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时间:2023-07-28 16:32:57
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇水利水电工程研究生方向范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
关键词:水利水电工程;信息化系统;水资源开发利用;公众服务
随着信息自动化技术的进一步加快,网络信息化、智能自动化技术在各行各业中得到广泛应用,尤其是陕西省政府近几年来逐步加快推进“数字陕西、数字丝路和智慧城市”的信息化建设要求,建立完善的基层水利信息化设施系统已成为农业小水电“增效扩容改造”研究的重要内容。水利水电工程信息化,是充分利用网络技术、信息化技术、智能自动化技术,对水利水电工程的信息数据进行分散采集、远程传输、集中处理和综合利用,以充分挖掘水资源现存潜力,提高水利水电工程信息化资源的综合应用水平和交互共享程度,全面提升水利水电工程的社会公益和水事处理的效率和效益水平[1]。
1 县级水利水电工程信息化建设现状
为了合理开发利用水能资源,一批以发电为主兼顾防洪、灌溉、农村供水、城市供水、养殖旅游等功能的农村小水电得到建设开发,在农村社会经济发展中起到非常重要的作用,也是农村电网能源的重要载体。但这些水利水电工程在规划建设过程中,由于受传统建设理念、建设技术水平、综合资金等因素的影响,在应用水利信息技术来全面提升水利行业在国民经济、社会基础设施服务等方面的整体能力和水平方面,还存在较大的滞后性,严重影响水资源数据资源效益和资源交互共享社会服务功能的正常发挥。一些县级水利主管部门仅配备几台计算机,其功能也仅局限于洪水预警预报和局域网络资源共享,许多宝贵的信息仍停留在某些部门内部没有实现社会公开共享,没有得到合理的采集、保存和分析应用[2]。对于一些防汛抗旱水利部门而言,由于缺乏系统完善的应用开发系统,其雨量站、水文站缺乏系统规划,布置不合理,甚至有些水库站点没有必要的水文监测设施和水清监控设备,无法实现短期洪水的预测、预报和分析,给整个水利水电工程安全运行防洪决策提供不了必要的数据资料,不能给防洪决策的科学制定提供参考。另外,水环境破坏、河道弃渣淤积等,导致河流发生洪灾机会大大增加,加上没有必要的信息化监测和监管系统,河流生态和工程区居民的生命健康问题也越来越严重。为了合理解决有限水资源的供需日益紧张问题,提高水利水电工程水资源的安全水平,充分发挥工程的发电和社会服务功能效益,建设基于水利信息化技术为核心的网络服务和资源共享系统,有效提升工程在国民经济发展和社会服务等方面的功效,也成为水利水电工程建设发展的必然方向。
2 加强县级水利水电工程信息化系统建设的几点建议
2.1 建设完善基础数据库和水利资源共享数据服务中心
基础数据库是实现有限水资源合理开发利用和优化配置的核心,其应包括:水文水资源基本数据库、水利水电工程建设运营基本数据库、水资源调配管理基本数据库和水利行业行政主管基本数据库等。通过系统完善的县级水利水电工程基础数据库的建设,为各行业水资源的优化配置提供全面、准确的数据信息资源,充分发挥水利社会服务功能。水利资源共享数据服务中心,是县级水利水电工程信息资源汇集、统一存储和管理、交互共享和服务的核心,它将全县乃至周围县市水利资源信息进行全面、标准的汇集,从而实现水资源的交互共享,可以有效提高水资源合理调配和开发利用的科学性、完善性和准确性。要充分收集各河流规划信息、水文气象资料、降雨径流数据、历史洪水资料、旱情旱灾、地质灾害、饮用水质、水土保持等信息,实现水利本行业和跨行业等进行全面系统采集,并通过信息化系统实现资源的交互共享。
2.2 完善区域河流洪水预警及防汛抗旱指挥信息系统建设
要在前述基础信息数据库和水利资源共享数据服务中心建设的基础上,根据系统采集的水文气象、水情、水情、工情等信息,结合智能预测专家系统等,合理分析预测区域暴雨、洪水等特性,并结合现有的县级抗旱防汛指挥系统和市级洪水预警中心平台,建立集水利水电工程防汛抗旱管理部门县级防汛抗旱指挥部市级防汛抗旱指挥中心,三层级为一体的综合防汛指挥系统,实现汛期防洪数据信息资源的快速采集、远程传输和集中分析管理,及时掌握旱期、汛期可能出现各种地质灾害和险情。在信息化系统建设过程中,除了常规的旱期、汛期基础数据采集外,还需要结合GIS地理信息系统、3S卫星遥感云图信息等建设模拟仿真的综合防汛抗旱指挥系统,实现防汛抗旱方案的可视化动态模拟仿真,确保防汛抗旱计划策略具有较高的可行性和可实施性。
2.3 建设完善水资源合理开发利用和优化配置管理系统
在“十三五”期间,要结合水利水电工程尤其是农村小水电工程特性,借助“农村小水电增效扩容改造”工程实施契机,做好水资源合理开发利用系统建设。建设完善水资源优化配置管理系统,实现有限水资源数据的全面接受、统一归类保存和综合加工分析,实现水环境容量综合评价、水资源调查分析、水资源规划调度及保护监督、取用水许可管理等功能为一体,充分挖掘有限水资源内部开发利用效益,全面提高其社会服务功能。
2.4 建设多参数水质监测和水土保持监管系统
在“十三五”期间,要加快水质监测和评价信息系统建设,充分结合“固定、移动、自动和智能分析”等多种方式进行水资源和水质信息的全面采集。建设集多参数同步采集为一体的水质信息管理系统,实现定期监测水质,快速响应突发性水污染数据信息采集功能,便于为相关管理人员和突发性事件应急处理预案,提供详实的数据资料。建立多参数水质监测与评价信息化管理系统,确保居民、牲畜的饮用水安全和工业可靠用水。加强水土流失和水土保持效益监测,为泥石流等灾害预防、预控等提供完善的信息化数据资源。
2.5 建立水利信息数据共享公众服务平台
在区域水资源信息基础数据库和水利水电工程建设管理基础数据库的基础上,建立包括:区域水资源概况及开发利用现状、水利科技及政策法规、水质水价信息、气象水文数据等数据资料的信息数据共享公开服务平台,实现水利数据资源的公开共享和公众信息服务。并开放群众监管窗口平台,不断修正系统平台功能和技术服务,有效提高县级基层水利部门的综合办公效率和公众服务的社会透明度,推动水利政务的持续、稳定和健康发展。
3 结束语
经过“十一五”和“十二五”的数字信息发展,陕西县级水利水电工程信息化建设水平迈上了一个新的台阶。但现有的县级水利信息化系统其功能大多基于业务应用功能需求而开发,主要为满足水利主管职能部门的垂直管理功能,而缺少横向的交互共享和集成统一,数据资源共享公众服务水平有待进一步提高。在“十三五”建设期间,作者建议应从基础数据建设、洪水预测预警、防汛抗旱、水质监测、水土保持监测和效益评估、公众服务等方面,加强信息化系统功能建设,有效推动水利水电工程信息自动化技术的快速发展。
参考文献
[1]李东风.中国水电信息化建设工作“十一五”总结和“十二五”规划[J].中国建设信息,2011(8):10-17.
