发布时间:2023-03-01 16:25:34
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的国外土木工程论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:形状记忆合金,土木工程,振动控制,健康监测
0 引言
近年来,如何提高土木工程结构的安全性、耐久性问题逐渐受到人们的重视。经过各国学者的共同努力,相继提出了一些较为前沿的方法用于提高结构的安全性及耐久性。其中,由智能材料组成的智能材料结构系统在土木工程领域的应用研究不仅具有吸引力,而且具有潜在的革命性。目前,在土木工程领域中应用较为广泛的智能材料有形状记忆合金、压电材料、光栅光纤及磁流变体等。
在众多的智能材料中,形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)是一类对形状有记忆功能的材料,这种材料本身具有自感知、自诊断和自适应的功能。1932年,美国学者Olander在研究Au-Cd合金时发现了形状记忆效应(Shape Memory Effect,简称SME)。论文格式。此后对SMA的研究和应用才真正开始。SMA作为智能材料之一,最早广泛应用于航空航天、机器人、医疗等精密尖端领域。近年来,随着材料加工技术和工业化生产能力的提高,SMA在土木工程中的研究与应用也有了较快的发展。SMA由于具有可恢复变形大、在受限回复时能产生很大的驱动力、电阻对应变敏感、高阻尼性能、抗疲劳性能好,并且可以实现多种变形形式,易于同混凝土、钢等材料相结合等特点而日益受到重视,国内外众多学者对SMA在土木工程中的应用进行了理论和实验研究。
1 SMA的重要特性
1.1 形状记忆效应(SME)
形状记忆效应是指某些具有热弹性或应力诱发马氏体相变的材料处于马氏体状态,并进行一定限度的变形后,经加热并超过马氏体相消失温度时,材料能完全恢复到变形前的形状和体积的功能,如图1所示。根据材料记忆功能的不同,可分为单程、双程和全方位SME。单程SME是指材料只能一次动作,即加热后回复到高温时的形状,并保持该形状;双程SME是指材料反复加热和冷却,能够反复回复到高、低温时的形状;全方位SME是指材料在具有双程记忆特性的同时,如果冷却到更低温度,可以出现与高温时完全相反的形状。
1.2 超弹性(PE)
超弹性是指当SMA温度超过奥氏体相变完成温度Af,加载应力超过弹性极限,即产生非弹性应变后,继续加载将产生应力诱发的马氏体相变,但这种马氏体随着应力的消失而消失,即使不加热也会产生马氏体逆相变而恢复到原来的母相(奥氏体相)状态,应力作用下产生的宏观变形也将随着逆相变的进行而完全消失,如图2所示。
图1 形状记忆效应图2 超弹性
2 形状记忆合金在土木工程领域中的应用
2.1用于结构振动控制
SMA用于结构的振动控制,可以有效地减小结构在地震荷载作用下的位移响应,因此结构振动控制是SMA在土木工程领域中的主要研究方向。目前,SMA用于结构主动控制时,主要研究SMA作动器的设计和如何提高作动器的使用频率;而对于被动控制则主要研究用SMA材料设计阻尼元件和振动隔离器。只有设计出理想的作动元件和智能阻尼元件,才能更有效地控制结构振动。如何利用SMA的特点控制结构振动,特别是控制建筑结构在地震作用下的振动,以及对SMA的材料性能进行改进,开发新型的大应变、大驱动力、高响应频率、性能稳定的SMA材料,目前在国外都是十分活跃的研究课题。
2.3用于结构裂纹及损伤监测及控制
裂纹及损伤的主动探测和控制是当前工程结构中十分突出和迫切需要解决的问题。在一些大型结构的一些关键受力部件对裂纹和损伤十分敏感,一旦出现就会造成重大事故,而用传统技术和方法不能及时发现构件中的裂纹和应力集中较大的部位。可以利用SMA对应变敏感、电阻率大及加热后可以产生大回复力的特点,再配上微处理器,使之集传感驱动于一体,便构成自动探测裂纹或损伤和主动控制裂纹扩展的完整控制系统。
将SMA制成丝或薄膜粘在构件易产生裂纹或应力集中较大的地方,当构件产生裂纹或损伤以后,位于裂纹处的SMA将随裂纹表面张开位移增加而产生局部变形,从而使其材料电阻值发生变化,随着裂纹不断扩展及外加载荷不断增加,其张开位移也不断增大,位于构件裂纹处SMA的变形也不断变大,相应电阻值也不断提高,其电阻值的变化量和变化规律,由微处理器可判断监测出裂纹的大小和位置。
当构件的裂纹或损伤到达需要控制的范围时,SMA的变化信号经微机控制系统分析判断后,自动地发出控制信号,将SMA通电加热,当加热温度超过SMA相转变点时,它的内部就产生回复效应,SMA发生动作,试图收缩。由于裂纹表面在外载作用下张开阻止其回复,于是SMA产生很大回复力。此回复力大小随裂尖张开位移的增大而增大。论文格式。此回复力改变了裂尖的受力状况,驱动裂纹闭合,使裂纹张开位移减小,实现裂纹的主动控制。在实际应用中,为简化结构,也可利用SMA自身特性及伪弹性性质来实现裂纹的被动控制。
3 当前存在的问题
虽然形状记忆合金具有许多独特的性能,在结构减震控制的初步研究与应用中已显示出了它的优越性能及其应用前景,但是,总的来说对与结构减震相关的形状记忆合金特性的研究还不够深入,发展形状记忆合金驱动器中还存在一些问题。
(1) SMA作为驱动器,激励合金时需要消耗能量,且对SMA加热或冷却以产生驱动力时都需要一定的时间,这使其在控制频率上受到一定的限制。若直接以通电方式激励,利用材料本身的电阻加热,由于合金的电阻不大,激励它需要大电流、粗导线,在某些智能材料结构中不适用。对应用于减震的SMA,其减震合金的衰减率小,而且衰减率过分依赖于温度和振幅,加之加工性能欠佳,价格偏高等都限制了SMA在减震中的应用。因此对SMA性能进行进一步的研究,提高SMA驱动器的响应速度,特别是对与结构减震相关的性能进行深入研究具有现实的意义。
(2) SMA这一功能材料的发现,改变了长期以来形成的金属是热胀冷缩弹性变形是线性的等传统观念,虎克定律在这一材料中已不适用。因此,要想利用其制成主、被动控制器,对SMA的宏观力学性能进行深一层的研究,建立适于工程应用的简化本构模型是必须解决的问题。
(3) 利用SMA的超弹性效应和高阻尼特性制成阻尼器,来减少结构的地震反应是切实可行的,而且试验也已验证了SMA阻尼的减震、抗震效果,因此应进一步研制和开发新型的形状记忆合金主被动控制器,并且使SMA控制器的制作标准化。
另外,对装有SMA控制器结构的减震控制效果的研究,SMA控制器在结构工程中应用的可行性研究及实际工程设计方法的研究,SMA控制器的可靠性、耐久性研究都还有待进一步加强。
4 结语
本文简要介绍了SMA的主要特性,以及其土木工程领域中的应用方向。论文格式。虽然形状记忆合金的理论还有待进一步的完善,它在土木工程中的应用仍处于尝试阶段,但是随着人们对SMA性能研究工作的深人开展,其在土木工程领域中的应用前景是十分广阔的。
论文关键词:专业评估;专业建设;土木工程
土木工程专业评估,是我国工程学士学位专业中按照国际通行的专门职业性专业鉴定(professional programmatic accreditation)制度进行评估的首例。中国土建类专业评估是随着建设行业注册师制度的建立而应运而生的。20世纪90年代初,为建立中国的建设行业注册师制度,住房和城乡建设部对英、美等国注册师制度进行了考察,认识到专业评估制度是注册师制度的重要组成部分和基础,于是从1992年起陆续建立建筑学、土木工程、城市规划、工程管理、建筑环境与设备工程以及给水排水工程各专业评估制度。桂林理工大学的土木工程本科教学始于1995年,虽然至今还没有申请过专业评估,但是近些年以来,学校始终坚持以土木工程专业评估的标准为标杆进行土木工程专业的相关建设,并且取得了重大成就。
