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1.1评价指标选取原则
为了对城市隧道工程建设项目全面评价,在选取评价指标时,需要遵循以下原则:科学性和简洁性相统一原则;系统性和层次性相统一原则;全面性和可操作性相统一原则;动态性和静态性相统一原则。
1.2构建评价指标体系
为了合理确定城市隧道工程建设和谐度的指标体系,一方面通过对和谐性影响因素分析,将综合和谐度(最终目标层H)分为4个二级目标层,即技术系统和谐度HT、经济系统和谐度HE、社会系统和谐度HS和环境系统和谐度HN;另一方面通过对相关领域专家、普通市民、上级管理单位、建设单位及员工的大范围调查,归纳确定了15种可能影响城市隧道工程建设和谐度的因素,即方案社会评价水平C1、施工中标价格水平C2、参建机构资信水平C3、安全事故控制水平C4、质量缺陷控制水平C5、设计变更控制水平C6、施工工期控制水平C7、反馈决策顺畅水平C8、企业财务健康水平C9、员工薪酬发放水平C10、内联关系协调水平C11、外联关系协调水平C12、废弃物处置水平C13、污染物处置水平C14、景观修复营造水平C15。中间准则层分别为T1~T3、E1~E3、S1~S3、N1~N3,通过参建单位联席会议共同讨论形成和谐度评价指标体系。
2城市隧道工程建设和谐度评价方法
2.1评价方法选择
本文采用层次分析法对城市隧道工程建设进行和谐度评价。层次分析法是把复杂问题中的所有指标因素按照相互关系划分为不同的有序层次,按照隶属关系建立层次模型,借助经验判定指标因素的重要性,并以定量形式表达实现综合性评价的一种方法[11-14]。层次分析法的主要流程为:明确问题建立层次模型构造判断矩阵计算权向量和一致性检验层次总排序一致性检验结果。该法优点是实现了大量定性和定量因素有机结合,模型层次结构与许多系统的层次结构相对应,比较符合实际情况。由于城市隧道工程建设和谐度的评价研究尚属于起步阶段,各种因素的权属还没有可供借鉴的资料,仍要依赖于专家经验主观判断。如工程质量评价及安全管理考核等,大多采取分层评价方法,影响和谐度的各类指标之间也存在良好的层次性。因此,采取层次分析方法进行城市隧道工程建设和谐度的综合评价方法是合适的。
2.2层次分析法
确定指标权重方法应用层次分析法确定指标权重的方法是利用分级比较标度方法,列出上层指标与下层相关性,由被调查者采取两两比较的方法,给出判断矩阵,然后求出判断矩阵的特征向量和特征值,进行一致性检验。
2.3城市隧道工程建设和谐度指标权重
以洞山隧道为例,邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行分析。上级主管单位6名、业主6名、施工单位6名、监理和设计单位各3名,监测检测单位1名,总计25名代表参加各因素重要程度的调查,分别填写各层指标重要性调查表。其中准则层与措施层的关系采取开放形式,即每一个准则元素与哪些措施元素相关,由被调查者自己确定,在数据分析时,最多计入6种排位靠前的因素。经过调查分析,指标层对准则层的贡献权重、准则层对分目标层的贡献权重、分目标层对总目标层的贡献权重、指标层对总目标层的贡献权重分别。其中,T1、T2、T3分别为安全管理、质量管理、进度关系指标;HT4、HE3、HS2、HN1分别为技术系统、经济系统、社会系统、环境系统和谐度
3实证分析
本文以淮南市山南新区洞山隧道工程为例,探讨评价城市隧道工程建设和谐度。该工程在前期工作阶段,相关部门结合我国和谐社会建设的时代背景,充分认识到修建城市隧道工程可能存在的错综复杂矛盾,提出建设和谐隧道工程的要求。业主组织工程参建单位组成和谐管理工作小组,通过分析工程重难点,结合和谐度评价的权重分析,针对性地采取和谐管理措施。洞山隧道建设完成后,项目建设单位对各方面工作进行总结,召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与总结评估。通过分析,和谐度范围在100~90时,洞山隧道工程建设评定为和谐。由于洞山隧道工程地质和场地条件十分复杂,工程建设难度较大,通过针对性地采取和谐度提升措施,实现了工程建设的整体和谐,并取得如下工程建设成效。
(1)洞山隧道按计划工期安全顺利完成,未发生严重安全事故。隧道通车后洞内无渗漏,弧线圆顺,表面光洁。经雷达无损检测,衬砌厚度满足设计要求,混凝土密实,通信信号及灯具等安装牢固、美观。工程完工后,经检验评定,总体工程得分97.4分。
(2)洞山隧道自开通以来,解决了舜耕山交通瓶颈制约,为对接长三角,构筑“两淮一蚌”城市群中心城市起到巨大的推动作用,标志着山南新区建设取得了突破性的进展和新的跨越。
隧洞工程水平冻结技术中的水平孔的钻进首先是钻孔设备的选择与布置,由于是在垂直方向上施工水平钻孔,因此,钻孔设备需作上下和水平方向的移动。其次,水平钻孔的形式分几种:有实现跟管钻进。就是利用冻结管作钻杆一次到位;利用下套管进行水平孔钻进,当孔钻成后再把冻结管下入到水平孔内。具体使用哪种方法进行施工要视施工条件和环境。
1工程概况
1.1工程地质概况
某水下隧道旁通道水平冻结加固工程是该隧道中的连接通道共两个,相距愈400m,位于所跨河流流域底下,隧道中心间距为28m,隧道间高差1.1m,通道净距约18m。
工程地段上层自上而下为:
(1)淤泥,含煤屑、石块等厚度约0.5-2.0m,层底标高-6.2-9.609m;
(2)灰色淤泥质粉质粘土:厚2.0m,层底标高终-12m,流塑、高压缩性;
(3)灰色淤泥质粘土:厚5m,层底标高约-12m,流塑、高压缩性;
(4)灰色粘土:厚1-5m,层底标高14-16m,流塑-软塑,高压缩性;
(5)灰色粘土:厚约1-5mm,层底标高-15-18m,流塑-软塑,高压缩性;
(6)灰色粉质粘土:厚约2-4.5m,层底标高:-18.6-19m,软塑-可塑,中压缩性;
(7)暗绿色-草黄色粘土,厚约4.5-6m,层底标高-21--25m,可塑-硬塑,中压缩性;
(8)草黄色粉细砂,湿、密实、中压缩性。
1.2施工方案选择
根据上述施工条件,并结合地铁旁通道施工经验,经技术经济比较,拟采用“水平孔冻结加固土体,隧道内开挖构筑”的施工方案,即:在隧道内利用水平孔冻结加固地层,使连接通道土体冻结,形成强度高,封闭性好的冻上帷幕,然后根据“新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行连接通道的开挖构筑施工,地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道进行。
根据本工程两条隧道间的连接通道施工净距均较短,故设计者选择连接通道从西线隧道向东线隧道施工水平孔,采用全深冻结,然后开挖、做结构。
2水平孔施工工艺
2.1准备工作
用厚6cm的木板在连接通道处铺设冻结钻孔施工场地,按不同位置的冻结孔钻进要求,用2〃钢管搭建冻结孔施工脚手架;
在隧道内敷设一条50mm2动力电缆,用于冻结钻孔施工及隧道内冻结系统安装供电;
在隧道内铺设一趟2〃管路至连接通道施工工作面,用于冻结孔打钻供水和排污;
在连接通道施工工作面两端砌高约0.25m的泥浆挡墙,以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内环境整洁。
由该通道段地质条件和施工特点,故选择目前国内水平钻进能力较大的MKD-5S型全液压钻机,该钻机在国内各类水平孔工程施工中得到很好应用。该钻机是一种低转速、大扭矩,能够钻进大直径的全液压钻机,可用牙轮钻头、刮刀钻头、人造金刚石复合片钻头等钻进。
