时间:2022-06-23 03:10:56
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇建筑毕业设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
近几年来,房地产市场发展推动了市场对高素质、高技能型装饰设计、装饰施工、装饰管理人才的需求。众多的高校纷纷开设建筑装饰专业,使市场上装饰行业就业人员成倍增长。建筑装饰毕业设计是专业教学的核心,是检验学生学习的试金石,毕业设计的教学在整个专业教学中起到了至关重要的作用。
1.建筑装饰专业毕业设计现状
(1)学生方面。
目前高校设有本科四年制、高职专科三年制,毕业学生在最后的一年里有半个学期或一年的实习期。这个时间段是建筑装饰专业毕业设计教学的重要时期,也是学生面对择业的巨大压力的时期,实习学生在公司还要承担公司交给的工作等。这就造成学生的毕业设计大打折扣、降低要求、滥竽充数等现象的出现,严重影响了毕业设计的质量。
(2)教师方面。首先,高校招生规模扩大,师资短缺。有的指导教师本身就承担了繁重的教学任务,同时还要指导10~30名毕业学生,导致教师精力投入不足;其次,毕业设计题目陈旧、重复,脱离了培养目标;最后,有的青年教师缺乏工程实践锻炼,指导毕业设计能力不足、质量不高,这也是不容回避的事实。因此在选题、指导、质量控制环节上,教师方面的因素对毕业设计的影响更为关键。
2.改进建筑装饰毕业设计教学方法
(1)建立建筑装饰专业毕业设计题库范围。
针对建筑装饰专业的培养目标,从室内到室外、从家装到工装、从小户型到大户型,多层次分类建立装饰专业毕业设计试题库,满足不同题型方向的要求。在毕业设计前公布毕业设计题目,学生根据自己的专长爱好选择适合自己的题目,提高学生的适应能力,同时还可以选择平时教学认真、严谨且有造诣的教师作为自己的导师。这一方面促进了学生的积极性,另一方面促进了教师自身形象、教学态度、教学方法、业务能力的提高。
(2)建筑装饰毕业设计课题的工学结合。
建筑装饰毕业设计题目尽可能选择实际工程项目方案,使其符合专业培养目标,又具有综合运用所学知识和培养创新能力的双重职能。毕业设计的工作量要饱满,内容上要有一定的深度、难度和广度,增强学生对装饰工程自觉适应的能力。鼓励教师深入企业,寻找实际应用工程项目为课题,使得毕业设计能够真题真做。这样不仅能让学生增强责任感,还能使教师的科研课题在学生的参与下得到较好的完成,调动了教师的工作积极性,更好地促进了教学质量的提高。
(3)建立装饰毕业设计中的答疑制度。
将装饰毕业设计的答疑分为前、中、后三期,根据毕业设计不同阶段进行对毕业设计存在的问题答疑。前期,指导老师对选题、任务书、开题报告、物质准备等前期工作进行指导;中期,指导老师了解学生毕业设计的进展情况、毕业设计中存在的问题并设法解决;后期,指导老师对学生毕业设计所有工程项目的相关图纸进行综合检查和指导,检查是否有序、规范。
3.规范毕业设计教学管理
(1)完善毕业设计的教学文件。
根据《高等学校毕业设计(论文)指导手册》的精神,应对毕业设计的工作条例进行完善。其中对毕业设计过程中的征题、审题、选题、任务书的填写、开题报告、方案论证、对学生的要求、毕业设计论文的审查与评阅、答辩以及论文评优等主要内容要提出明确而具体的规定,使之更符合当前教学的要求。
(2)建立毕业设计中的检查制度。
由系部建立毕业设计的检查小组,组织专家进行对教师完成的对学生毕业设计指导工作的质量检查,检查应分前、中、后三期。根据毕业设计不同阶段对检查的内容应作明确的规定。通过检查,教师能够认真地完成对学生建筑装饰专业毕业设计过程中的指导。
建筑装饰毕业设计质量的好坏关系到学生是否具备专业知识、专业技能,是否能顺利毕业。本文针对目前建筑装饰专业毕业设计教学存在的问题从各个层面系统地进行了详细的论证和改进,提高了建筑装饰专业毕业设计教学的实效性,有利于培养出符合市场需要的高素质技能型人才。
参考文献:
[1]包玉梅.浅析毕业设计教学质量的提高[J].科技资讯,2008(01).
这篇建筑工程毕业设计的开题报告分析的关键词是开题报告,建筑工程毕业设计,
1.课题名称:
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景:
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计,建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比,新增内容约占15%,有重大修订的内容约占35%,保持和基本保持原规范内容的部分约占50%,规范全面总结了原规范实施以来的实践经验,借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义:
建筑中,结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分,它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关,对发展新技术。新材料,提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多,并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大,近年来,随着经济进一步发展,城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化,更加剧了房屋设计的复杂性,许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上,都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样,结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理,主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决,结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了,因此原来在学校使用的手算方法,将被运用到具体的程序代码中去,精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法,还要想到如何把这些做法用代码来实现,
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的,做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错,计算机也是如此的。
建筑结构设计统一标准(gbj68-84) 该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则,是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则,这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时,可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构,以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段,以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定,即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量,使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上,并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性,属于“概率设计法”,这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势,而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构的作用效应 常见的作用效应有:
1.内力。
轴向力,即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;
剪力,即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;
弯矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;
扭矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。
5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。
6.应变:如线应变、剪应变和主应变等。
极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类:
1.承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态:
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);
(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的塑性变形而不适于继续承载; (3)结构转变为机动体系;
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。
2.正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态:
(1)影响正常使用或外观的变形;
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);
(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。
结构设计的基本任务,是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡,力求以最低的代价,使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内,能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。为达到这个目的,人们采用过多种设计方法。以现代观点看,可划分为定值设计法和概率设计法两大类。
1.定值设计法。将影响结构可靠度的主要因素(如荷载、材料强度、几何参数、计算公式精度等)看作非随机变量,而且采用以经验为主确定的安全系数来度量结构可靠性的设计方法,即确定性方法。此方法要求任何情况下结构的荷载效应s(内力、变形、裂缝宽度等)不应大于结构抗力r(强度、刚度、抗裂度等),即s≤r。在20世纪70年代中期前,我国和国外主要都采用这种方法。
2.概率设计法:将影响结构可靠度的主要因素看作随机变量,而且采用以统计为主确定的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性的设计方法,即非确定性方法。此方法要求按概率观念来设计结构,也就是出现结构荷载效应3大于结构抗力r(s>r)的概率应小于某个可以接受的规定值。这种方法是20世纪40年代提出来的,至70年代后期在国际上已进入实用阶段。我国自80年代中期,结构设计方法开始由定值法向概率法过渡。
面向对象编程
使创建windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程,或oop。这种技术可以创建可重用组建,它是程序的组成模块。
几个定义
控件 提供程序可见界面的可重用对象。控件的示例有文本框、标签和命令按钮。
事件 由用户或操作系统引发的动作。事件的示例有击键、单击鼠标、一段时间的限制,或从端口接收数据。
方法 嵌入在对象定义中的程序代码,它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如,数据库对象有打开纪录集并从一个记录移动到另一个记录的方法。
对象 程序的基本元素,它含有定义其特征的属性,定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是visual basic中所有对象的示例。
过程 为完成任务而编写的代码段。过程通常用于响应特定的事件。
属性 对象的特征,如尺寸、位置、颜色或文本。属性决定对象的外观,有时也决定对象的行为。属性也用于为对象提供数据和从对象取回信息。
5.设计主要内容
本软件适用于现浇钢筋混凝土多层、多跨的框架的设计。毕业设计要完成的工作包括:
1.平面钢架分析程序的改造
对结构力学教研室版平面钢架分析程序进行修改和补充。要求:
(1) 编写自动生成节点坐标和单元节点编号的程序,或以图形方式输入计算简图。
(2) 修改程序,使之适合多工况内力计算; (3) 根据输入、输出数据的特点,设计适当的人机界面。输出应可选的显示各构件端力和内力图。
2.编写钢筋混凝土多层多跨框架机构的构件设计程序
(1) 根据有关的规范,应明确计算的各种荷载(恒载、楼屋面活载、风荷载和地震作用等)的计算方法,在次基础上编写自动生成各种荷载作用下的结点荷载和单元荷载的程序。
地震作用按底部剪力法确定。自振周期用经验公式确定。
(2) 计算各种荷载单独作用时框架各杆件的内力。计算结构存放在各自的杆端力(随机)文件中。