一、专业发展总体方针
土木工程专业的总体发展方针是以培养高级专业实际应用型人才为目标,在学校建设具有鲜明特色的高水平理工大学的思想指导下,突出特色,夯实基础,全面提高教学质量。以专业评估为契机,通过“以评促建,以建迎评,评建结合”的方针,详细研究评估指标体系,对比专业教学计划,寻差距、找不足,并深层次探索问题根源,突出“厚基础、宽口径、高素质、强应用”复合型人才的培养体系。
二、加强建设的途径及成效
1.加强平台建设
桂林理工大学土木与建筑工程学院围绕土木工程专业,相继建设了一批较高水平的专业平台,并依托平台取得了一批成果。目前拥有土木工程一级硕士点,以及广西建筑工程检测与试验重点实验室、广西空间信息与测绘重点实验室、广西建筑新能源与建筑节能重点实验室3个省级重点实验室,是广西地区拥有重点实验室最多的二级学院,拥有广西区土木工程重点学科,以及“八桂学者”团队、“土木工程建筑健康检测”广西高校人才小高地创新团队各1个。在平台建设的基础上大力提高土木工程专业学生的培养水平,不断加强专业建设,近些年相应获得了各种高水平科研项目和奖励,目前承担国家“973”前期项目2项、国家自然科学基金8项,省部级项目30余项,获得省部级奖6项,其中“裂土在多雨炎热环境下的工程性状与灾变机理”获得2010年度广西自然科学一等奖、“工程结构安全分析的新型数值理论及方法”获得2007年度广西区科技进步一等奖。现有省级土木工程教学团队1个,国家级本科精品课程1门,省级精品课程3门,校级精品课程2门;获得区级实验教学示范中心1个,省级实验教学示范建设中心2个,校级实验教学示范中心1个。
2.加强师资队伍建设
学院根据专业建设需要,坚持“人才兴院”原则,在学校人才引进的基础上结合学院自身特点先后制订了人才引进和培养工作规划,明确人才引进和培养的目标、任务和要求,分层次、分学科制订引进和培养人才的具体计划。建立人才引进、成长的配套机制,在通过“以老带新”模式加快年青教师成长的同时,依托目前所拥有的各个平台为引进人才提供科研、教学等便利条件,改革人才激励机制,促进优秀教师特别是中青年骨干教师在教学以及科研岗位上脱颖而出,优化师资队伍结构,实现师资队伍的可持续发展;支持青年教师继续深造,鼓励其攻读博士学位或者出国留学,促进教师尤其是青年教师对工程界和国外先进水平的了解,提高实践教学水平和国际交流能力。
近几年,经过学校和学院的努力工作,先后引进了“中科院百人计划”1人,博士生导师3人,教授4人,优秀博士毕业生5人以及其他一些年青业务骨干,极大地优化了教师队伍,为科研、教学水平提升打下了良好的基础;同时为了提高教师的业务水平,选派了3名优秀教师赴美国、日本等国家进行访问学习,且均已如期回国。这些教师经过国外的学习生活,学术水平、外语水平和科研能力等方面有了很大程度的提高,已成为各个学科不同研究方向的骨干教师,且具有一定的双语教学的能力。学院要求并鼓励教师讲好课,将讲课效果作为考核的核心指标,在学院的评奖、评优方面重点向其倾斜。目前,已有1人获得“全国优秀教师”称号,1人获得“广西高等教育教学名师”称号、1人获“八桂名师”称号。
3.优化培养教学体系
土木工程专业与其他专业存在较大不同之处,有其自身的特点,现在土木工程专业的教学还存在一些问题,主要表现在:一方面,土木工程属于应用型学科,是工科的典型代表,突出培养学生的实际应用能力是专业培养的特点,也就是怎么样在解决好教育“脑”的同时也要教育好“手”;另一方面,随着经济的快速发展,新的工程技术、新的管理模式不断涌现,传统的土木工程专业本科人才培养方案已经不能适应新的形势需要。学院根据土木工程行业发展趋势和建设特色鲜明的高水平理工大学的指导思想,参照土木工程专业评估标准对现行的教学计划进行了调整,建立了“广基础、深专业、强实践、重创新”的培养方案,建立了基础学习模块、专业技术训练模块、综合训练模块三个构成体,在具体实施上表现为:加强实践环节学习时间,实践环节的时间较以前增加了8周;将学生分方向时间提前,保证专业课的学习时间;拓宽学生的综合技能,实现计算机、英语四年不断线计划;在完成本专业教学要求的情况下,引导学生参与科研,通过大学生科技创新计划,以及教师相关的科研项目将科研引入教学,以科研促进教学。
由于教学培养计划符合当今经济发展,满足广大企业的人才要求,近5年以来,本专业毕业生的当年就业率均保持在95%以上,是桂林理工大学就业最好的几个专业之一。先后有多名学生在“周培源力学竞赛”、“挑战杯”、“建筑节能设计比赛”以及学校的大学生科技活动中获得各种奖励,体现了学生动手创新能力的不断提升。与此同时,专业社会影响力不断增强,虽然我校是二本院校,但是土木工程专业近年来的招生平均分数达到并超过了一本分数线,且逐年提高,说明广大考生对专业建设的认可程度不断攀升。
4.加强实验室、实习基地平台建设
实验室是学生从事各类实践和创新活动的场所,通过开放实验室培养学生的创新精神,开放实验室是提高土木工程专业教学质量、培养创新人才、实现素质教育目标的客观要求,也是培养学生实践技能和培养创造型人才的有效途径。根据专业技能训练的需要,加强实习、实训基地建设,在实训设备配置上要达到先进水平,与企业现有先进设备一致,在设备数量上要满足实际“需求”。学校新建了“建筑节能实验室”并购置了大量的无损检测设备和先进仪器,可以满足目前建筑节能减排方面人才的培养需求。同时也重点引进了道路工程模拟与仿真实训项目,充分发挥仿真实训功能,使学生在学校实训室就能了解和掌握复杂的系统或工程配套设备等操作。
校外实习基地的建设对土木工程专业学生的素质培养有着不可替代的作用,良好的校外实习可极大地提高学生的知识运用能力以及未来的从业能力。通过学校及学院领导的重视,广大教工的积极努力拓宽了实习基地的范围和数量;通过让学生义务参与到现场工作,教师主动解决施工企业面临的技术等难题,与实习基地建立了良好的合作关系,使实习与“产、学、研”一体化的结合产生了经济效益和社会效益。先后新建了“OVM 柳州建筑机械总厂”、“深圳恒义建筑加固有限公司”、“西部中大建设集团”、“桂林市金辉建设发展有限工程公司”等实践教学基地,建立的校外实习基地的动态管理机制保证了学生校外实习的顺利进行。
5.改革课程体系
根据目前市场需要,对部分课程进行调整,增加了土木工程检测与试验课程(分方向进行),土木工程施工实际操做技能训练等课程,并专门建设了施工实训场地,购置了相应的施工设备以及工具。开设土木工程检测与试验课程主要是适应目前国内建筑市场的新变化,以满足目前房屋鉴定以及各类加固公司对房屋鉴定人才的需求为主要目标。开设土木工程施工实际操作技能训练课程,主要目的是通过学生亲自动手操作来加深对土木工程施工过程中各个工种的认识,并结合课程后续的施工实习,使学生能够真正深入到各个施工工序,切实掌握施工理论与实践知识,提高学生一线管理能力,以便学生毕业后更好地参与现场施工管理。另外,还开设了土木工程新理论、新技术课程(分方向进行),课程通过教师讲授以及邀请知名专家讲座的形式介绍目前不断出现的新的知识和技术,可极大提高学生专业视野和创新精神。通过精品课程、多媒体课件比赛等方式提高教学资源的质量,推动教学水平的整体提高。“十一五”期间出版教材7部,获广西高校优秀教材一等奖1个;承担省级教育科研、教学改革项目10余项,获得省部级教学成果奖9项,其中一等奖1项,二等奖7项,三等奖1项。