2.2水平孔开孔
(1)开孔
将金刚石钻机用地脚螺栓固定在隧道管片上,并用经纬仪测量,使机上钻头的中轴线与冻结孔的中轴线重合,开动钻机,待进尺距打穿管片深度相差约8-10cm时停止打钻,安装孔口管等孔口密封、防喷装置,安装完毕确认无误后,将金刚石钻机上的钻头改为Φ115mm钻头,将管片打穿,及时关闭孔口阀门,并打开孔口管侧面的卸压(注浆)阀门,观察孔口管内的砂水涌出情况,判断孔内发生涌沙、涌水事故的几率。决定是否进行孔口加固注浆,为冻结管下入作好准备。
(2)穿孔
在Φ108mm冻结管前配上Φ108mm岩心管一段,长度L≥60cm,并配Φ115mm金刚石取芯钻头,在下管过程中,一旦钻头触及对面洞壁,马上改用回转钻进工艺钻进,用清水冷却钻头,开始按取芯的有关规定操作钻机。
2.3水平孔施工
(1)冻结孔孔位、孔径与孔深
根据业主甲方提供的施工基准点,按冻结孔施工图布置冻结孔,在布置冻结孔位时,要尽量避开管片主筋,孔位偏差一般应不大于l0mm。冻结孔开孔用Φ140mm的金刚石取芯钻头钻进。
内排冻结孔实际钻进深度以碰到对面隧道管片为准;外排冻结孔实际钻进深度以设计深度为准。
(2)钻孔偏斜和终孔间距
钻孔的偏斜应控制在1%以内,在确保冻土帷幕厚度的情况下,终孔间距内排冻结孔不得大于1.2m,外排冻结孔不得大于1.4m,否则应补孔。
(3)水平孔钻进与冻结管设置
1)使用钻井一台,利用冻结管作为钻杆,冻结管采用丝扣连接,接缝要补焊,确保其同心度、连接强度和密封性能的良好;
2)钻进过程中严格监测孔斜情况,发现偏斜要及时纠偏,下好冻结管后,进行冻结管长度的复测工作,然后再利用激光测斜仪进行测绘并同时绘制钻孔偏斜图;
3)在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角;
4)冻结管安装后,用堵漏材料密封冻结管与孔口管之间的间隙。
3水平孔施工的质量控制
3.1预防钻孔漏泥冒沙
(1)涌砂、涌水
首先开孔时应预留8-10cm厚一层作为安全层,待安装孔口装置后,再换用Φ115mm钻头打穿,及时关闭孔口阀门,通过孔口管侧面的卸压阀观察孔口处地层压力的具体情况,判断涌沙、涌泥的可能性。决定是否进行孔口加固注浆,注浆时用泥浆泵给地层中注入水泥浆或化学浆液,待地层凝固后二次重新开孔并下管。
(2)穿透孔穿透面的密封
首先在钻具和单向阀后600mn处加一个长度为200mm,外径为Φ115-108mn,内径和钻杆相同的锥塞管,进行封堵管片与钻杆之间的间隙;然后等穿透孔施工结束后,采用夹板式进行密封,用特制的夹板将麻丝等密封物强行压入冻结管与钻孔的环形间隙,立即用瞬凝水泥封堵孔口,确保孔口位置不发生水、砂泄漏事故。
(3)孔口管位加固注桨
在孔口管等孔口密封装置安装完成后,用钻机配合Φ115mm钻头钻穿预留的保险管片(5cm厚),提出钻具,关闭孔口密封装置,通过孔口管旁通阀门观察孔内涌砂、涌水情况,决定是否进行孔口管补强注浆,注浆的有关参数为:浆液:普通硅酸盐水泥、水玻璃双液浆。
(4)其他
在取芯开孔后,安装带填料密封盒的孔口管,管侧装有旁路阀门,防止孔口喷砂;在含水砂层中钻进,其砂土会随压力水涌出孔口,因此从下面两个方面采取措施:采用化学泥浆护壁和在回流旁路上增加背压力,使钻孔内保持一定的压力,维护孔壁的稳定。准备相应的应急处理预案,采取无泥浆顶管法顶进冻结管,避免砂层涌砂冒砂。
3.2钻孔防偏纠偏技术
(1)根据施工需要,设置测量基准点和基准线;
(2)准确定出钻孔开孔孔位,误差控制在l0mm以内;
(3)钻机就位使用经纬仪(或全站仪)定位,首先要找好钻机开孔倾角并考虑钻杆因受自重的作用使钻孔产生向下的偏移,定位时略较设计倾角上仰0.1-0.5°,以中和钻孔垂直方向的偏斜。然后要控制钻机的水平方向误差,以保持钻机主动钻杆之轴线与连接通道轴线平行;
(4)在钻具组合形式上采用满眼钻进方式,即钻头直径略大于钻杆直径,以减小钻孔偏斜;
(5)钻进2m时,测斜一次,如果偏斜不符合设计要求,立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏,如果钻孔仍然超出设计规定,则进行补孔。
结语
水平冻结施工技术在我国实施应用只是近几年,开展现场的工艺技术研究和实测研究相对较少,此次研究只能初步了解和掌握一些技术,建议以后应加大开展这方面的研究工作,以满足现场施工的需要。
参考文献
1.雷振宇.广州某大断面浅埋隧道水平冻结法设计及施工实例.建材与装饰(中旬刊).2008(6)
随着我国工程建设的快速发展,越来越重视开展水文地质工作。但目前我国在工程勘察、设计以及施工方面,没有足够的认识到水文地质工作的重要性,从而导致水文地质调查的投入的资金和力度不足而造成施工灾难。事实证明水文地质的问题是一个极其重要但又易于忽略的问题。因此,为了能准确的了解水文地质工作的重要性,必须要重视基础地质调查中的水文地质工作,并认识忽略水文地质工作会对工程勘察造成哪些影响,又会对建设工程带来哪些方面的危害。水文地质工作是研究水文地质条件的主要手段,其目的是为了查明地下水的形成和分布规律,并在此基础上对地下水资源作出水量与水质评价,所以水文地质工作对工程建设的后续工作有着十分重要的作用,但往往在工程勘察设计和施工过程中,水文地质问题常常被忽视给施工带来许多困难与不便,甚至造成了严重的工程灾难。本文从以往工程勘察中水文地质问题被忽视的原因进行分析,并提出了一些应对的措施。
1 工程地质勘察中水文地质评价内容
在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1.1 应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
1.2 工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
1.3 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题,如:对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性;对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性;当基础下部存在承压含水层,应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价;在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透和富水试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。
2 岩土水理性质
岩土水理性质是指岩士与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩:岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视,对岩土的水理性质却有所忽视,因而对岩土工程地质的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
2.1 地下水的赋存形式:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
