突出。為了改變這種不利于工程技術人才培養(yǎng)的教學模式，需在理論教學的基礎上搭建工程實踐教學平臺，為學生提供參與工程實踐的學習機會，使學生深刻意識到理論在工程實踐中的指導地位，有效地提高學生的工程應用能力，進而激發(fā)學生學習理論知識的主觀能動性，加強學生對鋼筋混凝土結構設計計算原理和構造要求的理解與掌握。

古人言，授人以魚不如授人以漁，尤其是在現如今知識爆炸、科學技術日新月異的時代更是如此，終身自主學習已成為社會發(fā)展的必然趨勢。如何培養(yǎng)學生嚴謹的思維模式和運用已知探索未知科學的創(chuàng)新能力是高校教師開展教學改革面臨的重要問題，同時也是高校實現創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標需要解決的首要問題。

此外，隨著多媒體技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展以及高校網絡教學資源的逐步建設與共享，在理論與實踐教學過程中恰當合理地運用這些技術與資源不僅可以有效地提高教學質量，還為進一步教學改革開拓了新思路。

三、多目標教學改革路徑

（一）工程應用能力的培養(yǎng)

工程教育的主要目標之一是培養(yǎng)具有工程應用能力的專業(yè)技術人才。為了培養(yǎng)學生鋼筋混凝土結構設計的技能，培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決工程問題的能力，“水工鋼筋混凝土結構”課程在理論教學結束后，配備了1—2周的課程設計。然而，這些教學設計一般過于教材化、模式化，而且與行業(yè)企業(yè)的設計流程和手段有較大差別[4]。若要克服傳統實踐教學的這些弊端，切實加強學生在工程實踐中的設計技能，有效提高學生的工程應用能力，則開展高校與設計施工單位間的協作教學模式勢在必行。

高校是向設計、施工等單位輸送優(yōu)秀工程技術人才的基地，因此，能否實現提高工程技術人才的培養(yǎng)質量，促進學生專業(yè)技能全面發(fā)展的目標不僅關乎高校教學改革的成敗，而且直接影響工程單位人才招聘質量的優(yōu)劣，進而對企業(yè)的未來發(fā)展產生深遠影響。然而，目前高校偏重理論的教學模式不利于學生工程應用能力的培養(yǎng)。為了快速適應社會發(fā)展的需求，“卓越計劃”要求行業(yè)企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)過程。這種協作培養(yǎng)模式不僅在一定程度上可以提高高校的教學科研水平，更重要的是能夠為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供卓越的工程技術人才保證。由此可見，從高校和企業(yè)雙方的角度出發(fā)，開展協作培養(yǎng)模式將是互惠雙贏共同發(fā)展的重要改革措施。

目前筆者所在高校的水利類專業(yè)雖未加入“卓越計劃”，但本結構教研室的教師堅持以“卓越計劃”的培養(yǎng)要求作為教學改革的出發(fā)點，充分利用學校水利水電建筑勘察設計院，水利水電工程建設監(jiān)理中心、國家水利技能鑒定站等社會服務的各種資質資源搭建實踐教學平臺，緊密將社會服務與本科教學相融合。教學改革實踐表明，實踐教學平臺在提高教師的專業(yè)技能水平、培養(yǎng)學生的工程應用能力等方面均起到了良好的促進作用。一方面，教師通過參與實際的工程項目解決了自身的工程實踐鍛煉問題，特別是對剛畢業(yè)的青年教師而言，不僅增長了工程實踐經驗，而且完成了從理論到實踐再到理論的升華過程，避免了脫離實際閉門造車的現象。另一方面，這些社會服務機構為學生提供了參與實際工程的實踐機會，是最有利于培養(yǎng)學生工程實踐能力的平臺。目前學校水利類專業(yè)通過這些實踐教學平臺參與科技創(chuàng)新項目、技能競賽、畢業(yè)設計的學生已占水利類專業(yè)總人數的70%以上，并且每年有約80余學生通過技能鑒定，有效地促進了學生實際操作技能的提高。