6.拓宽培养渠道
坚持走出去、引进来的现代化办学理念,开拓产学研联合办学的新途径,加强与土木工程专业相关的科研院所、企业的密切联系,适应现代化企业对人才培养的要求。建立合作办学、联合办学的模式,完成了与昆明理工大学等国内高校学生互换培养,与澳大利亚格理菲斯大学的“2+2”的培养模式已经连续实施了4年。在本科培养的基础上积极开拓工程硕士的培养,形成了与本科培养的互补共进态势。
关键词:土木工程;专业英语;教学方法;教学改革
土木工程专业毕业生掌握好专业英语是获取专业信息、掌握学科发展最新动态等的必备前提。现阶段土木工程专业英语的教学效果不尽人意。为了解学生对土木工程专业英语学习和教学的看法和认识,笔者专门设计了一份调查问卷。参与调查的为土木工程专业的8个班级,人数238人,共收回有效问卷230份。然后对问卷调查进行了统计和分析,发现存在以下问题。
一、学生在土木工程专业英语学习中存在的问题
(一)学生学习兴趣淡薄,认为专业英语没有什么用处
在问卷对土木工程专业英语的用处的调查中,有45.45%的学生认为现在说不上土木工程专业英语有什么用;16.69%的学生认为没有太大用处,但也不能说没用;3.03%的学生认为没什么用处;34.85%的学生认为有比较大的用处。同时,还对学生选择的理由做了调查,其中认为现在说不上有什么用处的学生的理由大致是:①就目前的水平及现实情况还用不上专业英语知识;②如果只在国内工作,基本用不上;③对专业还没有深入地学习,现在接触不到外国专业方面的文献,所以没觉得有用。认为没有太大用处,但也不能说没用的学生的理由大致是:①自己的英语太差了;②现在并没有用上什么专业英语,阅读外国期刊比较少,感觉以后工作接触英语的机会不是很多;③对学习普通英语有一定的帮助。认为没有用处的学生的理由大致是:①以后工作可能用不上,至少在本科层次上是这样;②不打算继续考研。认为有比较大用处的学生的理由大致是:①能够及时了解本专业的最新知识及外国科技的最新动态;②社会需要多元的人才,要和世界接轨英语就更加重要,并且对专业技术有较大的指导作用;③继续读研究生的话,专业英语非常有用。
(二)学生在课余时间基本上不阅读英文的科技文章
在课余时间,对英文专业文献的阅读的调查中,71.21%的学生从来没有阅读过英文专业文献,27.27%的学生只是偶尔阅读英文专业文献,仅有1.52%的学生大量阅读英文专业文献。由此可见,绝大多数的学生在课余时间是不阅读英文专业文献的。
(三)对专业英语的重视不够
在对“专业英语在你所学的专业课课程体系中重要吗”的调查中,69.7%的学生认为专业英语不重要,有30.3%的学生认为专业英语比较重要。有的同学甚至认为可以不开设这门课程。
(四)对专业英语的认识不正确
学生对专业英语的认识不够正确。有很多学生认为专业英语就是翻译,多懂些专业词汇就差不多了。虽然通过专业英语的学习,应该能够达到熟练阅读和翻译的水平,但还要求学生有一定的文字和语言的学术交流能力和一定的英文科技文献的检索能力等。专业英语的教学目的是使学生以英语为工具,获取专业技术信息,而并不仅限于翻译那么简单。学生之所以造成这样的误解,一是因为传统的土木工程专业英语教学重点多放在学生阅读和翻译能力的训练上,而对于比较实用的专业英语口头交际能力以及土木工程领域内常用应用文的写作能力的培养则显得十分薄弱;二是因为基础英语阶段的应试教育忽视了素质的提高,长期以来学生学习英语是以阅读为主,可以说学生学得是“哑巴英语”[1-3]。
(五)学生在学习专业英语中碰到的难点较多
对土木工程专业英语学习中遇到的困难的调查中,65.15%的学生认为主要困难是专业词汇太多,单词不认识;39.39%的学生认为对相关专业知识不够了解;33.33%的学生认为长句较多,较难理解;19.7%的学生认为中西语言表达方式的不同造成了学习的困难;43.94%的学生认为不能准确、通顺地翻译英文文献。
二、教师在土木工程专业英语教课中存在的问题
(一)传统的教学方式,以教师讲解为主,不能充分调动学生学习的积极性
传统的专业英语的教学是以教师讲授为主,学生被动的接受知识,学习积极性不高。在这种教学方式下,学生总是被动的接受教师传授给他们的知识,课上往往因此出现一片尴尬的沉默,因此不能充分调动学生学习的积极性。在教学方式的调查中发现:仅有6.06%的学生选择了以教师讲解为主,学生被动学习的教学方式。而有81.82%的学生选择了以学生为主体,学生主动学习,而教师为组织者、引导者的教学方式。
(二)教材的选择不当
有些教材内容陈旧单一,仅仅是专业技术文献的阅读与翻译,这不符合专业英语教学形势的需要,并且教学内容陈旧,调动不了学生学习的兴趣。
(三)没有引导学生正确的认识土木工程专业英语的重要性
教师在教学的过程中往往只是注重传授知识,没有引导学生正确的认识专业英语的重要性。前面提到大部分学生认为土木工程专业英语不重要,而教师又没有正确引导他们改变这种看法,这样很多学生上课就会漫不经心,课堂气氛沉闷,这样反过来又会影响到教师的教学以及学生的学习。
三、对土木工程专业英语教学存在问题的解决对策
(一)引导学生正确的认识专业英语的重要性
教师在教学的过程中不仅要注重传授知识,而且需要教师通过自身的感受和经历,从相关国际土木工程发展的前沿知识介绍,从今后工作可能要接触专业英语的情况,从我国大型工程如奥运会的场馆设计、招投标建设等按国际惯例操作来积极的引导学生。在全球化的今天,我国土木工程的国际化也是大势所趋,国外还有许多先进的理论和技术需要我们学习和借鉴,而这些都需要我们认真学好土木工程专业英语。只有正确的引导学生认识到专业英语的重要性,学生才有可能积极、主动的去学习,教师才能收到良好的教学效果。
(二)改变教学方式,以学生为主体,调动学生的学习积极性
在教学方式的调查中发现:81.82%的学生选择以学生为主体,学生主动学习,教师为组织者、引导者的教学方式。笔者在教学中,每堂课都让学生自己把一小段文章翻译在作业本上,在学生翻译的过程中,笔者及时地发现问题,然后进行讲解。对于这种方式在问卷调查中,有75.48%的学生认为这种方式比较好,通过自己练习再结合教师讲解印象比较深刻。另外,在对专业词汇、常用句型、科技英语写作特点及翻译要领进行讲解后,文章的阅读和翻译都是由学生自己讨论,教师引导和纠正完成的。这样就充分调动了学生的学习主动性,并收到了不错的效果。
(三)选择恰当的教材
为了避免学生因为教材陈旧、单一而影响他们的学习兴趣,教师在选择教材时,要尽量选择阅读文献为最新的前沿文章,而且除了文献阅读与翻译外,还应包括土木工程领域内涉外业务应用文的写作和听力与会话的内容,配合音频、视频资料,方便学生课外自学。另外,还应包括专业文献的检索内容,让学生至少了解如何进行期刊、会议论文、科技报告、学位论文、专利文献等的检索。
四、结语
如何开展好土木工程专业英语教学现在还有许多问题值得探讨,文中提出的解决问题的对策也还需要在实践中不断地调整和提高。在今后的教学中如何提高学生学习专业英语的兴趣,如何引导学生把对专业英语的兴趣与今后的工作结合起来,我们还有大量的工作需要做。
参考文献:
[1]芦玉敏.专业英语教学思路探究[J].高教研究,2005,(10).
[2]史洁.大学英语教学改革探索[J].教育理论与实践,2013,(3).
