土木工程專業(yè)教育模式的思考

土木工程專業(yè)教育模式的思考和教材建設(shè)的建議鄭州大學(xué)劉立新2013年04月一.土木工程行業(yè)對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用●當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展仍處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，其中的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化是推動我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的最強(qiáng)勁動力之一。◆

2011年底我國的城鎮(zhèn)化水平已超過50%，現(xiàn)仍以每年0.9%的速度繼續(xù)發(fā)展，預(yù)期到2015年，我國的城鎮(zhèn)化水平將超過53%。按發(fā)達(dá)國家80%的城鎮(zhèn)化水平計(jì)，并考慮在城鎮(zhèn)化率在70%前為國家經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展期，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)還將有近二十年的高速發(fā)展過程。◆在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，每年約有1000萬農(nóng)村人口要進(jìn)入城鎮(zhèn)，這必然要求加快城鎮(zhèn)的房屋建設(shè)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（市政、立交、地鐵、輕軌等），以提升城鎮(zhèn)功能，改善居住與生活水平?？梢灶A(yù)計(jì)，未來的十至二十年，仍將是我國房屋建設(shè)的高速發(fā)展期。億平方米

我國最近六年的房屋建筑施工與竣工面積◆2011年底我國當(dāng)年的房屋在施工面積高達(dá)91.88億平方米，竣工面積高達(dá)21.89億平方米，其中住宅竣工面積為9.914億平方米。在“十二五”期間我國將建設(shè)保障房3600萬套，按戶均建筑面積50平方米計(jì)，其總量將達(dá)到18億平方米?！衲壳熬蘖康某擎?zhèn)房屋建設(shè)規(guī)模，帶動了我國鋼鐵行業(yè)、建材行業(yè)產(chǎn)量的飛速發(fā)展。按2011年底統(tǒng)計(jì)，我國的水泥年產(chǎn)量達(dá)到20.6億噸，超過世界產(chǎn)量的60%；全國鋼產(chǎn)量近7億噸，為國際產(chǎn)量的44%。為保持建設(shè)的快速發(fā)展，我們消耗了大量的原材料與寶貴能源，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢料與二氧化碳，對我國的節(jié)能減排構(gòu)成了很大的壓力。●堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，從源頭上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)。二.土木工程專業(yè)教育的發(fā)展及有待解決的問題1.土木工程專業(yè)教育的發(fā)展及人才需求的變化●近年來土木工程專業(yè)發(fā)展比較快，主要得益于行業(yè)發(fā)展勢頭好，人才需求旺盛，畢業(yè)生就業(yè)率始終較高。新辦各種類型土木工程專業(yè)院校的數(shù)量增加，有的招生規(guī)模還很大，有的院校開辦土木工程專業(yè)的歷史僅4~6年，教學(xué)質(zhì)量參差不齊。土木工程專業(yè)畢業(yè)坐主要在建設(shè)領(lǐng)域就業(yè)，并將承擔(dān)重要責(zé)任。如何在新的形式下保證后備人才的培養(yǎng)質(zhì)量是需要研究討論的一個重要問題。●近年來建設(shè)人才市場對土木工程專業(yè)的需求發(fā)生變化，從事與土木工程專業(yè)工作有關(guān)的本、?？飘厴I(yè)生中大多在施工、監(jiān)理、管理等部門就業(yè)，在高等院校、研究沒計(jì)單位工作的大學(xué)生逐漸越少。用人單位性質(zhì)、規(guī)模和崗位不同，對本科人才的需求也不盡相同。社會對研究型人才需求比較少，而應(yīng)用型人才需求比較多?！裢聊竟こ虒I(yè)技術(shù)人員責(zé)任重大，對畢業(yè)生的專業(yè)實(shí)踐能力、工作態(tài)度、責(zé)任心等綜合素質(zhì)的要求越來越高。●《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會編制2011?！粢赃m應(yīng)社會需要為目標(biāo)，以培養(yǎng)工程和技術(shù)應(yīng)用能力為主線，構(gòu)建學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案?！?/p>

以“應(yīng)用”為主旨和特征，構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，重視學(xué)生的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)?！?/p>