对竖向荷载下的梁端弯距进行塑性调幅。
(3) 在(2)中产生的杆端力文件基础上,分别计算各种可能的荷载组合下,梁、柱控制截面的内力。计算结果存放在适当的文件中。
(4) 从(3)生成的文件中选出最不利组合,同时给出截面配筋。
梁、柱截面配筋的确定应考虑抗震设计的要求。
3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
(5) 部分编程较熟练的同学可根据计算结果和构造规定,用auto-cad vba 绘制梁、柱配筋图。
5.成果形式
本毕业设计的成果应包括:
1.可运行的、并能给出正确计算结果的源程序
在存放源程序的软盘中,应至少有一个算例的数据文件,可在基本不需另外键入数据的前提下,显示正确地运行结果。
2.软件使用手册
这是为用户准备的关于软件使用方法、操作步骤和其他必要的文字材料。
3.软件说明书
这是软件作者的工作档案,是软件维护的基本资料。其中应包括:
(1) 软件所依据的工作档案、力学和工程结构模型的较为详细的描述,主要的计算公式及其使用的符号的含义,重要算法的文字说明:
(2) 程序的结构:模块的划分的情况、各模块相互之间的关系及各模块的功能;
(3) 带有较为详细的注释的源程序文本。其中应注明各标识符的含义(尽可能的采用通用公式中的符号)。各程序段的功能、相应的数学公式和特殊算法的说明; (4) 为使他人根据软件说明书读懂你的程序所必需的其他资料。
(5) 部分编程较熟练的同学可递交梁、柱配筋图纸一张。
4.对自己所编程序的评价
(1) 对算例计算结果的合理性进行必要的分析;
(2) 总结软件设计过程中的经验和及教训,提出设计改进意见。
以上各项资料处源程序文本以软盘形式提交外,其余均用计算机打印。
6.进度计划
第一周 毕业实习,参观工程,收集资料 。
第二周 需求分析:描述计算机模型,编些初步的软件说明书。
第三周 软件设计:选择模块划分的方案
第四周 模块设计:数据输入界面设计(梁柱截面数据)
或 数据输入界面设计(可视化图形输入)
第五周 数据输入界面设计(框架数据、附加荷载)
第六周 模块设计:荷载计算(恒载、活载),相应的内力计算
第七周 荷载计算(风荷载、地震作用),相应的内力计算
第八周 模块设计:梁配筋计算
第九周 梁荷载组合,确定梁配筋
第十周 梁荷载组合,确定梁配筋
第十一周 模块设计:柱配筋计算
第十二周 柱荷载组合,确定柱配筋
第十三周 柱荷载组合,确定柱配筋
第十四周 软件测试 或用autocad vba 绘制梁、柱配筋图;
第十五周 软件测试
第十六周 整理源程序,编写软件说明数和用户手册
关键词:联合毕业设计 设计准备 过程管理
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)08(b)-0221-02
建筑工程是当前社会上比较热门的行业,社会对建筑人才的需求量很大。各建筑类高校每年也都培养了大量相关专业(如建筑、结构、给排水、暖通、电气等)的人才[1]。而作为学生培养计划的最后一个实践性教学环节,毕业设计历来受到各高校的重视,因为它是对学生大学期间所学基础知识、专业知识的全面总结与提升,旨在培养学生的独立分析、解决问题的能力。
但传统的毕业设计模式,存在一个主要不足,就是只重视本专业知识的锻炼、忽视相关专业知识的拓展,学生缺乏建筑整体概念、不能适应现代社会需求。现实工程中,因各专业间的配合不默契,容易出现设计进度慢、施工过程中返工等现象,而配合不默契的主要原因就是因为各专业的人才欠缺其它相关专业的知识[2]、缺乏互相协作的意识。比如设计过程中经常出现给排水管道与梁、承台、剪力墙冲突的问题,就是因为给排水专业不知结构专业设计的基本要求(如梁高、承台大小、剪力墙性质等),等设计到一定阶段才发现互相冲突、造成返工,浪费了时间和精力、拖延了设计进度。
因此,需要对现有的毕业设计模式进行改革,以拓宽学生多专业知识,使学生尽快适应社会需要。为此,我校提出了建筑工程多专业联合毕业设计模式(以下简称“联合模式”),即选定一个设计题目,模拟设计院的工作流程,让建筑工程相关专业(建筑、结构、给排水、暖通、电气等)的学生一起合作完成设计。此举旨在打破专业之间的壁垒,促进不同专业交流,有利于学生建立建筑整体概念,培养其创造性思维、协调沟通能力和团结协作精神,引导学生掌握发现、分析和解决问题的能力,是对高校创新人才培养模式、探索教育体系改革的一次尝试,希望能为高校教学体系建设和综合改革提供有益经验。
1 联合毕业设计模式的的实践
1.1 设计准备
我校在2013届、2014届部分毕业生中进行了“联合模式”实践,为顺利实施新模式,达到上述预期目的,必须做好充分的设计准备。
首先是题目选择。设计题目既要满足各专业教学大纲的要求、完成相应的设计内容,又要适合专业间相互配合训练的要求,同时难易程度还应与学生基础水平相适应,并尽量提高学生的设计兴趣。因此,我校2013届“联合模式”实践,选择了本校在建的教学综合楼作为题目(2014届则选择了本校在建的图书馆),各专业学生一起完成该工程的施工图设计(以该工程的初步设计图纸为基础)。学生对该类建筑较熟悉、兴趣较高,设计过程中可组织现场参观、让学生理解设计与施工结合的过程,设计后期学生可与设计师交流、探讨不同设计思路和方法,同时该题目难易程度适中、学生可按时完成设计。
其次是师生配备。为充分贴近实际工作情形、模拟设计院的工作流程,师生配备力求短小精干。为此,每个专业配备2~4名学生、1名指导教师,并以项目组的形式组成一个设计团队进行毕业设计[2]。其中学生以自愿报名、择优录取的方式确定,以保证其在设计过程中始终充满热情和主观能动性;指导老师则尽量选择具有实际工程经验者,并讲究年龄梯队合理、充分利用年长教师的经验和年轻教师的干劲,以确保设计顺利进行。
最后是外部条件。“联合模式”实践需要诸多外部条件,尤其是离不开学校的支持。如为方便学生在设计过程中互相交流,学校专门安排了一间实验室给项目组,并配备适合图纸展开的桌子、投影仪、电脑等;学校与施工单位协商、安排进度,让学生参观现场,让学生对工程有直观的感性认识;学校又与该工程的设计院联系,安排设计师与学生交流、提高学生的设计水平。
1.2 过程管理
学生精力充足、思维活跃,但自我控制能力较差,容易产生惰性、忽视毕业设计;同时部分学生忙于实习、找工作等而分散了精力,容易完不成设计。因此毕业设计过程管理需要引起高度重视。
进度控制是“联合模式”成功的前提。首先各个专业根据自身在“联合模式”中的角色,完善各自的设计任务书、指导书,突出专业协作的环节。然后项目组根据各专业的特点,制定统一的设计进度表,尤其是根据各专业设计内容、专业间的配合需要进行时间分配,以充分锻炼学生的专业协作意识和能力,并在整个设计过程中严格执行进度表(见表1)。例如在第3周进行的各专业互提条件,是本模式的基础环节,即各专业在建筑的初步设计图纸基础上,提出本专业所需要的指标和参数(如给排水专业需要的管井、水泵房、消防水池,电气专业需要的配电房、电缆井,暖通专业需要的风机房、风井等数据),并互相协调、确保互不冲突,再由建筑专业进行综合、深化;学生在此环节,加深了对本专业设计条件的领会,也对其它专业的需求、可能产生的冲突有了初步认识。又如第12周的专业套图,即使在设计院也容易忽视该环节,但却是专业协作的关键一步,只有所有图纸拼在一起,才能发现互相矛盾、冲突的地方,并加以改进,保证施工顺利进行。
讲座是“联合模式”成功的灵魂。各专业的指导教师定期举行讲座,解答学生在设计过程中的疑问,介绍本专业的设计思路和基本方法,着重突出本专业在设计过程中与其它专业的协作内容和阶段,以及可能产生冲突的地方和解决方法。比如给排水专业应先布置好消火栓,并及时提交给建筑和电气专业,以不影响这2个专业的设计进度;结构专业则需尽快确定梁、柱的位置、大小,并提交给其它专业。这样,各专业的学生都能简单了解其它专业的设计内容和思路,拓展了相关专业知识,知道在不同的设计阶段,可能与哪些专业发生矛盾或需要提供哪些设计条件,从而避免专业间发生大的冲突(当然,随着设计进程的推进,专业间的小矛盾在所难免,到时边协调边提高)。
教师例会是“联合模式”成功的基石。毕业设计不是学生一个人在做,而是教师与学生合作的过程。在设计过程中,各教师既给予本专业学生指导,同时还收集学生的反馈和出现的问题,在不定期召开的教师例会中进行交流,及时研究和解决,保证毕业设计顺利的进行。因此,在新模式下,教师也加深了对专业协作的理解,拓展了相关专业知识,提升了对本专业知识的理解。
实践环节是“联合模式”成功的助力。在设计之初参观工地,可以让学生对工程有直观的印象;在设计尾声参观工地,让学生对照自己的设计图纸,看与实际施工有何区别,加深了理论与实践的转化理解,明确了专业间协作的作用和意义,减少了“纸上谈兵”的遗憾。而让学生结合自己的设计思路与该工程的设计师交流,则让学生更好的领会书本理论与实际工程的区别,意识到自己设计的不足,也对实际工作情况有了认识、便于其融入今后的工作中。
指导方式是“联合模式”成功的保障。新模式下,每个教师不仅要回答本专业学生的疑问,还要回答其它专业学生的提问。因此,灵活多样的指导方式是必须的。除了每周1~2次在实验室学生集中设计时教师到现场辅导,还应充分发挥网络资源,如以QQ、MSN等方式进行指导,并在网络上共享相关图纸、规范、图集等资料,节约学生查询时间。
联合答辩是“联合模式”成功的点缀。答辩是对毕业设计成效的检验,多专业联合答辩则是“联合模式”成功的最后推动力。为让学生得到最后的综合学习机会,采取各专业统一答辩方式,即各专业教师、学生一起参加,在答辩过程中,最后一次学习相关专业知识、明确专业间配合环节。为让学生更好的体会设计理念,我校还邀请该工程的设计师担任评委,让学生在答辩过程中,对毕业设计进行一次全面总结和回顾。
2 结论与建议
2.1 结论
“联合模式”在我校2届部分毕业生中的实践(2014届正在进行)证明,该模式具有较好的效果,应得到各高校的重视,并在实践中不断完善、推广。
首先是提高了学生的兴趣和本专业的设计质量。各个专业学生一起设计、画图、讨论,在相互配合和学习中,既获得了知识交流、创新等成就感,又结交了新朋友,提高了对毕业设计的兴趣,能够以较好的精神状态完成整个设计过程。与我校未参加该模式的同学相比,学生绘制的图纸、计算书等质量都略胜一筹。
其次是学生拓展了相关专业的知识,具有了专业协作的意识和习惯。经过一个毕业设计,学生初步明白了在哪些环节该与哪些专业进行沟通,初步知晓其它专业对本专业的要求,培养了学生的团队协作精神。
再次,拓宽了指导教师的知识面。通过本模式的实践,教师加深了对相关专业的认识,对本专业的课程教学也有启发,比如会在日常教学中加强实际工程的引入、强调专业配合的环节等。
最后,学生提高了就业竞争力。经过“联合模式”的锻炼,学生具有了建筑整体概念,有较好的专业协作能力,能较快融入团队合作中,尽快成为一名社会急需的复合型人才,无形中提高了就业竞争力和适应工作的能力。
2.2 建议
从“联合模式”在我校的实践,我们发现有几个方面需要引起注意。
首先,“联合模式”相比传统的模式,需要完成更多的设计内容、需要学习其它专业知识以及互相配合,因此对师生均提出了更高的要求,需要师生付出更多的努力才能取得预期的效果。如果师生认识度不够,或学生基础较差、师资力量不足,则“联合模式”容易流于形式、得不偿失。因此“联合模式”并不适于所有学生,而应在具有充足且丰富实际工程经验的师资力量前提下,在部分基础较好的毕业生中进行推广应用。
其次,“联合模式”在题目选择、进度管理等环节均需给予足够的重视,确保毕业设计能顺利完成。
最后,各专业的课程设置和日常教学中,应根据专业协作的需要进行相应调整,增加专业配合的内容和训练,使学生在课程学习中就具有专业配合的意识,在毕业设计中就能尽快进入角色、较好的完成设计任务。
参考文献
2.项目研究背景:
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计,建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,该规范与原混凝土结构设计规范GBJ10-89相比,新增内容约占15%,有重大修订的内容约占35%,保持和基本保持原规范内容的部分约占50%,规范全面总结了原规范实施以来的实践经验,借鉴了国外先进标准技术。
3.项目研究意义:
建筑中,结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分,它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关,对发展新技术。新材料,提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多,并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大,近年来,随着经济进一步发展,城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化,更加剧了房屋设计的复杂性,许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上,都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样,结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理,主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决,结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了,因此原来在学校使用的手算方法,将被运用到具体的程序代码中去,精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法,还要想到如何把这些做法用代码来实现,