关键词:土木工程,建筑材料,建筑技术与工艺,建筑理念
1 引言
近年来,随着我国经济建设步伐的飞速发展,我国土木工程建设项目不断增多。 土木工程建设已是我国经济建设的一个重要组成部分。但是,随着建设项目的进行,建设单位、使用单位、科研单位以及评估单位不断对土木工程建设本身进行对比反思,对土木工程建设项目不断提出新的要求,其中,建筑节能就是一项重要指标。
促使土木工程建设发展的是主要以下几个因素:建筑材料的更新,建筑技术与工艺的发展,新的建筑理念的产生与运用。本文将从这三个方面展开讨论,希望对于我国建筑行业的发展有所裨益。
2 建筑材料的更新
土木工程材料的发展从最初的天然材料到人造材料已经产生了一个巨大的飞跃,这个飞跃促进了建筑业的迅速发展。免费论文。具体来说,钢材、水泥、混凝土等材料的问世奠定了现代土木工程材料的基础。时至今日,人们对建筑材料提出了新的要求,这些要求包括:隔热保温、隔声、防水抗渗、防辐射等等。现在,节能减排、控制污染已经成为当前经济发展的重大课题,因此,工程建设者们要与材料科学工作者相配合,开发利用具有节能环保的新型建筑材料,使用具有先进的使用性能且在材料的制造、使用、废弃、再生环节中都与生态环境相协调的建材。近年来,农村住房改建工程也在日益增长,如果能够使用合适的建筑材料,使农村住宅在隔热保温方面的性能大幅提高,将会大大节省能源,有利于国家与社会,也有利于使用者。
对于建筑墙体,应当优先选用保温性能好,蓄热能力强、密度相对小的建材,比如加气混凝土砌块,内保温复合墙体,夹芯复合墙体,外保温复合墙体等。
对于门窗材料,要选用保温隔热性能好、满足防火防盗功能要求的材料。
对于屋面材料,可以采用高效保温材料作为它的保温层,也可以采用铺设架空型保温屋面的方法。
3 建筑技术与工艺
除了建筑材料的革新之外,建筑技术与工艺也是提高土木工程建筑质量的重要因素。
怎样充分利用所使用的建筑材料的优点,最大限度的利用新的建材的优点,还要依靠建筑技术与工艺。建筑技术与工艺配合不好,必将制约新型建材效能的发挥。而建筑技术和工艺的运用,也要结合地区特点选用。
外墙外保温是重要的建筑节能技术, 世界各国均非常重视,并都在积极开展研究工作。 我国是能耗大国,自上世纪80年代后期开始也对这个课题进行研究, 并开始在有条件的城市里实施有益的尝试。迄今为止,我国外墙外保温技术已取得很大进展,对外墙外保温已有严格的立法工作,包括建筑节能部长令的颁布、能源法中对建筑节能的强制性要求、规范外墙外保温系统的强制标准、以及对于系统中相关组成材料的标准等。但是, 一些认识上和技术上的问题, 使得外墙体保温技术的运用不是很理想, 主要表现在以下几个方面:
(1) 在保温层采用吸水率高的材料作为粘结材料(满粘)或抹面找平材料时, 工程结束后两至三年常常出现受潮、冻融损坏等质量问题。这是因为建筑物基墙由于水饱和水蒸汽向外扩散,容易导致吸水率高的满粘材料层吸水受潮;而水蒸汽从室内高温侧向室外低温侧迁移时,又容易在抹面找平层产生冷凝水积聚现象,从而使聚苯板两侧潮湿、甚至发霉,导致保温性能破坏.
(2) 建筑施工过程中, 缺乏对建筑物外墙外保温系统作为复合整体结构的研究, 而将其分离为结构层、保温层、抗裂层以及饰面层来单独处理, 实际上, 选择外墙外保温系统的关键在于,复合建筑结构是否具备良好的防水透汽性。一般地说,外保温表面防水问题的技术处理有可行的解决方案,比如采用聚合物专用砂浆及柔性腻子等. 但在透汽问题上不然,比如,XPS板、聚氨酯等材料不透汽,就不适合作为外保温主材。
而在混凝土框-剪体系中采用聚苯板, 将其内置于建筑模板内、即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体就是优势比较明显的技术。
外墙节能措施及材料的使用,要根据不同地域不同的气候条件采用合理有效的方式进行。比如“盈速粒技术”可应用于海南但不适合于北方地区。
总之,需要不同地域的建筑工作者在建筑节能设计、实践中不断交流,总结经验教训,逐渐推广。
4 建筑理念的更新
实际上,比建筑材料以及技术更重要的,是建筑理念问题。对于一个建筑工程,这是影响深远的大问题。
建筑理念是随着时代的发展而不断变化的。在当今节能减排的大趋势下,怎样合理地规划设计,直接影响着整个建筑的能耗量。 怎样安排建筑物朝向,怎样设计建筑物形体使之与外界的热交换量较小?这就要求设计者在造型美观、简洁完整方面多加考虑。对于室内设计,要根据不同的地区的气候条件,合理安排室内布局,使自然条件得到充分利用。门窗的设计不能一味选择大玻璃窗方案,要根据日照、采光、通风条件采用合适的窗墙面积比设计门窗。
近年来,在奥地利、德国等国家,“被动节能建筑”作为一个新的建筑理念正在逐渐被人们所熟悉、所接受。并在建筑实践中变为现实。免费论文。
“被动节能建筑”的思想,是指不主动利用人工能源,而是因地制宜地利用所能够利用的条件,比如合理利用室内能源供应,达到人类正常生活需要的建筑。
拿奥地利和德国的“被动节能建筑”技术来说,它已经能够做到即使室外是零下20摄氏度,室内采暖依然可以在不开空调或暖气的前提下,达到人们正常生活所需的温度。奥、德两国的建筑标准采暖能耗一般规定应在每年每平方米75千瓦时以下,而“被动节能建筑”的标准则是每年每平方米不超过15千瓦时。这只需通过材料、设计和施工等手段就可以达到这种效果。
首先, 由于“被动节能建筑”的热量主要来自太阳,所以建筑物的向阳部分都有大面积的玻璃窗,并装有百叶窗,可根据需要自动开合,采集热量。但“被动节能建筑”更主要的是通过保温和密封技术,营造出一个与外部相对隔绝的空间,从而最大限度地阻止冷空气进入;并将阳光,以及家用电器、甚至人体自身产生的热量留在室内。
这就是说,保温是“被动节能建筑”的关键之一。这就又回到了我们在前面一部分关于建筑材料与技术的讨论中。免费论文。奥、德两国的做法是:采用保温材料加厚墙体和屋顶。通常外墙采用20公分厚度的保温层,屋顶采用30公分厚的保温层;楼层之间的隔板也均加铺保温板;窗户采用三层玻璃,玻璃之间充填惰性气体,以提高保温性能。门、窗等都采取密封措施,关闭后能达到很好的密闭效果。
带有热回收功能的通风系统与保温和密封并称为“被动节能建筑”的三大关键。它能够从废气中抽取热量,再用这个热量为吸入的新鲜空气加热,从而做到室内温度不会随着空气交换而流失。
对于“被动节能建筑”来说,硬件固然重要,那么更新观念就是发展“被动节能建筑”需要的更为重要的软件。“被动节能”作为一种全新的节能理念是一个要求很高的系统性工程,绝非安装太阳能热水器或更换节能灯泡那么简单。
众所周知,“人是建筑的最高尺度”,如果我们的建筑都能够以全新的理念加以要求,节能环保就只是所有应用材质选择的最低标准。 在绿色科技支持之下实现全新的经典健康环保标准,才能在建筑审美中体现出历史的耐久性与生态体系中的和谐一致性,体现出真正的人文关怀。
参考文献
[1] 涂逢祥, 建筑节能[M], 中国建筑出版社,2002,55-75.
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论文摘要:知识网格作为知识管理的前沿技术,其实现模型和体系结构一直是研究的重点.笔者首先介绍了网格技术的应用和现状,然后讨论了知识网格所涉及的基础服务和知识发现服务层划分的问题,最后提出了知识网格应用和土木工程专业相结合的方向.
20世纪90年代,Internet蔓延到世界各地,成为人们沟通信息和协同工作的有效工具.而网格(Grid)是个新的概念,是一个集成的计算资源环境,或者说是-二个计算资源池.它能够充分吸纳各种计算资源,并将其转化成一种随处可得的、可靠的、标准的同时还是经济的计算能力.这里的计算资源除了各种类型的计算机,还包括网络通信能力、数据资料、仪器设备等各种相关的资源.其网格拓扑如图1所示.
