时间:2022-08-23 15:24:33
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二、工程力学专业课程设计改革中存在的问题
目前我校课程设计改革中存在的问题主要表现在以下几个方面:一是课程设计题目和任务书拟定方面,均由指导教师事先确定分派给学生,由于指导教师所掌握的工程资料有限,课程设计的内容和范围局限性较大,题目类型较少,研究方向也较集中,学生并不能根据自身的特点和兴趣爱好,去选择他们感兴趣的题目进行设计,而是一味进行强迫式学习,完成所谓的设计任务。学生目前经过课程设计后并不能应对就业后工作过程中复杂多样的技术难题。二是课程设计研究内容与工程实际问题有偏差。课程设计都是承接基础理论与工程实际的重要环节,学生非常希望将自己所学的理论应用于实际,在实际中检验自己的知识,但由于学生体会不到理论与实际的联系,课程设计并不能充分调动学生学习主动性和创造性。三是课程设计时间在安排上与课堂教学存在一定的时间间隔。在课程设计过程中,对于理论知识不够扎实的部分学生来说,会有一种惧怕且无从下手的感觉,很难投入足够的精力和时间认真完成课程设计。而课程设计形式基本上是以小组为单位,小组成员围绕一个核心题目完成不同方面的设计任务。由于学生的理论基础和解决实际问题的能力存在差异,“能者多劳”的现象就会出现。如果指导教师指导不到位,检查力度稍低,就很容易出现个别学生不做或少做设计内容,甚至还出现抄袭他人成果的现象。由此可见,工程力学专业课程设计改革的空间较大。
三、工程力学专业课程设计改进的思路与方法
一方面,课程设计应选取具有一定的工程或社会实际背景,体现应用性、先进性、综合性的题目,可以使学生对工程实际问题的复杂性有一个初步认识,检验学生对该课程理论基础知识的理解和掌握程度,培养学生通过综合运用该课程和相关课程的基本理论知识来分析和解决工程实际问题的能力。另一方面,能使学生树立起正确的设计思想,养成实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风和严谨、谦虚的科学学风,更能使学生在自主性、探索性、创造性和合作性方面得到培养。
1.指导教师应该重视课程设计题目和内容的选择。
斯滕豪斯明确指出:教师的身份是“和学生一起学习的学习者”,只有这样,才能通过发现法和探究法而不通过传授法进行教学。在课堂教学过程中,教师不仅要教授理论知识,还要注意理论联系工程实际,通过列举工程实例、设置问题情境等多种方法,让学生感受到理论学习是手段,实际应用才是真正目的。随着社会发展,各种资讯日新月异,教师不能仍保持传统的观念,而必须在教学生涯中通过不断学习搜集和处理更多关于课程内容的相关资讯,熟悉教育改革趋势和重点,更新补充专业知识,提高专业能力;了解该专业学生的学习特点和兴趣爱好。这样,教师才能根据课程内容确定适合教学目标和学生感兴趣的课程设计题目,并且真正做到理论与工程实际的联系、对知识的综合应用、全方位的展开学生的思维和最大限度地解放学生的思想,才能充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性,培养学生解决实际问题的能力和应变思维能力。
2.课程设计应与工程实际相结合,针对不同课程内容及培养目标采用多种形式的课程设计方法。
比如《理论力学》,它是一门理论性较强的专业技术基础课程,教师在讲解过程中多是针对抽象化理想的力学模型,学生在课堂学习中通常感觉理论知识很好懂,但自己动手练习的时候却无从下手,理论和实际总是联系不到一起。为此,教师在讲授过程中可采用工程实例教学法,即选择一些具有代表性、启发性、时代性的实例,通过学习和讨论,使学生对知识有更深层次的理解,从而激发学生应用知识的热情。教师可以通过布置相关知识的小论文,学生通过查阅资料、撰写小论文的形式,深刻理解力学知识和工程实际问题间的联系。《材料力学》课程除可设置实验教学环节外,还可以确定一些简单。的等值杆结构,让学生从选择材料到外形设计,从安全校核到经济评价等实际操作过程中,去体会理论和实际问题间的联系。而这样的任务可以安排在学生课堂学习过程中完成。对于那些需要扎实的理论基础知识,并且要有足够的时间进行实践的课程设计,可以安排在下一学期进行。由此实现理论与实践的相互渗透、相辅相成,改变实践活动与教学内容游离的状况。
随着新世纪高等教育的发展趋势和培养高素质创新型人才的要求,对以往的“填鸭式”“满堂灌”等教学方式提出新的挑战,引发教育界热烈的讨论。《工程力学》作为高等院校各工科非机械类本科专业和高职高专的一门重要的技术基础课和工程技术人员必备的专业知识,它具有较强的工程性、实践性和应用性,是沟通基础课和专业课的桥梁,也需要探究新的教学模式,在教学中培养学生的逻辑思维能力,以及提高学生的创新能力,必须对课程的教学内容、教学方法、实践教学以及考核方式等方面进行教学改革的探索,才能使学生在掌握科学的基础理论同时,提高解决工程实际问题的能力,才能适应高等教育人才培养方案的要求。
一、目前高校工程力学教学中存在的问题
1.对工程力学课程重要性认识不足
学生对工程力学不够重视的的有以下几方面的原因:(1)认为工程力学这门课程和自己所学专业没关系不大。比如汽车专业的学生就认为对他们最重要的是汽车专业知识,如汽车构造、汽车电器等,工程力学学不好不会影响到他们对专业知识的学习,更不会影响到就业。(2)认为工程力学只不过是物理课程中力学部分的延续,没有新鲜内容,从而就放松了对课程的学习。(3)课程内容本身理论性较强,公式繁多,甚至有些内容抽象难以理解,导致学生学习起来枯燥无味。
2.教学方式和教学方法落后
目前,工程力学教学中基本采用“满堂灌“的教学方式,教师为教学活动的主体,教师习惯用“粉笔+黑板”的板书教学形式,课堂教学讲得过多、过细,教学内容一成不变,缺乏新意,学生只能被动的当听众,师生间互动性较差,并且作业较多,学生学业负担过重,也没有时间思考,因此不能有效地调动学生学习的积极性,导致学生出现厌学甚至弃学该门课程,授课效果较差。
3.教学学时减少与教学内容多的矛盾,学生掌握难度大
近年来,随着高等院校教学计划的调整,工程力学的教学学时减少较多,由原来的100多学时减少到80学时,个别专业减少到40多学时。但是基本教学内容基本不变,包括理论力学和材料力学两部分,其中理论力学分为静力学、运动学和动力学,材料力学有四大基本变形、强度理论、组合变形和压杆稳定等,涵盖的内容较多,知识点的前后衔接性强,这就要求学生系统的学习新的知识的同时,需要及时复习前面的知识点。因此就会出现学生缺席一两次课或者当堂课没有理解,后面知识的学习更更加困难,久而久之,掌握这门课程就更难。
4.个别学生基础差,有抵触心理
有很多学生物理和数学基础差,而学习工程力学需要这些基础,并且很多学生在开课前就侧面了解到该课程难学,且考试通过率低,无形中给学生造成了一定的心理压力,尤其是基础差的学生,存在抵触情绪。
5.考核方法单一