2.2 岩土的主要的水理性质及测试办法:一是软化性,是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,一般用软化系数表示,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。二是透水性,是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示,岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。三是崩解性,是指岩浸水湿化后,由于土粒连接被削弱,破坏,使土体崩敞、解体的特性。四是给水性,是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。⑤胀缩性,是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。
3地下水引起的岩土工程危害
地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。
3.1 地下水升降变化引起的岩土工程危害。地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起危害又可分为三种方式:
3.1.1 水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响,有时往往是几种因素的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:一是土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。二是斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。三是一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。四是引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂,管涌等现象。五是地下洞室充水淹没,基础上浮,建筑物失稳。
3.1.2 地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水.采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝,修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
3.1.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,当地下水升降频繁时.不仅使岩上的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的渗透,会将土层中的铁、铝成分淋失,土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大,压缩模量、承载力降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。
3.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害。地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献已有较详细的论述,这里不再重复。
综上所述,水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
一是多维创新实践平台硬件建设。针对能源化学工程专业的特点,对已有的校外生产实习基地进行巩固和规范,实现专业和企业的有机衔接;开拓新的生产实习基地,丰富和加强学生实践环节;优化实验室资源分配和管理机制,增加公共和专业实验室的开放数量和时间;引导和加强专业教师研究室和企业的产学研合作,促进校企产学研中心的有序高效运行,增进校企的紧密联系。二是多维创新实践平台硬件建设运作机制的建设。以校企产学研中心为桥梁,学校和企业签署共同建设协议,确定双方的责任和义务,成立协调办公室,实现实验室、教师研究室和企业的协调互助,加强和完善学生实践环节,增强学生对企业生产的了解和行业发展的认识,提高学生应用专业知识的能力。
(二)建设目标
通过多维创新实践平台的建设,造就一支结构合理高水平的教学科研队伍,利用区域优势和学科优势,进一步加强多种形式的协作,满足具有鲜明特色的专业人才创新能力培养需要。通过多维创新实践平台的有效运作,增加实践教学比重,改革实践教学内容,完善实践教学条件,切实提高能源化学工程专业大学生的应用创新能力。通过多维创新实践平台的建设,培养新形势下的优秀本科生,促使其更快、更好地适应社会需要。
二、多维实践平台建设的实施方案
对学生的多维创新实践能力的培养应该是在专业教师的指导下进行的,目的是充分激发学生的自主学习能力,培养学生的创新能力,让学生真正掌握理论知识,并且可以运用自己所学知识解决实际问题。以此来落实以学生为中心的教学理念,实现课内课外相结合,教学与实践相结合的教学目标。
(一)对教师研究室的建设加以完善
可以根据每个教师的专长和研究方向,来建设尖子教师研究室,并且对考核目标作出明确规定,支持本科生“进团队、进课题”,积极参与教师的教学与科研活动,增进教师研究室和企业的交流,实现教研相长。
(二)强化校内实验室建设和管理
把突破口瞄准建设综合实验室,综合考虑教学内容、课程设计、生产实习的全面配套改革,提升实验室教师的专业水平,发挥学生的自主性,完善生产实习环节。主要是巩固原有生产实习基地,开拓新的实习基地;采用灵活多样的指导方式,充分考虑学生的个体差异,有针对性地选择实习教师和实习场所;强化校企产学研中心的作用,促进学科发展。设计完善的多维实践创新平台运作机制,满足其发展和提升的需求,更好地服务于科技创新。
(三)加强教师团队建设
坚持“以人为本”、“服务广大师生”的指导思想,构建服务化的、人性化的、可持续发展的新理念,调动教师积极性,保障高素质人才的培养,全面推进教育教学改革。
2.土木工程实验教学平台
土木工程属硬工科学科,必须理论联系实践,注重学生实践能力培养,增强基础实验课程和专业实验课程教学效果,构建具有前瞻性、可操作性的土木工程专业系列实验教学平台。为此,学校不断加大对土木工程实验教学平台的建设力度,至今已经投入了近一千万元。
(1)土木工程实验教学平台构成
土木工程实验教学平台的构成既要考虑到人才培养的需要,又要结合各学校实验室建设的特点科学构建。实验平台的相关实验内容要按专业需要设置将其系列化,各门课程相互融合,不断更新项目内容。我校土木工程实验教学平台包括四部分:基础实验室、专业实验室、规划与设计实验室、虚拟现实与模型制作实验室。土木工程基础实验室包括大学物理分室和基础力学实验设备。建筑面积80平方米,设备总值40万元。主要承担《大学物理》、《材料力学》等课程的实验教学。土木工程专业实验室包括建筑材料实验室、工程结构实验室、土力学实验室、检测实验室、流体力学实验室、材料力学实验室。规划与设计基础实验室包括工程制图实验室、测量实验室、计算机辅助设计实验室等。虚拟现实与模型制作实验室主要用来设计、制作、演示各类结构模型。
(2)合理分层实验教学平台