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的,做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错,计算机也是如此的。
建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则,是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则,这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时,可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构,以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段,以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定,即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量,使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上,并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性,属于“概率设计法”,这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势,而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构的作用效应常见的作用效应有:
1.内力。
轴向力,即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;
剪力,即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;
弯矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;
扭矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。
3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。
6.应变:如线应变、剪应变和主应变等。
极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为两类:
1.承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态:
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);
(2)结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的塑性变形而不适于继续承载;(3)结构转变为机动体系;
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。
2.正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态:
(1)影响正常使用或外观的变形;
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);
(3)影响正常使用的振动;(4)影响正常使用的其它特定状态。
结构设计的基本任务,是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡,力求以最低的代价,使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内,能满足预定的安全性、适用性和耐久性等功能要求。为达到这个目的,人们采用过多种设计方法。以现代观点看,可划分为定值设计法和概率设计法两大类。
1.定值设计法。将影响结构可靠度的主要因素(如荷载、材料强度、几何参数、计算公式精度等)看作非随机变量,而且采用以经验为主确定的安全系数来度量结构可靠性的设计方法,即确定性方法。此方法要求任何情况下结构的荷载效应S(内力、变形、裂缝宽度等)不应大于结构抗力R(强度、刚度、抗裂度等),即S≤R。在20世纪70年代中期前,我国和国外主要都采用这种方法。
2.概率设计法:将影响结构可靠度的主要因素看作随机变量,而且采用以统计为主确定的失效概率或可靠指标来度量结构可靠性的设计方法,即非确定性方法。此方法要求按概率观念来设计结构,也就是出现结构荷载效应3大于结构抗力R(S>R)的概率应小于某个可以接受的规定值。这种方法是20世纪40年代提出来的,至70年代后期在国际上已进入实用阶段。我国自80年代中期,结构设计方法开始由定值法向概率法过渡。
面向对象编程
使创建Windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程,或OOP。这种技术可以创建可重用组建,它是程序的组成模块。
几个定义
控件提供程序可见界面的可重用对象。控件的示例有文本框、标签和命令按钮。
事件由用户或操作系统引发的动作。事件的示例有击键、单击鼠标、一段时间的限制,或从端口接收数据。
方法嵌入在对象定义中的程序代码,它定义对象怎样处理信息并响应某事件。例如,数据库对象有打开纪录集并从一个记录移动到另一个记录的方法。
对象程序的基本元素,它含有定义其特征的属性,定义其任务和识别它可以响应的事件的方法。控件和窗体是VisualBasic中所有对象的示例。
过程为完成任务而编写的代码段。过程通常用于响应特定的事件。
属性对象的特征,如尺寸、位置、颜色或文本。属性决定对象的外观,有时也决定对象的行为。属性也用于为对象提供数据和从对象取回信息。
5.设计主要内容
本软件适用于现浇钢筋混凝土多层、多跨的框架的设计。毕业设计要完成的工作包括:
1.平面钢架分析程序的改造
对结构力学教研室版平面钢架分析程序进行修改和补充。要求:
(1)编写自动生成节点坐标和单元节点编号的程序,或以图形方式输入计算简图。
(2)修改程序,使之适合多工况内力计算;(3)根据输入、输出数据的特点,设计适当的人机界面。输出应可选的显示各构件端力和内力图。
2.编写钢筋混凝土多层多跨框架机构的构件设计程序
(1)根据有关的规范,应明确计算的各种荷载(恒载、楼屋面活载、风荷载和地震作用等)的计算方法,在次基础上编写自动生成各种荷载作用下的结点荷载和单元荷载的程序。
地震作用按底部剪力法确定。自振周期用经验公式确定。
(2)计算各种荷载单独作用时框架各杆件的内力。计算结构存放在各自的杆端力(随机)文件中。
对竖向荷载下的梁端弯距进行塑性调幅。
(3)在(2)中产生的杆端力文件基础上,分别计算各种可能的荷载组合下,梁、柱控制截面的内力。计算结果存放在适当的文件中。
(4)从(3)生成的文件中选出最不利组合,同时给出截面配筋。
梁、柱截面配筋的确定应考虑抗震设计的要求。
(5)部分编程较熟练的同学可根据计算结果和构造规定,用Auto-CADVBA绘制梁、柱配筋图。
5.成果形式
本毕业设计的成果应包括:
1.可运行的、并能给出正确计算结果的源程序
在存放源程序的软盘中,应至少有一个算例的数据文件,可在基本不需另外键入数据的前提下,显示正确地运行结果。
2.软件使用手册
这是为用户准备的关于软件使用方法、操作步骤和其他必要的文字材料。
3.软件说明书
这是软件作者的工作档案,是软件维护的基本资料。其中应包括:
(1)软件所依据的工作档案、力学和工程结构模型的较为详细的描述,主要的计算公式及其使用的符号的含义,重要算法的文字说明:
(2)程序的结构:模块的划分的情况、各模块相互之间的关系及各模块的功能;
(3)带有较为详细的注释的源程序文本。其中应注明各标识符的含义(尽可能的采用通用公式中的符号)。各程序段的功能、相应的数学公式和特殊算法的说明;(4)为使他人根据软件说明书读懂你的程序所必需的其他资料。
(5)部分编程较熟练的同学可递交梁、柱配筋图纸一张。
4.对自己所编程序的评价
(1)对算例计算结果的合理性进行必要的分析;
(2)总结软件设计过程中的经验和及教训,提出设计改进意见。
以上各项资料处源程序文本以软盘形式提交外,其余均用计算机打印。
6.进度计划
第一周毕业实习,参观工程,收集资料。
第二周需求分析:描述计算机模型,编些初步的软件说明书。
第三周软件设计:选择模块划分的方案
第四周模块设计:数据输入界面设计(梁柱截面数据)
或数据输入界面设计(可视化图形输入)
第五周数据输入界面设计(框架数据、附加荷载)
第六周模块设计:荷载计算(恒载、活载),相应的内力计算
第七周荷载计算(风荷载、地震作用),相应的内力计算
第八周模块设计:梁配筋计算
第九周梁荷载组合,确定梁配筋
第十周梁荷载组合,确定梁配筋
第十一周模块设计:柱配筋计算
第十二周柱荷载组合,确定柱配筋
第十三周柱荷载组合,确定柱配筋
第十四周软件测试或用AutoCADVBA绘制梁、柱配筋图;
第十五周软件测试
第十六周整理源程序,编写软件说明数和用户手册
随着计算机技术的蓬勃发展和广泛应用,计算机辅助教学管理也日趋普及。计算机辅助高等教育评估是其中一个比较新的分支,它的出现不仅改善了教育评估方式,而且有力地促进了传统教育评估方法向高效率、高质量和更加准确可靠的方向转变,促进了教育评估系统的改革,推动了教育评估方法的更新。教育评估是高等教育活动中一个非常重要的方面。而建筑工程专业毕业设计(论文)工作则是本科生培养中一个至关重要的环节,做好本科生毕业设计(论文)评估工作,有助于改进建筑工程专业本科生的培养。遗憾的是,多年来对本科生毕业设计(论文)评估工作普遍重视不够,或者虽然重视,却仅仅停留在定性评价的阶段,缺乏准确可靠的评价标准,所有这些都不同程度地影响了本科生毕业设计(论文)工作的质量。在这种情况下,将计算机引人本科生毕业设计(论文)评估活动中来,可以大大改善这种状况。计算机具有存储量大、可连续工作等特点,而且利用计算机处理评估材料,获得评估结果,具有速度快、效率高、结果可靠的特点,只要指标体系建立合理,计算机能不受任何人为因素的干扰,提供给教学管理人员实事求是的结果,成为他们工作中得力的助手。为此,我们开发研制了建筑工程专业毕业设计(论文)计算机辅助评估预测系统(以下简称评估预测系统)。
二、评估预测系统的开发研制
(一)基本原理与方法
如何实现评估过程从定性到定量的转变,是开发研制该系统的关键所在。我们依据高等教育评估的原理,采用模糊综合评价的基本原理和方法,给出了建筑工程专业毕业设计(论文)评估的量化模型,具体步骤如下:
1.建立毕业设计(论文)评估指标体系。一级指标分为教师、学生、选题、客观条件四个方面。各方面再细分则为二级指标,如:教师方面分为准备工作、课堂讲授、出勤率、答疑情况、教学方式、教师职称等六个方面;学生方面分为学习态度、平时成绩、计算书完成情况、图纸完成情况、创新情况、译文完成情况等六个方面;选题方面分为结构类型、课题新颖程度、计算机应用合理程度、题目性质、外文资料、创新性等六个方面;客观条件分为设计教室、绘图仪器及图板、机房及出图设施、每位教师指导学生人数等四个方面。
2. 设立评价等级V,V=1好(VI),较好(V2),—般(V3),较差(V4)|。
3. 构造单因素评判矩阵R,
其中,R中每一个元素rij表示第i个评价因素对第j个评价等级的隶属度。
4. 设立各评价因素权重集A,例:一级指标权重集八=(0_35,0.35,0.15,0_15),八的取值可根据经验,并依据以往各届毕业设计(论文)评估结果经反复试算确定。
5.计算综合评判矩阵
6.对各级指标体系重复步骤
7.计算测评结果
求得最终评判矩阵B该量化模型针对毕业生总体进行评估,评价毕业生的综合质量,改变了过去仅片面地对个人进行评估的状况。
(二)评估预测系统的计算机开发语言
系统采用流行的Windows人机交互式界面,力争做到界面友好,操作方便。根据本系统的特点和具体要求,我们选用了Windows环境下的VisualBasic5.0可视化编程语言开发本系统。VisualBasic5.0是微软公司开发的功能十分强大而又简单易用的可视化编程环境,编程速度快,界面质量高,是编写Windows应用程序的最佳选择。使用VisualBa¬sic语言开发本系统充分体现了本系统处理数据、信息快捷方便的特点。
(三)评估预测系统的总体结构
在Windows操作系统下安装本系统后,启动系统,进人主菜单,依据界面提示您就可以轻松完成评估工作,系统主框图如下:
三、评估预测系统的优点
1. 量化评估,提前预测,动态管理。该计算机辅助评估预测系统能够对毕业设计(论文)工作方案可能取得的效果进行预测。教学管理人员只要依据该系统的提示输人各项有关毕业设计(论文)工作方案的参数,系统随即能计算出毕业设计(论文)工作的成绩,从而对各项工作方案的结果作出预测。通过反复改变参数——计算成绩,教学管理人员就能够发现各种方案的优缺点,即哪一项安排对毕业设计(论文)工作是有利的,如果实施下去会取得好的工作效果;哪一项安排对毕业设计(论文)工作是不利的,实施下去必将导致毕业设计(论文)工作成绩下滑。这种预测如果安排在毕业设计(论文)工作开始之前,管理者就能有效地对毕业设计(论文)方案进行调整,从而获得满意的效果。我们将99届与往届的工作方案作了一下比较,发现由于老教授退休较多,本次毕业设计年轻教师比例上升,但年轻教师职称偏低,讲师居多,教授、副教授比例严重下降,用该系统初步预测发现毕业设计整体质量将要下滑。根据这个信息,系学术委员会马上采取措施,对年轻教师提出更高要求:指导教师中讲师一级必须具有硕士学历,且应有一定的工程实践经验,在课题选择及指导上必须具有较强的创新性,最后经系学术委员会严格审查后方可上岗。再用本系统预测后发现,毕业设计(论文)工作最终得分并未降低,反而稍有提高。目前,99届毕业设计(论文)工作已经结束,最终得分的确较98届有所提高,与系统预测结果吻合较好。