考试是教学中的一个重要环节,用来检验学生对知识的掌握情况。目前课程采用单一的闭卷考核方式,考试内容局限于教材中的基本理论知识。试题题型基本上是例题的翻版,学生机械的套用公式,不能灵活地将课程的知识点和工程实际结合起来,这种考核方式偏离了对学生的培养目标,不能满足社会对学生的要求。
二、工程力学教学改革的措施
针对以上工程力学教学中存在的问题,河北农业大学力学教研组结合多年的力学教学经验,提出以下几点教学改革建议:
1.加强工程力学的重要性的认识
工程力学是现代工程技术的重要理论基础,是工科专业必修的一门技术基础课,不仅机械类和土建类还涉及食品工程和林学等专业,它直接影响到各个专业的后续课程的学习。为了加强学生对工程力学的认识,所以第一堂课很重要,也就是要上好绪论课:首先根据专业的不同引入大量的相关工程实例,例如土建类可以以迪拜塔或者世贸大厦为例,机械类可以以高速列车为例,还可以列举一些生活中工程力学的实例,比如利用套筒扳手能够轻松的拆卸螺栓。也可以列举一些社会热点话题中工程力学知识的应用,从而让学生认识到课程的重要性。其次以专升本和考研为例,工程力学作为考试课程或相关课程,分值是150分,而基础课程才100分,让同学们对课程因此足够的重视。再次介绍工程力学课程和后续专业课程的关系,它是专业课程学习的理论基础。
2.教学内容的整合和优化
教学改革的首要任务是教学内容的改革。工程力学包含理论力学和材料力学两门课程,它们有各自的体系,因此必须对传统的课程体系、教学内容和课程结构进行重新整合和优化。整合后的课程体系分为静力学和材料力学两个模块(理论力学中的运动学和动力学和高中或大学物理有重复和交叉,这里不再重复讲解),在教学中要打破静力学和材料力学的界限,以外力分析和内力计算为主线,贯穿分析构件的强度、刚度和稳定性,其中以强度计算为重点,如图1所示。以建立力学模型的能力和解题能力为核心,突出工程概念和实践能力的培养,进一步加强理论教学与工程实际的联系,为学生学习后续课程以及解决工程实际打好基础。
3.教学方法与手段的多样化
在教学内容改革的同时,教学方法和教学手段的改革也要跟上去,这两者是相辅相成的。在教学中遵循“教是主导,学是主体”是教学的原则和规律,培养学生分析问题和解决问题的逻辑思维方法。(1)采用板书和多媒体相结合的教学手段。目前工程力学教学中主要采用板书教学的模式,这种教学模式能够使学生明白逻辑推理的每一个步骤,符合人的逻辑思维过程,并且教学重点突出、直观性强,易于思考和知识点的巩固记忆梳理。但是却占用了大量的课堂时间,教学效率低,且教学内容有限,尤其是一些视频动画和图片信息不好表达。而多媒体教学恰好能够弥补这一点,但多媒体教学传递的信息量过大,上课节奏过快,导致学生只能走马观花地接触演示内容,没有充足的思考时间,导致课堂重点不突出,学生根本无法掌握课堂内容。结合板书教学和多媒体教学的优缺点,工程力学教学过程中,针对不同章节内容的特点,在教学方式上采用板书教学和多媒体教学相结合的教学方式,例如在静力学受力分析时,采用板书为主的教学模式,使学生掌握受力分析的详细过程,而在讲运动学时,先采用多媒体让学生看直观机构的运动规律,然后再用板书教学方式进行运动的分析。(2)采用多样化的教学方式。由于本课程内容多,知识面广,难度不一,可以根据章节内容的不同采用课堂讲授法、问题教学法、自学讨论法和引导归纳法等多种形式的教学方式,例如受力分析适宜采用课堂讲授法,让学生掌握受力分析的步骤;而平面汇交力系由于内容简单适合用自学讨论法,让学生自己分析掌握重要的知识点。而像平面弯曲就适合用问题教学法或引导归纳法,可以用引导归纳法逐步推导出弯曲应力和弯曲变形的理论公式,也可以用问题教学法列举“武警单手拍砖”为例,分析砖沿根部断裂的原因,从而掌握弯曲应力的公式。总之这些不同的教学方法能够激发学生主动学习知识的积极性。(3)减少理论讲授学时,增加习题课的学时,采用多样化的师生交流方式。在授课过程中注意围绕重点、难点精讲多练。对授课内容注重讲概念、讲关键、讲方法、讲思路。为了让学生扎实地掌握一些重要知识点,减少课堂讲授学时,增加习题课,把学生容易出错的和综合性强的例题拿出来,采用一题多解或者逆推的方法解题。通过这样的训练,培养学生分析问题和解决问题清晰的思路,避免碰到习题无从下手。对于学生作业每次批改一半,并及时发现的问题,并纠正一些常见的错误,对作业完成质量好的同学提出表扬,较差的同学也给予鼓励。每两周安排一次习题课,每周安排一次课上10分钟的答疑,让学生学习中的疑问得到即时解答。建立QQ群和微信群,对学生的问题进行在线答疑或同学之间的讨论学习。(4)建立工程力学教学网站和试题库。建立工程力学课程网站,上传工程力学的一些重点内容的动画或者视频,帮助学生更清楚直观的理解知识点。例如一些约束的动画就能帮助学生很好地理解约束的性质,确定约束反力;运动学的动画就能够很好地理解各个构件的运动。建立试题库并配以详细的分析过程,使学生通过增加练习更好的掌握各个知识点。
4.加强实验教学,提高学生的动手能力
实验教学环节非常重要,它能够把理论和实践结合起来,不仅能加深学生对理论知识的理解,而且还提高了学生的动手能力和创新能力。因此可以在实验中改变以往死板的模式,例如在测量材料弹性模量E或弯曲应力实验中,让学生自己选择增量载荷,实验中出现问题让学生自己分析出现这些问题的可能原因,实验失败也要分析原因,这样使学生积极主动的参与到实验中,体现实验的乐趣,还可以根据现有的实验条件,去验证和解释生活中的现象,找到出现这种现象的理论根据。
5.改革传统的考试方法,采用多样化的考核方式
长期以来,高校工程力学课程的考核方式绝大部分都是闭卷考试形式,考题就是例题或者习题的翻版,这种规范化的试题导致学生只要考试前突击做题,考试通过甚至考高分没有问题,考试成绩不能代表学生的实际水平,因此必须对现行的考试方式进行改革。(1)考试内容的改革,也有助于培养学生解决工程实际的能力。因此在保证基本知识和基本理论的基础上,增加应用型和能力型试题的比例,注重考核学生的综合素质,多出一些灵活性的综合题型,既考查了基本知识点,又激发了学生对知识的灵活运用能力,避免了学生死记硬背和考试抄袭的不良习惯。(2)考核方式的改革。针对不同的专业采用闭卷、半开卷考试和开卷考试的方式,代替以往单一的闭卷考试的方法,并且增加平时成绩和实验成绩比重,减少期末考试比重。例如半开卷考试允许学生期末考试(占50%)带一张A4纸张,可以写上自己认为重要的知识点,再结合学生的平时出勤情况、课堂提问和平时测验(这部分为平时成绩,占总成绩的30%),以及实验操作的实验成绩(占20%),这种考核方法更能全面的反应学生的真实水平,有利于培养学生的自学能力。
三、结束语
工程力学作为工科专业的一门重要的技术基础课,对于提高学生的逻辑思维能力和分析解决实际问题能力的至关重要。目前,高校工程力学教学存在很多问题,对工程力学的教学改革也势在必行,但是改革是一项长期而艰巨的任务,要循序渐进地进行。由于工程力学课程涉及面广,不同专业对工程力学的教学要求不尽相同,所以教学改革应该分层次、分阶段地进行,为此河北农业大学力学教研组结合多年的教学经验,从教学内容的整合和优化、教学方法和手段的多样化、加强实践教学环节和考核方式等方面进行改革,不断总结经验,逐步完善,对工程力学课程的教学改革进行了有益的探索。