网格计算可从3个方面来理解:①从概念上,网格计算的目标是资源共享和分布协同工作.这种概念可以清晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行整体上的统一规划、部署、整合和共享。这种思想的沟通和认同。对行业和企业是至关重要的,它将提升或改变整个行业或企业信息系统的规划部署、运行和管理机制.②网格是一种技术,为了达到不同种类异构的分布资源共享和协作,网格计算技术必须解决多个层次的资源共享和合作技术,制定相应的网格标准,将Internet从通讯和信息交互的平台提升到资源共享的平台….③网格是基础设施,通过各种网络综合计算机、数据、设备和服务等资源的基础设施.
1网格研究的现状
1.1国内网格技术研究与应用现状
目前。国内的网格计算研究,主要集中在中科院计算所、清华大学等几家在高性能计算方面有较强实力的研究单位.在国家高技术研究发展计划(863计划)的支持下,我国的多项网格研究已经取得了突破.包括如下应用:①国家高性能计算环境;②中国教育科研网格;③国家地质调查应用网格;④中国气象应用网格.
1.2国外的网格技术研究与应用现状
在美国,由自然科学基金资助的PACI(PartnershipforAdvancedComputationalInfrastructure)项目,包括两个重要的部分:NCSA(NationalComputationalScienceAlliance)和NPACI(NationalPartnershipforAd_vancedComputationalInfrastructure).美国的NASA(NationalAeronauticsandSpaceAdministration)正在构造一个网格计算实验床,称为IPG(InformationPowerGrid),它可以将NASA分布在各地的资源通过网络(包括无线通信手段)连接起来,解决NASA目前无法解决的科学、工程计算与数据管理等问题.欧洲的网格论坛也在开展网格计算方面研究.目前已经出现了许多在一定程度上支持网格计算的系统,较着名的有G1obus.Legion,Net sol、,e,Condo,Ninf等.国外的各种网格系统都有一个重要的特点,即投入资金巨大.2知识发现网格
知识网格是强调知识存储、管理、传输和处理的网格[引.知识网格所要解决的主要问题包括:资源的规范组织、智能聚合和语义互联.资源的规范组织需要解决如何组织资源空间,使用户和服务能够有效、正确地根据语义操作各种资源,提高资源的使用效率.资源的智能聚合使资源能够互相理解,根据用户的需求,有效、动态、智能地聚合各种资源.资源的语义互联解决如何使因特网上资源的语义能够被机器理解.知识网格主要包括以下2个方面.
2.1网格基础服务层
使用网格技术构建并行分布式知识发现系统必须使用网格的基础服务,如认证、数据访问、通信和安全服务等.用于知识发现的知识网格模型是基于网格技术进行构建的,因此其底层结构和服务也是基于网格通用结构和服务的.知识网格的基础服务层如图2所示,包括2个方面的内容:Globus通用网格服务和数据网格服务.
2.2网格知识发现服务层
知识网格在网格基础服务之上构建的知识发现服务层,并使用网格基础服务来构建特定的知识挖掘服务.知识网格的知识发现服务也被分为2个层次:核心层和端层.核心层的服务直接构建在网格基础服务层之上;高端层的服务构建在知识网格的核心层之上.这些服务被用来描述、开发和执行网格知识发现应用.网格知识发现两个服务层内部结构如图3所示.通过以上模型,构建基于知识网格的知识发现应用是独立于特定领域的;它允许用户对不同的知识构成模式进行评估和比较,其数据挖掘工具和算法具有透明性、集成性和并行性等特点.
3知识网格应用领域和方向
知识网格的方向分为知识获取、知识建模、知识表示、知识门户和通过网格知识服务来管理知识等方面.知识获取位于知识服务扩展架构的最底层,可以通过知识获取技术从知识源中抽取有用的信息和知识模式.知识建模旨在提供某特定应用领域知识的结构性描述,其主要功能就是用来表示知识,以便用知识来解决实际问题.知识表示的目的,就是通过计算机可以理解的方式来对知识进行结构化和语义化组织.知识门户提供了网格上特定领域知识的视图,用户可通过网格知识门户检索和交换特定领域知识.对于知识用户来说,最关心的还是访问和使用知识的方式.在土木工程领域,知识的重用比发掘新的知识更加有意义.因此,网格环境下的知识重用也是网格知识服务的一个非常重要方面,研究人员在这方面作了很大努力,如利用本体来构建知识重用模型等.
通过这些方面的研究,可以拓展目前网格应用的局限账,使其能够为我国建筑业发展起到应有的作用,逐步填补在土木工程领域中网格技术研究的空白.在土木工程领域应用研究中,知识网格技术在分布式计算、J2EE平台开发应用、网格技术研究、计算机模拟仿真、土木工程领域系统设计上,都非常符合目前行业发展的需要,可以带来很好的经济效果.
关键词:土木工程;实践教学;人才培养
回归工程教育是我国高等教育目前亟需解决的问题。2009年,教育部制定了卓越工程师培养计划,并将该计划列入《国家中长期教育改革发展计划纲要》,2010年,有61所学校开始试点并逐步推广。企业参与高等教育、学生实践能力、创新能力的培养,必将使中国的高等教育登上一个新的高度,而作为地方本科院校应发挥更多的作用,缩短和国外工程教育办学的差距,培养出真正符合行业需要的应用型人才。
土木工程专业应用型人才应具有良好的理论基础,掌握系统的专业知识,实际应用能力强,综合素质良好,具有适应行业和地方需求的特色。土建行业对人才的需求多种多样,高层次的研究、设计人员的需求量不是很多,绝大部分人员是从事施工一线的技术人员,而目前地方型本科院校土木工程专业人才培养模式比较单一,在专业课程设置上没有脱离重点院校“以结构设计为主”的指导思想,注重理论性教学,对实践性教学环节重视不够,这样培养的的学生结构知识赶不上重点院校学生,实践应用能力有时还不如高职高专的学生,学生毕业后很难找到自己合适的定位。针对这种情况,普通本科院校的人才培养模式应有新的目标定位,以培养适应社会发展需求的专业人才。本文以国家特色专业建设点为背景,谈谈我校土建人才培养的一些做法,供大家参考。
1、根据社会对土木工程师素质能力和知识结构的实际需求,科学制订培养计划
专业培养计划是人才培养的总体设计和实施蓝图,它规定了培养目标和业务规格,明确了知识结构和能力要求,构建了专业要求的课程体系,规定了各教学环节的配置及其内容。它既是组织教学的指导性文件,也是制订各项配套教学文件的依据。
1.1深入调查研究,明确培养目标,合理确定岗位群及其能力要求
首先组建专业调查组,对有关工程设计、工程建设及管理等用人单位进行了调查,并聘请有关单位的专家学者成立了专业建设指导委员会,聘请部分高校和部分行业的专家领导担任兼职教授。将我校教学型高校土木工程本科专业的培养目标与其它层次的教育培养目标相对比,分析研究确定了本学院土木工程专业应以培养生产、建设、管理第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务,体现以社会需求为目标、以技术应用能力培养为主线的特点,其能力结构主要体现在土木工程施工一线及工程运行管理一线的业务技术能力和组织管理能力。
1.2根据市场需求提出能力要求,合理确定知识结构
知识结构是能力培养的基础,它必须满足能力培养的需要,以“必需、够用”为度,并要求具有一定的发展潜力。在能力分解的基础上,分析满足能力要求应具备的基础知识和专业知识,提出相应的知识点,组织其相应的知识体系。根据各课程的相关性和知识的互补性进行课程的整合和知识模块的拼装,构建整个课程体系。
1.3以能力要求和知识结构为主线,构建动态培养计划