针对学生特点,我校实验教学平台分为三个层次:基础性实验平台、综合性实验平台、设计创新性实验平台。三类平台具有一定的内在联系,即由面到点,由面向全体学生到精英学生,由验证型向创新型,逐级过渡和深入。基础性实验平台面向全体土木学生。学生要完成各门课程(专业课和学科基础课)关键的单一验证型实验,如大学物理各类实验、材料力学中钢筋拉伸实验、土力学中土的含水率测定等。该类实验平台中,实验内容较浅显,实验仪器小而多,实验步骤较简单。基础性实验主要培养学生的观察力和动手操作能力,帮助加深学生对课本理论知识的理解。综合性实验平台针对部分实践能力强的学生。实施的多为选修性质的实验项目。综合性实验涉及一些大型的、功能复杂的仪器设备,需要专门的实验教师在旁边讲解和指导。综合性实验往往实验周期长,实验内容复杂,实验步骤多,需要学生付出一定的时间、体力和精力。如混凝土力学性能的测定,包含从最初的水泥性质测定(安定性、细度)、配合比的设计、混凝土人工搅拌、坍落度和扩展度的测定、试件养护到最后的抗压测定等步骤。涉及仪器众多,有水泥细度负压筛析仪、煮沸箱、雷氏夹、雷氏夹膨胀值测定仪、水泥净浆搅拌机、湿气养护箱、量水器、天平等较小仪器设备,也有大型加载设备。综合性实验考验的是学生对所学知识的融会贯通能力。学生要提前预习,熟悉所有实验仪器的使用,并清楚实验全过程。设计创新性实验平台则是为学有余力且爱好钻研、动手能力强的创新性学生开放的。一般一位指导老师带3~5名学生,结合教师的科研项目或学科竞赛试题进行创新性研究。如绿色生态混凝土配合比设计,自密实混凝土,高性能生态透水混凝土,防爆抗冲击仿生混凝土材料的研发等。
(3)建立开放式、独立设置式实验教学平台
学校大力抓实验教学,成立了“实验室与设备管理中心”,专门负责全校各类实验室(包括本科生教学实验室、研究生教学实验室、学科平台实验室、科研平台实验室、大学生专业创新训练中心及重点实验室等)平台建设与管理、实验教学组织与管理、公共共享平台建设与管理、教学科研大型仪器设备管理和协助负责实验技术队伍建设与管理。近期,土木工程专业申请了一批开放式实验项目和独立设置式实验课程。开放式实验项目如纤维混凝土中不同掺量纤维对其抗压强度影响的实验、钢筋拉伸试验、AutodeskRevit软件的初阶应用、剪切模量测定实验、基于小波包方法的梁式结构损伤识别研究等;独立设置实验课程如材料力学、土木工程材料等。依托此类实验项目和课程,激发学生参与实验的热情,培养学生的动手实践能力,同时带动教师科研项目的深入研究。
近年来,静态与动态相结合的风险管理方法得到促进和发展,李忠等}6]考虑多种风险分析方法,把静态风险管理和动态风险管理有效结合,提出更为全面、合理并贴近大断面城市隧道工程实际的风险界定、辨识、估计、评价和控制的静动态风险管理过程架构;周宗青等}7]针对隧道塌方风险,利用模糊层次评价方法开展基于孕险环境的静态风险评估,汲取大气降水、开挖支护措施及监控量测等施工信息,进行隧道施工过程中的动态风险评估,基于动态评估结果提出了风险动态规避方法;苏洁等针对地铁隧道穿越既有桥梁安全开展风险评估及控制研究,建立包含工前检测、工前评估、工中动态控制、工后评估及恢复等四个方面的既有桥梁安全风险评估及控制体系,即识别可能存在的风险,提出地铁施工过程中既有桥梁施工中的控制指标及控制标准,利用信息化手段实现既有桥梁在全过程中的安全性几通过对施工结束后施工数据的分析,对既有桥梁结构进行必要性评估及恢复。上述文献通过动态更新地质、环境等评价指标、增加施工监控量测等施工信息实现动态风险管理,但是对于施工行为的风险评价方法涉及不多,需要开展进一步的研究。
定性评估方法中主观因素影响太大,由于相关统计数据有限,定量评估方法发展基础明显不足,定性定量相结合的方法成为目前采用的主要风险评估方法。杜修力等将网络分析法应用到地下工程风险评估中,利用专家调查法对地下工程中出现的风险因素进行识别,运用MATLAB对各风险因素的比较判断矩阵及加权超矩阵进行分析和运算;刘保国等通过建立集德尔菲法、模糊综合评判和网络分析法于一体的模糊网络分析法,将其应用于公路山岭隧道施工风险分析,在公路山岭隧道施工全过程分析基础上,建立公路山岭隧道施工风险评价指标体系。汪涛等}川采用贝叶斯网络方法建立风险事件、风险因素之间的关系模型,结合风险贝叶斯网络评估风险事件的发生概率。
2 深长隧道施工风险分析与评估
近年大量的高风险深长隧道工程正在或即将在地形地质条件极端复杂的岩溶地区或西部山区修建,建设过程中极易遭遇突水突泥、岩爆等重大灾害,针对隧道突水、岩爆、大变形等单个风险事件开展的研究日益增多。李术才、李利平等通过案例统计分析,遴选出突涌水的影响因子,分析了各影响因素与突涌水发生概率和发生次数之间的隶属函数或表征关系,建立岩溶隧道突涌水风险模糊层次评价模型。郝以庆、卢浩等利用概率理论对突水评价指标值的不确定性进行了表征,引入了属性测度扰动区间,推导了单指标属性测度的计算公式以及多指标综合属性测度矩阵的计算方法。董鑫、卢浩等提出基于嫡的风险评估和决策模型,综合考虑了危险性和不确定性因素;并针对隧道突水,基于断裂力学理论,推导出了裂隙压剪破坏与裂隙拉剪破坏的临界水压力值,分析了各影响因素对临界水压力的影响。吴世勇等通过微震实时监测和数值分析等手段,开展TBM施工速度、导洞施工等TBM开挖方案对岩爆风险的影响研究。肖亚勋,冯夏庭等在锦屏II水电站3#引水隧洞极强岩爆段实施了”先半导洞+TBM联合掘进”实验,结合微震实时监测信息对TBM半导洞掘进的岩爆风险开展了研究。温森等针对洞室变形引起的双护盾TBM施工事故开展风险分析,根据后果等级结合发生的概率提出TBM施工变形风险评价矩阵。
深长隧道中地质因素不确定性大,影响机理复杂,目前风险评估主要侧重于研究地质、施工等因素与风险事件的相关关系,建立初步的风险评价模型,对于多种因素综合影响风险的机理和综合评估模型,还需要进一步的研究。
3 城市地下空间施工风险分析与评估
随着我国地铁、城市地下空间建设蓬勃发展,围绕深基坑、盾构隧道、过江隧道、地铁穿越建筑物等工程施工开展了风险分析。张驰针对基于模糊数学理论深基坑施工对周边环境影响开展风险分析与评估,提出了风险损失评价指标、风险等级划分以及风险损失计算公式。郑刚等开展盾构机掘进参数对地表沉降影响敏感度的风险分析,分析盾构掘进参数与掘进速度的关系,分析对周围地层沉降的影响规律,以盾构掘进过程中的关键掘进参数为底事件建立风险故障树并进行定量的风险评估。吴世明对泥水盾构穿越堤防的风险源进行系统分析,阐述风险产生的原因、造成的危害及规避和处理措施,并结合杭州庆春路过江隧道泥水盾构穿越钱塘江南岸大堤的工程实例,验证所述风险控制措施的合理性及可行性。王浩开展浅埋大跨隧道下穿建筑物群的施工期安全风险管理,采用数值模拟方法,对施工开挖、支护进行精细化模拟,得出关键施工步序的变形量几结合类似工程经验和规范,制定安全监测的控制标准,以指导监测和施工。石钮锋针对超浅覆大断面暗挖隧道下穿富水河道施工开展风险分析及控制研究,在对可能采用的预加固手段及开挖方案进行初步比选后,采用三维数值模拟手段进一步量化比选。张永刚等针对渤海湾海底隧道工程开展施工风险评估与控制分析,考虑超前地质预报风险、施工工序风险、支护施工风险、防排水风险、超欠挖风险、海域段隧道施工风险、施工对环境影响、洞内环境对人员健康及施工影响8种类型。
相比深长隧道,城市地铁、地下空间地质环境信息更加完备,目前研究主要侧重于施工因素对于风险事件的影响,为施工动态风险评估和控制提供了依据。
4 盐岩地下储备库施工风险分析与评估
1 引 言