作者:李新领 张世芳 李纪刚 桑永英 周志男 单位:河北农业大学机电工程学院
参考文献:
[1]李纪刚,徐鹏云.在理论力学教学中加强对学生综合能力的培养[J].力学与实践,2009
[2]张洪涛.机械类工程力学课程教学思考[J].新课程,2010[3]段翠芳,李伟,王文堂.工程力学教学中存在的问题及其改革[J].河南机电高等专科学校学报,2010
[4]王奇利.高职高专《工程力学》课程教学改革初探[J].西安航空技术高等专科学校学报,2009
1.1引导学生积极动脑
先提出有关教学问题,创设一个工程应用环境。如讲扭转时,可以先将汽车传动轴的实例提出,让学生回答如何对轴的强度及大小进行校核计算,从材料选择到空实心轴的计算说起。然后,由教师总结,通过图片、动画、视频等将结构形状和构件的相互关系生动地展示在学生面前,再对轴进行受力分析、理论推导和计算。针对重要的概念和公式,布置课外作业加深。这样可使教学客观化,晦涩的问题简单化,枯燥的书本理论与工程联系应用化,增强了工程实践知识,活跃了课堂气氛。
1.2推动学生积极动口
传统的教学模式是以课堂、教材、教师为中心的,形成了教师单向灌输、学生被动接受的局面,这在客观上限制了学生的思维空间。现代教学目标应以学生为主体,学生是认识的主体,一切教学措施的安排最终都要落实到学生身上,充分调动学生的思维能力、创新能力。课堂教学主要采用任务驱动教学法,从第一次课开始,就指导学生带着2-3个工程实际问题,先预习教材,力争找到解决问题的方法,第二次课回到课堂讨论。课堂上接近一半的时间为学生发言讨论,余下时间教师总结。总结内容:概念清晰化、结构明朗化、公式深刻化。方式以推动学生口述为主。通过任务驱动,学生在探索中学习,在学习中不断获得成就感,调动了学生的学习兴趣,同时也锻炼了学生的语言表达能力、沟通能力和独立解决实际工程问题的能力。
1.3鼓励学生勤于动手
教师在平时的课堂教学中,只对重点知识讲解,重要公式的应用举一反三,给学生留有自学和思考的余地,给学生发现和提出各种各样问题的空间。通过创设学生自身知识的不足和学习问题的情景,激发学生的创新能动性,鼓励学生深层次探索。如:轮系课完毕,就布置学生课外作业:设计一个轮系,用最少的齿轮实现同轴反转,且速比i=2。在讲完理论力学时,课外作业为:设计一个最简单廉价的200L油桶平地搬运工具(完全人工作业)。充分相信学生的解决实际问题的能力,并加以鼓励引导。回到课堂师生点评,确定ABCD最佳方案。通过这种理论联系实际的任务驱动和自我探索,学生不仅加强了对所学知识的理解,同时提升了解决实际工程问题的创新能力。
2积极引导课外学习与实践
课外学习与实践能较快地拓展学生相关知识结构和解决实际问题的能力提升。教师要有意识地设计一些课外作业,引导学生课外学习与实践,一是扩大学生视野,加深对课程内容的理解,二是节约有限的课堂时间,充实课堂内容,时间用在刀刃上。
2.1引导学生文献检索开阔视野
通过文献检索,归纳总结,解决工程实际问题,是工科学生应该具备的基本技能。结合课程理论知识,由教师选题,让学生查阅文献资料,写出文献小节报告。例如,轴承课结束,布置课外作业:无油轴承技术现状、大推力滑动轴承技术进展等,要求学生查阅相关文献,并进行文献分类整理,最后通过分析文献,提出自己的设想或建议。通过对课程所涉及的文献进行广泛的阅读和理解,对该领域的研究现状、新水平、新动态、新发现等内容进行综合分析,写出500~1000字的文献小节。通过这一过程的学习和训练,课堂知识得到了提炼,相关的学科知识及应用得到了拓展。
2.2强化实践教学环节,提高学习兴趣
实践出真知,实践教学是巩固理论知识和加深对理论悟性的有效环节,是培养具有创新能力的高素质工程技术人员的重要途径。例如,减速器拆装实验,可以帮助学生了解减速器各部分的结构,考虑好拆装顺序,培养学生的观察能力和动手能力。碳钢材料的拉伸应力应变实验,可以使学生对应力形成过程、材料的比例极限σp、屈服极限σs、抗拉强度σb等有一个直观的认识,掌握许用应力基本概念及使用方法,加深对杆拉伸状态下基本几何尺寸的计算。通过实践环节的学习,培养了学生仔细认真的工作态度,加深了对理论知识的认知程度,激发了学生的学习热情。
2.3增加探索性问题,提高创新能力
传统教学作业是以课后作业为主,都是些常规练习,内容简单,答案唯一。这样虽有利于“基本功”的训练,但“多学少悟”的培养不利于学生创造力的发挥。针对工程问题的复杂性,实际问题是没有标准答案的。因此,在课外作业中,适当地增加一些探索性问题,能够激发学生主动思考的能力。例如,在学习应力时,对裂纹的危害及防护措施进行举例说明。通过查文献,独立思考,学生对力学分支———断裂力学有了一定的理解,意识到工程上的许多灾难是由裂纹引起的。这样的主动探索反过来提高了对书本理论知识的理解。一个学期进行几次这样的作业后,对提高学生的创新意识和研究实际问题的能力有明显的帮助,增强了学生对工程概念的感悟。
3改革课程考评方式的实践
传统的考评方式多为闭卷考试,由于本课程内容多、实践性强的特殊性,仅凭期末闭卷考试成绩不能全面反映学生掌握知识和运用知识的能力。为此,对考核内容进行了改革实践。改革前,只采用期末考试作为学生的最终课程成绩。改革后采用期末考试成绩和平时成绩相结合的方式对学生进行评价。学生成绩考评内容,一是考查理论知识的掌握情况,通过期末闭卷考试成绩呈现。二是检验学生运用所学知识解决实际问题的能力,通过平时课堂讨论、课外作业成绩体现。改革后,这种多元化的考核方式对学生知识的获得、能力的培养和素质的提高有明显的效果。
1.工程案例的整理及提炼和力学相关的案例可以说是随处可见,小到日常生活,大到航空航天怎样选择合适的工程案例就显得比较关键好的工程案例既能引导学生快速理解工程背景,又能提炼工程当中的力学原理,达到实践和理论有机结合的效果因此,工程案例的收集整理就很有必要了比如理论力学当中的力矩问题,就可以用常见的吊车起吊重物来举例说明:某事故现场,吊车起吊出事的卡车,结果卡车没吊上来,吊车反而由于起吊位置选择的不合适而翻倒了这个实例可以很好的说明力矩,通过这个实例学生也能快速的将力矩理论与工程实际结合起来又比如裂纹和断裂,这两个概念相对而言比较抽象只有比较专业的课程才会谈到与裂纹有关的断裂问题裂纹和断裂也可以通过生活当中的实例来说明:乘坐公交车应该是很多人都有过的生活经历,而公交车的安全锤就可以很好的说明裂纹和断裂公交车上的红色安全锤是为了在紧急情况下让乘客逃生用的当公交车出现紧急情况时,乘客只需要用安全锤敲击钢化玻璃的四个角由于安全锤锤头很尖,接触面积小,手握安全锤大约用两千克的力就可以砸开玻璃的边角对钢化玻璃而言,一点点的开裂就意味着玻璃内部的应力分布受到了破坏,从而在瞬间产生无数蜘蛛网状裂纹,此时只需用锤子轻轻的再砸几下就能将整面玻璃砸开用这个实例不但可以讲清楚裂纹和断裂,还可以阐明应力和应力集中,可以将学生的理论学习与实践紧密相连。