培养计划是各教学环节的整体设计方案,主要包括课程体系、实践教学环节等的时间分配和次序安排。在培养计划制订中既要考虑专业能力培养,又要考虑全面素质的提高。在构建课程体系中,加强了计算机、英语等能力的培养,保证其课程和应用的不断线,并提倡学生获取计算机及英语等级证书。强调在课程教学中,不仅要求学生掌握基础理论和专业知识,更重要的是让学生首先学会做人。土木工程专业培养计划是以大专业为基础统一规划制订,但在具体操作时,要体现不同方向的需要,设置模块化的专业方向,建立分方向的培养计划,各分方向的培养计划既相互独立又相对统一。培养计划实施时,必须根据市场需求情况,进行动态微调。即在培养计划执行过程中,根据教学及生产一线的信息反馈,调整各项能力要求及相应的课程教学内容,以满足市场对人才规格的要求。
1.4以职业能力为核心,确保教学内容涵盖相关方向注册师考试的主要知识点
建筑行业正在完善注册工程师执业资格制度,要求应用型本科院校土木工程专业必须建立与之相适应的教学体系。土木工程专业教学内容应当涵盖注册工程师执业资格考试的基础理论和专业课程的主要内容。并重视工程案例教学和工程实际的训练,适应行业发展需要。这也是社会对土木工程师素质能力和知识结构的实际需求的一个重要方面。
2、建设理论联系实际的教授队伍,引导应用型土木工程师的培养
教育大计教师为本,师资队伍是人才培养的关键。在提高教师学历层次的同时,注重实践能力的提高,出台一系列政策,鼓励教师参加国家注册师考试。回顾近几年教授队伍建设的成绩,有如下几点经验:①拓宽深造进修、挂职锻炼的平台,积极响应盐城市组织的“百名教授下基层”的号召,鼓励教授们开展理论联系实际的应用型课题研究工作。②制定优惠政策,有重点地引进高层次人才。积极创造条件,激励教师攻读博士学位。③确立教授副教授在学科建设和专业建设中的地位,确保教授们产学研合作的科研项目顺利进展,促进教学、科研和队伍建设良性互动。④设立校内教授和校内副教授岗位,鼓励有能力的教师破格进入教授队伍。⑤加强校内外专家的联系,充分利用社会优质资源,不断扩大和完善兼职教授队伍。
“双师型”教师队伍在科研和科技服务工作中,自然形成了师生共同参与合作的模式,高年级学生在科研工作中担任老师的助手,在工程项目中担任现场助理工程师或设计项目的助理设计师。有许多同学毕业设计或毕业论文的题目来源于平时利用课余时间参与教授的应用型项目。
3、构建三维的实践教学体系,强化应用型人才对土木工程师岗位的适应能力
实践教学体系是指实践教学的内容体系,即围绕专业人才培养目标,在制定教学计划时,通过课程设置和各个实践教学环节的配置而建立起来的与理论教学体系相辅相成的内容体系,主要包含实验教学、实训教学、实习教学几个方面。所谓三维的实践教学体系是把实验教学、实训教学、实习教学三个方面的教学工作不间断的贯穿到学生四年学习生涯中去,并且使理论教学、实践教学、学生的课余和节假日活动有机的结合起来。具体做法是:①采用三段式培养方案,构筑层次化实践教学平台。即:第一段以基础实验层和工程训练层交替训练学生的基本能力,主要为军事理论及训练、公益劳动、体育训练、专业认识实习、读书活动与社会实践活动(两课)、社会实践与调查。第二段是综合提高层,通过综合性、设计性实验和课程设计加强学生的综合应用和设计能力,强调基本技能训练,以专业课实验、教学实习、课程设计、参与老师的科研项目和工程项目的第二课堂活动为主;第三段为开发创新层。通过课外科技活动、科学竞赛和选修课程,培养学生的科研能力和创新意识。以生产实习、毕业实习、毕业设计、工程实训、作业模拟、综合性创造性实践为主。②创新教学模式,整合实验内容,使其综合化。如: 在工程培训中心开设了土木工程综合实验,让学生完成从模板的搭设→混凝土的浇筑→构件养护→构件力学的测试全过程的实验,本实验最大的特点是让学生掌握部分土木工程施工知识及现场测试的技能。将设计、综合、应用性及部分基础性实验采用全开放方式,以利于培养学生独立工作能力、创新能力,促进学生个性的发展;整合实训内容,使不同课程不同学期的实训内容系列化;其外,让学生利用双休日和暑假,或自主到企业、或跟随老师到企业、或跟随老师进试验室实习、打工,增强应用知识解决问题的能力,这也是实践教学模式的一种。③通过讲座、座谈、观看工程录像等形式,加深学生对土木工程师岗位的理解和热爱。在新生入学教育时,聘请有丰富实践经验的设计师和工程师结合个人经历给学生讲工程师的职业生涯;在学生学习专业课时,聘请大型工程的专家来校介绍工程设计和施工过程以及各个管理和技术岗位的工作感受。在学生课余时间,组织学生观看大型工程的录像,如:杭州湾跨海大桥、上海洋山深水港、青藏铁路、南水北调、鸟巢、T3等。④利用学生课余时间,开展专业技能动手能力大赛。土木工程专业学生的计算机绘图能力和测量仪器应用能力是很重要的两项动手能力,我们每二年举行一次包括民办本科和高职学院学生在内的计算机绘图能力和测量仪器应用能力大赛,不仅公开展示参赛者的获奖作品和领奖照片,而且将获奖行为计入学生在校表现的综合测评档案。#p#分页标题#e#
4、坚持实践是检验质量的唯一标准,强化全过程全方位的教学质量监控体系
世界上评价教学质量优劣的机构和方法多种多样,评价教学质量的指标和体系也是庞大而复杂,然而,我们认为检验应用型本科人才培养质量的唯一标准是毕业生在工程一线工程师岗位上的工作能力,如何对在校生进行评价和监控,使他们毕业后能在实践中胜任工程师岗位的工作?
其一,重点评价和监控毕业实习和毕业设计教学质量。①毕业实习采用分散实习的形式,因此更加有必要采用过程控制和目标控制相结合的方法。实习成绩的考核,以实习单位的鉴定和指导教师在实习期间抽查为主,并辅以实习答辩与交流。指导教师根据抽查情况,有一票否决权,但是,如果指导教师不投否决票,实习评价结论完全由实习单位给出。因为学生实习分散在不同的实习单位,实习的对象是不同的工程,其结构形式、材料应用、施工工艺、施工技术、施工方法等不完全相同,通过实习成果答辩与交流,学生可以相互学习,开阔眼界,增长知识,成果共享。通过答辩还可以了解学生实习报告的真伪性,确保实习质量。②毕业设计要重点控制好五个重要的时间节点的质量。一是选题审题和定题;二是开题和查阅文献;三是中期的英文翻译和阶段成果;四是成果提交和修改;五是评阅成果和答辩环节。每届毕业设计都举行公开答辩,评委由专职教授、部分兼职教授、产学研单位代表组成。
其二,实践能力的形成贯穿于教学工作的全过程,不仅实践性教学环节是实践能力的形成的重要因素,理论课程的学习也是实践能力形成的重要因素之一。因此,我们应当对质量形成过程进行全过程全方位的教学质量监控。具体做法是:①成立二级学院的教学质量监督小组,按时开展全方位教学质量检查和监督,深入课堂听课,抽查学生作业和设计以及实验实习实训。②二级学院和专业系认真贯彻落实学校的教学质量评价标准,积极参与学校组织的ISO9001质量贯标活动。学校教学监控体系由教学秩序常规检查、教学文件检查、课堂听课、期中教学检查、期末教学质量状态评价等组成,分教师自查与互查、系主任全面检查、学院抽查三个层面,所有督导检查由党政领导牵头,认真记录,及时反馈,限时整改。③系主任负责帮助在教学质量上存在问题的教师查找原因并及时改正。对认识和改正不到位的教师进行批评教育,直至完全纠正。
其三,通过严格控制检查和管理教学质量,我们的应用型人才实践能力培养的教学体系得到充分的贯切和落实。学生可以做到:二年级实习做零工;三年级实习用技术;四年级实习顶岗位。
5、结语
通过制订科学的人才培养方案,建成一支高水平的双师型教授队伍,构建全面实践教学平台,严格的教学质量控制制度,我们探索了一套适合应用型人才培养的培养体系,全面提高了土木工程专业毕业生的知识水平、能力素质和实践技能,为地方经济建设培养出高水平的应用型人才。
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台湾地区应用型硕士培养模式2009年3月,全国专业学位教育指导委员会年度工作会议召开,会议提出了“积极调整硕士研究生的培养结构,改革研究生培养模式,加快培养应用型专门人才”。我国研究生教育结构逐步发生挑战,研究生培养从过去的学术性为主转变为应用型为主,并扩大了应用型专业学位的招生数量。这种培养目标的转型,标志着我国现有的单一的全日制研究生培养模式发生改变。在政策上,我国应用型硕士培养的口号早已打响,但实际情况并非如字面的转换简单。应用型硕士的培养模式构建,并非一朝一夕可以完成,社会企业对于目前培养出的应用型硕士也存在较大的质疑。针对应用型硕士培养出现的问题,本文以正修科技大学工学院为例,剖析其应用型硕士的培养模式,从而对我国大陆地区应用型硕士的培养提供建议。