應(yīng)用型和研究型不是辦學(xué)層次高低的劃分，僅包含社會對它們在人才數(shù)量和服務(wù)面向上不同的需求，不意味著條件好些的學(xué)校就不辦應(yīng)用型，也不意味著綜合條件不是最優(yōu)越的學(xué)校就不能辦研究型，完全取決于土木工程專業(yè)所在的院校能否有效地培養(yǎng)社會所需的相應(yīng)人才?！羲捻?xiàng)原則：①多樣性與規(guī)范性相統(tǒng)一；②拓寬專業(yè)口徑；③規(guī)范內(nèi)容最小化；④核心內(nèi)容最低標(biāo)準(zhǔn)。●“卓越工程師”培養(yǎng)方案

2.目前土木程專業(yè)教育中存在的一些問題●專業(yè)課、技能課的教學(xué)受到?jīng)_擊◆學(xué)生注重學(xué)習(xí)與考研相關(guān)的課程（數(shù)學(xué)、英語及部分專業(yè)基礎(chǔ)課，一般在三年級第一學(xué)期前完成）；◆專業(yè)課、技能課教學(xué)受考研復(fù)習(xí)影響（大多在三下、四上學(xué)期，因考研不考不被重視），而專業(yè)課（設(shè)計(jì)、施工、造價、鋼結(jié)構(gòu)、高層、抗震等）恰恰是學(xué)生就業(yè)的“飯碗課”。◆研究生復(fù)試暴露的問題（與專業(yè)相關(guān)的基本理論和專業(yè)知識差，復(fù)試教師的反映，“黑名單”學(xué)校，有的雖然考取研究生但不是合格的本科畢業(yè)生。今年研究生復(fù)試情況，導(dǎo)師招研積極性下降）。●實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量下降，學(xué)生動手能力較差◆教學(xué)實(shí)驗(yàn)課（學(xué)時、分組不足，操作過程及實(shí)驗(yàn)報告不規(guī)范，有的演變成“演示試驗(yàn)”）◆生產(chǎn)實(shí)習(xí)（安排困難：學(xué)生勞動觀念、責(zé)任心、組織紀(jì)律較差，不能承擔(dān)實(shí)際工作，給企業(yè)造成負(fù)擔(dān)，不愿接受實(shí)習(xí)?？己穗y度大，流于形式）。◆畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求與工程實(shí)際相差較遠(yuǎn)）◆“卓越工程師”計(jì)劃實(shí)施的問題◆與用人單位要求的差距（要求有實(shí)踐經(jīng)歷、崗前培訓(xùn)、就業(yè)培訓(xùn)班）專業(yè)知識各分項(xiàng)得分統(tǒng)計(jì)

調(diào)研結(jié)果③

對專業(yè)知識要求高于基礎(chǔ)知識上海：76.3%>73.3%北京等地：76.0%>73.8%

綜合能力各分項(xiàng)得分統(tǒng)計(jì)

調(diào)研結(jié)果⑤

對團(tuán)隊(duì)精神的要求是最高的

“獨(dú)生子女”“甘為人梯，顧全大局”

●近年來青年教師的學(xué)歷層次和職稱層次有很大提高，但部分教師的實(shí)踐能力和動手能力有所不足。◆要培養(yǎng)受到工程師（卓越工程師）基本訓(xùn)練的畢業(yè)生，教師應(yīng)具備工程師的素質(zhì)。（實(shí)驗(yàn)操作、施工技術(shù)及組織管理、設(shè)計(jì)等，要具有實(shí)戰(zhàn)能力）◆提高自身的實(shí)踐能力（重視實(shí)踐，“科學(xué)家”和“工程師”的關(guān)系，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和責(zé)任心影響學(xué)生）?！艏訌?qiáng)與社會和企業(yè)的聯(lián)系（了解形勢和社會需要，向一線人員學(xué)習(xí)，通過解決企業(yè)實(shí)際問題發(fā)現(xiàn)課題獲得提高）。◆發(fā)揮主觀能動性，努力創(chuàng)造條件做好本職工作，立足本職工作求得自身的發(fā)展（各校的規(guī)模、師資條件、所處的地理位置不同，找準(zhǔn)本校培養(yǎng)人才層次、規(guī)格的定位，努力在本校所處層次上做到最優(yōu)，有所創(chuàng)新）。三.土木工程教學(xué)模式和教材建設(shè)的設(shè)想●面對現(xiàn)實(shí)、適應(yīng)形勢、尋找對策◆面對學(xué)生現(xiàn)實(shí)狀況（應(yīng)試教育、急功近利、求職壓力）。除了加強(qiáng)思想教育、端正學(xué)習(xí)態(tài)度外，需補(bǔ)足專業(yè)知識和技能的不足。◆面對教師現(xiàn)實(shí)狀況（青年教師應(yīng)試教育“出身”，實(shí)踐能力不足，面臨自身發(fā)展和職稱晉升壓力）。◆用人單位更看重畢業(yè)生的實(shí)踐經(jīng)歷和動手能力?！魬?yīng)試教育、考研指揮棒、急功近利等大環(huán)境短期內(nèi)不會改變。◆尋找對策（在現(xiàn)實(shí)狀況下探索如何提高青年教師的實(shí)踐能力，補(bǔ)充學(xué)生的專業(yè)知識和實(shí)踐技能）。