2.工程案例的讲授有了好的工程案例,还需要有好的教师在合适的章节恰如其分的引入这就对教师的综合素质提出了较高的要求毋庸讳言,力学尤其是基础力学,上课教师的数量偏少,质量也略显不足针对很多二本院校,基础力学的上课学生比较多,教师的教学任务相对较重,这也使得很多教师没法精心研究工程案例在教学当中的运用另外,有些高校的基础力学教师并非科班出身,这也使得教师自身对有些课程的理解还不是特别深刻,当然也就不能更好的促进课堂教学的完善和发展。
(二)重视教学方法,联系实际完善实践教学,注重教学实效
对于土木工程专业的学生来说,更需要有一种理论知识与实际工程紧密联系的教学模式,张家界学院对土木工程专业的实践内容教学上,对课程进行了优化,通过课程与实践的合理搭配,达到学有所用。比如,在土木工程测量实习时,除了完成常规的实验项目外,可以增加到施工现场进行控制测量、工程放样,了解仪器的在工程项目实际用途,使得实验内容更加立体化、综合化。
(三)校企合作,建立实习基地,共同培养土木工程管理应用型人才
实践教学基地是实现实践教学的根本保证,稳定的校企合作关系,更有利于培养工程管理应用型人才,才能提高学生的工程管理能力。为保证校企合作共同培养的成效,张家界学院充分利用校园周边在建工程项目,为学生寻找有担当、有社会责任感、讲信誉的合作单位。在永定区内吸收了湖南五建、湖南智埔监理公司等优秀企业,让学生跳出课本,紧跟时展步伐,了解本行业最新发展动态,促使学生在课堂上所学理论在实践中得到提高和巩固。
(四)优化师资力量,提高工程管理应用型人才质量
独立学院作为高等教育改革中的新型教育机构,学院在教师队伍建设中,吸收了大量优秀教师,在提高教师学历的同时,也要注重实践能力的提升,新进的教师大部分是刚刚走出校门的研究生,没有施工现场管理经验,土木工程很多专业核心课程需要资历丰富的教师,而中老教师具有长期从事本专业教学,工程实践的经验对学科和专业有更深层次的理解。所以需要一支年龄层次和职称结构合理的土木工程专业师资队伍,加大优质师资和青年教师的培养力度,提高张家界学院工程管理应用型人才的质量,让学生以更完备成熟的姿态迎接社会的挑战。
所谓人性化产品,就是包含人机工程的产品,只要是"人"所使用的产品,都应在人机工程上加以考虑,产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为:以心理为圆心,生理为半径,用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式,最大限度地挖掘人的潜能,综合平衡地使用人的肌能,保护人体健康,从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看,大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具,小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的"物",在设计和制造时都必须把"人的因素"作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话,专业用品在人机工程上则会有更多的考虑,它比较偏重于生理学的层面;而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题,需要更多的符合美学及潮流的设计,也就是应以产品人性化的需求为主。
那么,对于一件产品是如何来评价它在人机工程学方面是否符合规范呢?以德国Sturlgart设计中心为例,在评选每年优良产品时,人机工程上所设定的标准为:
1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合;
2)产品是否顺手和好使用;
3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险;
4)各操作单元是否实用;各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认;
5)产品是否便于清洗、保养及修理。
一般情况下,在设计教育中常以上述第三项较为强调,而消费者在购买商品时,则是以产品的视觉效果、商场气氛及价值来决定购买行为的成立与否,但作为一名好的设计师应为产品长期使用的效果及舒适性负责,尤其是避免伤害与危险的防止更是不可忽视的考虑因素。如,在操作计算机的上机姿势中,在现行的上机条件下,操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳,使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度,从而增大肩部所需要的平衡力矩,加快肩颈部的疲劳),而当操作员脱离靠背又手臂悬空时,体重就全部需要由脊柱来承担,其结果或者是腰背的疲劳酸痛,或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背,或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。那么,要解决诸如此类的问题,设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。
所谓人机工程学,亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数,分
析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。
人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。若说"人性化产品"是与"人"合为一体的产品设计,"人机工程因素"则是设计工业产品时的人机界面所必须考虑的因素。在我国即将加入WTO所面临的冲击下,中国的制造业无不是严阵以待,企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAELPORTER)曾说过,企业具备竞争优势的两个方式,一是扩大生产规模,走向规模经济,才能占有成本上的优势;另一个便是创造企业或产品的附加值,制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高,且消费者对商品品质要求越来越高的情况下,各产品制造商们无不力求突破,希望能出奇制胜,打动消费者的心。拿当今世界上提出的"健康"人机工程学的新要求为例,即是用某些考虑人机因素的辅产品,如:电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次,籍此创造其他品牌无法模仿的优势,而赢得消费者青睬的。
究竟什么样的产品需要人机工程呢?在设计上又如何表现,才能成为符合人机工程学的产品呢?