2. 有效监督,对症下药。毕业设计(论文)工作进行到中期时,系里为了加强对毕业设计(论文)工作的监督管理,一般要求安排一次中期检查。该检查能发现一些问题,但对这些问题造成的结果却很难预知。这样的话,发现缺点往往不能及时纠正,任其发展下去必将导致不良后果。这时,如果用该计算机辅助评估预测系统进行一下“中期评估”,各种问题可能导致的结果将一览无遗,且该系统会帮助教学管理人员清楚地发现各种导致毕业设计(论文)工作成绩偏低的原因,从而有针对性地,高效率地对缺点进行纠正,对优点给予肯定,保证毕业设计(论文)工作顺利进行,最终取得优异成绩。例如,99届某老师所带设计组,由于指导教师出勤率过低,中期检查时系统评估预测该设计小组成绩偏低,系领导马上对指导教师进行了批评教育。由于纠正及时,最终这个小组成绩达到了总体平均成绩。
3.总结校核,公平合理。毕业设计(论文)工作结束后,系里要对指导教师、学生的工作学习成绩进行评定。由于诸多非客观因素的影响,结果往往难以做到公平合理。此时借助该系统对毕业设计(论文)工作的成绩进行校核评估,可使毕业设计(论文)成绩评定1:作更加公平合理。该软件是“诚实的检查官”,只要输入的各项参数正确,系统将实事求是地予以评分,这就摒弃了人为因素的干扰。
2012年,教育部下发《关于全面提高高等教育质量的若干意见》,提出提高人才培养质量的“转观念,立标准,调结构,促改革、强保障”15字政策措施。高校工程类专业学生应满足实用性与工程性的要求,在工作中能较好地应用专业知识解决工程中存在的问题,具备工程师基本素养。毕业设计(论文)是培养学生综合应用所学知识解决实际问题的能力和学生进行知识创新的主要途径,是实现教学、科研和社会实践相结合的训练过程,是学生毕业及学位资格认定的重要依据;同时也是本科人才培养方案中学分比重最大的、最重要的实践教学环节,能综合反映高等工程教育教学质量与水平。根据《工程教育认证标准》要求,毕业设计(论文)选题要结合本专业的工程实际问题,培养学生的工程意识和协作精神,以及综合应用所学知识解决实际问题的能力,对毕业设计(论文)的指导和考核要求有企业或行业专家参与。
毕业设计(论文)作为综合实践教学环节,包含毕业设计和毕业论文两种类型。从笔者调查的情况来看,80%以上学生选择做工程设计。根据建筑环境与能源应用工程专业(以下简称建环专业)规范[1],专业工程方案与施工设计的主要实践单元和知识技能点包含:掌握综合工程方案设计的方法;掌握建筑负荷计算、设备选型、输配管路设计、能源供给量等的计算方法;熟悉工程图纸正确表达工程设计的方法;熟悉工程设计规范、标准、设计手册的使用方法,能够进行方案论证选定,并做出运行调节方案。
针对毕业设计环节各高校建环专业开展了形式多样、内容丰富的教学改革研究。丁云飞等[2]提出毕业设计环节应该有效利用社会资源,变校内工程设计为校外工程设计模式,或模拟设计院场景进行多专业综合毕业设计,并以不同类型的重点工程为依托,在设计的不同阶段邀请工程行业专家讲授设计过程和设计方法,强化设计理念,以达到强化学生工程能力培养的目的。周义德等[3]针对“如何满足‘一人一题’的要求”和“毕业设计如何与当今技术的发展相结合”等问题进行了探索,寻求有效提升毕业设计教学质量的途径。赵海谦等[4]从六个方面探索建环专业毕业设计自主学习能力的培养,强调以学生为主体的教学理念,重视学生终身学习能力的培养。李俊梅等[5]从专业内涵出发,探讨了在系统设?过程的各个阶段如何培养学生的节能意识,帮助学生建立建筑节能工程理念。张健[6]探索在毕业设计阶段采用情景模拟教学法,提高学生主动思考问题的能力、应变能力和口头表达能力,强化学生分析问题、解决问题和创新思维的能力,以适应社会的需要。谢东等[7]针对当前暖通空调领域存在的问题,总结出“一题多方案、一方案一人,多方案比较”毕业设计新的指导方法。
本文在相关文献研究的基础上,根据专业规范要求和工程教育认证标准,针对笔者所在学校毕业设计教学过程中存在的对学生工程能力培养不足的问题,尤其是对近年来暴露出的典型问题进行系统反思,从毕业设计全过程教学管理角度,探索基于工程能力培养目标,提高建环专业毕业设计教学质量的有效途径,可供相近专业参考。
一、 典型问题分析
(一)指导教师队伍建设滞后,教师工程教育能力不足
随着高等教育的快速发展,学生数量迅速增加,生师比普遍较高,按“一人一题”要求教师的指导工作量繁重,教育教学资源不足。从拟定毕业设计选题到毕业设计答辩工作结束,毕业设计指导工作周期长,任务重,而且指导教师往往还同时承担了其他课程的教学任务和科研任务,能实际投入毕业设计指导的时间有限。此外,多数年轻教师虽有注册公用设备工程师资格,但缺少足够的工程实践现场锻炼经历,对多样化的毕业设计题目指导能力明显不足。
(二)工程设计计算内容雷同,工程创新意识不足
虽然毕业设计题目不同,选用建筑也不同,但设计内容多数套用往届模板,系统方案雷同,缺少对工程领域新技术、新设备和新方案的应用。比如,公共建筑的暖通空调设计,对空调方案学生只会就全空气与空气―水系统方案进行简单比较,设计内容限于夏季定风量工况,对冬季和过渡季节缺少分析说明;风管设计只考虑空调送风管路,对新风、回风与排风不作说明;冷热源方案只会传统的电动制冷+热水锅炉,或采用冷热同源的直燃式溴化锂机组、风冷热泵机组,很少结合建筑功能和使用特性进行冷热源配置,鲜见采用可再生能源方案。这表明学生专业知识面过窄,对专业前沿技术缺乏了解,工程创新意识不足。
(三)设计说明文件缺乏分析,工程应用能力提升不足
毕业设计过程中,学生自主学习意识不强,方法和手段单一,文献查阅能力不足,缺乏团队协作精神和工程系统观念。建筑环境与建筑能源系统设计方案很少提供施工说明与运行调控策略,仅仅限于典型工况设计和设备选型计算,对设备与建筑如何协调、冷暖设备容量在部分负荷下如何调控、管网输配动力装置如何调节等缺乏系统分析。大多学生虽能套用设计手册和应用工程设计软件,但对参数取值依据和计算结果的合理性不能进行有针对性的说明,不会用简练的文字和评价指标表达设计内容的合理性。学生最终能完成设计计算说明书,但对设计的优缺点认识不足,缺少团队训练,不能合理评价自己的设计成果;学生能采用专业绘图软件,但对如何应用平面图、系统图、剖面图和大样图等综合表达设计意图缺乏整体认识,设计说明依据不充分。总之,学生应用理论知识解决工程实际问题的能力明显不足。
(四)就业压力下学生毕业设计投入精力不足,岗位责任意识不强
毕业设计选题和任务书一般在第七学期下达,实际实施大都安排在第八学期。而这一阶段,许多学生忙于找工作,毕业设计被迫为就业让步,学生对毕业设计投入精力不足。有些用人单位还要求已签约的学生提前上岗,致使学生无暇顾及自己的毕业设计。一些学生主观上对毕业设计的重要意义缺乏认识,降低对自身的要求,认为能顺利通过答辩就行,有的甚至敷衍抄袭,尤其是图纸照抄的现象非常普遍。多数学生岗位意识不强,缺乏工程责任意识。
(五)缺乏毕业设计过程质量控制措施,工程质量意识不足
目前,毕业设计指导主要以每周一次集中辅导与分散答疑相结合的方式为主,但集中辅导时间较短,指导教师对学生实际独立完成情况的了解不充分,仅根据所提交成果质量进行评分,缺少有效的检查手段,对学生毕业设计过程督促检查不严,导致部分学生蒙混过关。阶段设计成果没有量化考核标准,过程质量难以控制,不同指导教师评分标准存在较大差异。此外,学校对毕业设计指导教师工作评价重量轻质,按学生人数计算学时量,对指导过程及教学质量缺乏有效评价机制和奖惩制度。
二、 基于工程能力培养的毕业设计过程管理途径
随着学科交叉的发展,以及学生跨专业就业的情况越来越多,建环专业毕业学生可以从事设计、施工、监理工作,也可以从事制冷空调设备研发、制造、工程造价咨询、物业设备管理等工作。这就要求学生专业知识面宽,基础功底深厚,具备再学习能力[8]。在毕业设计教学环节,应培养学生掌握一般的工程应用原理,以“问题导向”引导学生学会学习的方法,更应注重授人以 “渔”,教会学生如何将所学工程知识应用到工程项目中去,分析和解决实际工程问题。这就需要完善毕业设计指导实施细则和制定毕业设计成果质量标准,规范指导教师和学生行为,确保毕业设计教学质量,以达到工程教育的培养目标要求。
根据上述毕业设计环节存在的典型问题及其原因,结合笔者所在专业的实践情况,可从以下几个方面加强毕业设计全过程教学质量管理。
(一)利用校企合作平台资源,加强毕业设计指导教师队伍建设
建环专业职业岗位要求的工程素质是综合素质,其中,专业技术知识素质要求学生能全方位了解建筑环境营造和建筑能源设备使用过程,熟悉建筑能源系统的能耗特性,掌握室内环境调控和提高建筑能源利用效率的基本理论和方法,熟悉建筑环境与能源工程管理方面的基本原理和方法,熟悉专业标准和现行规范。校内外指导教师首先要具备相应的知识和技能,具备相应工程设计经历,并懂得如何指导学生达成毕业设计教学目标,才能确保毕业设计的教学质量。
学校通过与多家企业共建工程实践教育中心,企业提供生产实习和毕业实习岗位,学校邀请企业专家到校授课和参与毕业设计环节指导。比如,重庆科技学院与重庆盛世新兴格力电器销售有限公司共建工程实践教育中心,同时与格力电器销售旗下的十几家企业建立合作关系,专业教师可到企业进行工程锻炼,提升教师的工程教育能力;同时,学生结合实习岗位进行毕业设计选题,并邀请企业暖通专家参与毕业设计过程指导,参与毕业设计答辩,按工程设计标准与规范要求对学生毕业设计成果进行评价等。这就形成了毕业设计指导教师的“双师型”队伍,有利于促进毕业设计教学环节的教师工程教育能力持续提升。
(二)从源头抓好毕业设计选题申报、任务书和开题报告的组织管理
毕业设计全过程包括毕业设计选题、任务书下达、外文翻译和开题报告、毕业设计计算说明与绘图、成果提交与毕业答辩等五个阶段,每一个阶段实施情况都直接影响学生工程能力的培养质量。
应从源头质量控制抓好选题申报、任务书下达和开题报告的审核工作。选题申报要确保每个题目所涉及的设计项目对象和范围要明确,避免同一项目简单更换地点重复申报;任务书所涉及内容应符合毕业设计教学要求,具有先修课程基础,体现综合性与应用性,对设计成果的数量和形式要明确,同一专业的设计深度要求应一致,不能超出学生能力范围。
好的开题报告,是毕业设计的良好开端,可以训练学生结合实际项目进行系统方案设计和设备选型,进一步熟悉设计任务和要求,为后续设计计算和绘图奠定基础。毕业设计的开题报告不同于毕业论文,应结合选题和任务书中的实际项目,做建筑环境或建筑能源系统的方案设计论证说明,同一项目不同设计范围的学生要确保系统方案有一定差异性,避免学生开题报告内容空洞、概念堆砌,从而避免后续设计内容因采用相同方案而互相抄袭。在毕业设计初期,指导教师引导学生查阅专业标准、规范和设计手册,结合实际项目提出不同的系统方案,绘制系统方案草图,让每个学生结合自己的项目实际进行初步设计与论证。组织学生开展方案设计大讨论,并在小组讨论中发言,充分认识方案设计的可行性与合理性,最后形成文字说明,作为开题报告的主体内容。尤其是针对团队课题,开题报告要组织集中开题,明确学生的分工与设计范围,指导教师可以根据学生所做方案的合理性、口头和文字交流表达能力进行实时评价,帮助学生建立工程设计规范意识和团队协作意识,形成工程设计系统方案比较的初步能力。
(三)抓过程质量控制,建立毕业设计成果分级评分标准
在开题方案设计基础上,毕业设计的具体内容包括负荷计算、空气处理过程计算与设备选型、房间气流组织计算与风口选型、空?庥肜淙人?管路布置与水力计算、冷热源机房系统设计计算等。针对不同类型的建筑项目、设计参数和指标取值、系统方案类型和设备管路布置方式等,可成立毕业设计指导教师教学团队,共同制定专业的毕业设计指导实施细则,同时确定毕业设计成果的质量分级评分标准。以负荷计算为例,实施细则应明确负荷计算所采取的方法,根据设计要求明确计算内容深度,若施工图设计阶段要求房间冷负荷应逐时计算,典型工况设计指标作为设备容量配置的依据;若需要制定全年运行调控策略或冷热源采用了可再生能源技术,还应进行全年动态负荷计算。对负荷计算结果的分析说明,应明确要求对负荷构成特性、日变化特性和全年冷热负荷指标进行比较分析,结合建筑类型和主要房间功能说明负荷指标的合理性。对设计内容的完成数量和质量,实施细则应给出必须完成项、选择完成项和特色加分项,并在任务书下达时充分说明,使学生从一开始就有明确的学习目标和努力方向,形成结果倒逼的工程评价思维。
建立毕业设计成果质量评分标准,按不同阶段的设计内容提炼知识点,对应不同知识点说明其对工程设计能力培养的支撑作用,将学生的工程能力培养程度分为不满足、基本满足、较满足、满足和优秀五个等级,细化评分标准。按学生阶段提交成果对工程能力培养的达成度进行等级评分,有利于指导教师客观、公正地评价学生,及时反馈阶段评价结果,促进学生对毕业设计过程质量的重视,有利于加强对学生和指导教师的过程管理,形成工程质量标准意识。
(四)协调学业与就业关系,注重学生工程文化素质培养
当前,高等教育发展成大众化教育,应用型人才培养与社会需求的矛盾尤为突出。一方面,用人单位对高校工科毕业生的实践能力和操作水平要求越来越高;另一方面,随着高校的扩招,地方高校受地域和教育资源的限制,学生就业压力越来越大。通过提高毕业设计教学质量,规范学生毕业设计期间的行为,协调好毕业设计与就业的关系,确保学生有效投入毕业设计的时间,促进毕业生更好就业。毕业设计的选题与过程指导尽量考虑学生的就业取向,根据未来可能的岗位工作内容来开展毕业设计,有利于激发学生的学习主动性,能更快适应岗位工作要求。学生申请校外毕业设计应满足专?I对口,并有明确的校外指导老师,否则,学生应在校内教师指导下完成毕业设计内容。