●創(chuàng)造條件提升學(xué)生自學(xué)補(bǔ)充專業(yè)知識和實(shí)踐技能的能力(編寫一套以工程實(shí)例為背景、講清原理，給出具體實(shí)施方法和步驟，以及符合工程應(yīng)用的具體成果的教材，可供學(xué)生自學(xué)并可參照解決實(shí)際問題)?！袂嗄杲處熍c工程一線人員（設(shè)計(jì)、施工、造價、監(jiān)理、質(zhì)量檢驗(yàn)）合作，相互取長補(bǔ)短編寫結(jié)合工程實(shí)例可具體操作的教材，在編寫過程中提升教師自身的實(shí)踐能力（教研立項(xiàng)、教學(xué)科研論文、教材等），并為自身發(fā)展和職稱晉升等創(chuàng)造條件。●《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指南（指導(dǎo)）》編寫設(shè)想

（以畢業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，施工、論文形式等另行討論）◆結(jié)合工程實(shí)例確定題目（不宜過大、但涉及內(nèi)容較全面，給出設(shè)計(jì)要求和詳細(xì)設(shè)計(jì)條件）◆確定結(jié)構(gòu)類型和方案（介紹結(jié)構(gòu)類型選用和結(jié)構(gòu)方案確定的方法和應(yīng)考思的因素，結(jié)合本工程實(shí)例確定應(yīng)選用何種結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)方案）◆確定結(jié)構(gòu)各構(gòu)件尺寸、材料選用（介紹確定構(gòu)件尺寸和材料選用時應(yīng)考思的因素，結(jié)合本工程實(shí)例應(yīng)如何確定構(gòu)件尺寸及選用材料）◆荷載計(jì)算（介紹荷載值確定方法，給出本工程實(shí)例荷載的計(jì)算方法）◆結(jié)構(gòu)分析和承載力計(jì)算①手算（介紹結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖確定及手算方法，本工程實(shí)例的手算過程和結(jié)果（包括抗震分析）