工业设计师指出,就电脑的相关部件和设备而言,如键盘、鼠标等输入装置,因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐,接触的时间较长,在使用时也可能十分投入。因此,人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。
人机工程学的显著特点是,在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上,不单纯着眼于个别要素的优良与否,而是将使用"物"的人和所设计的"物"以及人与"物"所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为"人——机——环境"系统。这个系统中,人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论,就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。
系统设计的一般方法,通常是在明确系统总体要求的前提下,着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响,如系统中人和机的职能如何分工;如何配合;环境如何适应人;机对环境又有何影响等问题,经过不断修正和完善三要素的结构方式,最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路,并提供了独特的设计方法和有关理论依据。
作为一个全息系统的局部,一个产品中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品,必然是人、环境、经济、技术、文化等因素巧妙融合、平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个方面,有的是为了改进功能,有的是为了降低成本,有的是为了改变外观,强化"柜台效应",以吸引购买者,更多的情况是上述几方面兼而有之。于是,对设计师的要求就可能来自功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。不同的产品设计的重点也大不相同,暖水瓶的设计显然就要比香水瓶的设计考虑更多的人机问题;再以肇及设计所设计的电脑游戏遥感器为例,乍见此产品时,看似不符合人机工程学,但实际使用时却很合手,操控性良好,而且遥感器外型颇酷,用此摇杆玩空战游戏,有操控战斗机的味道。相比于市场上其他同类型的产品,即使售价比一般产品高出许多,也一样大受欢迎,足见其魅力所在。但也有这样一种产品,在市场上受到欢迎,是因其外型讨好且成本不高所致,但缺点是产品轻,因此,在使用时本来一只手操作很方便,却不得不双手并用才行,这就是该产品在人机工学上的不足之处;但在成本、售价及市场因素的考虑下,厂商还是推出此种产品。而对于专业用品就不同了,例如美发师每天所使用的吹风机,除草机工人所使用的修剪机就绝对不能轻视人机工程学在生理层面上的考虑。
然而,一个好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的,产品的外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。以TEAGE为微软所设计的易用鼠标球而言,该鼠标是特别为儿童体验电脑而设计的,在方案决定之前对儿童的抓握方式进行了研究,黄白两色相间的鼠标球使儿童们在学习电脑时,增加了趣味性和功能性。该产品已经超脱了产品造型上的束缚,除让其更好用之外,也同时赋予了产品新的意义与想象空间。
除了一般的大众消费品之外,专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。如,残疾人用的瓷器套具,此套设计是专为残疾人做的餐具,又不让人直接看出它们是专为残疾人做的。故而,设计师在充分考虑了人机工程学的基础上,特别处理手把的凹凸,使患者拿在手里有一种心态上的平衡感,既能看到,又能摸到,但又不那么显眼。
再以医疗设备来说,病床、医疗椅等产品,在设汁上不只是考虑操作要符合人机工程学,在材料上也应力求人性化,增加产品的亲和力,以提高产品的"EQ"。
由于学科来源的多样性和应用的广泛性,人机工程学中采用的各种研究方法种类很多,有些是从人体测量学、工程心理学等学科中沿用下来的,有些是从其他有关学科借鉴过来的,更多的是从应用的目标出发创造出来的。其中常用于一般产品设计领域的方法有如下几类:
1,测量方法
测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法,它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。
2.模型工作方法
这是设计师必不可少的工作方法。设计师可通过模型构思方案,规划尺度,检查效果,发现问题,有效地提高设计成功率。
3.调查方法
人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能,但从设计师工作范围来看也无此必要,因此,设计师常以调查的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究,收集分析人格特征、消费心理、使用性格、扩散角色、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等,并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化,但却能给人以直观的感受,有时反而更有效。
4.数据的处理方法
当设计人员测量或调查的是一个群体时,其结果就会有一定的离散度,必须运用数学方法进行分析处理,才能转化成具有应用价值的数据库,对设计产生指导意义。
当今的工业设计师面临着多种活动和课题,例如:电视资讯、互动电视、通用遥控器等,与企业合作的范围也很广,在实施产品的人性化设计过程中,通常采用如下的设计程序:
1)建立并运用资料库(这在前面已有论述);
2)决定研究主题;
3)观察阶段:
*目标轮廓*访识/观察*使用模式/议题
4)发展阶段:
*关键议题*产品概念*测试与评估
案例的设计是案例教学过程中的核心环节,好的案例应该既能融会相关理论知识,又能充分调动学生学习的积极性。具体来说,桥梁施工方面的工程案例设计应综合考虑以下问题:
(1)要坚持理论联系实际的原则。
桥梁工程施工课程的实践性较强,要求每个案例以书中的理论知识为指导,利于思考;要求必须从大量的第一手资料中设计案例,而不能凭空臆造。
(2)考虑现实性和未来性。
根据最近发展区的理论,案例的选取要考虑学生已掌握的知识及对学生学习的指导意义。根据专业特点,从搜集到的大量的原始资料中,分门别类地整理出具有代表性的案例,案例的选取应当考虑案例的主要特征是什么、要解决什么问题、如何激发学生的积极性等问题。
(3)要有典型性和针对性。
桥梁施工案例选取时要考虑具体解决什么问题,如桥梁基础施工、桥梁墩台施工或是上部结构施工过程中遇到哪些问题?造成这些问题的原因是什么?如何解决?选取的案例要代表这一类问题的解决方案,具有典型性和代表性,利于学生触类旁通,从而激发学生进行深入细致的调查研究和分析评价,更好地提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