由于建筑工程涉及主体利益、风险与责任的分配等问题,这就要求学生能初步分析工程设计结果应用可能带来的社会、经济和环境方面的风险,会进行技术经济综合比较,将设备及系统的初投资与运行费用结合用户需求进行综合考虑,进行系统决策和理性思考。因此,在毕业设计阶段加强培养学生的工程文化素养,建立职业使命感和责任心尤为重要。指导教师专题案例教学,可邀请行业专家到校授课,让学生更好地将毕业设计内容与未来工作岗位职责相联系,全面分析不同的设计方案对工程应用带来的影响。通过工程文化教育帮助学生树立正确的工程价值观,使建环专业工程人才具备相应的人文精神和情怀,才能在将来的职业岗位上担当绿色能源工程师的使命。
(五)利用互联网+毕业设计进行教学管理,加强学生的规则意识
随着教育现代化程度的越来越高,计算机和网络在大学教育中已经普及。针对大学生信息时代下的学习特点,合理利用智能手机和互联网平台开展毕业设计教学管理已成为可能。互联网教育模式的本质就是在师生分离的情况下,借助于互联网信息技术开展新型的教育教学模式,实现“以学生为中心”的教学理念,而教师则成为整个教学活动的组织者和引导者。现有的雨课堂、课堂派等微信平台和今目标等网络免费共享平台,可以实现手机与计算机信息共享。
在毕业设计期间,指导教师可以利用这些网络平台进行教学过程管理,实现考勤点名和设计进度控制,布置阶段任务。学生通过公众平台在规定时间内提交指定部分内容,共享项目资源;同时可以不受时间和空间限制,开展网络讨论,让同学们分享阶段设计成果,交流学习经验;对学生提交的成果可以进行,教师可以实时掌握每个学生每天毕业设计进展情况。这样,手机、笔记本电脑与网络不仅不会干扰学习,反而是必需的学习工具与途径。这种教学方式和途径,既能激发学生热情,也有利于促进学生形成良好习惯,按时完成各阶段设计任务,避免毕业设计前松后紧、复制抄袭等现象,遵守网络规则,也有助于形成良好的工作习惯和规则意识。
关键词:土木工程专业;毕业设计;质量控制;PDCA循环控制
中国分类号:TU;G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)01-0101-02
一、前言
毕业设计的质量就是土木工程专业教育质量的体现,毕业设计质量的高低直接影响学生毕业后在工作岗位上能力的发挥,也是一所高校教育质量的直接反映[1-2]。戴素娟等(2009)从重视毕业设计动员、加强师资队伍建设、合理选择毕业设计题目、适当提前毕业设计时间、加强过程指导、完善评价体系等方面,提出了提高土木工程专业本科生毕业设计质量的一些建议[3]。徐晓红等(2015)从工程实践能力培养出发,对实践教学中的毕业设计和课程设计环节进行分析和研究,找出影响毕业设计质量的主要因素,从多方面分析研究对策,确定有效的改革措施,建立系统的质量保证体系[4]。
本文通过分析土木工程专业毕业设计中存在的主要问题,提出了基于PDCA循环控制的方法和提高毕业设计质量思路,以期为今后指导学生毕业设计提供可参考的方法。
二、土木工程专业毕业设计中存在的问题
通过整理2011届-2015届土木工程专业毕业学生的毕业设计,从设计准备阶段、选题阶段、设计阶段和成果提交阶段,对毕业设计中存在的问题进行了分析。主要问题包括:(1)选题形式单一,主要是以设计类题目为主,研究类题目较少。(2)选题范围比较窄,结构形式较少,主要为框架结构,其他结构形式较少。(3)学生查阅和运用规范的能力比较弱。(4)指导教师的平均指导人数多,教师精力投入不足。(5)毕业设计硬件资源不够,指导老师对学生的指导难度增加。由于学校学生的规模持续增加,使得现有的教学资源无法满足学生的使用要求。(6)由于部分毕业生因就业及参加考试等客观原因,学生用在毕业设计的有效时间不够。
三、PDCA循环的质量控制思路
PDCA循环是计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、处理(Action)工作循环的简称。它是企业推行全面质量管理(TQC)在方法上的重大变革。这个循环工作法是美国的戴明发明的,故又称“戴明循环”[5-6]。这4个阶段的主要工作为:第一阶段为计划(P)阶段:确定任务、目标、活动,并作好所有需要的软、硬件准备工作;第二阶段为执行(D)阶段:按照计划要求及制定的目标、标准、操作规程去组织实施;第三阶段为检查(C)阶段:将实际工作结果与计划内容相对比,通过检查,看是否达到预期效果,找出问题和异常情况;第四阶段为处理(A)阶段:根据比较结果采取一定措施,纠正偏差、总结经验、改正缺点。
四、PDCA循环控制在毕业设计设计阶段中的应用
根据土木工程专业毕业设计的特点,将设计阶段分为4个阶段,即方案设计阶段、方案设计阶段、设计阶段和结成果提交阶段。在毕业设计设计中引入PDCA循环质量控制原理,加强毕业设计全过程控制。
1.方案设计阶段。方案设计是毕业设计的重要环节,方案设计的优劣,决定着毕业设计的最终质量。以最优设计方案为目标,要求学生提供至少两个方案,并提供相应的方案设计说明和图纸。学生对两个方案结合规范进行自我评价,并提交评价报告。指导教师结合规范要求、毕业设计要求,确定合理方案。
2.建筑设计阶段。建筑设计阶段所要完成的主要任务是建筑施工图的绘制,包括建筑首层平面图、建筑标准层平面图、屋面排水图、建筑立面图、建筑剖面图、楼梯平面图、单元大样图、墙身大样图及节点详图等。在明确设计任务后,学生应根据所选的最优设计方案,补全建筑施工图,并对建筑施工图进行认真反复的检查和修改。检查内容包括:(1)建筑平面图表达内容。一是主要构件的构造要求及做法。如二层出入口处的雨篷平面、屋面的排水方式、女儿墙等等。二是尺寸标注。建筑平面图的尺寸标注包括平面尺寸和标高。平面尺寸包括总尺寸、定位尺寸和细部尺寸。标高应标注室内外地坪、楼面、地下层地面等处的标高。(2)建筑立面图表达内容。一要明确建筑物的外貌特征,包括形状、位置以及各部位所用面材及色彩。二是要检查立面必要的竖向尺寸和标高表达是否完整。如窗口高度、楼地面标高、门窗洞口标高等。(3)建筑剖面图表达内容。既要明确房屋内部结构的构造特征及做法。也要检查是否完整表达了建筑物的竖向尺寸和标高。如建筑高度、各层楼面、阳台、楼梯平台、屋面板顶等尺寸和标高。(4)建筑详图的表达的内容。如楼梯、墙身、散水、窗台等的细部构造和尺寸等。
3.结构设计阶段。结构设计阶段需要完成的任务包括结构平面布置和构件详图配筋图。结构平面布置图应采用和建筑施工图相同的比例,不同的结构形式结构平面布置图的内容不一样。对于钢筋混凝土框架结构应包括基础梁、标准层梁、框架柱平面布置、标准层板配筋图及屋面板配筋图等。构件详图主要包括基础、楼梯、阳台、雨篷、梁、柱等构件详图。在完成所布置的任务后,应对主要内容对照计算书进行详细检查,并逐一进行修改。
4.设计成果提交。土木工程专业毕业设计成果包括毕业设计计算书和符合规范的设计图纸。由指导教师对学生设计成果进行全面检查。一是检查计算书的内容。结构计算书内容宜完整、清楚,计算步骤要条理分明,引用数据有可靠依据,构件编号、计算结果应与图纸一致。当采用计算机程序计算后,总体输入信息、计算模型、几何简图、荷载简图和结果输出应整理成册。二是检查建筑和结构施工图。图纸内容要完整和准确。建筑施工图包括建筑施工图设计说明、建筑平面图、建筑立面图、建筑剖面图、建筑详图。结构施工图包括结构设计总说明、基础平面图、基础详图、各层结构平面图、屋面结构平面图、钢筋混凝土构件详图、节点构造详图、楼梯图等。
五、结论
毕业设计是土木工程专业整个本科教学过程中最后一个综合性的教学实践环节,是学生综合运用土木工程专业基本理论和专业技能分析和解决工程实际问题、实施独力工作和创新研究的演练过程,也是对学生学习能力和专业素质的全面检查。毕业设计过程管理是保证学生按时完成毕业设计任务的重要条件,指导教师要清楚掌握学生设计状况,从而能够进行有效的监督、指导。将PDCA循环应用于毕业设计全过程的探索和实施,将在毕业设计选题的标准化、设计内容的规范化以及管理过程的科学化等方面起到积极作用。
参考文献:
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[4]徐晓红,李长凤,高雁,杜文学,杨悦,孟丽岩,左敬岩.土木工程专业毕业设计和课程设计质量控制研究与实践[J].高等建筑教育,2015,(02):116-120.
[5]庄传仪,叶亚丽.基于PDCA循环的道路工程毕业设计过程管理研究[J].大学教育,2014,(08):51-52,55.
[6]吴晓枫,刘爱华,鲁业鸿.PDCA在土木工程毕业设计中的应用[J].高等建筑教育,2008,17(2):135-138.
The Quality Control of Civil Engineering Graduation Design Based On PDCA Cycle Control
YANG Yong-dong,ZHANG Zhen-ning,TENG Zun-li,WANG Feng-jiao
(College of Civil Engineering,Longdong University,Qingyang,Gansu 745000,China)
针对目前高校土建类专业毕业设计大多为各专业单独实施、缺乏多专业配合的现状,文章提出了基于工程项目的土建类多专业协同毕业设计模式,采取组建工程项目所涵盖的多专业毕业设计团队、搭建设计平台、创建协调评价考核体系等方法,培养毕业生的整体工程意识。从实施的效果来看,学生参与的积极性非常高,知识面得到进一步拓展,工程设计能力有了明显提高。
关键词:工程项目;毕业设计;教学模式;教学研究
中图分类号:G642.477 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2013)04011704
一个系统的工程项目设计涉及建筑学、结构、岩土工程、给排水、暖通空调、电气、室内设计等多个专业。整个过程是一个多专业、多学科交叉的组合设计过程,也是体现各个专业创造性思维的过程。该过程由方案设计、初步设计、施工图设计等几个阶段组成[1]。在整个设计过程中,土建类各专业之间如何协调合作,对设计、招投标、施工、运行管理等各方面起着至关重要的作用。设计过程中的有效沟通,不仅能把各个专业的创造性思维融入到建筑实体内,而且能够最大限度地降低建筑设计、施工、运行维护费用,使建筑保持设计者的初始设计理念。因此,加强各专业的融合,树立“大土木”意识显得尤为重要。
一、 土建类人才培养的现状与不足
目前很多参与高层建筑设计的工程师、项目经理都深深地体会到,一个大型建筑工程项目就各个专业而言是相当优秀的设计,但结合在一起有时却并不完美。出现此类情况,表象是各个子专业与整体建筑的不协调,其实质是土建类各专业设计人员对专业以外的其他专业的基础知识欠缺,对相关设计规范、设计流程不了解,局部独立性、片面性较强,全局系统性、整体性较差,对本专业的工程技术问题多以点状形态体现,对土木工程的全貌缺乏认识,工程设计大局观不强,尤其是在设计过程中缺乏有效的沟通与协调,造成项目建设过程中浪费了大量的人力、物力、财力。归根结底,这些问题的出现反映了中国现行土建类人才培养模式的弊端。目前中国各高校土建类专业的学生培养模式仍停留在传统的专业细分、单独培养的模式上,土建类各专业毕业生在毕业设计过程中缺少有效的沟通,毕业设计仅局限于本专业范围内[2]。通过这种毕业设计模式培养出来的毕业生进入工作岗位后,仍需要较长一段时间才能适应实际工作的需要,并出现毕业生在实际工程项目设计过程中与其他各专业协同性差的现象。
二、“基于工程项目的土建类多专业协同毕业设计模式”的定义与意义
“基于工程项目的土建类多专业协同毕业设计模式”(Engineering Collaborative Graduation Design Mode,以下简称“ECGDM”)是以在校毕业生为主体,以实际工程项目为依托,模拟建筑设计院的工程设计模式,从多个专业的毕业生中分别选取少数学生组建成一个设计团队,通过多方位的交流沟通与协调,完成一个具体项目的毕业设计任务,得到一套集土建类各专业于一体的、完整的设计施工图和相应的图像资料。通过该实训环节的培养,使在校学生在毕业设计阶段就得到了本应在实际工作中才能得到的锻炼,有助于提高学生适应社会需要的能力,对培养高素养的专业技术人才具有重要的现实意义。
(一)培养大局观念,建立整体意识
以工程项目为基础,将土建类各专业在校学生组建成一个毕业设计团队,将实体工程项目设计作为毕业设计任务,通过整个设计过程的训练,使各专业学生能够从整体去了解、认识建筑,培养学生的整体设计思维,从源头上促使土建类各专业设计人员在从事工程项目设计时能顾全大局,全面掌握工程的具体规划和实施情况,从整体的角度来部署整个工程设计,并帮助学生掌握正确的设计程序和步骤[3]。经过这一方式完成的工程设计,将充分体现工程项目和建筑环境的和谐统一,建筑与环境更加相得益彰。
(二)提高沟通协调能力,增强团队合作意识
多专业协同毕业设计模式能促使团队成员牢固树立团队合作意识,养成经常和其他专业成员沟通、协调的良好习惯。这将大大减少后期各相关专业在施工、管理、维护过程中产生的矛盾,最大限度地降低施工、管理、运行、维护等建筑成本。该培养模式大大提高了高校培养土建类工程技术人才的实效性。
(三)拓宽知识层面,提高创新能力
以工程项目为基础的毕业设计团队,其成员之间经常进行各专业内容的交流,能促使团队成员相互学习、相互启发,团队成员的知识面得到有效拓展[4],使成员自身素质得到提高,达到共同进步的目的。此外,不同专业背景设计团队成员之间的交流,在一定程度上能起到促动科研思维,解放专业思想,提升专业创新能力的作用。