）。

②電算（介紹常用軟件和功能，結(jié)合本工程實(shí)例給出從基本參數(shù)輸入開始的分析過程和分析結(jié)果）③手算、電算結(jié)果的對比分析◆地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（內(nèi)容、方法和步驟與上部結(jié)構(gòu)相同）◆施工圖繪制（介紹施工圖應(yīng)表示的內(nèi)容和作用、施工圖總說明及分項(xiàng)說明的內(nèi)容，施工的表示方法（常規(guī)方法、平法）；分別繪制兩種表示方法的施工圖）◆施工組織設(shè)計(jì)（可選擇）◆材料和造價分析（可選擇）●《土木工程概論》教材新編設(shè)想◆使新生了解本土木工程：①行業(yè)的范圍；②對國民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用、發(fā)展和就業(yè)前景；③土木工程師的責(zé)任和注冊師制度；④土木工程專業(yè)教育內(nèi)容；⑤大學(xué)階段學(xué)習(xí)重點(diǎn)和努方向?！羰剐律鸁釔弁聊竟こ虒I(yè)，樹立專業(yè)思想，找準(zhǔn)奮斗目標(biāo)。四.高強(qiáng)鋼筋推廣應(yīng)用和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范局部修訂簡介1.推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋的意義●混凝土結(jié)構(gòu)是我國工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國鋼材年產(chǎn)量已超過7億噸，每年混凝土用量已達(dá)到30億m3，混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋用量接近1.5億噸，連續(xù)多年居世界第一。但我國混凝土結(jié)構(gòu)目前所應(yīng)用的鋼筋和混凝土強(qiáng)度比西方發(fā)達(dá)國家普遍要低1-2個等級?！粑覈こ探ㄔO(shè)中低強(qiáng)鋼材、低等級水泥以及低等級混凝土比例過大，消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，消耗了過多的資源和能源，不利于可持續(xù)發(fā)展，要積推廣應(yīng)用高強(qiáng)度鋼筋，提高混凝土強(qiáng)度。◆高強(qiáng)鋼筋和高性能混凝土應(yīng)用于各類工程建設(shè)，帶來的不僅僅是強(qiáng)度的提高，更重要的是降低鋼材、水泥、砂、石的消費(fèi)量，節(jié)約資源和能源，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，其節(jié)約資源和能源、宏觀經(jīng)濟(jì)效益將是十分明顯的。2.新規(guī)范熱軋鋼筋的強(qiáng)度取值●高強(qiáng)鋼筋是指400MPa級及以上的熱軋帶肋鋼筋，推廣400MPa、500MPa級鋼筋，限制335MPa級鋼筋，用300MPa級光圓鋼筋取代235MPa級光圓鋼筋。（1）熱軋鋼筋的品種及牌號（不再標(biāo)出化學(xué)成分）普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值牌號符號公稱直徑d（mm）屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk（N/mm2）極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fstk（N/mm2）HPB3006～22300420HRB335HRBF3356～50335455HRB400HRBF400RRB4006～50400540HRB500HRBF5006～50500630F

F

R

F

（2）鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和伸長率2.熱軋鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）牌號HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435（抗剪計(jì)算360）410（435）抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋在最大力下的總伸長率限值鋼筋品種普通鋼筋預(yù)應(yīng)力筋HPB300HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500δgt（%）10.07.53.5注：有較高抗震性能要求的普通熱軋帶肋鋼筋HRB400E、HRBF400E、HRB500E、HRBF500E等，δgt不小于9.0%。●長期以來，我國熱軋帶肋鋼筋的品種主要是添加釩、鈦等合金元素的普通低合金鋼，由于鋼筋用量巨大，近年來已造成釩、鈦等低合金資源資緊張，價格眀顯上漲，對熱軋鋼筋的生產(chǎn)和應(yīng)用帶來不利影響?！窦?xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋是我國冶金行業(yè)研究開發(fā)的新型熱軋鋼筋，這種鋼筋生產(chǎn)過程中不需要添加或只需添加很少的釩、鈦等合金元素，而是在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝軋制成的帶肋鋼筋，其金相組織主要是鐵素體加珠光體，晶粒度不粗于9級。細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋的外形與普通低合金熱軋帶肋鋼筋相同，其強(qiáng)度和延性完全滿足混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求?！裼眉?xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋代替我國目前大量使用的普通低合金熱軋鋼筋可節(jié)約國家寶貴的釩、鈦等合金元素資源，降低碳當(dāng)量和鋼筋的價格，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著。附：鋼筋牌號的鑒別方法產(chǎn)品規(guī)格為φ18生產(chǎn)廠廠標(biāo)“4”代表HRB400

帶肋鋼筋表面的標(biāo)志

(a)普通熱軋鋼筋（HRB)(b)細(xì)晶粒熱軋鋼筋（HRBF）(C)余熱處理鋼筋（RRB）

鋼筋品牌的判斷根據(jù)金相組織觀感的不同，判斷鋼筋的品牌

（3）鋼筋最大力下的總伸率（均勻伸長率）

●鋼筋斷后伸長率只能反映鋼筋斷口頸縮區(qū)域殘余變形的大?。徊煌瑯?biāo)距長度l0得到的結(jié)果不一致；忽略了鋼筋的彈性變形，不能反映鋼筋受力時的