一、台湾地区高等教育情况
台湾地区高等教育与大陆地区高等教育有所不同。大陆高等教育分为普通高等教育与高等职业教育;台湾地区高等教育也是分为高等教育和技术与职业教育。普通高等教育主要是培养学术性专门人才,学生可由中学一直读到博士学位。技术与职业教育主要是培养应用科学与技术的实用专业人才,包括高级职业学校、五年制专科、二年制专科、二年制技术学院或科技大学、四年制技术学院或科技大学,学生完成职业技术本科教育后,可进入研究所攻读硕士班,如若继续深造,还可以继续读博士班深造。以上两种类型,上下衔接,左右贯通,形成一个渠道多样、体系完整、交叉互通、具有畅通升学未来的职业技术教育一贯体系。台湾地区高等教育,是两个相互平行的教育系列,学生有权利选择普通高等教育,开展学术研究,也可以通过职业教育学习,完成博士学位,成为高级应用型人才。台湾地区应用型硕士,等同职业技术教育的硕士阶段。笔者以台湾地区正修科技大学工学院土木与工程资讯系为例,了解其应用型硕士的培养模式。
二、正修科技大学工学院土木与资讯系应用型硕士培养模式
(一)科系简介
正修科技大学工学院土木与资讯系成立于1965年,曾名正修工专土木工程科,1989年增设夜间部两年制,1999年改制为工程土木系,招收大学部及进修部,2006年成立营建工程研究所,2007年更名为土木与工程资讯系。土木与工程系课程规划:以土木工程技术为主题,以电脑应用为辅,并注重专业课程之实务教授以培育具有专精技能的现代土木技术人才。
(二)入学要求
1.公立或已立案之私立大学或独立学院有关系毕业,取得学士学位者。
2.符合教育部认定标准之国外大学或独立学院有相关系毕业,取得学士学位者。
3.合于以同等学历(报考大学同等学历认定标准――第三条)报考硕士班之规定者。
从上可以看出,其入学要求有其特殊性。由于台湾地区高等教育双轨制的存在,其硕士招考范围较大陆地区高校范围广,含有大学本科毕业生及职业技术类本科,专科(含工作经验、资格证等)均可以报告,参与硕士研究生的考试申请。大陆高等教育没有达到双轨制的教育系统,在招生上达不到台湾地区的招生灵活性、范围广泛性特点。
(三)课程方面
其课程体现了正修科技大学工学院与资讯系课程特征。从2013年的课程要求中,对于应用型硕士生课程的学分要求都差不多保持在30学分以上。研究生一年级上学期,有海外研习。这一点在大陆应用型硕士培养过程中很难看到。从其课程开设情况看,其开设的课程立足与实际生活、社会所需,具有较强的实际应用效用。
(四)学制特点
所有硕士均为2年学制,这点和大陆地区全日制工程硕士部分2.5年的不同。大陆地区高校一般都是采取先开设课程,然后实习加硕士论文撰写,毕业。正修科技大学工学院土木与资讯系中营建工程研究所课程中,其课程与硕士论文处于同期,研究生二年级仍有课程需要学习,另外,也开展了硕士论文撰写。
(五)建教结合模式
正修科技大学在建教结合方面较强的优势。原因有:台湾地区教育政策,随着台湾地区产业结构和产业政策的变化而不断地变化。台湾地区不仅在《大学法》中明确规定大学要与政府机关、事业机关等进行产学合作,“教育部”还颁布了《建教合作实施办法》,对建教合作的内容、经费、合作双方的权利义务及签订的契约内容进行详细规定,从法律上保障了产学合作的实施。正修科技大学荣获“教育部”典范科技大学示范基地,拥有7个产学研发中心。一方面,解决社会所需解决的问题;另一方面,给予研究生以实际接触真实世界的基地,培养其解决实际问题的能力,增强其应用型硕士的实践能力。
三、启示
首先,从入学要求上看,正修科技大学应用型硕士的招考要求,较大陆高校应用型硕士招考有一定的灵活性、侧重学生的实际能力等。这种做法,在招考中扩大了学生生源的数量,有利于学生入学的公平性,重视学生实际应用能力。
其次,应注重课程的实际性,紧密结合实际生活所需、社会最需要解决的现实问题的解决上,注重课程实际效用性,提升学生的实践动手能力。
1基于BIM技术的毕业设计课题方向
目前与BIM技术相关的毕业设计聚焦于基础应用、技术融合和软件研发等三个主要方向,如图1所示。1.1BIM基础应用方向。BIM基础应用多数是基于BIM软件开展相关应用研究,是目前毕业设计的主流课题方向。如采用Revit软件建立三维信息模型,在此基础上进行施工图深化、碰撞监测、进度模拟、工程量统计、造价分析和三维动画展示等工作。早期的研究对象以房屋建筑为主,目前已拓展至桥梁、隧道、地铁等公共基础设施。在BIM应用软件方面,建模软件以Revit最为常用,碰撞检查和动画模拟多数采用Revisworks软件,工程算量和造价分析则常采用广联达和鲁班等国内软件。总体来看,该方向的毕业设计课题以应用为主,课题的完成情况与研究对象的复杂性、研究内容的丰富性、研究成果的实用性密切相关。随着信息技术的快速发展,当代大学生的计算机应用能力、新知识接受能力和创新能力也在不断提高,早期以多高层房屋为对象的“建模+动画+算量”的毕业设计课题已难以满足培养目标的要求。因此,该类课题的研究对象正逐步拓展至超高层建筑、大跨空间建筑、钢木结构建筑、地铁隧道等公共基础设施和市政工程项目;研究内容也延伸至进度控制、成本管理乃至运营维护等多个方面;同时,研究课题也越来越多地来源于实际工程,研究成果的实用性已成为毕业设计成绩评定的重要依据之一。1.2BIM与前沿技术融合方向。随着BIM技术的逐步普及,其应用和研究正在从传统的辅助设计施工向多技术融合的方向发展。如BIM与RFID(RadioFrequencyIdentification,无线射频识别)、BIM与GIS(GeographicInformationSystem,地理信息系统)、BIM与VR(VirtualReality,虚拟现实)、BIM与AR(AugmentedReality,增强现实)、BIM与三维激光扫描、BIM与结构健康监测等前沿技术融合方向。以BIM与RFID技术融合为例,在传统的施工现场,大批量地进行构件验收、安装时,主要通过人工方式填写报告、录入数据,信息延误的现象时有发生,工作人员常常无法判断构件的真实状况,很容易发生错误,导致各类问题频发。利用RFID技术可以实时追踪、监控构件的生产、运输、安装和运维状态,并以无线网络即时传递信息到BIM数据处理平台,可以实现对构件的实时追踪,解决信息错误和丢失等问题,能有效地提高工程项目的管理效率和经济效益。该类毕业设计课题通常要求指导教师有一定的前期研究基础,有时采用校企联合指导方式,由企业导师制定课题的研究内容,毕业设计开展过程中由校内和校外导师共同指导。1.3BIM软件研发方向。BIM的核心思想是信息的集成、交互与共享,模型是载体,软件是工具。在BIM软件平台研发方面,国内外各大软件开发商已经开发了各类适用于建筑不同阶段、提供不同功能的商业BIM软件。如,美国Autodesk公司推出的Revit、Navisworks、Civil3D等BIM软件;美国Bentley公司推出的ABD(AECOsimBuildingDesigner)软件;此外还有Tekla公司开发的专用于钢结构设计的Xsteel软件,Graphisoft公司的ArchiCAD软件等。国内也有广联达、鲁班、PKPM、3D3S等公司开发的相关BIM软件。虽然商用BIM软件已较为成熟,但针对不同对象、不同功能、不同企业均存在一定的局限性,尚需定制研发。相比于BIM应用方向,软件研发类课题一方面要求指导教师有前期研究基础,另一方面要求学生有一定的编程基础,更重要的是对软件编程有兴趣。此外,也有部分研发类课题不需要编写代码,只需要设计软件功能和操作界面等,具体编程工作由他人或企业来完成。
2基于BIM技术的毕业设计案例
