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可持续性建筑在《土木工程概论》教学中的思考

时间:2022-03-31 08:44:01 浏览次数:

摘要:自从1998年教育部新的本科土木工程专业教学目录出现后,就设置了土木工程概论这门课程。针对这门课程的教学,该如何应对,对教师和学生都是一个磨合和思索的过程。概论课程当中涉及的面非常广,安排的课时又很有限,笔者认为应该在土木工程前言方面下功夫,让学生真正意识到自己作为土木工程中生力军的使命。

关键词:教学意义 教学内容 教学方法 教学重点

1《土木工程概论》课程开设的意义

1998年教育部颁布了新的本科土木工程专业目录,新目录的颁布使我国普通高等学校的土木工程专业正式规范于“大土木”的框架。现今的“大土木”包括了原来的建筑工程专业、交通土建工程、矿井建设、城镇建设、工业设备安装工程、涉外建筑工程等专业,但新的土木工程专业并不是以前土木工程相关专业的简单归并与重复,而是更高意义上的整合与扩展。本课程旨在使土木工程专业的低年级学生了解土木工程的基本内容、历史现状和发展情况,了解土木工程的基本理论知识,提高学生对土木工程专业的兴趣,作为以后学习的良好铺垫。以前土木工程专业都没有开设这门概论课,学生只有到了大二下学期以后才逐渐接触到一些专业基础课及专业课,致使学生入校后感到茫然,对自己要学的专业及以后的从业方向不明了,不能做到有目的地、主动地学习。

2《土木工程概论》课程教学中的思考

2.1 教学内容

土木工程是一种工程分科,是用石材、砖、砂浆、水泥等建筑材料修建房屋、铁路、道路、桥梁等工程的生产活动和工程技术。同时,它也是一种学科,运用数学、物理、化学等基础科学知识,力学、材料等技术科学知识以及土木工程方面的工程技术知识来研究、设计、修建各种建筑物和构筑物的一门学科。土木工程概论这门课程包含的内容很多,让学生对自身专业有了一个比较全面和全新的认识及了解。人类历史的发展离不开工程的建设,衣食住行无一不与之相关,水利、军事、土木工程与人类生活生生相息。

我校所采用的教材是罗福午主编的《土木工程(专业》概论》,武汉理工大学出版社出版,第三版。该书是在2001年出版的《土木工程(专业)概论》的基础上修订而成的。该书对原教材作了较大的修改,在保持教材原有特点的同时,对部分内容进行了删减、增扩,使教材从学科概论的视角反映土木工程的综合性、社会性及其在技术、经济与管理方面的统一性,并在进行工程教育的过程中告诉学生从事土木工程专业的思想和方法。该书着重介绍土木工程专业的基本内容,以简明、新颖、实用的内容帮助学生了解土木工程所涉及的范围、成就和最新发展等情况。全书共分十五章,分别为土木工程专业培养目标和人才素质要求、土木工程的内涵和发展简史、土木工程材料、土木工程中的力学和结构概念、建筑工程概述、地下工程概述、桥梁工程、道路工程、铁路工程、港口、海洋和飞机场工程、给排水工程和环境工程、土木工程的建设、工程灾害与抗灾、土木工程的展望和土木工程专业的教学安排等内容。

2.2教学方法

2.2.1 理论联系实际

在教学的过程中穿插实践课,安排学生在施工现场身临其境,布置作业,安排学生按照要求做一些与专业相关的调查和观摩。我在教学的过程当中,就要求学生到工地去简单勾画一个施工现场的平面布置图,施工现场平面图的布置是学生大学四年必须要学习的专业知识,是施工组织设计的内容之一,是技术标当中的重要内容。在土木工程概论教学当中让学生有个感性的认识,具体绘图原理就在以后的专业课当中逐步去学习。当然其它方面的内容也要结合实际,给学生一些简单的案例,从而提高学生对这门课的学习兴趣,增强学生对所学专业的认知。

2.2.2 采用多媒体辅助教学

土木工程概论作为土木工程相关专业必修的一门专业基础课,实践性环节教学要求较高,其内容组成中既有结构、荷载、构造、技术、经济管理等主线内容,又有具体的房屋建筑构造(基础、墙体、楼地面、屋盖等)、道路构造(面层、基层、底层、垫层等)、桥梁构造(基础、墩、梁、桥面系)等具体内容,为能直观反映相关内容,除利用扼要的文字表达外,我们通过现场拍摄、已有图片扫描、原有音像资料的剪接、运用AutoCAD、3DMX等工具进行绘制等形式,结合主线内容配备了大量的图片音像资料,加大了信息量,增强了感性认识,以期达到保证课件质量、提高课堂教学效果的目的。

3 《土木工程概论》课程的教学重点

土木工程中教学重点放在土木工程的展望方面。笔者从事这门课的教学已经有几年时间了,而且还担任土木工程专业其他专业课的教学,发现在整个四年的教学计划中没有单独的课程来讲述土木工程的展望方向,特别是土木工程的可持续发展,而这部分的内容对一个从事土木工程的人才来说是必须具备的素质,对整个行业、整个人类、整个地球都有裨益。不能说通过课堂上有限的课时讲解就能让学生具体地掌握很多内容,最少应该让学生有个深刻的印象,在以后的工作当中时时有这种思想的贯通,这样土木工程的可持续发展才有希望。