关键词:胶凝材料学;水工建筑材料;研究生教育;创新能力;教学模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)42-0149-03
引言:
建筑材料质量和性能的好坏,直接影响到建筑物的质量和安全,建筑材料的发展和革新对于经济发展社会进步具有十分重要的促进作用。同时,人们也更加关注混凝土技术的进步与发展,以期混凝土材料与技术与时俱进,性能更完善,使用寿命更长,技术更先进,与环境更协调,在节能减排、节约资源方面发挥作用并满足可持续发展的原则。新疆地区地理位置特殊,气候具有严寒干燥、昼夜温差大、年际温差高、干湿交替频繁、冻融循环剧烈,地下水硫酸盐含量高,天然砂石骨料碱活性高等特点。近年来,随着“丝绸之路经济带”战略的逐步深入,新疆的水利、交通、能源、工业与民用建筑、市政等基础设施建设稳步推进,混凝土,作为这些建筑物的主要建筑材料,其在新疆特殊气候和地质环境下的抗裂性能、抗冻性、抗碳化性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能就备受工程界和学术界的广泛关注。
混凝土建筑物的工作形态与混凝土中胶凝材料的组成、结构、水化进程以及硬化体的结构密切相关。要深入研究严寒干燥区混凝土的抗裂性能、抗冻性、抗碳化性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能,需系统掌握组成混凝土结构的胶凝材料的组成和性能以及水化硬化机理和改善硬化体结构与性能的途径。《胶凝材料学》作为普通高等学校建筑材料与制品专业、无机非金属材料专业必须课程,它系统介绍胶凝材料的基本原理和规律,突出常见胶凝材料的特性和应用的一门课程。
寒区工程结构与材料研究是新疆农业大学水利与土木工程学院水利水电工程二级学科下的一个重要的研究方向。而本质上,水工建筑材料属于水利工程和材料工程与科学之间的“交叉学科”,因此设在水利工程类院系下的材料方向研究具有其相对的独立性。本文结合教学经验,针对水利水电工程二级学科下的水工建筑材料专业研究方向的研究生培养问题,分析《胶凝材料学》课程教学现状,对加强学生创新教育提出一些改进教学模式。
一、教学现状
1.研究生课程设置现状及分析。在研究生教育中,课程设置是一个很重要的问题。近年来,我院已有十余位研究生围绕掺工业废气物(粉煤灰、粒化高炉矿渣、锂渣、钢渣等)的高性能混凝土进行选题,并从宏观方面对其抗裂性能、抗冻性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能展开研究,取得了较为丰硕的研究成果。但,我校对寒区工程结构与材料研究方向的研究生的课程设置中,主要以《高等水工结构》等水利水电工程主体课程为主,仅针对水工建筑材料研究方向设置了《胶凝材料学》等课程。经调研,以拥有国家重点一级学科――材料工程与科学的同济大学、武汉理工大学等国内重点高校的研究生培养计划为例,为该一级学科下建筑材料研究方向的研究生开设了《胶凝材料学》、《混凝土材料破坏原理》、《材料热力学》、《材料动力学》、《材料流变学》等专业理论课程,也开设了《材料谱学与分析技术》、《电子显微分析》、《材料现代测试技术》等介绍现代试验技术和微观测试手段的课程;国外高校里,以荷兰的Delft科技大学和英国的Dundee大学为例,开设有《Concrete Durability》、《concrete Fracture》、《Chloride Resistance of Concrete》及《CONCRETE:Microstructure,Properties,and Materials》等专业理论课程及测试技术和微观测试手段,取得具有学术意义或应用价值的研究成果。因此,对我校寒区工程结构与材料研究方向的研究生来讲,目前的相关课程设置偏少,研究生缺乏坚实的基础理论知识和创新意识,对本领域现代试验技术也缺乏了解,从而导致研究成果多停留在对混凝土宏观性能的描述阶段,缺少采用现代试验方法从微观角度进行表征,也缺乏采用基础理论知识从影响机理方面对混凝土宏观耐久性能及变化规律进行诠释[1][2]。
2.课程教学内容。《胶凝材料学》主要任务是要求学生从材料科学的基本原理出发,以硅酸盐水泥为重点,掌握胶凝材料的组成、结构与性能的关系;胶凝材料水化、硬化过程的基本规律;胶凝材料硬化体结构与工程性质的关系;硬化体形成过程与工艺参数的关系;胶凝材料硬化体结构、性能与环境的关系等[3]。
作为我校水工建筑材料研究方向专业知识的延续和补充,它不仅巩固了本科《建筑材料》中关于硅酸盐水泥生产原理、过程及方法,水泥水化反应进程,水泥组成、结构与性能间的关系,水泥硬化体形成及工程应用等相关知识,而且进一步要求学生掌握石膏、石灰、镁质胶凝材料等多种胶凝材料的特性和应用[4]。
3.教学对象特征。在教学内容方面,课程教学中内容涉及到水泥、石膏、石灰等胶凝材料的相关特性和应用,而不同的胶凝材料拥有不同的特点,课程要求学生掌握常用胶凝材料的特点和应用,这些内容中只有水泥、石灰等胶凝材料与日常生活联系相对紧密,其余胶凝材料与实际生活中联系相对较少,教学内容多而抽象枯燥[5];另一方面,由于胶凝材料教学课时较少未能安排实践环节,众多的胶凝材料的特性及应用只是在课堂教学中提及,教学内容中部分内容理论与实践脱节,学生无法通过自身实践去检验课本中的理论知识,从而影响到学生自主学习兴趣的培养,导致学生学习兴趣不高,自主学习动力不足,无法促进学生创新能力的培养,仍存在为考试而学的不良习惯[1]。
教学模式方面,教学仍然以教师讲授为主,由于课程教学学时有限,教学是片面强调教师的主导作用和权威性,忽视学生的主体地位,基本是老师上课“满堂灌”,学生上课“被动接受”,课程教学方式极大地限制学生的创新思维,使得学生上课没兴趣、注意力不集中,课程效果较差。
4.考核方式。传统考核方式是:考核成绩=平时成绩×30%+考试成绩×70%,平时成绩主要来源于出勤率和作业,为了掌控学生学习效果,教师也经常提出一些问题由学生查阅文献后交出作业,课后教师根据学生提交的文件对学生的作业进行评分,也可对课堂的教学效果进行评估。这种作业评价方式其实也是一种过程考核模式,而课堂教学是教师对着学生讲解各种胶凝材料的性质、应用,学生往往在考试前突击复习,这样的学习方式也可以得到很高总评成绩,但是这种过程考核方式忽略了对学生自主思考、自主探索未知知识的解决方案等能力的培养,即学生只要认真听课,不用独立思考,也能得到很好的作业成绩,但到期末考试时,问题就凸显无遗。具体表现为:针对一个新的问题,很多平时不注重思考能力锻炼的学生,不知道如何分析问题和解决问题,最终导致综合考核差。
二、教学模式探索与实践