我国工程硕士专业学位教育从1984年试点工程类型研究生开始,已经从9个培养单位、10个工程领域、年招生1千多人,发展到2010年的241个培养单位、40个工程领域、年招生8万多人、在校生21万余人。在这种趋势下,如何保证我国工程硕士的培养质量是至关重要的。学位论文是工程硕士培养的重要组成部分,是体现工程硕士综合素质和培养质量的重要标志。通过对工程硕士学位论文质量评估的研究,能够在一定程度上反映工程硕士培养质量的水平,这不仅有利于工程硕士培养质量的提高,而且也有利于工程硕士专业学位教育的长远发展。
对于工程硕士学位论文质量的评估,国内外学者进行了相关的探索研究,其中张士峰探讨了工程硕士培养过程中学位论文选题及论文指导中出现的问题,提出应建立一套完备的评价准则和责任体系来评价工程硕士论文合格与否。王庆金等构建了工程硕士教育质量评价指标体系,并对工程硕士教育质量进行了评价。黄秋萍对影响工程硕士论文质量的因数进行了分析,提出需明确工程硕士学位论文评审标准,完善评价体系。李庚建立了学位与研究生教育质量评估体系。肖立山研究指出端正态度,制定科学标准,精确评分,公正评比,以评促进,加强监督,确保长效是工程硕士研究生培养质量评估工作实践的经验,是工程硕士研究生培养质量评估工作必须注重的环节。令人遗憾的是,目前学者关于工程硕士学位论文质量评估方面的研究成果主要集中于理论探讨与指标体系建立两方面,而在对工程硕士学位论文质量评估的定量分析却为罕见。鉴于学者对工程硕士学位论文质量的评估大多是定性评价的方式,专家评阅标准各不一致,导致论文评估时的主观性很强,论文的质量优劣难辨,缺少一定的客观性和可靠性。同时,评审专家在评阅论文时存在一定的模糊性。下文选择层次分析法(AHP)与模糊综合评价对工程硕士学位论文质量进行评估。
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),是一种解决多目标复杂问题定性与定量相结合的决策分析方法,该方法能够有效地分析目标准则体系层次间的非序列关系,有效地综合测度决策者的判断和比较。模糊综合评价是一种基于模糊数学的综合评价方法,该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个总体的评价,具有结果清晰、系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。基于层次分析法和模糊综合评价的工程硕士学位论文质量评估,能够使评估更合理,更符合客观实际,从而提高工程硕士学位论文评判结果的准确性。本文在全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准的基础上,通过运用层次分析法(AHP)确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重,然后利用模糊综合评价对工程硕士学位论文质量评估体系的各指标进行定量化分析,最后通过实例分析解决工程硕士学位论文质量评估的问题。
2 基于AHP与模糊综合评价模型的构造
工程硕士学位论文质量评估模型的构建是基于AHP以及模糊综合评价理论。先运用层次分析法确定评估体系中各指标的权重,再通过模糊综合评价对该体系进行综合评价,最后根据最大隶属度原理得出最终结果,具体步骤如下:
步骤1:建立评价指标集
据全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准,建立工程硕士学位论文质量评估体系。按照模糊综合评价理论,在工程硕士学位论文质量评估体系的基础上建立评价指标集:
步骤2:确定评估体系中各指标的权重
评估体系中各指标的权重可以通过AHP来确定。首先,构造判断矩阵。利用1~9比例标度,对在同一准则的元素进行两两比较评分,在xi与xj之间比较赋值,其中xij代表i指标对j指标的重要性。其次,计算各指标的权重。通过比较赋值,可以得到若干个两两比较的判断矩阵,专家将其转化成一个综合判断矩阵,通过特征向量法来计算判断矩阵的排序向量,从而可以得到各指标的权重。如果构建的判断矩阵为A如下,求得矩阵的最大特征根λmax,并对这个特征向量进行归一化。
最后,对判断矩阵进行一致性检验。由于各人偏好以及知识水平的差异,难以确保评价者对多因素评判的思想逻辑的一致性,因此为了保证层次单排序的可信性,需在得到λmax后,对判断矩阵进行一致性检验,即计算随机一致性比率:
其中RI为平均随机一致性指标。当CR
步骤3:确立一个评价等级集
根据实际情况及计算量大小,将指标评语分为若干个级别,建立评语等级:
步骤4:明确隶属关系并建立模糊矩阵
通过采用德尔斐法对各评估指标所隶属的评语等级进行考察,从第i个指标对第j个评语等级vj的隶属度rij,由此得出第i个因素u1的单因素评判集ri=(ri1,rr2,…,rin),那么m个单因素的评判集就构造出一个总的评价矩阵R:
3 实例分析
本文通过AHP和模糊综合评价对工程硕士学位论文(研究类论文)质量进行评估,具体步骤如下:
步骤1:建立评价指标集
在全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准(研究类论文)的基础上,本文从以下八个方面建立工程硕士学位论文质量评估体系,如下图所示。评价指标集U用向量形式表示为:
步骤2:确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重
本文中,作者邀请了多位工程硕士领域专家与教育专家给工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的重要性进行两两比较评分。然后,利用加权算数平均综合向量法确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重,如表1所示。
步骤3:确立一个评价等级集
依实际情况及计算量大小,本模型将待评价的工程硕士学位论文质量评价等级分为5个级别,建立评语等级:
步骤4:明确隶属关系并建立模糊矩阵
文中以某篇工程硕士学位论文为例,采用比值法确定单因素的隶属度,即每一级所占的数目与该指标所有评价项目总数之比为该评价指标的隶属度,详细的评价情况如表2所示。由下可得到指标的隶属度为:
因此,我们可以得出上述工程硕士学位论文质量属于(优,良,中,较差,差)的模糊隶属度为(0.1349,0.5044,0.3607,0,0),根据模糊综合评价求解的最大隶属原则,我们可以确定工程硕士论文质量评估的结论为良。
4 结 论
针对工程硕士学位论文质量评估的问题,本文提出AHP和模糊综合评价的论文质量评估模型,该模型具有一定的科学性和可操作性。通过对工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的量化,能够在一定程度上杜绝评审专家在学位论文质量评估中的片面性。同时,本文充分考虑了评估系统的模糊性,运用模糊评价对论文质量进行评估,能够真实的反映工程硕士学位论文的质量水平,使工程硕士学位论文质量评估更加科学客观。该评估模型在实际运用中,可实现软件化,即用计算机编程对数据进行统一处理,从而达到简化操作,提高使用效率的目的,具有一定的可操作性。此外,该评估模型在其余类型的论文质量评估中也具有一定的参考价值。
参考文献
[1]张士峰.工程硕士培养存在的问题与思考[J].高等教育研究学报,2008,31(1):81-82.
[2]王庆金,王炬香,孔燕,等.基于灰色系统的工程硕士教育质量综合模糊评价[J].青岛大学学报(自然科学版),2009,21(4):99-103.
