工程实例教学在“土木工程概”课程教学中的应用

摘 要：“土木工程概论”课程是土木工程专业一门重要的专业入门课程.阐述了进行工程实例教学的思路和优点,指出在具体教学过程中可根据教学需要,通过教学设计将典型的工程案例、媒体热点和身边的工程项目补充到课程教学中去,将工程实例所涉及的知识点进行有针对性的分析讲解,做到课堂教学和工程实践教学有机结合.实践表明,在课堂教学中进行工程实例教学可有效调动学生学习的主观能动性,激发学生的学习兴趣,有效提高课堂教学效果.

关 键 词：土木工程概论；工程实例教学；课程教学

作者简介：卓德兵（1985-）,男,湖南张家界人,吉首大学城乡资源与规划学院,助教.（湖南张家界427000）

基金项目：本文系2011年吉首大学教学改革基金项目（项目编号：2011JSUJGB06）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）05-0117-02

土木工程是建筑、岩土、地下建筑、桥梁、隧道、道路、铁路、矿山建筑、港口等工程的统称,其内涵为用各种建筑材料修建上述工程时的生产活动和相关工程技术,包括勘测、设计、施工、维修、管理等.[1]

对于刚刚经历高考,跨入大学校门的大多数土木工程专业新生来说,“土木工程”是一个比较陌生的概念.对于土木工程究竟是什么,土木工程专业大学四年到底学什么,学生毕业以后能够干什么似乎知之甚少.而作为土木工程专业重要的专业入门基础课程——“土木工程概论”的开设,旨在以较少的课时和通俗易懂的方式将土木工程丰富的内容展示给刚入校的土木工程专业新生,让学生能够在较短的时间内熟悉土木工程专业的历史进程、土木工程的基本属性、主要内容、大学本科的课程设置、就业前景以及职业规划等内容,以便学生尽快了解并热爱这个行业,培养专业学习的兴趣,树立学习的目标,为后续课程的学习奠定良好的基础.

由于“土木工程概论”是一门相对较新且内容十分宽泛的课程,各高校在开设这门课程的时候,由于各自的史、专业设置和发展定位不一样,在教学内容取舍、学期安排、课时设置、教学方法与教学手段的选择等方面都会不尽相同,目前也无成熟的参照模式,虽然有关学者已对此做了大量改革探索,但目前仍然不算成熟.[2]吉首大学根据自身特色结合新颁布的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》,将课时设置为16,具体是安排到大一第一学期进行授课.本文结合笔者在吉首大学土木工程系多年的教学实践经验,对如何在“土木工程概论”课堂教学中运用工程实例教学法辅助教学进行了有益的探索.

一、传统教学中存在的问题

相对于土木工程专业其他已经讲授多年的课程而言,“土木工程概论”是一门较新的课程,在拓宽专业范围的特定背景下,这门课程教学存在的主要问题有：课程内容特别多,而学时安排相对比较少,教师在较少的课时里将丰富的专业知识传授给大一新生存在一定的难度；传统的教学方法与手段比较单一,通常是以教师课堂全讲授为主,学生往往处于被动接受状态,上课积极性不高；教学过程中无实践教学环节,纯理论的授课方式难以提起学生的兴趣,教学效果难以保证；教材更新速度不能适应教学实际.土木工程行业发展非常迅速,但是学生所使用教材因为各种原因无法跟上行业的发展,课程的教材建设存在滞后问题.[3]

二、工程实例教学法

1.工程实例教学的思路

工程实例教学是指根据教学需要,通过教学设计,挖掘教材内涵,将新闻中和身边的有关土木工程的新鲜事物、前沿知识、工程案例（成功的、失败的、令人鼓舞的、令人震撼的）补充到课程教学中去,充分发挥任课老师的主观能动性,将工程实例所涉及的课本相关章节的专业知识点进行有针对性的分析讲解,使学生在听工程实例讲解的同时,深刻理解该案例所涉及的专业知识点.

2.工程实例教学的优点

工程实例教学法打破了传统的课堂教学模式,能很好地做到理论联系实际,密切结合当前典型的工程案例、媒体热点和身边的工程项目,做到课堂教学和课外实践有机结合,有效提高课堂教学效率,发挥学生的主观能动性,提高学生的学习兴趣,同时还能克服课堂内容多而学时少、教学方法和教学手段单一、教材建设滞后、更新速度慢、信息量不足等缺点.生动形象地对学生进行系统的工程实例教育,使学生从心灵深处接受现代工程的熏陶,开拓学习视野,活跃工程思维,激活学习动力,确定人生奋斗方向.[4]

三、工程实例教学的具体应用

1.列举典型工程案例

（1）超高层建筑.在讲解超高层建筑的时候,可列举2010年建成的当前世界第一高楼——迪拜哈利法塔,说明高层建筑在设计和施工过程中需要注意的事项.比如设计上着重解决侧向受力和竖向受力问题,侧向重点在于抗侧力体系的选择,抗风设计和抗震设计,而竖向重点解决竖向压缩、徐变收缩等竖向变形问题.另外在施工中要考虑将高强混凝土一次泵送到600多米高的问题等等.