(四)夯实基础,提升适应社会的能力
设计所采用的工程项目来源于实际建设项目,有利于学校育人与社会用人的接轨,根据社会需求有针对性地开展人才培养。通过对土建类专业毕业设计协同配合的设计型人才培养,使毕业生能够比较系统、全面地了解各建筑专业相关知识,掌握各专业设计流程,熟悉相关专业的交叉点,并有意识地去协调处理设计过程中专业之间的分歧问题,使学生在毕业设计中体验实际工作氛围、工作环境和工作方式,使其能更快地融入实际工作,缩短工作适应期,满足未来建筑设计发展的要求。
(五)储备技能,为培养工程项目管理人才奠定基础
随着建筑市场的逐步规范,工程项目基本采用项目经理承包和管理的模式。作为一个工程的项目经理,往往需要具有“大土木”的观念和相应的专业知识技能,需要了解各个专业在整个项目中的具体运行情况,通过该毕业设计模式的培养,可以在一定程度上储备相应的专业知识,加强学生的创业和管理能力,为其未来的发展打下坚实的基础。
三、实施“ECGDM”的具体措施
近年来,笔者所在学院开展了“基于工程项目的建筑类多专业协同毕业设计模式”的探索与实践,实施的具体措施如下。
(一)确定工程项目类型
从实际的工程项目中挑选合适的项目作为毕业设计题目是实施ECGDM的关键。作为毕业设计的工程项目应满足以下基本要求。
(1)设计内容全面。为确保全面、顺利实施ECGDM,所选工程项目的设计内容应涵盖土建类各个专业,如:建筑、结构、岩土、给排水、暖通空调、电气等,如条件成熟,甚至可以加入城市规划和道路桥梁等专业。
(2)设计工作量饱满。目前高校土建类学生毕业设计时间大致为12~16周,在选择工程项目时,应充分考虑学生的实际情况,合理安排设计的工作量,既要保证学生能如期完成,又不能让学生在设计过程中感觉特别清闲。不过,为了保证设计小组有充分的时间相互沟通、协调,工作量可比独立设计的工作量稍少。
(3)设计难度适中。考虑到学生是首次进行工程项目设计,设计难度应适中。工程项目也不宜过大,学生最后的设计施工图最好能控制在一定数量范围内。
(4)工程项目的使用功能应具有代表性。土建类学生毕业后从事设计工作以工业与民用建筑项目居多,在选择作为毕业设计用的工程项目时应考虑其使用功能的普遍性,尽量避免选用服务于特种行业的工程项目。
(二)组建毕业设计教师指导团队
ECGDM能否顺利实施,指导教师是关键。为此,应组建高水平的毕业设计教师指导团队,对进入该团队的指导教师要严格筛选。此项工作可分两步走。
(1)挑选具有丰富工程经验的各专业教师作为团队的指导教师。毕业设计教师指导团队的成员应该涵盖各个专业,每个专业确保有1名指导教师,并且该教师应担任过实际工程项目的设计工作,具有相对丰富的工程经验,能熟练掌握并制定优秀设计方案,能正确处理设计过程中遇到的专业问题,懂得如何协调处理与其他专业的“打架”现象。如果学校不具备该条件,可通过不同途径从设计院聘请相关设计人员。
(2)适当吸纳部分青年教师参与。可适当吸纳部分青年教师参与毕业设计教师指导团队。一方面可将部分指导工作分流,减轻老教师的工作强度;另一方面通过锻炼,尽快提高青年教师的实践工程能力,弥补当前高校土建类专业青年教师参与实际工程项目机会少、有效解决实际工程问题能力差、理论与实际联系不紧密等方面的不足,以老带新,提升教师的整体指导水平。
(三)组建毕业设计小组
选定毕业设计项目后,指导教师根据设计内容制定毕业设计任务书。通过毕业设计动员,从自愿报名的学生中每个专业挑选1~3名毕业生组成实施ECGDM的毕业设计小组。指导教师应将具体的设计任务和设计要求对小组作详细的说明和安排,各组则根据要求做好毕业设计的各项准备工作。
(四) 搭建设计平台
为保证毕业设计小组能较好地完成毕业设计任务,取得较好的毕业设计效果,应搭建毕业设计平台,提供一定的毕业设计条件。主要包括以下5个方面。
(1)场地。为将土建类多个专业有效地融合,加强各专业的相互配合、了解和渗透,应给毕业设计小组提供一个独立的设计场地。毕业设计小组的成员可以集中商讨设计方面的问题,同时也为教师指导学生提供一个便捷的平台。目前有不少学校申请加入了“卓越工程师人才培养计划”,配备了专门的场所来保证该计划的实施,利用该场所进行毕业设计可以有效提高该场所的使用效率。
(2)资料。设计过程中需要各专业的设计手册、规范、技术措施、标准图集等相关资料,这些资料可以通过学校图书馆、学院图书室和各专业的资料室获得。此外,学生还可从相关的专业网站获取大量的专业文献和类似的参考图例。不过,从网上获取相关资料时,应仔细甄别,避免被某些不太合理的设计引入歧途。
(3)实习基地。参与设计的学生是第一次接触工程项目设计,缺乏现场经验和感性认识,仅仅依靠理论知识难以有效地解决有关设计问题。应建设合适的实习基地,设计小组成员带着问题去现场,对照实物范例,找到解决问题的具体办法和措施,许多疑难问题就可迎刃而解。
(4)交流平台。设计团队必须要有一个很便利的交流平台,以便各专业设计成员能随时针对设计中存在的问题进行交流和沟通。可通过建立QQ群和使用电子邮件,老师和学生均可随时就设计中的问题进行协调指导和问答。从实施的情况来看,该平台十分有效,学生的疑问可以随时得到教师的指导而被很快解答,从而保障毕业设计的如期进行。
(5)经费。工程项目涉及的内容很多,涵盖各个专业,设计过程必然涉及费用问题。如工程项目的外观效果图、3D动画、项目规划图、各专业的设计施工图以及资料等费用。因此,设计团队的运作需要一定的经费支持。该项经费可通过课题经费和学校的毕业设计经费两方面来解决。
(五)创建运行机制,建立管理制度
ECGDM的顺利实施,需要一定的运行机制和管理制度来保障;理顺设计程序,建立有效的运行机制和毕业设计管理制度是ECGDM顺利实施的关键。为此应做到以下几点。
(1)规范早期准备工作,特别是安排好各专业介入的先后次序。以某一幢建筑物建设工程为例,土木工程各专业应作为设计的主体,给排水、暖通空调、建筑电气等专业应为配套专业,因此,土木工程相关专业应该提前介入,尤其是建筑学专业、城市规划专业。目前大多数高校的毕业设计时间安排在7-8学期,为了在毕业设计开始时能有一个大致的设计参照物,城市规划和建筑学专业可利用之前的课程设计环节,将选定的工程项目进行初步建筑设计。毕业设计开始时即将该初步设计方案提交给其他各个专业,毕业设计阶段再依据其他专业提出的设计要求来完善该初步设计,并不断加强其设计深度,最终完成施工图。其他专业以此建筑图为依据,根据建筑物的使用功能,结合专业的具体内容,分别对其他专业提出设计要求,在充分协调的基础上开展本专业内容的设计。
(2)建立定点、定时考勤制度。毕业设计阶段,指导教师团队应全面掌控设计的过程和质量,真正落实设计目标,在提供的设计场地每周定时进行考勤,师生联动,从思想上高度重视该毕业设计,确保有充足的毕业设计时间。
(3)做好进度计划。为了能按时、保质、保量地完成毕业设计任务,指导教师团队应制定详细、周密的毕业设计进度计划,内容可具体到每周应完成的工作量,便于学生了解具体的设计任务,并根据设计进度计划来调整自己的设计时间。
(4)召开专业协调例会,填写协调联系单。在毕业设计阶段每周至少开一次专业协调会,所有参与设计的人员均应到会。会上各专业同学就设计过程中的问题进行协调,并将协调的内容和协调结果填入协调联系单。这样,一方面可培养学生良好的工作习惯,同时也为后续的设计提供文字资料。
(5)明确设计目的,做好图纸会审。多专业协同毕业设计的目的是使工程设计中的各专业更和谐统一,更好地发挥其有效功能。因此,在毕业答辩前应组织一次设计图纸会审,各专业应做好图纸会审纪要。针对会审过程中提出的相关问题进行修改,形成最终的毕业设计成果。
(六)制定有关设计成果的质量评价体系
实施ECGDM,其毕业设计成果的考核方式和质量评价体系与传统模式应有本质区别。除考核专业范围内的具体设计内容外,给其他专业提出顺利开展本专业设计的设计条件、协调各专业的设计工作等应在考核中占有一定份量。为此,应专门制定针对ECGDM的毕业设计质量评价体系。笔者所在课题组制定的考核标准见表1。
四、结语
近年来,有部分高校的教师开展了该模式的相关讨论和研究,但实际教学中其研究成果难以有效推广,主要受到以下因素的制约:
(1)学校设置的相关专业不够全面。如果设计团队中缺少几个专业,实施该模式的效果不明显。
(2)师资力量有限。目前很多学校的专业教师力量较薄弱,而不少青年教师直接从学校毕业任教,缺乏与其他专业协调的工程经验。
(3)毕业设计时间短。毕业生第一次面对工程设计,对很多内容感觉陌生,需要一定的时间去学习和消化,但不少高校给予学生设计的时间较短。没有时间的保证,该模式很难进行。
可见,在高校人才培养过程中实施“基于工程项目的土建类多专业协同毕业设计模式”,涉及面广,需要具备的条件较多。如何有效促进该毕业设计模式的顺利进行,确保最大程度地提高毕业生的设计能力,增强毕业生“大土木”工程意识,还需要从事土建类专业技术人员群策群力,集思广益。期待能有更多的专业人员来关注和探讨该问题,以促进土建类专业的可持续的快速发展。
参考文献:
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Exploration and practice of multiprofession collaborative graduation design mode of civil engineering based on engineering project
CHEN Gang, LI Huimin, GAN Yuanchu, YANG Haihui, YUAN Huashan
(School of Urban Construction, University of South China, Hengyang 421001, P. R. China)
Abstract:
校级优秀毕业设计评价是过程监控的最后一个环节,是学校对各二级学院优秀毕业设计成果的综合检验,学校严把质量关,原则上校级优秀毕业设计比例不得超过毕业生数的5%,学校组织专家组评审优秀毕业设计,同时对于有争议的毕业设计成果送校外专家进行盲审,确保评优过程公平公正。学校制订校级优秀毕业设计的基本评价标准主要包括:选题质量、文献资料应用能力、调查研究能力、毕业设计格式、毕业设计质量、创新能力、工作量及工作态度等7个方面评价指标,各项指标成绩均达到90分以上才能推荐为校级优秀毕业设计,同时规定各二级学院优秀毕业设计比例不得超过毕业生数的15%。
校院两级毕业设计管理体系的实施
学院层面工作:以学校制度为原则、依据,制定二级学院相关管理细则;二级学院成立相应的毕业设计领导、管理机构,对选题环节的指导教师资格确定、学生毕业设计资格确定、毕业设计课题确定、师生双向互选、开题等过程环节组织开展和实施,进行阶段性工作检查,以书面形式向学校汇报并接受校级检查。中期检查环节是手段:毕业设计中期检查工作是学生顺利、较好的完成毕业设计成果的保障性手段。一方面促进学生注意毕业设计进度和质量,另一方面促进学生回顾、整理毕业设计前一阶段工作,便于总结和提高:(1)学校层面工作:从制度上要求根据学生选题、任务和工作计划,采取答辩或质疑等方式逐一了解和检查学生开题报告和毕业设计进展情况。学院层面工作:二级学院可以结合专业特点,采取多种形式对学生开题报告(外文翻译、文献综述)、阶段性成果等进行质量和进度检查;对指导教师指导毕业设计情况进行检查等;并以书面形式向学校汇报选题与开题,学校反馈意见的落实及整改情况。答辩环节是落实:毕业设计答辩是毕业设计的检验环节,可以全面检查和评估学生毕业设计成果质量,全面考查指导教师的指导水平和二级学院的组织管理水平:(1)学校层面工作:从制度上要求成立答辩组织机构,上报并公布答辩安排,对学生毕业设计答辩资格进行审查。在答辩期间,组织有关专家和管理人员对二级学院毕业设计答辩组织、安排等方面进行检查,同时作为评选校级毕业设计先进组织单位的重要依据之一。(2)学院层面工作:二级学院成立院级答辩委员会、答辩小组,上报并予以公布;按学校要求安排毕业设计答辩,上报并予以公布;组织、落实学院毕业设计答辩工作,按时完成毕业设计成绩评定工作。评优环节是标志:优秀校级毕业设计成果是学校毕业设计教学工作最高水平的代表,是学校教学水平和质量的标志:(1)学校层面工作:组织校级优秀毕业设计、校级优秀毕业设计指导教师、先进毕业设计组织单位的评选工作;汇编校级优秀毕业设计选集。(2)学院层面工作:按学校评优工作要求,推荐院级优秀毕业设计、院级优秀毕业设计指导教师参加校级评优,提交相应毕业设计管理材料、总结等参加先进毕业设计组织单位评选。
校院两级毕业设计管理体系的创新