[中图分类号]G643.8 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2011)9-0125-03
1 引 言
我国工程硕士专业学位教育从1984年试点工程类型研究生开始,已经从9个培养单位、10个工程领域、年招生1千多人,发展到2010年的241个培养单位、40个工程领域、年招生8万多人、在校生21万余人。在这种趋势下,如何保证我国工程硕士的培养质量是至关重要的。学位论文是工程硕士培养的重要组成部分,是体现工程硕士综合素质和培养质量的重要标志。通过对工程硕士学位论文质量评估的研究,能够在一定程度上反映工程硕士培养质量的水平,这不仅有利于工程硕士培养质量的提高,而且也有利于工程硕士专业学位教育的长远发展。
对于工程硕士学位论文质量的评估,国内外学者进行了相关的探索研究,其中张士峰探讨了工程硕士培养过程中学位论文选题及论文指导中出现的问题,提出应建立一套完备的评价准则和责任体系来评价工程硕士论文合格与否。王庆金等构建了工程硕士教育质量评价指标体系,并对工程硕士教育质量进行了评价。黄秋萍对影响工程硕士论文质量的因数进行了分析,提出需明确工程硕士学位论文评审标准,完善评价体系。李庚建立了学位与研究生教育质量评估体系。肖立山研究指出端正态度,制定科学标准,精确评分,公正评比,以评促进,加强监督,确保长效是工程硕士研究生培养质量评估工作实践的经验,是工程硕士研究生培养质量评估工作必须注重的环节。令人遗憾的是,目前学者关于工程硕士学位论文质量评估方面的研究成果主要集中于理论探讨与指标体系建立两方面,而在对工程硕士学位论文质量评估的定量分析却为罕见。鉴于学者对工程硕士学位论文质量的评估大多是定性评价的方式,专家评阅标准各不一致,导致论文评估时的主观性很强,论文的质量优劣难辨,缺少一定的客观性和可靠性。同时,评审专家在评阅论文时存在一定的模糊性。下文选择层次分析法(AHP)与模糊综合评价对工程硕士学位论文质量进行评估。
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP),是一种解决多目标复杂问题定性与定量相结合的决策分析方法,该方法能够有效地分析目标准则体系层次间的非序列关系,有效地综合测度决策者的判断和比较。模糊综合评价是一种基于模糊数学的综合评价方法,该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个总体的评价,具有结果清晰、系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。基于层次分析法和模糊综合评价的工程硕士学位论文质量评估,能够使评估更合理,更符合客观实际,从而提高工程硕士学位论文评判结果的准确性。本文在全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准的基础上,通过运用层次分析法(AHP)确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重,然后利用模糊综合评价对工程硕士学位论文质量评估体系的各指标进行定量化分析,最后通过实例分析解决工程硕士学位论文质量评估的问题。
2 基于AHP与模糊综合评价模型的构造
工程硕士学位论文质量评估模型的构建是基于AHP以及模糊综合评价理论。先运用层次分析法确定评估体系中各指标的权重,再通过模糊综合评价对该体系进行综合评价,最后根据最大隶属度原理得出最终结果,具体步骤如下:
步骤1:建立评价指标集
据全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准,建立工程硕士学位论文质量评估体系。按照模糊综合评价理论,在工程硕士学位论文质量评估体系的基础上建立评价指标集:
步骤2:确定评估体系中各指标的权重
评估体系中各指标的权重可以通过AHP来确定。首先,构造判断矩阵。利用1~9比例标度,对在同一准则的元素进行两两比较评分,在xi与xj之间比较赋值,其中xij代表i指标对j指标的重要性。其次,计算各指标的权重。通过比较赋值,可以得到若干个两两比较的判断矩阵,专家将其转化成一个综合判断矩阵,通过特征向量法来计算判断矩阵的排序向量,从而可以得到各指标的权重。如果构建的判断矩阵为A如下,求得矩阵的最大特征根λmax,并对这个特征向量进行归一化。
最后,对判断矩阵进行一致性检验。由于各人偏好以及知识水平的差异,难以确保评价者对多因素评判的思想逻辑的一致性,因此为了保证层次单排序的可信性,需在得到λmax后,对判断矩阵进行一致性检验,即计算随机一致性比率:
其中RI为平均随机一致性指标。当CR
步骤3:确立一个评价等级集
根据实际情况及计算量大小,将指标评语分为若干个级别,建立评语等级:
步骤4:明确隶属关系并建立模糊矩阵
通过采用德尔斐法对各评估指标所隶属的评语等级进行考察,从第i个指标对第j个评语等级vj的隶属度rij,由此得出第i个因素u1的单因素评判集ri=(ri1,rr2,…,rin),那么m个单因素的评判集就构造出一个总的评价矩阵R:
3 实例分析
本文通过AHP和模糊综合评价对工程硕士学位论文(研究类论文)质量进行评估,具体步骤如下:
步骤1:建立评价指标集
在全国工程硕士学位教育指导委员会论文评审参考标准(研究类论文)的基础上,本文从以下八个方面建立工程硕士学位论文质量评估体系,如下图所示。评价指标集U用向量形式表示为:
步骤2:确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重
本文中,作者邀请了多位工程硕士领域专家与教育专家给工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的重要性进行两两比较评分。然后,利用加权算数平均综合向量法确定工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的权重,如表1所示。
步骤3:确立一个评价等级集
依实际情况及计算量大小,本模型将待评价的工程硕士学位论文质量评价等级分为5个级别,建立评语等级:
步骤4:明确隶属关系并建立模糊矩阵
文中以某篇工程硕士学位论文为例,采用比值法确定单因素的隶属度,即每一级所占的数目与该指标所有评价项目总数之比为该评价指标的隶属度,详细的评价情况如表2所示。由下可得到指标的隶属度为:
因此,我们可以得出上述工程硕士学位论文质量属于(优,良,中,较差,差)的模糊隶属度为(0.1349,0.5044,0.3607,0,0),根据模糊综合评价求解的最大隶属原则,我们可以确定工程硕士论文质量评估的结论为良。
4 结 论
针对工程硕士学位论文质量评估的问题,本文提出AHP和模糊综合评价的论文质量评估模型,该模型具有一定的科学性和可操作性。通过对工程硕士学位论文质量评估体系中各指标的量化,能够在一定程度上杜绝评审专家在学位论文质量评估中的片面性。同时,本文充分考虑了评估系统的模糊性,运用模糊评价对论文质量进行评估,能够真实的反映工程硕士学位论文的质量水平,使工程硕士学位论文质量评估更加科学客观。该评估模型在实际运用中,可实现软件化,即用计算机编程对数据进行统一处理,从而达到简化操作,提高使用效率的目的,具有一定的可操作性。此外,该评估模型在其余类型的论文质量评估中也具有一定的参考价值。
参考文献:
[1]张士峰.工程硕士培养存在的问题与思考[J].高等教育研究学报,2008,31(1):81-82.
[2]王庆金,王炬香,孔燕,等.基于灰色系统的工程硕士教育质量综合模糊评价[J].青岛大学学报(自然科学版),2009,21(4):99-103.
[3]黄秋萍.工程硕士学位论文质量的影响因素及解决途径[J].理工高教研究,2008,27(4):72-74.
[4]李庚.对教育硕士专业学位研究生培养质量评估标准的思考[J].中国校外教育,2009(8):344-345.