针对传统的《胶凝材料学》课程教学模式中存在的弊端,笔者所在课题组通过多年教学经验,并结合科研和生产服务经历,在教学活动中采用多种教学方法和手段,逐步探索出适合本学科多民族学生的教学模式。
1.教学方法与手段。(1)多媒体结合案例教学。运用多媒体声、光、图像进行教学,不仅加快课程教学进度,而且还可以给学生以直接视觉听觉冲击,能加深学生对胶凝材料的认识,多媒体可以将胶凝材料的生产、工程应用等通过视频和动画的形式生动地表示出来,如水泥的生产和水化等过程,丰富学生生产实践知识,提高教学效果,再运用多媒体教学同时融入案例教学方法,激发学生兴趣和创新意识,如“635”水库枢纽发电洞结构腐蚀机理及防护措施的研究与应用、高性能混凝土在乌伦湖渡槽工程中的应用等课题组完成的经典案例,介绍所运用的胶凝材料学及高性能混凝土的相关知识。(2)实践教学。课程知识源于实践,最终也应用于实践,课程教学中,将理论教学与生产实践相结合,鼓励研究生走出课堂,到生产一线,丰富课堂学习的知识。利用课题组与水泥生产企业以及粉煤灰生产企业的合作关系,组织研究生赴天山水泥厂、全荣水泥厂、电厂、八一钢铁厂参观水泥生产线、粉煤灰分级收尘过程以及钢渣产生过程,并与企业技术人员座谈,加深研究生对水泥等胶凝材料的生产过程的认识。(3)理论结合实践。鉴于本专业研究生就业方向主要集中于水泥基材料方面的工作和研究,本课程重点放在硅酸盐水泥生产和粉煤灰等辅胶凝材料的产生及其水化进程与应用方面,并引导学生将其基本原理和学习思路用于其他胶凝材料的性质和运用中,着重区分比较各胶凝材料水化规律和应用条件之间的联系和区别。利用学院为学生搭建的实践平台,鼓励研究生参加或指导本科生混凝土设计大赛、水泥轻舟等行业竞赛,通过在实践中巩固所学知识,同时也激发学生对本专业的热爱,推动学生自主学习。(4)课堂研讨。适时组织相关方向的研究生、校内外相关方向教师,采取学术交流的形式对所学知识点进行讨论,激发研究生学习兴趣,引导研究生及时理解与掌握新型胶凝材料,解除学生对其神秘感,激发学生探索新材料的热情。值得一提的是,有些研究生受在胶凝材料学课程学习和研讨过程中的启发获得新思路,然后对新思路提炼出创新点并做深入研究和探索,进而围绕该内容作为学位论文的选题,取得了较好的效果。
2.考核方式。单一的试卷成绩的考核方式已经不能反映学生对课程知识的掌握程度和获取信息的能力,更不能反映学生的创新能力水平,多种考核方式并存将有利于全方位反映学生对课程知识把握程度和多方面能力。
本课程考核办法分为两种:(1)针对研究课题或感兴趣的方向,广泛查阅文献后,写出文献综述,并作相关研究方向的研究进展报告,也有同学将此作为开题报告。(2)运用胶凝材学及高性能混凝土的理论知识及原理,设计出新型的材料,并提供详细对比试验方案和试验成果。
以上两种考核办法中:考勤占5%,课堂表现为10%,考核成绩占85%。
三、结论
研究生创新能力培养是个复杂的系统工程,胶凝材料学对于水工建筑材料方向的研究生创新能力的培养至关重要,只有针对水利水利水电工程二级学科下的水工建筑材料研究方向的研究生课程设置以及传统《胶凝材料学》课程教学中出现的教学内容、教学方法等方面出现的问题,转变教学观念,合理安排教学内容,采用现代教育手段,强调理论联系实际,重视实践教学,采用多种考核手段,因材施教,引导学生自主学习,通过在身临其境的实践中巩固所学知识,激发学生对本专业的热爱,增加学生创新能力。
参考文献:
[1]刘尧.创新人才培养需要转变的教学观念[J].中国高等教育,2010,(1):45-47.
[2]王宝民.建筑材料方向全日制工程硕士研究生培养方案与课程体系建设[J].中国校外教育,2011,(8):120-121.
[3]林宗寿.胶凝材料学[M].武汉理工大学出版社,2014.
[4]岳雪涛,张丰庆.浅谈《胶凝材料学》课程在建材专业学生培养中的重要作用[J].教育教学论坛,2013,(27):100-101.
[5]张京英,罗会甫,张彤,等.《胶凝材料学》课程教学中加强学生创新教育的研究与实践[J].中国校外教育,2012,(6):142-143.
Teaching Model and Practice of Cementious Materious for the Exploiting of Innovation Ability of Graduate Students Major in Hydraulic Material
GONG Jing-wei,LI Shuang-xi,SUN Zhao-xiong
(College of Hydraulic and Civil Engineering,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)
一、培养方案的优化与应用型人才培养特色的体现
在2010年新一轮人才培养方案调整前,我们首先在调研全国类同我校开设的热能与动力工程专业及方向的高校教学计划的基础上,根据我们自身专业的办学实践以及国家在西南地区对“热能与动力工程专业”人才的社会需求,结合学校新的本科人才培养计划的调整,对原有的培养方案进行大胆的改革优化,将本科人才4年的培养计划分为五大人才培养模块,即:人格与素养课程群、表达与理解课程群、发展基础课程群、专业与服务课程群、研讨与探究课程群,将原来的课程教学计划按照这五大模块进行归类优化,并科学地分配各个模块的学分比例。我校该专业主要侧重于水轮机、水泵设计、制造、水电站机电设备运行维护与管理人才的培养,在人才培养方案中自始至终贯穿水力机械的设计与制造技术为主线,注重水力机械及工程、水利水电动力工程两个专业方向的课程在人才培养中课程的互选与知识的融合,建立水力机械及工程设计制造以及水利水电动力工程设计、运行、维护与管理合二为一的人才培养体系特色,从机组的选型设计、结构设计、生产制造、安装检修、运行维护与管理等各个方面理论联系实际,同时还注重相关专业知识的融合,如水文、地质、水工建筑、施工以及电站监测等。因此,毕业的学生主要集中在水轮机、水泵设计制造企业、水电工程设计院、工程局、各大中小型水电站。在课程内容设置上,着重强化两个专业方向的理论教学与实践教学的相辅相成、相互渗透,进一步突出对专业知识综合运用的能力、系统工程设计的能力、创新能力与工程实践能力的培养。其中,理论教学环节的五个课程群中分别设置了必修、选修课,在专业与服务课程群中又分别设置了核心课程以及各专业方向的选修课程,两个专业方向上的可相互替换课程供学生选择,能较好地满足学生个性的培养。
二、专业实践性教学环节改革实践与应用型人才培养特色的体现
国家级特色专业“热能与动力工程”的主要专业性实践教学环节有:专业认识实习、专业课程的实验、专业课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等,专业实践性教学环节主要是充分利用该专业较好的校内实验室条件和校外实习基地,在实践性教学环节内容和实践教学模式方面进行如下大胆的优化改革与实践。