土木工程的展望方向,也是土木工程的前沿问题,作为土木工程师有责任去把握。具体体现在以下几个方面:

3.1 建筑材料向高性能、多品种和组合利用方向发展

传统建筑材料既要改善性能,又要增加其品种:比如粘土实心砖向空心砖发展,粘土制品向非粘土制品发展,单一墙体向复合型墙体发展;混凝土向快硬、高强、轻质、复合和环保节能方向发展;钢材的发展是采用低合金、热处理方法提高其屈服点和综合性能。组合材料要大力加以开发,两种或两种以上的材料组合,利用各自的优越性开发出高性能的便于使用的建筑产品,应该成为21世纪土木工程的一个重要特征。化学合成材料用于抗力结构是材料发展的崭新领域,现阶段化学合成材料一般只用于装饰配件及外围部件。

3.2 土木工程向更高、更深、更快的方向发展

为了拓展发展空间,土木工程向更高、更深的方向发展,现在高楼比比皆是。目前最高建筑是被称为“台北新地标”的101大楼,该校于1998年1月动工,楼高508米(含天线),主体工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“风阻尼器”,还有两台世界最高速的电梯,从一楼到89楼只要39秒的时间。日本提出的摩天城方案是400米见方,地下60米深、地上1000米高的六边形建筑,总建筑面积800万平方米,可居住3.5万人。

土木工程向更快的方向发展,便出现了高速铁路、公路和隧道。磁悬浮列车的设计时速可达500Km/h,目前运行中的上海磁悬浮列车工程西起轨道交通二号线龙阳路站,东至浦东国际机场,它既是连接机场和市区的大运量高速交通线,也是一条观光旅游线,是新世纪上海交通建设的重点项目。路线正线长30公里,设计时速为430公里/小时,总投资约89亿元人民币。

3.3 大力发展计算机技术在土木工程中的应用

目前状况是计算机辅助设计、计算、造价计算、管理等,发展智能建筑是推广计算机在土木工程中应用的一个方面。

3.4 土木工程的生产技术和生产方式将发生重大变化

人工向机械化、工业化转变;企业管理模式改变,由原来的计划经济体制向市场经济转变,全面推广“项目管理制”。

3.5 向沙漠和海洋进军

(1)向海洋拓宽

为了防止机场噪音对城市居民的影响,也为了节约使用陆地,日本关西国际机场建造在位于大阪府泉州冲海域的人工岛上。2000年7月5日,日本一座长1000m 的浮动机场已试飞成功。预计今后日本将会出现越来越多类似的人造陆地。可行性研究表明上海应向海要地,近海建设人工岛。建成后,既可得到深水泊位,且四周水域全可利用。如海上机场、海上垃圾场、港口等都适合建在离城市不远的近海。

(2)向沙漠进军

全世界约有1/3陆地为沙漠。世界最大的撒哈拉沙漠是石漠,由许多山峰被侵蚀而成,世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。如果沙漠大面积绿化,将同时改造了沙漠气候。改造沙漠首先必需有水,然后才能绿化和改造砂土。光靠兴修水利引进淡水还不够,国际上正在研究开发使用太阳能淡化海水方案。

3.6 发展可持续性的土木工程

世界环境与发展委员会在1987年为可持续发展做出的定义是:“可持续是指资源的开发利用、投资的指导、技术发展的方向与制度变化相互协调,并使当前和未来满足人类需要与渴望的潜在能力得以改善的一种变化过程;可持续发展可在不牺牲后代满足其需要能力的条件下满足当前的需要。”

可持续土木工程包括以下几个方面的概念:有能源意识,能促进自然资源保护的建筑;能综合考虑资源和能源效应,能在建筑使用、材料选择、生态平衡、自然景色、社会发展问题上整体考虑,并能在改善生活质量、谋取经济福利的同时大大减少对自然环境有害冲击;能从再生的能源中获利,尽量少使用非再生资源,多使用可更新资源,更有效地利用能源,更大循环地利用合成材料;改建老建筑物,使其得以新生。

土木工程师应当支持可持续发展,并致力于推动民众认识和理解可持续发展的需要,为了子孙后代创建一个生态可持续发展的世界所需要的政策和技术。工程师除了要有这个意识外,还应付出具体的行动,应在创新和规划与设计当中起主导作用,创新是一种推介和使用新思想、新技术、新工艺的活动,在世界各国与全球的市场经济中起着重要作用。就可持续发展来说,规划与设计是关键领域,工程师对它们颇具影响力。土木工程师在这方面应大有所为!

结语

我们要充分利用有限的课时,让学生掌握更多的土木工程相关信息,采用合理的、先进的教学方法,重点突出的讲授好这门概论课,对学生的四年学习形成一种良好的引导。

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