2.1BIM基础应用方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“超高层建筑模架装备模块化仿真设计与建造技术研究”为案例。该论文以上海市真如城市副中心A5地块项目1号办公楼为实际工程背景,借助BIM工具对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备开展研究,完成的主要工作包括:(1)对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备系统组成和工艺原理进行归纳总结,对超高层结构核心筒使用钢平台模架装备关键技术进行分析,包括模架的现场安装、标准层施工、桁架层施工和墙体收分层施工等技术;(2)分析钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化设计方法,初步确定模架标准构件库,根据模架装备标准构件创建Revit参数化族库,对标准构件和非标准构件进行组合,并进行整体钢平台模架装备的虚拟预拼装;(3)根据二维设计图纸建立该超高层建筑的核心筒模型,采用Navisworks进行整体钢平台模架模型和核心筒模型的合模,对钢平台模架施工关键技术进行可视化施工模拟。毕业设计成果提出了一种钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化方案,借助BIM软件建立了模架标准模块构件族以及核心筒模型,完成了模架模块的组合与拼装,实现了模架装备和核心筒的合模,并对钢平台安装、标准层施工、收分层施工等进行了三维可视化分析。该毕业设计的研究成果已应用于实际工程项目中,对模架装备的模块化和BIM技术的推广具有积极作用。2.2BIM与前沿技术融合方向毕业设计案例。目前,BIM与GIS、VR、RFID、三维激光扫描等技术的融合交叉应用已成为工程界和学术界的研究热点。以三维激光扫描为例,该技术是测绘领域继GPS之后的又一次技术革命,通过高速激光扫描测量方法,大面积、高分辨率地快速获取物体表面各点的坐标、反射率、颜色等信息,基于这些大量、密集的点信息可快速复建出真彩色三维点云模型,为后续的数据分析等工作提供准确依据。该技术具有快速性、非接触性、穿透性、高密度、高精度、实时性强等特点,很好地解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。以同济大学本科毕业论文“基于BIM技术对既有建筑快速建模方法的研究”为案例,该论文针对目前既有建筑建模时面临的竣工图纸无迹可寻、空间几何信息难以采集、建筑物细部特征难以捕捉、测量所需时间及金钱成本过高等问题,采用三维激光扫描技术对上海某演艺场所进行扫描,利用JRC3DReconstruction软件对点云数据进行降噪与配准,再采用ICP算法进行平滑操作,最后对该建筑进行整体建模,生成的三维模型见图3所示。该模型已用于其改造工程的后期设计与研究工作中。2.3BIM软件研发方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“基于二维码的钢结构构件追踪管理软件研发”为案例,该论文从研究国内外钢结构BIM建造管理平台入手,分析了构件信息追踪管理平台的研发和应用现状,将BIM技术与二维码技术相结合,设计了基于二维码的钢结构构件追踪管理软件主要功能和界面,基于B/S架构,采用Html、JavaScript和Neo4j等语言初步实现了构件追踪和进度管理等基本功能。构件追踪界面见图4所示,软件对每一根构件生成唯一的二维码,支持单独或批量下载功能。二维码存储构件的编号、安装位置、尺寸、长度和质量等基础信息。用手机扫描二维码即可查看构件的报验和质量检验等详细信息。通过二维码功能,可追踪构件的生产、制作、运输和安装等全过程信息,实现对构件加工和安装中的质量监控信息以及构件安装进度信息的实时掌控,而这些信息直接反映到构件的位置管理、质量管理和安装进度管理中,为这些管理活动的进行提供了帮助和支持,追溯到最上层则实现了加工制作计划的实时调整,而加工制作的调整又决定了现场施工情况。此外,通过二维码信息能够直观快速地发现现场质量问题,解决现场管理人员携带图纸及查询资料不方便等问题,提高了现场工作效率。本软件的开发涉及BIM模型的解析、上传和显示等功能,这些功能的实现需要大量的编程工作,很难由一位本科生在毕业论文周期内完成所有工作,因此,软件的前期开发工作已由指导教师团队完成,本论文主要是实现了基于二维码的钢结构构件追踪管理功能模块的设计和研发工作。
3提升基于BIM技术的毕业设计效果建议
3.1增加前沿课题数量。目前,BIM方向的毕业设计仍然以“建模+动画+算量”的软件应用型课题为主导,虽然该类课题的实用性强,但往往工作量大而难度不大,特别是对一些研究型高校的学生,该类课题的毕业设计主要是提高了学生的BIM软件使用能力,对学生的创新性培养不足。随着信息技术的快速发展,建议增加BIM与物联网、大数据、VR、AR等新型技术相结合的毕业设计课题,提高学生的实践能力和创新能力。此外,现有的主流BIM平台均被国外垄断,亟须发现和培养一批专注于软件研发的学科交叉类学生,可以通过增加平台研发类课题,锻炼学生的研发能力,为其将来的工作和继续深造打下基础。3.2加强校企合作。BIM技术无论是软件使用、平台研发,还是与新技术的创新应用,均具有很强的实践性。目前,很多土木建筑类大型企业均配备了BIM技术中心,具有较强的BIM应用、产品和新技术研发能力,而在国内高校中专职从事BIM教学和科研的教师非常欠缺。通过校企合作,可以弥补校内指导教师BIM实践能力的不足,促进产、学、研全面合作,充分发挥学校与企业在BIM人才培养过程中的职能作用,实现优势互补、资源共享,强化实践育人环节,对于提高人才培养质量具有积极的意义[6]。针对于此,同济大学与上海建工、华东建筑设计院等单位已建立了长期的校企合作关系,与BIM技术有关的毕业设计课题多数来自于企业,部分毕业设计成果已直接应用于实际工程,取得了较好的教学效果。3.3重构现有课程体系。近十年来,虽然BIM技术和软件已有长足的进步,正向设计已开始应用,但逆向建模仍是主流,在毕业设计中也最为常见,即学生根据二维CAD图纸创建其建筑、结构及机电等三维BIM模型。从已有的毕业设计效果看,存在两方面的问题,一是许多学生的识图能力较弱,特别是机电图纸的识图能力非常欠缺,需占用大量的毕业设计时间来提高识图能力;二是学生的BIM软件操作能力不足,很多时间被用于软件学习中,实际的毕业设计工作时间被大量挤占。目前,很多高校没有单独设置BIM课程,或者虽然单独设置但将其作为选修课,普及面不广,这就需要我们对现有的课程设置体系进行完善和重构。考虑到BIM技术的应用领域非常广泛,笔者建议将BIM技术的教学融入专业培养体系中,如:将BIM技术引入工程制图、房屋建筑学、钢结构和混凝土结构设计、土木工程施工、工程项目管理等多门课程中,特别在课程设计中,将其作为一项必修内容。通过BIM技术的三维可视化、虚拟仿真、信息共享等功能实现课程体系的有机整合。
BIM技术已被广泛视为改造建筑业这一传统产业的战略手段,正在导致建筑业进行一次史无前例的彻底变革。从高校的实践课程教学来看,BIM技术相关课题已成为建筑学、土木工程、工程管理等专业毕业设计的一个重要方向。本文归纳总结了与BIM技术相关的三大毕业设计课题方向:基础应用、前沿技术融合和软件研发,以同济大学为例展示了各方向的毕业设计案例,最后提出了增加前沿课题数量、加强校企合作、重构现有课程体系等用于提升毕业设计效果的建议,可以为BIM相关专业的毕业设计提供借鉴和参考。
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[2]许娟,鲁子良,侯超平,等.基于BIM平台的传统民居建筑保护与更新教学实践研究[J].建筑与文化,2019,186:42-43.
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