1.充分利用校内资源,建设专业校内实习基地,全天候向学生开放。该专业的学科基础好,该专业所在的学科是四川省重点学科,该专业的实验室始建于1974年的学校水力机械实验室。历经三十余年的发展和历史积淀,经过几代人的艰苦创业和辛勤工作,创立了今天实验室建设与发展的坚实基础,该专业的水力机械实验室依托于教育部与四川省共建的流体动力机械实验室、流体机械及工程四川省重点实验室、流体机械四川省高校重点实验室、四川省水电工程示范中心、学院实验中心等,拥有较好的教学科研条件,装备有大型流体机械试验台、B级泵阀试验台、多相流动试验台、三维PIV测试系统、三维激光多普勒测速及粒子动态分析仪系统、三维热线/热膜风速计、高速摄影机、频谱分析仪系统、水利水电工程仿真系统、智能建筑仿真系统、流体机械虚拟产品开发平台、Fluent流动计算分析软件等国内外先进水平的教学和科研设备,本专业的学生可全天候到实验室开展现场参观教学、专业课程实验、专业课程的设计、毕业设计。专业实验室为学生的校内实习、实践提供了有力的保障。
2.充分利用校外资源,建设专业校外实习基地群,并聘请校外兼职教师指导生产、毕业实习和毕业设计。该专业充分利用办学历史较长、有较好的校友资源的优势,在校外建立了二十余个专业实习基地群,并在实习基地聘请了一批实践经验丰富、理论水平较高的本专业的老大哥或老大姐。如在重庆水轮机厂我们聘请的邱江维副总、高工,宜宾富源水电设备制造有限公司的赵爱民副总、高工,东电集团东风电机股份有限公司的胡江鸿总经理、高工,东电集团东方电机股份有限公司的石清华副总、教授级高工、四川华电瓦屋山水电开发有限公司的赵勇副总、厂长等等,有了他们的帮助与指导较好地解决了该专业两个方向的生产、毕业实习和毕业设计。
3.探索将“生产、毕业实习”转变成“生产、毕业实践”的实习模式。由于实习基地单位的生产任务普遍较重,很多实习单位均把接待实习变成了一定形式上的参观学习,根本不让学生在现场动手。于是,我们利用聘请校外实习指导教师的办法,在实习基地聘请具有专业技术特长的专家、具有丰富管理经验的领导作为学生生产、毕业实习、毕业设计的指导教师,成功探索将“生产、毕业实习”转变成“生产、毕业实践”的实习模式。同时,校内指导教师和校外指导教师相互密切配合,有效提升了校外现场实践性教学环节的质量。如我们在实习现场进行水泵(叶轮)的木模制作工艺教学时,就邀请企业具有丰富木模制作经验的工人师傅为指导教师,现场给同学们进行制作讲解,同学们再自己动手现场制作,通过这一学习过程,不仅同学们掌握了有些书本上根本找不到的技能,而且锻炼了同学们的实际动手能力。在水电站的实习中,如果没有校外指导教师的现场指导,光有校内指导教师,同学们根本就不可能完成水电站机组的开停机操作,以及日常维护检修跟班操作等实习项目。
4.积极倡导学生参与到教师的科研项目中,教师将科研项目引入到学生的毕业设计题目中。在热能与动力工程专业的学生中,已基本形成了一股好的学风,同学们积极与专业课程教师联系,积极参与到教师们的科研课题组中去,教师们也非常愿意本科生同学参与研究工作。如同学们参与宋文武老师的红岩子水电站协联关系曲线的现场测试工作项目,参与符杰、曾永忠老师的水轮机水泵CFD分析计算等课题,近年来学生毕业设计的题目中,教师的科研真实题目多了,结合毕业生就业需求课题的题目也多了。
5.积极鼓励本科生与本学科专业的研究生共同学习。学院为每一位本专业的研究生配有研究学习室,这些研究室均是开放的,同时也对本专业的本科生开放,本科生可以进研究室与研究生一道共同学习。我们还为西华大学西华学院的热能与动力工程专业的学生在研究室提供学习的地方,直接参与到研究生的科研项目研究中去,共同学习与讨论。
(华北水利水电大学,河南 郑州 450011)
【摘 要】本文论述了我校申报设置城市地下空间工程专业的必要性, 从学校已具备的学科和专业基础条件、实验条件、师资队伍条件和专业办学条件等方面分析了可行性,最后从专业特色建设问题,专业社会认同问题培养方案和专业教材问题等方面提出了存在的主要问题。
关键词 城市地下空间工程;专业设置;教学科研;培养方案;专业特色
城市地下空间工程专业是根据我国城市建设发展趋势和城市地下工程建设过程中人才匮乏的实际情况而设立的新专业,自从2002年,中南大学首先开设城市地下空间工程专业,目前已有30余所高校开设了城市地下空间工程专业。然而,由于高校办学特色和背景不一样,在准备申办城市地下空间工程新专业时,首先要考虑在自己高校办学特色下能不能申办该专业,怎么办好该专业等关键问题,华北水利水电大学作为水利水电为特色的高等院校,在申办城市地下空间工程专业过程中,也结合自身的基本条件对其必要性和可行性等一系列问题进行了充分的论证。
1 城市地下空间工程专业设置的必要性
1.1 城市地下空间工程具有广阔的发展前景
随着我国城市的快速发展,城市规模不断扩大,人口膨胀,不同程度地出现了城市建筑用地紧张,道路交通拥堵,基础设施落后,环境恶化等问题,为了解决这些问题,保证城市经济的可持续发展,人类必须大量的利用地下空间,我国著名防护工程和地下工程专家、中国工程院钱七虎院士曾经说过21世纪对人类来说是“地下空间”的世纪。地下空间开发利用规模将会是越来越大,城市地下空间工程建设项目将会越来越多,这必将吸引大量的资金投入和人力资源,开发地下空间是大势所趋。
1.2 城市地下空间工程建设急需大量的专业技术人才
随着经济发展和城市地下空间工程建设的不断推进,各地修建了一定规模的地下建筑设施,包括人防工程、地铁、地下停车场、地下管线、市政公用设施等,特别是近年来全国多个城市开始大量建设地铁,城市地下隧道和地下商场等,城市现代化建设急需大量受过城市地下空间工程专业知识系统教育的高级技术人才,必须尽快培养城市地下空间工程方面的专业技术人才以满足工程建设对人才的需求。
1.3 增设城市地下空间工程专业是我校服务于中原经济区建设需要
我校作为一所以水利水电为特色的大学,是河南省重点建设的综合高等院校,担负着为水利水电行业和河南地方经济发展,提供科技支撑和培养人才的重任。申报城市地下空间工程专业,一方面为了进一步完善我校土木建设方面的专业群,另一方面将我校在土木工程、地质工程、水利工程等专业方面的科学研究优势转化为人才培养的优势,为中原经济区建设乃至全国需要培养出更多具有城市地下空间工程专业领域的高级专业人才。
2 城市地下空间工程专业设置的可行性
2.1 我校具有开展与城市地下空间工程专业相关的学科和专业基础条件