(4)案例设计要考虑发展性和简练性。
通过案例学习应使学生在专业能力、方法能力和社会能力上有所提高。同时,案例设计要注意语言表述,围绕解决中心问题,提供的细节不要太多,以免混淆了学生的视线和思维。
2.工程案例的教学实施
通过与现场实践相结合,根据以上原则选定桥梁工程施工方面的具体案例。课堂上将学生平均分成六个小组,每个小组成员分别担任其中的一个角色:施工方(包括项目经理、技术负责、施工员、材料员等),建设方,监理人员。案例的讨论主要从以下几个方面展开:案例中要解决的关键问题是什么?哪些信息至关重要?解决问题的方法有哪些?做出决策的标准是什么?什么样的解决方案是最适宜的?应制定怎样的实施计划?什么时候将计划付诸行动以及如何付诸?如何进行整体评价?案例教学法的实施分成以下几个环节。
(1)学生准备。
在正式开始集中讨论前一到两周,把案例材料发给学生,让学生阅读案例材料,查阅指定的资料和读物,搜集必要的信息,并积极地思索,初步形成关于案例中问题的原因分析和解决方案。教师可以在这个阶段给学生列出一些思考题,让学生有针对性地开展准备工作。
(2)小组讨论。
由于小组成员不同,且角色多元化,他们在准备和讨论时,不同意见相互交流,加深了学生对案例的理解,同时学生已经查阅和掌握了相关材料,课堂气氛活跃。
(3)代表发言。
各个小组派出自己的代表,发表本小组对于施工案例的分析和处理意见。发言时间一般应该控制在20分钟以内,发言完毕之后发言人要接受其他小组成员的询问并做出解释,此时本小组的其他成员可以代替发言人回答问题。
(4)小组集中讨论。
小组集中讨论的这一过程为学生自由发挥的过程,此时教师充当的是组织者和主持人的角色。此时的发言和讨论是用来扩展和深化学生对案例的理解程度。讨论最后,教师提出意见比较集中的问题和处理方式,组织各个小组对这些问题和处理方式进行重点讨论,将学生的注意力引导到方案的合理解决上来。
(5)归纳总结。
在小组集中讨论完成之后,留出一定的时间让学生自己进行思考和总结。一方面总结规律和经验,另一方面获取这种知识和经验的学习策略,最后让各个小组以书面的形式对该门课程的案例教学法做出评价,分析该种教学方式的收获与不足以及需要做哪些改进,并提出他们的个人建议。课堂教学结束后,教师进一步总结,揭示出案例中包含的理论,强化以前讨论的内容,提示后续案例,给参与者以鼓舞。从案例讨论中引申出一定的结论,为后续的课堂教学提供准备。
二、案例教学在土木工程专业中应用成效分析
工程案例教学在土木工程专业专业课教学中实施了三年,取得了明显的教学效果。为进一步了解土木工程专业采用案例教学的效果,课题组成员分别对在校学生、2010届毕业生、2011届毕业生及部分用人单位进行了调查。调查结果从实证角度说明了案例教学在土木工程专业教学中取得了良好效果。
(1)在校生。
大部分学生认为,课堂上实施案例教学使他们提前将课堂上学到的理论知识应用到实际工程中,学会了处理实际工程中的工程事故或施工难题的一些方法,明确了自己的责任与义务,为将来应聘工作提供了帮助。同时从课堂情况来看,学生的出勤率明显上升,学生学习面貌大有改观。
(2)2010届毕业生。
该届学生工作将近两年,当被问到在校时案例教学的实施效果时,大部分学生认为,工程案例的选择是直接源于实际工程,学生将在课堂上学过的理论知识直接加以应用,能够融汇变通;工作后能更好地处理与甲方、监理及施工方的关系,更加清楚明白自己的职责;工作中遇到类似的问题可以借鉴参考,更好地做好技术管理工作,加快实习期的过渡,更好地投入到实际工作中去。
(3)2011届毕业生。
他们走上工作岗位还不到一年,据他们反映,土木工程专业中加入的大量工程案例,能使他们更快更好地适应现场的工作环境,更加高效地投入到实际工作中去。他们遇到实际工程中的一些问题,有种似曾相识的感觉,处理起来比想象中要顺利很多。
(4)用人单位。
对一些用人单位进行的回访显示:近两年招进的学生能更好更快地融入新的工作环境,责任心更强,工作效率更高。同时遇到一些实际工程问题不再束手无策,解决实际问题的能力显著增强。总之,土木工程专业中案例教学的效果得到了学生和用人单位的认可,促进了土木工程专业人才的培养,增进了师生之间的交流,让学生逐渐成为教学活动的参与者。在案例教学中,教师需通过工程案例了解最新的施工技术、施工方法以及新材料的应用等,随时调整和补充教学内容,学生反馈的信息促使教师进一步修正学生所提出的方案,以补充和完善理论和技术知识,形成良性互动。
2改善实践教学
2.1减少验证性实验内容
增加设计性实验内容传统的实验教学大多数是验证性的,主要让学生通过实验验证某一物理定律和物理现象。这种教学方式学生没有任何的主观能动性,只是按照老师所给的图纸进行接线、通电,最后得出实验结果。这种实验教学的缺陷在于结论已知,没有任何神秘感。很多学生在没有做出实验结果的情况下,编造或者抄袭数据,造成老师无法判断学生成绩的混乱境地。在教学过程应该逐步用一些设计性、综合性的实验项目取代简单验证性实验。这些设计性、综合性的实验由于实验结果未知,会增加学生的兴趣,提高了学生自身分析问题、解决问题的能力,使学生的创新能力得到充分的发挥。
2.2用仿真实验来代替现实实验
使用教学仿真软件有很多好处。一方面可以在一台电脑中做多个仿真实验,减少由于实际实验过程中造成的元件损耗,大幅度降低教学成本。另外一方面可以利用仿真软件对实验结果进行处理很分析,并根据实际需要自动绘制出系统的特性曲线,大大减轻了学生的工作量,例如在电气工程及其自动化专业,组态王仿真软件就得到了师生的好评,很多学校都开展了工控组态的实验教学。
2.3严抓实训教学考核实训和实验不同
实验通常是验证某一存在的物理定律和物理现象,而实训通常是完成某一任务,来达到训练的目的。实训成绩的考核是摆在我们面前比较重要的问题之一。针对学生普通反映出的实训教学的打分随意,弹性大的缺点,通过在实训教学过程中采用过程考核的方法,把一个实训教学课程分成若个的子项目,每个子项目又分成若干个子子项目,每个子子项目都有相应的权重。每完成某个子项目就打相应的分数,最大程度上保证实训教学考核科学化、规范化、标准化。
2.4取消课程设计环节
以相应的实训环节来代替以笔者个人的求学经历和教学经历来说,绝大部分的学科的课程设计环节是失败的,至少是不成功的。传统的课程设计,是在该门课程结束后,根据课程要求,与实际应用相结合,出一些设计题目,让学生自己完成。例如在学习完单片机课程后,通过安排学生两周的时间内,按照要求,设计出一种用单片机控制的实际电路,并把它制作出来,通电调试、运行,写出规范的设计报告交老师。然而在实际的操作过程中常常变味了,具体的做法是把学生圈禁在一个带有电脑的大教室里面,给学生布置一个题目,学生在这个教师里面完成课程设计报告即可,其中没有任何学生实际动手的内容,这样的课程设计对学生的锻炼是极其有限的。学生通常互相抄袭课程设计报告是常事,老师也没有一些比较好的方法来制止这种行为。针对这种情况,笔者认为应该取消课程设计,取而代之的是一些与课程对应的实训环节。作为独立学院的学生,课程设计对他们来说不现实,在以后的工作中,企业也很难有机会让独立学院的学生做设计,给他们安排的工作往往是实际操作。与其效果不好,还不如让学生多做实训练练手。比如在完成了电子电路设计理论课程之后,安排学生做相应课程的实训环节,在规定的时间按照图纸安装、调试出一个万能充电器,写出实训报告即可。