作者简介:周道传(1982-),男,安徽和县人,江苏科技大学土木工程与建筑学院,讲师;
董作超(1979-),男,江苏连云港人,江苏科技大学土木工程与建筑学院,讲师。
基金项目:本文系江苏科技大学引进人才项目(项目编号:35281003)、江苏科技大学2011年高等教育科研项目(项目编号:GJKTY2011-08)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0105-02
“桥梁工程”是土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程,在专业课程体系中占有重要的地位和作用,“桥梁工程”课程主要内容包括各种类型桥梁结构的设计计算,构造措施及施工技术等,“桥梁工程”课程教学课时多,教学内容多,信息量大,对教师的教学水平要求高。该课程的教学质量对土木工程专业道桥方向学生的培养质量关系重大,同时,该课程内容也是土木工程专业道桥方向学生后续进行毕业设计的主要内容和参考知识。针对该课程的特点,结合国家卓越工程师培养计划的推进和落实,对该课程的教学思路、教学方法进行教学改革和探索,对于提高教学质量和改善教学效果,培养具有较强工程实践能力和创新能力的综合性工程应用人才,具有重要的现实意义和长远的社会价值。
一、“桥梁工程”课程现状
“桥梁工程”课程是江苏科技大学土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程,该课程设置在大三的下学期,72学时,主要授课内容包括梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的设计计算、构造及施工等。除了课堂教学环节之外还包括两周时间的课程设计实践环节。在平常的教学中理论教学内容偏多,学生的实践能力得不到应有的锻炼,通过设置课程设计实践环节可以提高学生的实践能力,但是现有的课程设计存在着一些问题,实践锻炼效果不佳,使学生的实践能力和工程素质有所欠缺,与国家对高层次工程人才所要求的卓越工程师培养有所不符。为满足国家对高层次工程人才的需求,国家把培养创新型卓越工程师计划上升为高等工科教育改革的国家战略,并列入国家长期发展改革纲要。
创新型卓越工程师计划要求通过高等工程教育培养一大批创新性强、能够适应国家经济和社会发展需求的各类工程科技人才,着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题,提高科技创新能力,最终为社会培养一大批具有卓越人才特征的高级专门人才和拔尖创新人才。创新型卓越工程师的培养内涵就是着力于创新能力的提高、创新意识的训练,特别是重视强化培养工程意识、工程素质和工程创新精神,以达到提升学生的工程实践能力和创新能力的目的。
对于没有相关从业经验的在校学生,如何通过课堂学习和专业实践培养工程素质和工程创新精神,提高学生的工程实践能力和创新能力,是国家创新型卓越工程师计划对高等教育提出的新要求。教师如何通过教学方法和教学模式的改革去引导学生对本专业课程的了解更为深入,提高学生的工程实践能力和创新能力,是需要进一步深入研究的问题。本文以江苏科技大学土木工程专业道桥方向的课堂教学为出发点和切入点,对基于卓越工程师培养目标的“桥梁工程”教学改革进行了初步的研究和探索。
二、课堂教学改革思路与方法
课堂教学改革的总体目标是:在“桥梁工程”的教学实践中,培养具有专业工程素质和工程创新能力的专业人才,培养和锻炼学生应用所学知识解决专业领域现实问题的能力。为了达到这个总体目标,在教学实践中采取了以下系统的教学方法和教学改革措施。
1.理论教学和实践能力培养相结合的教学改革
在重视理论教学的同时更加突出专业知识的实用性,增加大量实际工程的文字和图片介绍,例如,在绪论中介绍桥梁类型时,结合大量的实际“桥梁工程”图片和文字介绍,加深学生对于实际工程的印象,突出专业知识的实用性。在介绍桥面铺装和伸缩缝类型时,着重介绍每一种桥面铺装和伸缩缝的施工方法和技术特点,让学生对每一种类型的桥面铺装和伸缩缝细部构造有较深入的了解,与工程实际结合起来进行教学,这样既增加了课堂内容的知识含量,也激发了学生的学习热情和学习主动性,变教师填鸭式教学为学生为主体的教学方式,体现了以工程实用性为指导的教学方法的转变。
在课堂教学中穿插介绍实际工程的设计图纸和资料,结合专业教研室的设计图纸和资料,有针对性地给学生在课堂上介绍实际工程相关部分的设计图纸、设计方法和设计要点、构造方法及措施,不再只是对书本知识的介绍。让学生接触到实际桥梁设计内容,设计图纸的绘制注意事项,设计图表的格式等。这是一个生动的专业工程教育的例子,在培养学生实践能力方面起到了很积极的作用。
在教学中期开展相关专题讲座。在教学中期学生已经学习了较丰富的“桥梁工程”课程内容,教师通过专题的形式对某一个相关工程领域的知识和内容进行综述,既具有知识型也具有趣味性,可以丰富学生的专业知识,拓宽学生的专业视野。例如,对缆索支承桥梁体系开设讲座,介绍缆索支承桥梁的发展历史,设计历史过程,现有成就和存在问题等,给学生增加了书本之外的知识,激发了学生的学习热情,增强了学生的专业工程素质,也为学生打开了工程创新能力培养的思路。
精讲专业工程案例,每讲完一种类型桥梁的内容之后,都通过专业的桥梁设计施工案例对内容进行全面总结和复习,通过视频动画介绍设计施工过程,精讲专业案例,全面加强桥梁工程专业教育和专业认识,提高专业应用能力。专业案例是学生了解专业应用的一个比较好的形式,具有较全面的专业设计施工的内容,可以弥补专业实习缺乏的不足,提高学生专业实践能力和工程创新能力。
2.启发式、讨论式教学方法的应用
在介绍每个部分新内容的时候,采用向学生提问的形式,激发学生思考,引出这一节新的内容,例如,在介绍预应力混凝土简支梁桥之前,提问学生:当桥梁跨径大于20m之后,混凝土简支梁桥是否能继续使用,如果继续采用混凝土简支梁桥将带来哪些问题,有没有办法去解决这些问题。激发学生思考这些问题,让学生发言并进行讨论,总结发言和讨论的内容后再引出预应力混凝土简支梁桥的概念,指出跨径增大后的预应力混凝土简支梁桥解决方案,开始下一节内容的讲授。通过这种启发式讨论式教学方法的应用,将更加有助于学生去总结先前学习的知识,并能将新旧知识进行对比区别,加深对知识系统性的吸收和理解。
例如,在介绍斜拉桥和悬索桥内容时,为了对比不同类型桥梁类型在跨径上的适应性,进行桥梁类型方案的对比选择讨论,假设跨径在400m~600m范围,让学生提出自己设想的桥梁类型并说明采用这种桥梁类型的理由,让学生分组讨论该种桥梁类型存在哪些设计和施工问题,加深学生对不同桥梁类型跨越能力的认识,提升了学生应用所学知识解决实际问题的能力,通过讨论指出问题,帮助学生进一步加深和强化对理论知识的学习,提高应用能力和创新能力。
3.以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革
以前,“桥梁工程”的考核方式一般采用理论考试或者小论文形式进行考查,由于本课程内容多,知识点繁杂,理论考试只能考查一些基本知识点和基本计算方法,没有办法对创新能力和工程应用能力进行考核。