我校目前建设有土木工程一级学科省级重点学科、地质资源与地质工程一级学科省级重点学科,相应的与城市地下空间工程专业的比较接近有地质工程、土木工程(岩土及地下建筑方向)、土木工程、交通工程等专业。其中“地质工程”专业被教育部批准为第三批国家级高等学校特色专业建设点,土木工程、交通工程、工程力学专业为河南省特色专业建设点。
2.2 我校具有开展城市地下空间工程专业的实验条件
我校目前建设与城市地下空间工程专业相关的实验室有河南省岩土力学与结构工程重点实验室、地质工程综合实验室和地质工程实验研究中心等,实验室设备齐全,性能先进。其中河南省岩土力学与结构工程重点实验室定位于岩土力学与结构工程领域的应用基础研究,实验室经过近十年的建设,试验设备有了长足发展,仪器精度高,功能强大,能完成高水平的科研项目。地质工程综合实验室承担了学校的地质工程、土木工程(岩土及地下建筑方向)、水利水电工程等本科及研究生专业课程实验教学。地质工程实验研究中心是专门的科研实验室,近年来,承担了国家级项目、水利部及河南省项目等各类技术服务项目多项。
2.3 我校具有开展城市地下空间工程专业的师资队伍条件
目前,我校从事岩土工程、地质工程等专业的教学科研人员约为50多人,具有副教授以上职称人员占到一半以上,大部分教师都具有博士学位,这些教师大都具有城市地下空间工程方面的专业背景,有的还从事过现场实际工程的施工工作,理论知识扎实,工程实践经验丰富,是一支中青年学术骨干为主的教学科研队伍。待城市地下空间工程专业申报成功之后,可以对教学计划进行调整安排,还可以有计划地引进人才和安排有关教师外出进修,教学科研师资队伍条件可以满足城市地下空间工程专业教学科研方面的需要。
2.4 我校在城市地下空间工程专业办学方面,已经有了一定的基础
1994年,我校开始了基础工程专业(专科)的招生工作,1997年升为本科专业土木工程专业(岩土与地下建筑方向),该专业的地下建筑方向与城市地下空间工程专业非常相近,18年来,已经为国家培养了大量优秀毕业生,毕业生受到用人单位的好评,目前该专业培养思路清晰,师资力量雄厚,教学科研设备齐全,这些都为开办城市地下空间工程专业打好了良好的基础并积累了丰富的经验。
3 存在的主要问题
3.1 招生就业问题
自2002年中南大学首次开办城市地下空间工程专业以来,该专业诞生时间只有10余年的时间,相对传统土木类学科,如岩土工程、隧道工程等,诞生时间并不长,社会认可度相对差很多。很多人不清楚该专业是干什么的,将来就业主要做哪些方面的工作,这样就造成了该专业在刚开始开办时存在招生和就业问题以及如何让社会认可的问题,尤其对于水利院校更是如此。
3.2 培养方案制定和专业课程教材问题
城市地下空间工程作为新专业,尽快制定科学合理的培养方案和编写高水平的专业教材就显得十分重要,如何在培养方案制定中体现我校水利背景特色也是需要考虑的问题。同时,作为一个新专业,适合该专业的专业课程教材不多,影响了该专业培养质量,为适应我国城市地下空间开发现状与前景,迫切需要加强相关专业课程的教材建设。
4 结束语
针对当前城市地下空间工程建设的大趋势以及对该专业人才的需求,有必要进一步增加设置该专业的院校数量,进一步加大招生宣传力度,增加社会认可度,进一步完善专业人才培养方案,抓紧编写该专业教材,为我国城市地下空间培养更多专业技术人才。
参考文献
[1]钱七虎.城市可持续发展与地下空间开发利用[J].地下空间,1998,18(2):69-74.
[2]陈海明.城市地下空间工程新专业的机遇与挑战[J].科技信息,2012,(33):483-484.
工程学院前身为1952年创办的水文地质工程地质系和1954年创办的探矿工程系,有着深厚的办学历史和积淀,已发展成为以地质工程、岩土工程、土木工程及安全工程学科为特色的重要的工程人才培养基地。学院拥有雄厚的师资力量、先进的实验设备和高水平的科研队伍,多年来为我国国民经济建设输送了大批高质量人才,为我国城市建设、水利水电工程、交通工程、矿产资源勘探与开发、地质灾害治理、安全管理等领域做出了突出贡献。工程学院下设工程地质与岩土工程系、勘察与基础工程系、土木工程系、安全工程系、力学教学部及院实验中心(湖北省级实验教学示范中心),设有教育部长江三峡库区地质灾害研究中心、岩土钻掘与防护教育部工程研究中心等专业科研机构12个。现有教职工150余人,包括教授40人(博士生导师21人),副教授45人。其中,中国工程院院士2人(兼职),俄罗斯科学院外籍院士2人,国家教学名师1人,湖北省教学名师1人,教学团队1个,湖北省教学团队1个。工程学院设有本科专业(方向)8个,硕士学位学科点9个,博士学位学科点6个,博士后流动站3个。学院正形成以地质工程学科群与岩土工程学科群为龙头的,集教学、科研、生产为一体的学科综合优势。学院的建设目标是在本世纪初,办成在国内、国际上有影响的,集教学、科研、开发于一体的重要工程技术人才与学术研究基地。学院不仅拥有学士学位授予权,而且拥有其硕士学位、博士学位授予权,建有相应的博士后流动站。
土木工程为湖北省在建品牌专业,所依托的“土木工程”学科为湖北省重点学科。在学生培养过程中,注重夯实基础,强调能力培养,突出专业特色,深受用人单位好评。培养的学生能够掌握工程力学、结构力学、岩土力学的基本理论,工程规划与选型、工程材料、结构分析与设计、工程地质勘察、地基处理方面的基本知识,有关建筑机械、电工、工程勘测与试验、施工技术与组织等方面的基本技术;具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的基本能力,掌握常见的地质工程问题的分析方法,具有解决土木工程建设中各种地质问题、对环境地质做出评价和规划的初步能力。能为部队培养具备从事土木工程的项目规划、设计、研究、开发、施工及管理的能力,在房屋建筑、工程勘察、地基基础、地下建筑、道路、桥梁等的设计、研究施工、管理部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。
主要课程为理论力学、材料力学、结构力学、土力学、岩体力学、工程地质学、基础工程学、建筑材料、钢筋混凝土结构、钢结构、房屋建筑学、地下建筑工程结构、土木工程施工、工程招投标与概预算、道路工程学、桥梁工程学等。主要专业实验为材料力学实验、建筑材料实验、结构试验、岩土测试试验等。主要实践性教学环节包括测量实习、地质基础实习、工程地质实习、专业教学实习、生产实习、课程设计、毕业实习与设计等。
二、机械与电子信息学院