我校以校院两级管理制度为依据,根据自身专业传统优势,结合建筑行业发展快的特点,以多种形式开展毕业设计工作,既缓解毕业设计中出现的矛盾,又锻炼了学生综合实践能力,达到了良好的效果,值得推广。1.组织校内不同专业开展跨专业毕业设计我校组织建筑与城市规划学院、土木与交通工程学院、环境与能源工程学院等开展跨专业的毕业设计,各专业学生任务有机组合,共同完成一个大型综合工程项目的相关部分。为了模拟施工实际,同时邀请一部分企业高级职称的工程技术人员作为兼职指导教师,按照施工现场各专业配合的工作流程,结合行业特点和技术要求联合指导。这种跨专业联合毕业设计既提高了学生工程综合能力,又锻炼了学生的团队精神和协作能力,有利于学生就业后迅速进入工作角色。2.组织校外相同专业开展联合毕业设计我校积极组织和推动具有相同行业背景的高校共同开展毕业设计,作为建筑类八校联合毕业设计发起人之一,我校联合清华大学、天津大学、同济大学、重庆大学、东南大学、浙江大学、中央美院等七校联合开展建筑学专业联合毕业设计,到现在已经开展了五届,每届选题都涉及复杂的城市与建筑综合问题,如2010年的南京城南旧城区改造、2011年的重庆十八梯改造等课题,都是当地城市化发展中很棘手的难题。通过现场调研、中期汇报、终期评估以及设计项目展示四个环节,形成最终成果并将优秀学生作品编辑成书。这种联合开展毕业设计的方式,不仅使建筑学专业的毕业生提前进入职业状态,更搭建起一个国内同类学校相互交流和学习的平台,参与师生都受益匪浅。3.组织开展海外联合毕业设计学校依托现有北京市级校外人才培养基地——北京建工集团,积极开展土木与交通工程学院的海外毕业设计项目,选拔优秀毕业生参加北京建工集团的海外项目开展毕业设计。我校师生已经连续三年分别在安哥拉、卢旺达、阿联酋、沙特、迪拜等施工项目现场开展毕业设计,在我校聘任的企业导师的指导下,实际参与国际项目的设计与施工,进行不少于3个月的海外实习和毕业设计,真刀真枪的实际工程环境,极大的激发了学生的学习热情,有效的提高了毕业设计质量,同时也对学生开拓国际视野和提高外语水平起到很好的作用,以往参加海外毕业设计的学生目前均已成为企业的技术骨干。
结束语
毕业设计“以管理制度来规范,以检查反馈来监控”的校院两级教学管理体系的建立,是学校校院两级教学管理和实践教学的改革和创新不断深入,是主动适应学校发展的具体体现。该体系符合我校毕业设计教育教学和培养学生工程实践能力和创新能力的规律,符合我校人才培养的实际情况。该体系的实践有利于学校教务处调整管理职能,发挥宏观调控职能,提升学校整体毕业设计教学管理水平,做到有效管理;有利于强化学院的二级管理地位,给予学院更大的管理权限以充分发挥其办学积极性,提高毕业设计教学水平和质量。
作者:杨湘东 李雪华 倪欣 单位:北京建筑工程学院
实习任务一:苏州城市建筑设计的学习 地点:苏州人民路
实习日期: 07.3.3(晴) 指导老师:aa
实习的第一天,我们来到了历史文化古城——苏州,苏州素有人间天堂之称,即“上有天堂,下有苏杭”。第一次来苏州,感觉没什么特别的,不是我们想象的高楼大厦。听老师介绍说:苏州进行现代化建设, 受到诸多保护条文规范的制约,关注建筑风格成为规划审批的一个重要组成部分, 因而, 对建筑风格的要求, 以某种法制法规的形成存在, 并对苏州城市建筑的设计产生深远的影响。城市规划方面采取对古城风貌的保护的原则,所以现代化的建设要兼顾到历史文化遗产的留存与合理利用。
根据资料介绍:这种源自保护城市风貌的举措对于创造地方特色而言, 并不是一个完全相同的概念, 应该承认前者可以用较为稳妥, 保守的手法来达成保护的效果, 在某些特定场合, 甚至可以沿用传统样式和仿古建筑。而后者相对来说是富有开创性, 探索性的创造过程, 它关注地方文化, 自然环境, 建筑历史等众多地域因素, 其表达方式和设计手法具有相当的差异和丰富性。在苏州, 总体文化背景的相对保守和保护任务的紧迫性所导致的对建筑风格的专注是苏州创作环境的一个特点, 从这个意义上说, 苏州地方主义或地方特色的再创造还有相当大的发展空间。
所以,苏州市区的建筑,不论是什么结构,都要维持这种现状,表现苏州城市的特点。在我们参观的人民路与干将路的城市建筑是反映苏州地方建筑的一对绝好例子。人民路是苏州古城结构的历史延续, 最北端的北寺塔, 中段的观前街, 怡园,文庙和南端的城市园林——沧浪亭使得人民路从北到南有一个完整的景观序列。干将路着重体现地方性符号以及与城市文脉的关联, 其开发规模较大, 改造力度较强, 但在追求条理化和程序化的过程中又体现了人文关怀的场所精神。最典型就是人民路上苏州图书馆新馆,是一栋着力体现苏州地方文化特色建筑。其轻巧灵秀的立面造型手法, 与早期人民路建筑古朴厚重的性格形成鲜明的对比, 其中也隐藏了时代文化上的对比。对地方“风格”的关注在苏州图书馆就集中地表现出来, 这种现象和江南其它地区的表现相比更显突出。
作为一个土木工程专业毕业的本科生,毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节,它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用,不但使我们各方面的知识系统化,而且使所学知识实践化。毕业设计实习是在毕业设计前进行一次系统的综合考察,结合所学知识及自己的毕业设计课题,选择自己的设计方向。通过毕业设计实习,使我们能够了解建筑设计的全过程,培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力,并锻炼我们调查研究的能力,对毕业设计有着重要的指导作用。
实习任务一:苏州城市建筑设计的学习 地点:苏州人民路
实习日期: 07.3.3(晴) 指导老师:aa
实习的第一天,我们来到了历史文化古城——苏州,苏州素有人间天堂之称,即“上有天堂,下有苏杭”。第一次来苏州,感觉没什么特别的,不是我们想象的高楼大厦。听老师介绍说:苏州进行现代化建设, 受到诸多保护条文规范的制约,关注建筑风格成为规划审批的一个重要组成部分, 因而, 对建筑风格的要求, 以某种法制法规的形成存在, 并对苏州城市建筑的设计产生深远的影响。城市规划方面采取对古城风貌的保护的原则,所以现代化的建设要兼顾到历史文化遗产的留存与合理利用。 根据资料介绍:这种源自保护城市风貌的举措对于创造地方特色而言, 并不是一个完全相同的概念, 应该承认前者可以用较为稳妥, 保守的手法来达成保护的效果, 在某些特定场合, 甚至可以沿用传统样式和仿古建筑。而后者相对来说是富有开创性, 探索性的创造过程, 它关注地方文化, 自然环境, 建筑历史等众多地域因素, 其表达方式和设计手法具有相当的差异和丰富性。在苏州, 总体文化背景的相对保守和保护任务的紧迫性所导致的对建筑风格的专注是苏州创作环境的一个特点, 从这个意义上说, 苏州地方主义或地方特色的再创造还有相当大的发展空间。
所以,苏州市区的建筑,不论是什么结构,都要维持这种现状,表现苏州城市的特点。在我们参观的人民路与干将路的城市建筑是反映苏州地方建筑的一对绝好例子。人民路是苏州古城结构的历史延续, 最北端的北寺塔, 中段的观前街, 怡园,文庙和南端的城市园林——沧浪亭使得人民路从北到南有一个完整的景观序列。干将路着重体现地方性符号以及与城市文脉的关联, 其开发规模较大, 改造力度较强, 但在追求条理化和程序化的过程中又体现了人文关怀的场所精神。最典型就是人民路上苏州图书馆新馆,是一栋着力体现苏州地方文化特色建筑。其轻巧灵秀的立面造型手法, 与早期人民路建筑古朴厚重的性格形成鲜明的对比, 其中也隐藏了时代文化上的对比。对地方“风格”的关注在苏州图书馆就集中地表现出来, 这种现象和江南其它地区的表现相比更显突出。
(一)学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性不够由于大跨空间结构毕业设计课题开设时间较短,学生对此课题难易程度的认识有偏差,在毕业设计选题阶段,学生更易于选择常规的混凝土框架结构和框剪结构毕业设计课题。为提高学生选做大跨空间结构毕业设计的积极性,对多届毕业生进行了深入的调查分析,现总结出学生不愿选做大跨空间结构毕业设计的主要原因如下:(1)与传统的混凝土框架结构和框剪结构相比,学生直观地认为大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,但其结构形式复杂、多样,简化力学分析模型困难,结构受力分析难度大,难以应用所学知识顺利完成此类型的毕业设计。(2)由于大跨空间结构的钢屋盖需应用有限元设计软件进行受力分析,此部分工作量难以在计算书和图纸中反映出来,学生担心最终计算书没有完全反映出自己的工作量,影响最终答辩成绩。(3)部分学生认为大跨空间结构毕业设计的主要工作是应用有限元软件进行钢屋盖设计,而钢结构和混凝土结构的基础理论知识没有得到有效训练。(4)学生认为大跨空间结构在实际工程中的应用较少,对以后工程实践帮助不大。
(二)题目设置不当,难度及工作量过大或过小为使毕业设计选题与目前建筑业的发展趋势结合,学院鼓励毕业设计题目直接来源于设计院的工程实际,拿来“真题真做”。但是大跨空间结构类型的工程实践一般为奥运场馆、大型会展中心、剧院、机场航站楼等大型复杂建筑工程,若直接“真题真做”,作为本科生的毕业设计题目其难度及工作量过大。因此,实际的大跨空间结构毕业设计没有从设计院拿来就“真题真做”,而是选择性地删掉一些设计内容,在此过程中若控制不当,将导致此类毕业设计题目的难度及工作量过大或过小。目前,大跨空间结构毕业设计内容多为大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括建筑选型、结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。这类大跨空间结构毕业设计题目内容新、实践应用广、实用价值高,但是局限于结构设计、知识结构考察不够全面、系统综合性不强,且主要计算工作应用工程设计软件完成,工作量难以在计算书和图纸中反映出来。实际中,另一类大跨空间结构毕业设计删掉的设计内容较少,接近于“真题真做”,但学生普遍反映此类毕业设计的难度和工作量过大。通过调查分析,得知:(1)由于大跨空间结构的建筑造型新颖、奇特,学生在建筑选型时耗费大量时间,且后期结构设计方案很难满足前期选择的建筑造型,因此,学生返工现象较为普遍,增大了毕业设计的工作量。(2)为满足大跨空间结构建筑要求,学生偏向选用玻璃幕墙体系作为维护结构,但是学生对玻璃幕墙及其支撑钢结构体系的设计较为陌生,此部分设计难度较大。(3)由于大跨空间结构的受力体系较为复杂,学生很难简化出合理的力学分析模型。(4)学生普遍认为钢柱脚的设计难度较大,尤其是对底板上加劲肋的计算方法理解困难。
(三)参考资料缺乏,学生自主查阅资料能力有限由于大跨空间结构毕业设计题目是近几年新增的毕业设计题目,往届学生的毕业设计成果相对较少。目前,学校图书馆及网络资源中关于框架结构和框剪结构毕业设计的相关资料较多,而大跨空间结构毕业设计的参考资料匮乏。学院图书馆的规范及标准图更新速度太慢,尽管学院加大了对图书和资料的投入力度,但学生在毕业设计时总觉得可利用的设计规范及设计手册较少,尤其是最近两三年刚颁布的规范和规程。大跨空间结构设计不能局限于有限的教科书内容,需要学生自主查阅各种现行的建筑结构设计规范、设计手册、标准图集及其他工具书等。在毕业设计过程中遇到问题,学生首先想到询问指导教师某个系数的取值,而不是系统地查阅相关规范条例的具体内容,也不深究其使用条件、使用范围是否满足设计题目的要求。在标准构件的选型上更是不问出处,拿来就用。大跨空间钢结构的构造节点较多,其节点形式要和结构体系的计算模型相一致,学生在这方面的结合能力也较差。
(四)学生软件应用能力欠缺为提高学生的动手能力和计算机操作能力,学院提倡学生在手算基础上利用计算软件进行电算,鼓励学生利用C语言或FORTRAN语言对部分计算进行编程,在计算中采用表格Excel进行重复计算以简化计算过程。但从了解的情况看,学生平时虽有接触常用的办公软件MicrosoftOffice、绘图软件AutoCAD、工程设计软件3D3S等,但是没有经过实际锻炼,学生掌握得并不理想。很多学生把Office简单认为就是打字,而Word中的排版、长文档处理、公式符号输入等都不熟悉,对Office中其他几个软件的了解更少。工程设计软件采用的基本假定和计算方法与手算的基本假定和计算方法有所不同,但学生对此理解并不深刻。
(五)指导教师缺乏实际工程经验大跨空间结构毕业设计的指导工作要求教师具有丰富的工程实践经验,以指导学生结构选型、屋盖(网架或网壳)构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计等工作。由于大跨空间构的屋盖结构形态呈三维状态,在荷载作用下具有三维受力特性,且构件呈空间工作状态,在屋盖结构计算部分需应用工程设计软件(如3D3S软件)。因此,大跨空间结构毕业设计还要求指导教师具有熟练应用工程设计软件的能力。但是近年来高校不断扩招并扩大教师队伍,许多硕士、博士从学校毕业就直接进入了一线教学岗位,没有经过工程实践锻炼和系统的岗前培训,许多青年教师因缺少毕业设计的指导经验和工程实践经验,在大跨空间结构毕业设计的题目设置、难度及工作量的控制方面都存在较大不足,直接影响了毕业设计的质量。(六)研究生复试、找工作等占用毕业设计时间毕业设计是大学生的最后一个教学环节,受到研究生复试或找工作的影响较为严重。部分优秀学生虽然重视,但精力有限,尤其是达到研究生复试分数线的学生,整日忙于面试、调剂等事情。部分学习认真成绩良好的学生,到5月份才开始应付毕业设计,导致毕业设计毫无思路,且不熟悉办公软件、绘图软件、工程设计软件,严重影响毕业设计质量。毕业设计期间,有些学生为了参加求职面试、公务员考试等,频繁往返与学校、家和各用人单位。因此,学生的毕业设计成果不可能做到尽善尽美,就不得不罗列的大量数据,绘制不算规范的设计图纸,计算书表达也不够完全和规范,毕业设计的质量无法保证。
二、大跨空间结构毕业设计的改进措施
(一)大跨空间结构理论教学方面为提高大跨空间结构毕业设计质量,学院现已开设《空间结构》等相关课程,但课时有限,因此要求指导教师应深入研究教学大纲,熟悉培养目标,精选教学内容,制定合理的教学计划。在理论教学过程中,一边进行理论知识学习,同时还要安排学生参观典型的大跨空间结构,实地讲解钢屋架(网架或网壳)、钢柱、钢梁、钢支撑以及节点、柱脚、预埋件的连接构造形式,使学生对大跨空间结构的结构体系、构件类型、受力特征、截面形式、尺寸、材料等有进一步理解,对钢结构有更深入的了解,提高学生学习的积极性,从而提高大跨空间结构的教学质量。
