關(guān)于本科“航道整治”方向畢業(yè)設(shè)計(jì)教改的思考

胡江 蘭艷萍 陳陽

【摘 要】結(jié)合近年來教育教學(xué)發(fā)展對(duì)培養(yǎng)本科學(xué)生的新要求，以及近年來《航道整治》學(xué)科在科研和工程實(shí)踐方面的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)本科畢業(yè)生“航道整治”方向畢業(yè)設(shè)計(jì)的教改進(jìn)行了探討。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，適當(dāng)結(jié)合工程的科研項(xiàng)目，引入數(shù)值模擬手段，并強(qiáng)化學(xué)生的多媒體匯報(bào)，將有助于增強(qiáng)學(xué)生的興趣、拓寬知識(shí)面，真正培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

【關(guān)鍵詞】本科 航道整治 畢業(yè)設(shè)計(jì)

對(duì)于港航工程專業(yè)的本科學(xué)生來說，航道整治方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)為多數(shù)學(xué)生畢業(yè)走上工作崗位之前必須經(jīng)歷的一個(gè)重要階段。而在這個(gè)階段，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師的幫助下，將綜合運(yùn)用以前所學(xué)的各門課程知識(shí)，對(duì)某一個(gè)航道整治工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括灘險(xiǎn)特性分析、設(shè)計(jì)水位和流量計(jì)算、整治水位和流量計(jì)算、航道范圍布置、整治線寬度計(jì)算及布置、整治建筑物設(shè)計(jì)及整治效果分析等等。畢業(yè)設(shè)計(jì)將使學(xué)生對(duì)以前所學(xué)書本知識(shí)有個(gè)綜合的理解、運(yùn)用，同時(shí)也能讓學(xué)生對(duì)航道整治工程設(shè)計(jì)過程有一個(gè)較為全面的了解，以使學(xué)生盡快適應(yīng)工作需要。典型的航道礙航灘險(xiǎn)及整治方案布置如圖1所示。

圖1 典型的航道礙航灘險(xiǎn)及整治方案設(shè)計(jì)

1 “航道整治”畢業(yè)設(shè)計(jì)的一般模式

在該門課程畢業(yè)設(shè)計(jì)的一般模式下，學(xué)生主要采用在打印出的圖紙上對(duì)灘險(xiǎn)進(jìn)行一些分析，發(fā)現(xiàn)灘險(xiǎn)存在的問題，然后通過水文學(xué)、水力學(xué)及泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)中的一些公式計(jì)算確定整治的基本參數(shù)，然后在圖上繪出整治方案并進(jìn)行整治建筑物的設(shè)計(jì)、計(jì)算工程量，再剖一些斷面進(jìn)行整治后的水力計(jì)算來校核整治效果，最后打印兩張大圖，并在畢業(yè)答辯環(huán)節(jié)做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹即算完成任務(wù)。

在一般的模式下，可以加深學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的理解，同時(shí)也能讓學(xué)生對(duì)航道整治工程設(shè)計(jì)過程有一個(gè)較為全面的了解。但是，隨著目前科研手段和教育手段的發(fā)展，現(xiàn)有的模式在人才培養(yǎng)方面存在一些不足：

（1）對(duì)灘險(xiǎn)礙航和實(shí)施整治工程的機(jī)理不清楚

學(xué)生在進(jìn)行某個(gè)灘險(xiǎn)的整治設(shè)計(jì)時(shí)，僅能從老師那里或者是自己從圖上分析得知淺灘的礙航地點(diǎn)，但是卻很難知道形成這種灘險(xiǎn)的真正原因是什么，應(yīng)該如何徹底改變形成灘險(xiǎn)的要素；至于急灘、險(xiǎn)灘等，則更難分析清楚。

（2）采用的手段不能跟上現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且精度不高，與目前的實(shí)際情況脫節(jié)

目前，書本上以及規(guī)范上采用的手段均是傳統(tǒng)的、通用方法，在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生將花大量的時(shí)間去讀圖、去試算，而且最終獲得的結(jié)果精度較差。而在實(shí)際工作中，這些已經(jīng)屬于落后的方法，實(shí)際指導(dǎo)意義不大。

（3）設(shè)計(jì)的表現(xiàn)效果較差

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路中，多采用平面二維圖形來描述灘情和整治方案。這種成果的表現(xiàn)方法，一是不直觀，很難直接從圖上一眼看出設(shè)計(jì)河段灘險(xiǎn)及航道的形態(tài)，需要非常專業(yè)的人士仔細(xì)分析圖上數(shù)據(jù)才能獲得相關(guān)信息；二是圖形不美觀，設(shè)計(jì)圖上布滿各種等高線、地形數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)方案輪廓線，多數(shù)設(shè)計(jì)圖都顯得雜亂。