2.5取消毕业论文环节
以顶岗实习报告来代替我国本科生的毕业论文环节一直被教育专家所诟病,关于毕业论文的存废一直存在较大的争议,一定程度上这不是一个学术问题,而是一个利益问题。通常来说,一个本科生的毕业设计按照工作量计算10个学时,一般的教师带10~15个学生,这就是100~150学时,而老师一学期的基本教学任务就在200学时左右。如果取消了毕业论文,老师的利益会受到影响,高校老师肯定会反对。而且,毕业设计不仅仅对老师有利益瓜葛,而且对学校中的打印社有巨大的经济利益。按照一个学生打印的费用为100元计算(包括初稿和终稿),按学校有3000学生来计算,这就有30万元的经济利益,由学校的几家打印社瓜分。所以,作为利益共同体,学校的打印社也不希望取消毕业论文。毕业设计到底对学生多大好处呢?毕业设计的全过程一般是这样的:通常在大四上学期期末给学生布置毕业论文题目之后,学生就去企业顶岗实习了,根本没有时间写所谓的毕业论文。到了来年的4月底5月初的时候,学校会通知学生返校交论文,并且安排五月中旬答辩。大部分学生写毕业论文的时间在五月初,写毕业论文的时间都在1~2周。这样的毕业论文到底有什么意义?大家心知肚明。除了浪费纸张扩大内需以外,一点用处也没有。所以笔者建议在一本以下的学校都取消毕业设计,取而代之的是顶岗实习报告。顶岗实习报告主要让学生写一下在企业中实习内容以及感想,同样也可以安排答辩。笔者经过调查,大部分学生均可以接受顶岗实习报告,它具有可操作性。
2.6加强第二课堂的教学
加强第二课堂的教学工作,以申请实验室的契机,在校内开展一些诸如电工实训技能大赛的活动,提高学生学习专业的兴趣。另外,挑选那些对专业有兴趣的学生,组队参加电子设计大赛、数学建模大赛和挑战杯等等。总之,通过这些比赛,引导学生对专业学习的热情和兴趣,帮助和指导学生开展科研活动,探讨通过所学职业知识解决实际问题的思路和方法。通过这些活动,提高学生的实际动手能力,造成一种崇尚科学、追求真理、勇于探索的学习氛围,激励学生创新思想火花的碰撞,培养学生的创新思想、创新意识和创新观念。
根据学校基建的总体目标,需要学校实施和监控整个进度,但各个目标环节难以做到合理的衔接、工作的穿插、统筹平衡。
2.质量难以监控到位
进度和质量在有的时候是相互制约的,几乎无法达到两者的同时兼顾;由于学校专业力量的欠缺,很难通过学校管理人员的技术经验和专业水平去判断控制工程质量;很难做到让所有师生对质量观感的满意和使用时的一致认可。
3.安全方面较难做到有效方法防范
虽然在安全方面主要由总承包单位去落实,监理单位和学校去不断的检查和监督,政府行政主管部门也不时检查,但是每次检查都不断会有安全隐患,并且有时会反复出现同样的问题,没有很好的方法做到有效的防范和提前控制。
二、学校工程项目管理要点
1.充分的理解设计和实施有效的技术监督(实现功能、观感、造价控制平衡)针对学校工程项目管理中的技术把关工作,应着重从以下两个方面着手处理:
(1)通过对设计意图的理解和把握,寻求各专业的最佳平衡点
在施工前工程管理人员应对设计作充分的理解,对整个工程项目全面了解和整体控制,整合不同的工程专业,寻找最佳的平衡点,从而实现整个学校的造价控制。例如:某学校图书馆设计为保证楼体幕墙及外立面美观,增加了外墙干挂,使外墙减少了窗的面积,这样会损失20%的新风量,但同时也为降低楼体消防等级,楼体中间采用中空试风井设计,楼体开口消防车道进入中庭,这样不但增大新风量也降低了消防等级,减少造价。另外为保证负压平衡及降低的消防等级消防报件能通过,在风井通过两面钢结构玻璃顶棚交错式开口设计,使顶棚既不封闭,又能挡雨,新风面积也增加,并保证了消防报件能通过。上述实例在功能、观感、造价中寻求了最佳平衡点。
(2)外聘专家组织论证设计的可靠性和可操作性
此问题主要发生在施工阶段不可预见的情况发生后,调整原方案后的可靠性和可操作性判断,不同工程服务主体之间的意见分歧,使得设计无法保证可靠性和可操作性兼顾。作为建设单位的工程管理人员,就是要把握住可靠性方案在学校、设计、施工之间平衡,找到衔接点,使项目得以顺利实施,例如:某校图书馆是在开挖后的山体建设,原设计地基采用预应力管桩,桩长大于4米为有效桩,在压桩施工到70%时开始出现不能有效沉桩的情况,设计院到现场查看,提出了两个修改方案:方案一、此部分变更为独立基础并在部分基础下设置抗滑移锚杆,此方案造价会过高。方案二、变更为冲孔桩,但由于原地质钻探资料布孔较稀疏,建议每一个基础补探明详细地质情况,此方案需要补勘察,实施时间过长,会出现施工人员窝工。这两个方案的权衡需要建设单位来总体把握,因此学校通过另外聘请专家与设计单位、监理单位、施工单位开专题论证会论证方案的可靠性和可实施性,最终认同方案二来实施,不过多的增加造价,窝工的问题现场通过交叉作业来处理,既能保证设计的可靠性又可以实施。
2.总体进度有效控制
学校基建工程的进度要求,不仅是施工阶段的施工进度,而是贯穿于工程立项、设计、报建、招标、办理施工许可证、工程施工、竣工验收并交付使用等整个项目开发的全过程,在进度监控过程中,本人认为应把握如下两点:
(1)做好整体项目的时间进度安排
学校在项目启动决策后,立即根据学校的总体战略目标编制详细的工作时间计划安排表,并根据不同的工作和时间节点列明具体的工作内容,整理交叉完成的时间安排,并根据以往经验注明实施时需要注意的事项和难点;完成后根据学校工程管理人员不同分工,分别分配任务实施,在实施时会有不同单位(如招标、勘察院、设计院、监理、施工单位等)分阶段介入,做好各单位和各阶段工作的穿插配合工作;将设计、招投标、报建、施工、竣工备案等工作的进度同时整合进去,各类工作的介入节点及互衔接。
(2)施工阶段的进度监控
施工阶段主要分为:基础及主体工程施工阶段和主体工程完成后装饰装修及设备安装阶段。根据工程进度计划表实施监控,掌握关键线路和工序,预测可能遇到的问题和困难(如是否使用财政资金、进度款是否能及时支付、需要洽商确认工作、设计变更等),需要提前解决,如发生某一个环节影响造成滞后,必须要求相关单位在下一道工序或施工段将滞后工期抢回来。如进度没有办法避免肯定受到影响,需要各单位人员群策群力,在法律、学校制度规定内灵活解决。例如:某校学生宿舍基础工程由于连续暴雨造成基础工程延误,根据学校总体计划安排,一定需要提前或按时交付使用,可在下阶段的主体结构施工时增加人员和周转模板,在满足施工规范的前提下,由计划的10天一层改为7天一层,把滞后的工期抢回来。在主体结构完成后的装饰装修及设备安装阶段,除了总承包单位,还有很多分包单位入场工作,此阶段的协调和进度监控工作复杂,主要是统筹、协调,使得进度计划按照学校的目标正常进行。须协调解决施工过程中因不同工序或不同单位之间交叉作业冲突和技术的问题,使工程正常进行。
3.有效的质量监控和恰当的技术整改
作为学校的工程管理人员,其质量要求主要面向政府工程主管部门和学校师生,主要内容是各专业验收合格、功能实现、观感要求,为保证这一目标实现,除了在施工全过程监控并对质量问题及时的矫偏以外,还应该在下面3个阶段完成上述三个目标。
(1)基础及主体结构验收阶段