(二)合理设置题目的难度及工作量为了保证大跨空间结构毕业设计的质量,要求设置的题目应该是内容新颖、知识结构全面、工作任务圆满、系统综合性强、实践应用广、实用价值高。实践证明,所有学生从接触此类题目的任务书开始便目的明确、兴趣浓厚、主动积极,为高质量完成毕业设计打下良好基础。经过不懈探索,实践出适合土木工程专业大跨空间结构毕业设计题目,此类毕业设计的结构体系如图1所示,结构设计主要包括以下几个方面:(1)大跨度钢屋盖的设计,结构形式为网架或网壳,主要设计内容包括网架或网壳结构选型、构件设计、焊接空心球节点或螺栓球节点设计、支座节点设计。此部分设计工作主要应用工程设计软件完成,并辅以相应的手算校核,包括钢构件强度及稳定验算、螺栓球节点和支座节点设计复核。(2)钢刚架的设计,此部分设计以手算为主,包括钢柱、钢梁、柱脚、梁柱节点设计。(3)混凝土框架设计。实际大跨空间结构下部多设置两、三层的框架结构作为办公区域,框架顶部设置钢柱支撑上部网架、网壳结构,既能满足建筑功能,又能节省建筑成本。此部分设计以手算为主,包括框架梁、框架柱、楼板、楼梯、基础、雨篷、预埋件设计。
(三)加强毕业设计资料库的建设高校普遍存在设计资料陈旧和数量不足的现象,尤其是大跨空间结构方面的设计资料更少。学校应增加投入力度,尽快更新规范和规程及标准图集。随着科技进步和网络普及,资料库的建设也应跟上时代的发展,可以尝试在校园内建立一个毕业设计网站,收录各种类型的毕业设计实例,建筑设计、施工及验收规范,结构计算手册和构造图集等。此毕业设计网站可实现网络资源共享,信息更新速度快,查阅方式比传统方式便捷。
(四)完善指导教师分组制度根据专业方向、新老教师搭配、自愿组合等原则,建立毕业设计指导教师小组,每组推荐一位经验丰富的老教师作为小组负责人。小组负责人组织本组成员对年轻教师进行岗位培训,拓宽年轻教师的思路,提高其指导水平,适时地邀请一些经验丰富、德高望重的专家举行讲座。定期考核年轻指导教师的教学实践能力,建立长期有效的监督处理机制。
(五)强化过程管理,培养学生独立解决问题的能力毕业设计的效果、质量与指导教师采取的管理、指导密切相关。指导教师应定期检查学生毕业设计的进度和质量,特别要做好开题报告、中期进度检查和答辩前的检查工作。在毕业设计指导过程中,指导教师要启发学生的思路,采取讨论式、探讨式的教学方法。当学生面对问题时,提倡学生自己查阅资料,自己解决问题,并鼓励学生在毕业设计中运用新技术、新材料,进行多种结构方案的比较,建立优化设计的概念,培养学生自我发展能力,为走向社会打下坚实的基础。
三、结语
关键词:毕业设计;给排水科学与工程专业;环境类专业;改革与实践
中图分类号:G642477 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)05013804
应用创新型人才培养是普通高等学校人才培养的方向,而实践能力的培养是其关键环节之一[1]。设计、实习、实验、科研活动等是实践能力培养的主要环节[2]。其中, 毕业设计作为大学教学中最为重要,与工作岗位接轨的实践性教学环节,是培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才的需要,具有不可替代的作用[3]。
市政、环境类专业包括给水排水科学与工程(原给水排水工程)、环境工程、环境科学等专业,均属于综合性、应用性、交叉性强的学科,学科体系和内容上有诸多交叉渗透,相似性强,因此其毕业设计也有很多一致性。
辽宁工程技术大学给水排水工程专业和环境工程专业自1989年招生以来,经过几代教师的努力,形成具有学校特色的理论和实践教学体系,毕业设计的改革取得了诸多成果。文章结合学校市政、环境类专业毕业设计的实际情况,对毕业设计存在问题进行分析,介绍市政、环境类专业毕业设计改革的实践成果,为相关院校毕业设计改革提供参考。
一、 本科毕业设计存在问题
据调查,自高校扩招以来,本科毕业设计普遍存在质量滑坡现象 [4],许多专家学者针对毕业设计中存在的问题进行了大量
研究[5-7]。笔者结合辽宁工程技术大学实际情况,查找毕业设计过程中存在的问题,以利于提高市政、环境类专业毕业设计质量。
(1)设计选题不合理,多为纸上谈兵,与实际工程脱轨严重。许多高校仍在实行约束性选题方式,在选题范围上必然存在过宽或过窄的问题,题目陈旧,与就业实际需求相去甚远,不利于发挥学生的主体意识和主观创造精神。2006年之前,学校给排水专业毕业设计题目主要集中在净水厂设计、污水处理厂设计和建筑给水排水工程设计。设计题目范围较窄,而且很多题目都是假题假做或年复一年的课题重复,与工程实际的设计要求差距较大。环境类专业的水污染控制理论方向,在污废水处理设计中,工艺方案大同小异,缺乏创新。水环境质量评价选题,多运用模糊综合评判等数学方法代数即可,创新性和实用性较差。这些导致学生参加工作后,一时很难上手,满足不了设计与工程单位对毕业生尽快进入工作状态的要求,与应用创新型人才培养目标存在较大差距。
(2)高校连续10多年的扩招造成学生数量急剧增加,与师资数量不足、教师工程实践能力缺乏之间存在较大矛盾,直接影响毕业设计质量。1999年扩招以后,市政、环境类专业教师每人指导学生人数在10~20人,造成指导教师精力投入不足,指导深度不够,监督和考核不到位等现象。同时,为了解决高校教师短缺问题,引进的博士直接进入课堂授课、指导设计,没有经历助教过程,缺少实际工程经验,加上科研指标的量化,高校青年教师在教学和科研双趋冲突压力下,往往忙于写论文、申请课题,从而造成重科研轻教学现象,这也导致青年教师的设计指导质量不容乐观。另外,随着毕业生人数增多,与设计相关的图书资料明显不足,设计室更是无法保证,失去了教师对学生的有效指导和监督。
(3)学生设计精力投入不足,态度不认真,有的甚至抄袭他人论文等。部分学生忙于找工作,考研面试等,无暇顾及毕业设计。值得指出的是,学校鼓励学生到已签约工作单位结合工程实际完成毕业设计,虽然初衷很好,但从毕业设计成果看,部分学生没有取得预想效果。另外,毕业设计中抄袭现象非常多。通常,学生毕业设计被安排在最后学期的10~15周,设计时间短,任务重,同时,学生常在答辩前才加班加点,匆忙拼凑,敷衍过关。甚至存在照例题套构筑物计算、图纸网上直接下载等现象。
(4)学生虽然对水处理专业原理性知识有一些了解,但是对一些具体的构筑物却很陌生且很难在大脑里构建出这些构筑物,而在认识实习、生产实习和毕业实习时,看到的也只是构筑物外貌,由于池体被水充满,很难看到构筑物内部结构,因此造成设计思路不清晰,设计参数盲目选择,给构筑物设计计算带来很大困难。
(5)高校毕业设计管理工作有待进一步提高。虽然学校、学院都针对毕业设计制定了相应的管理制度,但在执行过程中,各级管理部门和指导教师存在执行不严格、不规范现象,从而影响了毕业设计的质量。另外,毕业设计一次性考核模式(指导教师给予学生学习态度分占20%、评阅教师给予设计成果分占30%、答辩委员会成员给予答辩分占50%),导致学生没有改过的机会,也达不到人才培养的真正效果。
二、 提高毕业设计质量的实践
相信笔者所述我校市政、环境类专业本科毕业设计存在的问题在其他高校同类专业,甚至所有工科专业都不同程度地有所表现。为此,探究解决高校学生毕业设计解决方法,真正提高毕业设计质量,进而提升学生工程实践能力和创新能力,就成为当前毕业设计改革工作中的重要课题。针对目前市政、环境类专业毕业设计存在的问题,结合我校近年毕业设计改革的新做法、新模式、新思考,借鉴国内改革经验,提出毕业设计具体的改革建议[8-10]。
(一)重视毕业设计选题工作
首先,扩大选题范围。目前来看,市政、环境类专业设计题目范围较小,与学生就业范围有较大差距。从毕业生看,给排水科学与工程专业去净水厂和污水厂的学生较少,去建筑施工单位较多。环境工程和环境科学专业利用学校地矿特色,去各企业工作学生比重较大。结合学生就业单位特点设计题目,能提高学生的设计兴趣。因此,最近几年,在了解学生就业方向基础上,设计多个选题方向,学生先选择设计方向,再结合具体工作情况选题,效果较好。在原有净水厂设计、污水处理厂设计、建筑给排水工程设计、区域水环境质量评价、工业废水处理站设计基础上,增加的设计方向包括:城市给水排水管网系统优化设计、城市污水再生利用工程设计、建筑小区中水回用工程设计、建筑小区雨水利用工程设计、工业给水处理工程设计、给水排水工程(环境工程)施工组织设计及工程造价等方向。在工业废水处理工程设计中,每年结合学生未来从事工作,进行了矿山废水、皮革废水、化工废水、食品废水、制药废水、钢铁废水等多种废水的设计工作,得到学生和就业单位的认可。
其次,注重设计的灵活性和实效性。目前尽管设计做到了一人一题,但与实际工程结合不足,因此,我们在设计中进行了一些新的尝试。例如,从事建筑给排水工程设计的学生,与学校建筑学、土木工程、建筑环境与能源应用工程、工程管理、电气自动化等专业学生共同组成设计小组,一起完成学校新校区图书馆、博物馆、实验楼等同一实际工程设计,设计完成后指导施工,真正实现了“真题真做”,避免了抄袭现象,而且锻炼了学生的组织协调能力。针对软件学得较好的学生,两名学生共同完成同一设计,一名进行笔算,另一名编制软件程序,两者互相校正,共同提高;针对考研学生,指导教师让他们参加所主持课题的实验研究中,跟研究生一起完成论文,使他们尽早进入研究状态。一些学生签到工作后,单位希望去实习,做单位的实际工程设计,对此,我们实行企业和学校双导师制度,单位负责学生在该单位的学习、生活等情况,校内指导教师负责开题、中期检查、毕业答辩,以及与就业单位的联系,定期检查学生毕业设计完成质量,使学生设计质量得到保证。
(二)用多媒体课件协助教师指导学生毕业设计
市政、环境类专业毕业设计方向性、规律性和系统性较强,由于学生较多,资源有限,教师每天亲自指导较为困难,教师为学生毕业设计做的指导书又太过简单,而且并不直观。多媒体课件具有文字、图、声、像并茂特点,具有很强的生动性、直观性和条理性,能化抽象为具体,化平淡为生动,充分调动学生学习兴趣。同时,还具有可反复播放特点,学生哪一步骤不懂,就可以对照课件进行观察,直到理解为止。毕业设计指导课件每个设计方向一个,最终将课件模块化,将教师从企业获得的研究课题、合作教育中遇到的实际工程问题,凝练成毕业设计(论文)选题,均链接到设计模块,建设成为虚拟实践教育平台,可切实提升学生实践能力和创新能力,并可使资源由一校“独有”,变成多校“共享”。
以制作完成的工业废水处理工程毕业设计指导课件为例,课件内容包括:(1)工业废水处理站设计目的、要求、步骤和原则,设计所用参考规范、手册,形成废水站设计任务书和设计指导书各1份;(2)工业废水处理站基本建设程序;(3)工业废水处理站与污水厂设计的相同点与不同之处;(4)工业废水处理站典型水质(化工废水、钢铁废水、印染废水等)特点及出水标准;(5)工业废水处理站设计前需调查分析和解决问题;(6)工业废水处理站工艺路线选择的基本步骤、比选原则;(7)工业废水常见处理方法及国内典型工业废水处理工艺流程介绍;(8)典型构筑物(调节池、隔油池、水解酸化池、曝气生物滤池、生物接触氧化池、膜法水处理系统等)设计基本理论、池体类型、优缺点及适用条件分析,设计规范要求,设计参考范例、计算软件编制、构筑物运行动画,现场实际运行工程照片。本部分是课件主体,共链接标准1部、参考计算书籍1本、主体构筑物运用动画7个,制作计算程序3个,插入现场照片25张,图片12张;(9)污泥处理的目的、常见处理方法及系统设计,插入现场照片4张;(10) 工业废水处理站各构筑物的总体布置和废水处理流程的高程设计,介绍了布置原则、计算方法及典型案例分析;(11)工业废水处理工程经济分析及概预算具体方法和软件应用;(12)图纸绘制标准及方法。
(三) 设计全过程管理与质量监控
实行毕业设计全过程管理,建立质量监控机制是保证毕业设计质量不可或缺环节,采用校、院及教研室三级管理机制来完善毕业设计的系统质量监控。
1.以指导教师、教研室为主的全过程管理
教研室主任制定本专业毕业设计管理办法,从细节上对教师指导和学生设计要求进行规范,并组织中期成果汇报答辩。毕业设计成绩构成改为:指导教师检查设计效果10%+期中答辩20%+评阅教师质疑设计成果20%+毕业答辩50%。指导教师从学生选题、开题报告撰写、方案确定、构筑物设计计算、绘图全过程进行指导、检查。笔者几年的指导发现,指导教师平时考核不仅看学生出勤,平时提交成果,还要多问学生“为什么”。因为一些学生设计中往往从手册或参考书上套公式计算,没弄清构筑物去除污染物原理、构筑物结构等基本知识。比如气浮池设计,要学生首先了解除油方法、选择气浮池原因、气浮池种类、除油机理、运行过程、池体结构,然后绘出草图,再设计计算,经过这样的过程,学生才能真正学到知识。
2.院级教学管理与监督机制
学院形成以教学副院长为组长的指导、监督小组,成员包括各专业退休返聘的老教授、教务科教学管理人员。教务科教学管理人员从形式、进度进行检查,老教授利用自己丰富的教学实践经验,不仅能指出设计存在问题,还能提出改进方案,在提高设计质量的同时,有效地带动了年轻教师的成长。
3.校级教学管理与监督机制
学校制定了《辽宁工程技术大学本科毕业设计(论文)管理制度汇编》,从毕业设计工作条例、写作规范、校外毕业设计管理办法、优秀毕业设计评选、成绩不及格率最低3%的规定、开题报告、附本等方面进行规范化要求,并组成校督导检查组,进行初、中、末的全程检查,促进设计质量的提高。
三、 结语
毕业设计作为大学教学中的最后一个实践性教学环节,可培养、提高和展示学生综合运用所学知识解决实际问题能力及创新能力,对市政、环境类专业学生来讲,更是紧密联系工程实际,培养学生独立工作能力的重要步骤。文章结合我校市政、环境类专业毕业设计中常见问题,提出了一些实践对策,供同行参考,希望能有利于工程类高校实践能力培养质量的提高。参考文献:
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