（2）钢结构.在讲解钢结构的优缺点时,可结合美国的世界贸易大厦案例来进行说明,先重点介绍其所采用的材料和结构形式,说明钢结构适用于建造高层建筑结构,然后播放一段世贸大厦在911恐怖袭击中轰然倒塌的视频,并分析其倒塌的原因来说明钢结构的致命缺点是其抗火性能差.

（3）桥梁.在讲解桥梁抗风设计的时,可给学生介绍桥梁典型的风载破坏案例,例如最具代表性是位于美国华盛顿州塔科马海峡大桥,该桥于1940年7月1日通车,而就在四个月后戏剧性地被微风摧毁.通过给学生播放该桥被微风摧毁的视频,复原当时的场景,让学生深刻体会到桥梁抗风设计的重要性.

2.结合身边工程项目

在进行“土木工程概论”授课的时候,可充分利用身边的教学资源及工程项目对学生进行现场教学,利用课余时间组织学生参观校内和当地比较具有代表性的项目,来加深学生对书本知识的理解和掌握.例如,在讲解混凝土结构建筑时,笔者引导学生到学校主教学楼、图书馆、食堂以及附近的高层住宅等参观,让学生加深对框架、框架剪力墙和剪力墙等建筑结构形式的认识,并现场观察梁、柱、板、墙等重要受力构件,熟悉每一类构件的作用、形状、尺寸、布置以及受力变形特点,并理解力在构件中的传递过程.而在讲解不同结构形式的桥梁的时候,笔者组织学生到附近的矮寨特大悬索桥、鸬鹚湾刚架桥、大庸桥、观音桥等典型的悬索、斜拉、拱桥、刚架桥等进行现场参观教学,让学生理解不同结构形式桥梁的组成、受力特点以及相互间的区别.通过现场教学拉近了土木工程与学生之间的距离,使学生认识到每天的生活都与土木工程息息相关,也会让学生在以后的生活和学习当中更加留意身边的工程案例.3.联系当前媒体热点

（1）上海楼脆脆.在介绍基础工程这一章节桩基特点时,笔者给学生重点介绍了当前媒体特别关注的“上海楼脆脆”.2009年6月27日,上海一栋刚竣工还未交付使用的高楼,由于不正确的两次堆土施工导致房屋桩基础在侧向挤压力作用下断裂,从而导致楼房整体倒覆.通过此案例说明桩基主要用来承受轴向压力作用,而在侧向力作用下,桩基极容易破坏.

（2）芦山楼坚强.在讲到防灾减灾这一章节内容时,笔者给学生介绍了被媒体誉为“楼坚强”的芦山县人民医院.2013年4月20日四川省雅安市芦山县发生7.0级地震.距离震中10余公里的芦山县城,当时地震烈度等级介于度之间,设计烈度为七度的芦山县人民医院新门诊综合楼却几乎毫发未伤.究其原因,是大楼地基与地面建筑之间采用了83根橡胶支座,形成良好的隔震,从而阻止地震作用向上传递.此案例说明了隔震能有效减弱结构在地震作用下的反应,从而达到减小地震对房屋结构破坏作用的目的.

（3）三亚楼歪歪.在讲解地基不均匀沉降的时候,则可以以三亚市中级人民法院为例.该法院办公楼建于1996年,主楼共12层,在投入使用13年后,三亚中院启动了装修、改造计划.而在办公楼改造、装饰过程中,由于加装了过重的钢结构和使用了过多的大理石等装饰材料,大楼楼体严重超负荷,使得大楼原有的地基无法承受新增的压力,导致大楼主体出现倾斜,成为危房.

（4）武汉桥坚强.在介绍桥梁施工时,笔者列举了武汉长江大桥,该桥竣工于1957年10月,大桥修起后经历了70多次撞击仍无恙,最大一次撞击发生在2011年6月6日,一艘万吨级油轮撞上7号桥墩,撞击后,大桥桥墩除有擦痕外,没有其他问题.该桥之所以如此坚固,是因为在修建过程中采用了当时世界领先的“栽牙齿”工艺.通过这个案例,有效地说明了施工工艺对桥梁的安全和可靠是否能达到设计要求起到至关重要的作用.

四、结论

“土木工程概论”是土木工程专业一门重要的专业入门课程,通过这门课程的学习,使学生在较短时间内熟悉土木工程所涉及领域的内容和发展情况,以便学生尽快了解并热爱这个专业,培养学生学习的兴趣,树立学习的目标,为后续课程的学习奠定良好的基础.工程实例教学是指根据教学需要,通过教学设计将典型的工程案例、媒体热点和身边的工程项目补充到课程教学中去,充分发挥任课老师的主观能动性,将工程实例所涉及的课本相关知识点进行有针对性的分析讲解,使学生在听工程实例讲解的同时深刻理解该案例所涉及的专业知识点.它打破了传统的课堂教学模式,有效克服传统教学的不足,做到课堂教学和工程实践教学有机结合.实践表明,在课堂教学中进行工程实例教学可有效调动学生学习的主观能动性,激发学生的学习兴趣,有效提高课堂教学效果.