基础及主体结构质量涉及到整栋楼的安全使用,在施工过程中的监控是质量管理的重中之重,在施工中的质量控制主要依赖于监理单位及时发现、及时监控、及时督促整改,并及时与政府工程主管部门沟通,以期达到更有效的事前监控。基础及结构主体完成以后,无论是水电及设备安装、还是门窗安装、精装等工作,均以主体为基础,其质量的好坏,对后续工作有很大影响。影响后续工作的平整度、垂直度、门窗口方正等方面问题,都要详细准确的统计,并彻底的逐条整改,如能落实到位,因主体结构产生的质量观感问题将被消除。
(2)各专业分项验收阶段
在所有工程施工基本完成后,将进入规划、消防、人防、防雷、环保、供电、工程资料入档等专业分项验收阶段,此验收主要由政府各专业主管部门组织,在此项验收中,主要验收设备试运行、设备联调、是否按规划施工、建筑物形象和环境是否具备使用条件等,在上述各项验收中将发现问题整改完成达到使用要求,会使项目功能得到最大化的实现。
(3)综合竣工验收阶段
在项目完全落成并交付使用之前,须进行综合的竣工验收及竣工备案,此工作为工程项目开发全过程中最完善、最正式的政府主管部门也参与的、涉及的单位最多的综合性验收,对功能实现、观感质量、资料齐全等方面均起到最后把关的作用。在综合竣工验收时,完整而详细的逐条检验,发现问题后逐条记录,过后整改落实,使得项目情况达到学校的接收标准。
4.工程施工安全控制
对学校工程建设来说,安全生产大过天,一但出现严重的安全问题,不但会停工整改,而且会对学校造成严重的社会影响。作为业主方的学校,怎样去督促和帮助监理和施工方去防范并落实安全文明生产问题,如何抓好施工现场的安全控制,未雨绸缪,是学校工程施工安全控制的核心点。
(1)增强安全意识,开展安全教育
在施工现场无论是受过较高文化教育的管理人员还是施工第一线的工人,都应加强安全教育,对从业人员施工安全教育是增强其安全意识的必要手段。学校管理人员应督促现场项目部定期组织管理人员、管理人员组织班组、班组组工人层层的集中学习和培训。建筑法中明确规定:“建筑施工企业应当健全劳动生产教育培训制度,加强对职工安全生产的教育培训;未经安全生产教育培训的人员不得上岗作业。”安全生产是开展安全教育的核心内容,在马斯洛的需求层次中,安全是人类的基本需求,在发生重大安全事故的同时,不但对作业人员本身造成人身伤害,更给社会带来巨大的负面影响。
(2)在施工组织设计中做好安全防范
学校管理人员和监理都应在工程开工前对场地及周边安全条件进行严格审查,尽管如此,若要对安全问题从源头上进行控制还需从施工组织设计入手。该组织设计中是否制订了符合各专业工种或各施工部位的措施、是否包括了安全技术措施、以及该措施是否切实可行等相关问题。
二、改进课堂教学PPT,增加工程实例
工程热力学作为一门专业基础课,与工程实际密切相关。在教学过程中,需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示,并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识,迫切需要在传统课件中加入工程实例,利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用,使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习,使课堂教学内容图文并茂,声像结合,使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例,我们选取了真空做功、制冷循环,内燃机等工程机械作为实例,进行详细分析和讲授。工程案例的引入,将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中,用所学知识来解释工程问题,在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题,从而实现“从理论中来,到实践中去”,实现对创新型人才的培养。
三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中
在创新型人才培养中,需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施,有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才,促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式,倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革,充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识,同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。结合大学生创新项目,结合建筑环境与能源应用工程的专业特点,在指导学生大创项目时,将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中,使学生明白能源利用的守恒性,以及如何提高热力循环的效率,减少不可逆损失,这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中,深化了对热力学知识的认识,同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时,鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等,通过这些竞赛活动进一步提升自己的创新能力。
四、改进课后作业完成形式,增加分析报告
工程热力学课程是一门实践性很强的课程,其中很多理论已用于工业过程。因此,在课后作业中,需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进,增加一些实际工业循环的实例,让学生通过分析其所应用的原理,提交分析报告,并指出该工业过程效率提高的方式和途径,以这样的方式来激发学生学习的兴趣,提高学生理论联系实际的能力。同时,精选一些课后习题,通过详解的方式,激发学生的创新意识和解决问题的能力,进一步促进创新型人才的培养。创新是实现社会持续不断向前发展的原动力,也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才,保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂,更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。
本文从工程热力学教学与工程实例结合,与科研活动结合,改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面,探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践,希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。
作者:高蓬辉 张东海 王义江 黄 炜 单位:中国矿业大学力学与建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系
参考文献:
[1]岳丹婷,吕欣荣,李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002,(4):86-88.