机械与电子信息学院现共有教职工143人,其中教授12人,博士生导师3人,副教授45人,在校本科生2150人,研究生283人。学院设有机械设计制造及其自动化、电子信息工程、通信工程、自动化、测控技术与仪器和工业设计6个本科专业,机械工程、信息与通信工程、控制科学与工程、仪器科学与技术4个一级学科硕士点,控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置2个二级学科硕士点和6个工程硕士专业学位点。在人才培养上强调基础宽厚,专业精深,注重创新能力和实践动手能力培养,着力培养创新型、应用型、复合型人才。学生在“全国大学生电子设计大赛”、全国“挑战杯”、全国“机械创新与设计”等科技竞赛中多次获奖。学院坚持开放式办学,注重国际交流与合作。先后与美国贝尔实验室、美国国家仪器公司、美国休斯顿大学、挪威大学和澳大利亚南澳大学等单位建立了合作培养研究生及共建实验室等关系。
1. 机械设计制造及其自动化专业承担国家自然科学基金项目,国家重点实验室开放基金项目。获得多项国家发明专利。是跨机械、材料、控制、电子、计算机信息、管理多学科的综合性应用学科。本专业的特色是以以现代机械设计、制造技术为主,并兼顾电子技术在机械行业应用的工科专业。培养基础扎实,知识面宽,综合素质高,具备机电系统设计制造的基本知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机电系统的设计制造、科技开发、应用研究,运行管理和经营销售等方面工作复合型的高级工程技术人才。
关键词:环境工程;特色人才;环境地质;收效
石家庄经济学院(以下简称“本校”)“环境工程”专业建立在原有“水文地质与工程地质”专业基础上,属全国专业整理后专业内容调整较大的专业之一,同时也是国家教育部管理专业之一。如何搞好这一专业建设,培养适应社会需求的专业人才,是专业调整之后的重要任务。作者根据本校环境工程专业特点进行多年特色专业人才培养教改研究,获得本校重点教改项目资助,本文即依据项目研究报告撰写而成。
一、本校环境工程专业的特色
1.环境工程专业面临的形势与问题
1998年,国家教育部专业整理中将原属地矿、冶金、海洋、农林、交通等一些与环境工程相关的专业划归环境工程,不仅大大增加了开设环境工程专业的院校,更增加了专业方向的多重性。在不同行业环境治理人才的需求下,许多院校按照“在宽口径专业内设置柔性专业方向”的原则,培养带有自身特色的专业技术人才,进而形成了环境工程专业方向的多元化。因此如何立足环境工程专业,根据自身特点,结合市场对人才的需求,培养特色型环境治理的技术人才,成为本校该专业人才培养所面临的主要问题。
2.本校环境工程专业特色人才培养方案的形成
本校环境工程专业特色人才培养方案的形成源于两个方面的前提条件。首先,该专业是1999年由原河北地质学院水文地质与工程地质专业调整而来的,具有良好的环境地质方面的基础,特别是在地下水资源与环境、环境地质与灾害防治等方面具有雄厚的教学资源。其次,地质环境治理和地质灾害的预防是我国环境治理的重要组成部分,需要大量专业技术人才完成。在这样的前提下,本校环境工程专业本着发挥自身特长,办特色专业的指导思想,从我国的国情和社会需求出发,结合本校的资源配置和专业特长,进行专业建设,充分利用自己的办学特色和资源优势,培养既有一定水文地质、工程地质和环境地质专业基础,又掌握环境监测、水处理技术和环境影响评价等技术与技能的人才。这样的人才具有较强的市场适应能力,一方面按传统的专业分工,他们可以从多个方面参与市场竞争;另一方面,他们又可以解决涉及交叉学科领域的问题,把地学与环境科学两方面的专业知识紧密结合起来,解决诸如地下水污染防治、环境影响评价、环境勘查与规划、固体废物处理与处置方面的问题。
经多次培养方案的调整,该专业现在形成环境地质和污染控制两个柔性方向,以环境地质为特色,培养环境治理与污染控制工程方面的应用型高级技术人才,毕业生主要从事环境地质调查与评价,地下水污染防治,地质灾害防治,矿产资源开发与环境保护,污水、废气、固体废物处理与污染控制,环境评价等方面工作,服务于生产单位、科研院所、大专院校、管理部门等。
二、人才培养
1.人才培养方案的制定
2000年全国高等学校环境工程专业教学指导委员会第三届第六次会议对该专业的教学建设与改革问题进行了讨论,并确定了新的环境工程专业本科培养方案。本校环境工程专业其起步阶段的教学计划就是按照会议精神的总体框架制定的,并按照“宽口径,厚基础,薄专业”的高校改革指导思想,在课程设置中加强了基础课程、人文课程、特色课程及实践教学的学分比例,可以说起步之初就站在了新的人才培养的起点上。
随着我国的经济发展,基础设施建设得到快速发展,国家在环境方面的投资不断地加大,环境问题逐渐得到社会各界的重视。国家基本建设过程中环境地质、地质工程、地质灾害防治等方面专业队伍的建设也在不断地加强和完善。针对这些情况,本校环境工程专业在教学、实习和科研等方面及时调整,注重实践教学和实用性、复合型人才的培养,在人才培养方面进行大胆的实践。经过几年调整,逐步形成目前的人才培养框架模式,即适应市场人才需要,占领环境地质市场,立足河北,面向全国地矿与环保行业培养实用型人才。其培养目标确立为:培养适应国家社会发展与经济建设需要的以环境地质为特色的环境治理、水资源开发与水环境保护、环境监测与评价、管理等方面的高级工程技术人才。培养的学生既系统地掌握宽厚的工科公共基础理论知识,又受到良好的环境工程理论教育与实践技能训练。毕业生掌握资源环境保护、污染防治、环境管理、环境监测等领域的基本理论与专门知识,基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、有创新意识,适应21世纪我国社会主义现代化建设需要。能够面向环境保护生产单位、科研院所、大专院校、管理部门等从事有关环境工程的规划、设计、监测、评价、科学研究、产品开发、管理和教学等工作或继续攻读硕士学位。
2.人才培养方案的实施
(1) 培养计划的调整
从1999年到2005年培养方案与教学计划几经修改。其中1999-2000级教学计划,基本按照教育部本科专业目录制定的课程框架体系安排课程,其特点是:公共基础和学科基础课占有相当大比例(58.2%),在体现本校专业特色方面不够突出,只安排环境地质学基础、地下水污染防治等少量特色课程。这些课程不能满足本校多年来形成的就业渠道中(地矿系统)用人单位的需要,因此进行了调整。2001-2002级教学计划适当减少公共基础课比例(公共基础和学科基础课所占比例为53.7%-53.9%),对专业课进行较大调整,将矿物岩石、构造地质、水文地质学基础、地下水动力学等课程列入专业必修课,扩大选修课专业领域;将专业调整为环境水文地质、水污染控制两个方向,但其反映的专业面偏窄,仍不能完全符合现代教育对人才培养的要求,不完全适应市场的人才需求。因此对2003-2004级教学计划进行适当调整,公共基础和学科基础课所占比例调整为55.7%;进一步调整拓宽专业必修课内容,增加土质学与土力学内容,将专业方向确定为环境地质和污染控制工程。