在搭建工程實踐教學平臺的基礎上，2011—2012年西北農林科技大學先后啟動了網絡課程建設與優(yōu)質課程建設項目，全面促進了課程教學方式、教學內容的改革，進一步推動了協作教學模式的順利開展。目前，在教研室的集體努力下，“水工鋼筋混凝土結構”課程的網絡教學資源已基本建成，同時該課程也被列入優(yōu)質課程建設重點項目。通過這兩項課程建設，該課程在網絡教學平臺上實現了實驗教學及工程現場施工錄像、以往具有代表性的工程設計實例等基本素材的資源共享，豐富了學生的課外學習資源，開闊了學生的專業(yè)視野。與此同時，為了增進師生課后的互動交流，在網絡上建立了答疑平臺，通過該平臺教師能夠較全面地了解學生課后學習中遇到的問題，并及時地引導學生克服理論與實踐學習中的難點。

此外，在理論教學之后的課程設計實踐教學環(huán)節(jié)中，不僅注重課程設計的內容設計，而且力爭最大限度地培養(yǎng)學生的工程設計能力。課程設計的選題緊密結合工程實際，設計題目為水利工程中最常見的水工渡槽設計，設計內容主要包括槽身和支撐排架的結構設計，要求學生分別從渡槽槽身和支撐排架的截面內力分析、承載力設計、正常使用驗算等過程全面進行設計，并要求學生嚴格按照工程施工設計圖紙的要求繪制結構設計圖。學生最終提交的設計成果包括分析計算書、槽身和支撐排架的結構設計圖。在實施教學改革過程中，為了進一步充分訓練學生對一個整體結構的分析能力，將以往的U形渡槽變更為矩形渡槽，從而加強學生對板、梁、柱結構構件的內力分析能力，深化學生對肋形結構傳力途徑的認識及對各種構件之間鋼筋連接構造的理解。同時，要求學生在課程設計過程中應用相關的計算軟件（如結構力學求解器等），嚴格按照設計單位的設計流程和方法進行工程設計，使學生在進入工作崗位前能夠接受符合行業(yè)要求的、系統的水工鋼筋混凝土結構設計訓練。

（二）嚴謹思維模式的培養(yǎng)

除了具有很強的實踐性外，“水工鋼筋混凝土結構”還是一門理論性較強的專業(yè)基礎課程。每一種構件的設計公式不但具有一定理論推導，而且與其適用條件、構造要求緊密配合。這就要求學生必須養(yǎng)成嚴謹的思維習慣，才能在設計過程中針對不同的受力構件使用正確的設計公式，采取合理的構造措施。因而，教師在理論教學過程中需結合實際工程問題，采用啟發(fā)、漸進引導的教學方式，幫助學生理解基本理論、熟悉不同構件的構造要求，訓練學生嚴謹的推理能力。例如《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191—2008及DL/T5057—2009）規(guī)定了在不同環(huán)境類別下混凝土保護層的最小厚度，其目的之一是為了避免鋼筋骨架發(fā)生銹蝕。那么鋼筋銹蝕會帶來哪些危害？箍筋銹蝕是否會影響混凝土梁斜截面的抗剪承載力？如有影響，那么箍筋銹蝕前后混凝土梁的斜截面抗剪承載力將如何變化？在課堂上可以通過這種設問方式，促進學生積極思考，避免出現滿堂灌的現象。同時還要鼓勵學生各抒己見，以提高學生獨立分析問題并完整清晰表述個人觀點和意見的能力，增進師生間的互動交流。在解問環(huán)節(jié)則根據學生已掌握的基礎及專業(yè)知識采用由淺入深、循序漸進的方式介紹最新的研究成果，并有意識地培養(yǎng)學生嚴謹的思維模式及科學的分析方法，使學生在知其然更知其所以然的基礎上，形成科學嚴謹的思維習慣。如試驗結果表明，箍筋銹蝕對混凝土梁斜截面抗剪承載力的影響規(guī)律與箍筋的銹蝕率有關[5]，因而絕不能想當然地得出有影響或無影響的片面結論。

經過多次設問—答問—解問環(huán)節(jié)的訓練，學生課堂發(fā)言的積極性、分析問題的嚴謹性、課后習題的完成質量等方面均有了明顯改善。可見，采用啟發(fā)、漸進式教學法不僅強化了學生對設計計算理論及構造要求的理解，而且培養(yǎng)了學生嚴謹的思維模式，有效地提高了學生正確分析與解決問題的能力。同時，形成科學嚴謹的思維模式也為進一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力奠定了基礎。