小论文的考核形式是在这门课结束之后,让学生选择一个题目,查阅相关资料,进行综述和评论,通常,由于小论文的题目是一个比较窄的知识面,学生看的资料也是集中在一个课题上,写出的小论文虽然有深度,但是广度不足。以上的两种考核方式都无法体现对“桥梁工程”全面知识的把握和创新能力的培养。所以,采用了以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革,新的考核方式主要以综合形式出现,考核包括理论考试,小论文及研究报告综述,综合应用考试和建筑模型设计等。理论考试和小论文放在平时的课堂教学中,作为课堂作业去完成,这样在每讲完一个章节部分的内容之后,就可以对这个章节进行理论考试,并以小论文及研究报告综述的形式拓展课堂学习知识,让学生在课下去了解这个章节部分内容的研究和应用情况,并以研究报告综述的形式写出来。
综合应用考试是对每一种桥梁类型提供设计资料,让学生去设计构思桥梁设计的内容,将设计的思路和内容以文字和图纸的形式表达,这是一项对学生综合应用能力进行培养和考核的教学活动,有助于学生工程应用能力的提高和工程创新能力的培养。
建筑模型设计是将学生分成小组的形式,通过对桥梁结构模型的制作,帮助学生强化专业知识,提高实验动手能力。对建筑模型进行打分和点评,不仅有利于学生对于专业知识进一步的消化吸收,也有利于学生对“桥梁工程”实际施工方法的把握和明确,提高了他们的创新能力,学生提交的建筑模型经过修改优化后也可作为相关的建筑模型设计比赛的参赛作品。
4.课程设计改革
课程设计是在课程学习结束后,用两周的时间对某种跨度的桥梁上部结构进行设计,提交设计计算书和手绘的设计图纸。课程设计是一项重要的专业实践活动,可以弥补学生专业实践的不足,通过两周的设计工作锻炼和提高学生对知识的应用能力和实践能力。以往在课程设计中布置的设计任务是以几个学生为一个小组,一个小组布置一个设计题目作为设计任务,这样,在两周设计时间后一个小组所有学生提交的结果都是一样的,无法衡量一个小组内每个学生提交设计的优劣,一个小组中有的学生做,有的学生不做,反映出学生的积极性普遍不高,课程设计的锻炼实践效果不明显,只有部分学生得到了锻炼和培养。
针对这种情况,为了提高课程设计的实践效果,首先精心准备课程设计任务书,做到每个学生一个设计题目,通过变化设计条件,如桥梁上部结构类型的变化,跨径变化,混凝土材料的标号变化等,使每个学生的设计初始条件都不一样,让每个学生都能独立去做自己的课程设计,这样的做法明显端正了学生的学习态度,改善了学习风气,提高了学生的主动性积极性。其次,加强设计过程中的指导,在学生初步拟定截面尺寸、设计计算、整理设计结果和开始绘图这几个时间节点特别加强指导,确保学生能够顺利正确进行桥梁上部结构的设计工作。最后,加强对设计结果的点评工作。以往学生提交的设计计算书和设计图纸经过评阅打分之后就结束了课程设计,但是这样学生并不能了解自己设计结果的优劣和设计中存在哪些问题,没能帮助他们改正设计中的不足和提高设计水平。因此,对设计结果的点评工作不可缺少,并且需要加强这部分的工作:对每个学生提交的结果逐一检查,记录下该学生设计的优点和缺点,整理大部分学生共同存在的问题,先讲共性的问题,再逐个点评学生设计工作的优劣。通过对课程设计实践环节的教学改革,明显提高了每个学生的动手能力、实践能力和创新能力,弥补了学生工程实践教学内容的不足。
三、结语
以卓越工程师培养目标为导向的“桥梁工程”教学改革改变了以往单一的课堂灌输知识的教学方式,通过系统的教育教学改革措施,培养了学生的学习主动性和积极性,学生不仅获得全面的专业知识,而且实践能力和创新能力得到了大幅度的提高,取得了良好的教学效果。课堂教学方法和教学措施是需要不断完善的,教师也需要不断完善自己的教学和科研业务能力,总结教育方法和教学规律,提高教学水平,只有这样不断思考,反复实践,不断进步,才能按照卓越工程师的培养计划培养出更加优秀的卓越工程师人才。
参考文献:
[1]王海良,赵瑞斌,任权昌.卓越工程师培养计划下“桥梁工程施工”课程改革[J].中国电力教育,2012,(34):90,94.
我的研究领域是环境评价原理与方法,毕业后如果能投身于环境影响评价工作中当然是最理想的结果。实习期间非常幸运,自己不仅可以了解报告书(表)编制的整个工程,还直接参与到两份环评报告表的编制中,特别是看到平时经常研究的预测模型、预测方法被运用到环评报告中,真有一种莫大的欣慰感。不过,现实中的环评与理论中的环评还是有很大区别的,环评报告中的评价方法一般都选用最成熟、最有效的方法,而且在环评技术导则中都有具体的规定,从理论上说,这些方法都是比较简单比较实用的方法,我们在发小论文的时候往往不会选用这些方法,但在现实中却发挥着巨大的作用。以前导师也说过这两类环评的差异,通过实践自己对这种差异认识的更加形象,这给我今后的研究提供了一个小小的启发,那就是尝试着改进现有环评方法,使它们在评价、预测现实环境时更加实用、更加准确。
“积累经验”
说实话,现在环保行业的就业情况不是很乐观,在实习中通过与一些专家、企业用人单位交流后发现其主要症结在于:虽说我们是所谓“环境工程”、“环境科学”专业的毕业生,其实我们并没有掌握好能胜任这个行业的必要技能,一提到环境工程就是水处理,一提到环境科学就是环境管理、环境评价。这种经验缺失其实就是知识的片面和技能的单一。通过实习我就发现环评工程师真是一个知识面要求广泛的职业,不仅需要了解环保相关政策法规,掌握必要的环评理论,此外化学知识、建筑学知识都要有所涉及。退一万步说,如果你的文字功底不强,也不太能胜任这个行业。所以说,如果不在学习中多掌握点技能,很容易在工作中犯原则性错误。在我接手的两个项目中就遇见过上述问题,有个项目单位在申报时总是口口声声地说他们的生产过程没有污染,甚至还想在污染物排放量上做点文章。通过向单位工程师学习咨询,我对其中的厉害关系有了一个清醒认识,其实企业是想逃避建设配套的环保设施,当然最终我得按章办事。我想如果没有单位专业人员的帮助,我是不会认清企业这类行为的本质的。
“体察现状”
我的研究领域是环境评价原理与方法,毕业后如果能投身于环境影响评价工作中当然是最理想的结果。实习期间非常幸运,自己不仅可以了解报告书(表)编制的整个工程,还直接参与到两份环评报告表的编制中,特别是看到平时经常研究的预测模型、预测方法被运用到环评报告中,真有一种莫大的欣慰感。不过,现实中的环评与理论中的环评还是有很大区别的,环评报告中的评价方法一般都选用最成熟、最有效的方法,而且在环评技术导则中都有具体的规定,从理论上说,这些方法都是比较简单比较实用的方法,我们在发小论文的时候往往不会选用这些方法,但在现实中却发挥着巨大的作用。以前导师也说过这两类环评的差异,通过实践自己对这种差异认识的更加形象,这给我今后的研究提供了一个小小的启发,那就是尝试着改进现有环评方法,使它们在评价、预测现实环境时更加实用、更加准确。
“积累经验”
说实话,现在环保行业的就业情况不是很乐观,在实习中通过与一些专家、企业用人单位交流后发现其主要症结在于:虽说我们是所谓“环境工程”、“环境科学”专业的毕业生,其实我们并没有掌握好能胜任这个行业的必要技能,一提到环境工程就是水处理,一提到环境科学就是环境管理、环境评价。这种经验缺失其实就是知识的片面和技能的单一。通过实习我就发现环评工程师真是一个知识面要求广泛的职业,不仅需要了解环保相关政策法规,掌握必要的环评理论,此外化学知识、建筑学知识都要有所涉及。退一万步说,如果你的文字功底不强,也不太能胜任这个行业。所以说,如果不在学习中多掌握点技能,很容易在工作中犯原则性错误。在我接手的两个项目中就遇见过上述问题,有个项目单位在申报时总是口口声声地说他们的生产过程没有污染,甚至还想在污染物排放量上做点文章。通过向单位工程师学习咨询,我对其中的厉害关系有了一个清醒认识,其实企业是想逃避建设配套的环保设施,当然最终我得按章办事。我想如果没有单位专业人员的帮助,我是不会认清企业这类行为的本质的。
“体察现状”