根据教育教学中存在的问题2005年对该专业人才培养计划再次进行调整。其特点是进一步明确培养目标、基本要求和培养措施;增加实践教学时间与学分;明确不同专业方向的专业必修课程。调整后的课程具体安排是:公共基础课约占总学分的37.37%;专业基础课约占总学分的17.17‰专业必修课按照环境地质和污染控制两个方向分别设立课程,环境地质方向开设地下水
动力学、水文地球化学、水资源开发与保护、水文地质与工程地质勘察技术、地下水污染防治、地质灾害防治等;污染控制方向开设给排水工程、物理性污染防治、固体废物处理与处置、大气污染控制工程、环境规划与管理、环境工程实验等,专业必修课约占总学分的14.65%。专业选修课开设环境工程技术经济、环境工程施工技术、环境遥感技术、地理信息系统、同位素水文地质学、地下水数值模拟、环境地质与工程、清洁生产、环保设备基础、CAD辅助制图、ISO14000环境管理体系等。
实践教学内容包括课程实验、实习和毕业设计等。课程实验结合课程讲授进行,约占6.61%的学分。实习环节包括一年级认识实习、二年级教学实习和三年级生产实习,分别占总学分的1.02%、2.50%、3.03%,并且针对实习内容分别建设有相应的实习基地。毕业实习与毕业设计环节要求学生参加教师的科研或生产项目,依据实习内容完成毕业设计或论文,进行论文答辩。该环节约占总学分的7.55%。
(2) 教学方法
在教学方法上,结合环境工程的特点,非常注重实践教学,理论结合实际,培养学生的动手能力,增强学生对课堂知识的理解、掌握和运用能力。在实验室方面,投资百万元建设了水污染控制实验室和环境微生物实验室,该实验室可以进行常规的水污染控制实验和微生物实验;完善了水力学实验室、水质分析实验室和渗流实验室,可以进行水力学实验、地下水污染物迁移规律和净化机理演示实验,可以进行地下水、地表水和污水的水质分析检测。结合课程内容,使学生在能动手实验的同时,增强对课堂知识的理解、掌握和运用能力。在实习方面,为了保证实习的效果,保证实习时间和实习内容,针对三次实习分别建了三个固定的实习基地,实习基地具备完善的生活实施和实习场地,为培养学生的学习兴趣,加深对课堂理论知识的理解、掌握和巩固,培养动手能力,了解从事生产工作的方法、思路提供了有力保障。
三、特色人才培养的效果
本校环境工程专业到2006年已经有四届毕业生,人才培养方案的调整,突出办学特色,坚持教学与实践结合、教育教学面向社会需求,服务于用人单位的办学思路。结果反映毕业生的就业、专业去向、考研和用人单位的意见反馈等均取得的良好效果。
1.毕业生就业率(截止到当年7月)。1999级(2003届)为86%;2000级(2004届)为95.4%;2001级(2005届)为95.8%;2002级(2006届)为100.0%。
2.应届毕业生考取研究生情况。2003届考取16名,占毕业生总数的17.6%,占报名人数的37.2%;2004届考取9名,占毕业生总数的13.9%,占报名人数的34.6%;2005届考取27名,占毕业生总数的28.4%,占报名人数的51.9%;2006届考取16名,占毕业生总数的17.2%,占报名人数的39.0%。
3.毕业生从事专业技术工作情况。为反映毕业生就业从事专业技术工作的状况,我们对2003届至2006届毕业生从事工作的单位进行了调查统计,调查结果显示,本校环境工程专业毕业生以从事地学类及其相关工作为主体,其所在单位为地质工程、环境地质、岩土工程、地质勘查、水文与工程地质等单位。2003、2004、2005、2006届毕业生在这些单位工作分别为37人、45人、72人、67人,占应届毕业生人数分别为40.7%、69.2%、75.8%、72%;从事环境工程、水利水电方面工作的毕业生分别为7人、6人、14人、15人,占应届毕业生人数的7.7%、9.2%、14.7%、16.1%;从事地热、石化、公务员、高校及其他行业的分别为47人、14人、9人、11人,占应届毕业生人数的51.6%、21.5%、9.5%、11.8%。
4.考取研究生的应届毕业生专业分布情况。调查结果显示,本校环境工程专业毕业生考取研究生的专业分布主要为环境科学与生态学、环境地质与矿产资源、水资源与水环境、地质与岩土工程、环境工程等为主。其中2003届毕业生考取这些专业的学生分别为2人(占12.5%)、2人(占12.5%)、5人(占31.3%)、0人、4人(占25%)、;2004届分别为0人、4人(占44.4%)、3人(占33.3%)、1人(占11.1%)、1人(占11.1%);2005届分别为4人(占14.8%)、8人(占29.6%)、5人(占18.5%)、2人(占7.4%)、5人(占18.5%);2006届分别为1人(占6.3%)、6人(占37.5%)、6人(占37.5%)、0人、2人(占12.5%)。
5.用人单位反馈意见。在对4年来学生就业单位的信函调查的反馈评价意见中,认为该专业毕业生服从组织领导、发扬团队协作精神优秀的占88.2%;认为专业理论水平和知识结构优秀的占23.5%,良好的占64.7%;认为实际工作能力优秀的和良好的各占41.2%;认为开拓创新精神优秀的占29.4%,良好的占52.9%;认为职业道德和吃苦精神优秀的占64.7%;认为人际沟通能力优秀的占64.7%。在是否愿意继续招聘本专业学生的调查问卷中,85.1%的单位作了肯定的回答,4.9%的单位作了否定的回答,10.0%的单位作了不明确的答复。
四、结论
1.本校环境工程专业建立于地矿类水文地质与工程地质专业基础上,源于水、工、环一体的已有地矿系统专业模式,在1998年专业整理后一度按照该专业指导委员会制定的框架进行人才培养。
2.经过人才培养与市场需求关系的实践证明,本校环境工程专业毕业生就业不能放弃原有地矿系统对环境地质人员的需求市场,为适应这一市场的需要,必须确立本校环境工程特色人才的培养,使人才培养方案在国家专业目录的框架下培养环境地学特色型人才。
3.特色人才的培养需要不断实践,不断调整培养方案与教学计划,使其既贴近生产实践需要,又不脱离专业目录限定的框架,形成宽基础、厚专业、重实践的应用性人才。
4.在教学过程中加大实践教学的力度,重视实践技能训练,做到教学与实践相结合,增强学生动手能力,适应工作单位的需要。
5.对毕业生的跟踪调查显示,绝大部分用人单位对本校的毕业生比较满意,认为可以适应工作的需要,具有很好的动手能力,给出了较高的评价,证明本校环境工程专业的特色人才培养方案,符合高校学生培养面向实践、面向社会经济和市场需求的要求。
6.为适应市场需求,拓宽就业渠道,及时调整与拓宽专业领域,充分利用各类教学资源,开设适当的专业方向对专业人才培养致关重要。