（三）探索與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》制定了我國2020年躋身世界人才強國行列的目標。高校作為人才培養(yǎng)的中堅力量，則肩負著培養(yǎng)大批創(chuàng)新型實用人才的重要使命。

筆者所在教研室在開展教學改革的過程中，堅持以培養(yǎng)優(yōu)秀的結構工程技術人才為目標，一方面通過實踐教學平臺提高學生的工程應用能力，另一方面充分利用學院材料與結構工程試驗室的儀器設備，鼓勵并培養(yǎng)學生通過自行設計試驗探索未知理論與客觀規(guī)律的能力。目前學院材料與結構工程試驗室擁有液壓伺服萬能試驗機、電子萬能試驗機、長軸壓力機、多通道采集系統及傳感器等試驗儀器和設備，為學生參與大學生科創(chuàng)項目提供了良好的硬件條件。在此基礎上，專業(yè)課教師尤其是以試驗為基礎的“水工鋼筋混凝土結構”課程的任課教師應指導學生有計劃有步驟地開展相關試驗研究。經過閱讀文獻—提出科學問題—設計試驗方案—分析試驗結果—歸納試驗結論的系統鍛煉，不僅使學生深刻理解了試驗是探索未知科學的重要方法和途徑，而且培養(yǎng)了學生勇于探索的創(chuàng)新精神，使學生認識到只要善于發(fā)現、勤于思考、樂于實踐，開展科技創(chuàng)新活動并非高不可攀。近幾年，在教學改革實施過程中，通過指導教師與學生的共同努力，學院選派代表隊參加了歷屆全國大學生水利創(chuàng)新設計大賽，并取得了一等獎兩項、二等獎五項、優(yōu)勝獎一項的優(yōu)異成績，被授予“優(yōu)秀組織獎”榮譽單位稱號。

此外，在理論教學中，也應最大限度地提高學生的創(chuàng)新能力。例如我國高校均針對非計算機專業(yè)的大一學生開設了計算機編程語言類的公共基礎課，如VB，C，FORTRAN等，但由于主講公共基礎課的教師往往不具備其他領域的相關專業(yè)知識，使得尚未接觸專業(yè)課的大一學生不了解編程語言在本專業(yè)領域中的應用，更不能體會到其發(fā)揮的重要作用。因此，專業(yè)基礎課的教師有義務結合專業(yè)課程內容培養(yǎng)學生運用編程語言解決專業(yè)問題的能力。如鋼筋混凝土構件的截面尺寸、鋼筋的間距等構造要求均規(guī)定在適宜的區(qū)間內，于是滿足設計要求的方案并不唯一。然而，傳統教學以構件設計的基本原理為重點，容易使學生只注重設計的安全性而忽略經濟性。為了幫助學生盡早樹立正確的結構設計理念，可以鼓勵學生運用計算機編制相應的計算程序，從而優(yōu)化設計方案。通過這種方式不僅可以強化學生對設計計算流程及結構優(yōu)化設計的理解，而且能夠提高學生運用基礎課知識解決專業(yè)問題的能力，加強了各科知識間的融會貫通，促進了學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

我國水利水電事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及鋼筋混凝土結構在水利水電工程中的重要地位有力地推動了“水工鋼筋混凝土結構”課程教學改革的進程。為了順應教學改革的潮流，滿足水利水電建設行業(yè)對高質量工程技術人才的需求，“水工鋼筋混凝土結構”課程的教學應以實踐教學、科學思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為改革的切入點，培養(yǎng)具有一定工程經驗、勇于運用科學思維方式進行探索和創(chuàng)新的鋼筋混凝土結構設計人才。目前，該課程的多目標教學改革工作已初見成效，今后將進一步完善改革方案，以提高工程技術人才的培養(yǎng)質量。

參考文獻：

[1]余世策，冀曉華，胡志華等.鋼筋混凝土結構實驗教學演示系統的開發(fā)和應用[J].高等建筑教育，2012，(6).

[2]教育部.關于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見[Z].教高[2011]1號.

[3]魏春明，趙星海，秦力等.基于“鋼筋混凝土”課程培養(yǎng)學生的實踐能力[J].中國電力教育，2013，(4).