关键词:土木工程;地下建筑工程;岩体力学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)35-0049-02
《岩体力学》是岩土工程、地质工程专业的专业基础课程之一,也是土木工程、水利工程等学科的主要专业课之一。岩体力学是近展起来的一门新兴学科和边缘学科,是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。岩体力学是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。岩体力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。因此,在岩体力学教学中必须加强教学内容改革和加强课程实践环节,体现岩体力学作为基础学科内容的完整性和土木工程专业基础的实践性,引导和推动学生积极地投身到该课程的学习中去。我校土木工程专业从成立时,一直将《岩体力学》课程作为主要专业基础课程,并已形成了良好的教学传统,教材及实验条件都十分充足;且该课程一直作为我岩土工程、地质工程硕士、博士入学考试的科目之一,经过多年的教学实践获得了较好的课程教学经验。但在我校也存在多个专业不同方向都沿用一套教材、一套大纲、一套讲义的教学现状问题,并未结合专业方向特色进行有针对性的改革;故此结合近几年对我校土木工程专业地下建筑专业方向本科生授课经验及感受,介绍面向地建专业方向的岩体力学课程安排和教学方法改革的相关措施及效果。
一、课程内容及教学安排
1.教材选择。目前国内岩体力学教材比较多,侧重点也有所不同,通过对国内其他兄弟院校授课教材调研发现,基本上都是采用本校权威教授所编的教材或者是国家规划教材。结合我校地质学专业特色及课程教学团队经验,采用我校刘佑荣教授所编的,由中国地质大学出版社出版的《岩体力学》教材;2009年又再次对教材进行了重新编审,由北京化工出版社出版了修订版的《岩体力学》教材,对部分章节进行了合并,并增加了目前国内外研究方面的成果,例如结构面网络模拟等内容。近2年授课则是以这本修编教材为主,但在部分章节的授课中也兼顾了蔡美峰主编的《岩石力学与工程》教材,供学生课后学习,以满足本专业学生对岩体力学知识的需求。
2.课程内容优化。结合教材的内容编排,主要从以下几方面的内容来进行重点讲解,包括岩体的地质特征,岩体的物理、地下洞室围岩应力重分布,边坡岩体稳定性分析等内容。在具体内容编排中也适当地增加了部分内容,如在岩体的地质特征章节,补充安排了工程岩体分类等内容;在岩体强度与变形性质方面,增加了地下工程岩体分级标准及体系的相关介绍;在内容编排上突出地下建筑方向的专业特点及需求。
3.教学学时安排。本课程的课时安排在第三学年的第五学期,总学时为40个学时,2.5个学分,其中课堂教学34个学时,实验课6个学时。本门课程是在系统学习完理论力学、材料力学等力学基础课后进行开设的。
二、课程教学方法改革
1.围绕专业工程实例展开授课。《岩体力学》课本身就是实践性特别强的一门课,在进行每一章节的授课时,可以多以工程实例来展开,尤其是国内外比较知名的工程实例,多多采用照片、录像等生动形象的方式,来增加学生的感性认识,使学生投入其中,增强学生学习的兴趣及热情。例如,在讲第五章地应力的时候,可以结合水利水电工程中,如锦屏电站的高地应力问题来说明地应力研究的重要性;在讲边坡工程,可以选用大量边坡地质灾害的图片。由问题入手,来追根溯源找到解决问题的源头。
2.结合专业方向特色来授课。岩体力学作为土木工程、地质工程、采矿工程等诸多工程的主干专业课,面对的专业层次不尽相同,在授课的时候尽量能结合专业背景展开。针对地下建筑工程方向的学生,要从学生的专业方向特色及专业需求来阐述。作为土木工程地下建筑方向的本科生,《岩体力学》这门学科的发展都与地下工程的发展是密不可分的。从本质来讲,纵观岩体力学发展的几个重要阶段,从19世纪末~20世纪初的初始阶段诞生的静水压力理论、侧压系数,到20世纪初~20世纪30年代的经验理论阶段出现的普氏理论、太沙基理论,然后在20世纪30年代~20世纪60年代产生的围岩和支护共同作用理论及地质结构理论,这些重大理论及思想的诞生过程就是对地下工程认识实践不断深入的过程,并促进了岩体力学学科向前发展。在授课时,可以将这一发展脉络讲述给学生,并贯穿到后续的课程教学中,不仅大大地培养了学生对自己专业的自豪感,也加深了对自己专业的认识。
3.结合教师科研工作来授课。讲授这门课的老师,不仅有科研经历丰富的教授博导,也有刚走出校园的博士年轻教师,他们在长期的工作和求学中,完成和参与了大量的科研项目,也取得了一定科研沉淀。在授课时,可以将这些科研成果进行整理,在每章结束时,抽出专门的时间,做个与授课内容相关的小型专题讲座,丰富学生的专业眼界的同时,也可将岩体力学最新的研究方法、手段和技术介绍给学生。例如,在讲地应力一章,就曾经将参与过的地应力测试及地应力反演分析的课题成果向学生进行介绍;讲地下洞室稳定性时,就将参与的软岩隧道科研项目成果进行介绍;上课时的反响很热烈,大大激发了学生科研的热情,建立了专业教师和学生之间一座良好的沟通桥梁。尤其是对那些希望继续攻读研究生的学生,也为他们开启了一扇科研的窗户;此外,也让学生了解授课老师及其团队的专业方向及特长,为后续研究生报考提供了便利条件。
4.结合学生实践课来展开。我校《岩体力学》课程是安排在大三上学期,上这门课的学生仅仅经历的与此相关的实践环节就是大二结束时的地质学专业教学实习。虽然是地质实习,但也是与这门课的研究对象——各类岩体在打交道,例如各种岩石、结构面。在上课时,不妨将课程中提到的各种岩块、结构面等内容与实习中能看到的种类联系起来,使学生的认识更为深刻。例如,在谈岩块、结构面和岩体的地质特征时,便可列举实习线路中各类成因、不同类型、不同特征的结构面及岩石;在讲结构面的强度及变形性质时,可以将实习中遇到的各种断层、软弱结构面等现象作为实例来分析其性质上的差异。这些实例学生在实习中都亲自参与过,已经有了部分感性上的认识,重新回到课堂上学习其相关的知识,认识和教学效果也会更好。
《岩体力学》课程内容丰富,更要求我们在教学时进行一定的教学改革,要结合所教学生专业方向的特点以及未来需求,多采用先进的教学手段和方法,注重加强理论基础联系工程实际的教学模式,提高学生认识问题深度和广度,培养学生良好的工程专业素养和专业精神,为学生后续的发展奠定良好的基础。
参考文献:
[1]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].武汉:中国地质大学出版社,1999.
[2]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].北京:化学工业出版社,2009.