（4）畢業(yè)答辯效果較差

以本專業(yè)為例，以往在畢業(yè)答辯時(shí)，多采用學(xué)生在講臺(tái)上講解為主，類似于傳統(tǒng)的老師站講臺(tái)式的教學(xué)。由于學(xué)生缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練，所以很難在短時(shí)間內(nèi)把問題闡述清楚，對(duì)學(xué)生的匯報(bào)能力訓(xùn)練較弱。

2 “航道整治”畢業(yè)設(shè)計(jì)教改的思路

針對(duì)上述傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方法存在的一些缺陷，提出了如下幾方面的教改思路。

（1）在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中引入試驗(yàn)研究部分

針對(duì)多數(shù)的內(nèi)河航道整治工程來說，均進(jìn)行過模型試驗(yàn)或是水槽概化試驗(yàn)，以研究灘險(xiǎn)的演變以及工程方案的效果。因此在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)選用的工程，首先應(yīng)將該灘險(xiǎn)的模型試驗(yàn)成果中的灘險(xiǎn)演變及礙航特性部分對(duì)學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)介紹，并要求學(xué)生做類似的分析；若有條件的，應(yīng)對(duì)學(xué)生開放該部分試驗(yàn)，讓其通過模型試驗(yàn)弄清灘險(xiǎn)的演變特點(diǎn)；若無開展模型試驗(yàn)的條件，可在航道整治水槽內(nèi)進(jìn)行概化試驗(yàn)，讓學(xué)生熟悉類似灘險(xiǎn)的演變特性、泥沙和水流運(yùn)動(dòng)特性，真正理解和掌握知識(shí)書本理論知識(shí)。

（2）在本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入二、三維數(shù)學(xué)模型方法

大量研究證明，經(jīng)驗(yàn)證的二、三維水流數(shù)學(xué)模型在模擬水流運(yùn)動(dòng)方面具有較高的精度，而且時(shí)效性較好，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入二、三維的數(shù)學(xué)模型，對(duì)工程前后該河段的水流進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)結(jié)果調(diào)整航道整治工程方案，鍛煉了學(xué)生的基本技能、拓寬了知識(shí)面，豐富了設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容。

（3）三維的河道灘險(xiǎn)地形及整治方案布置圖的繪制

引入Matlab、SMS等軟件，將原二維的CAD平面地形圖轉(zhuǎn)化為三維地形圖，并在上面布置方案、航道邊界等等，使得航道、灘險(xiǎn)、深槽等等都能直觀的表現(xiàn)出來，大幅提升成果的表現(xiàn)力（如圖2所示），也增強(qiáng)學(xué)生在報(bào)告編寫方面的能力。

圖2 同一河段地形及設(shè)計(jì)方案布置的二維和三維效果對(duì)比

（4）答辯環(huán)節(jié)中引入PPT匯報(bào)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛得到應(yīng)用的現(xiàn)代社會(huì)，采用PPT進(jìn)行項(xiàng)目的成果匯報(bào)已經(jīng)非常普遍。對(duì)于PPT匯報(bào)成果，要求匯報(bào)人能夠在短時(shí)間內(nèi)結(jié)合PPT將自己的研究內(nèi)容、取得的成果等清晰、完整的展現(xiàn)出來，因此在學(xué)校里面就應(yīng)該大力培養(yǎng)學(xué)生的這種能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是最好的鍛煉機(jī)會(huì)。作者在指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，并不會(huì)每天去點(diǎn)名，只要求每周一上午，每個(gè)學(xué)生將自己上個(gè)星期的工作內(nèi)容、取得的成果、存在的問題以及本周將開展的工作均采用PPT進(jìn)行簡(jiǎn)要匯報(bào)，而且對(duì)PPT的版面均進(jìn)行要求和指導(dǎo)，逐漸鍛煉使其匯報(bào)過程思路清晰。在最后的答辯環(huán)節(jié)，全部采用該方式將自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告展示出來，取得了較好的效果，同時(shí)學(xué)生得到鍛煉，走上工作崗位以后該能力馬上可以得到體現(xiàn)，對(duì)學(xué)生的以后發(fā)展也有重要的作用。

3 結(jié)論

在分析“航道整治”專業(yè)傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出幾種教育改革的思路及可實(shí)際操作的方法，不但能提升學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，同時(shí)大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了學(xué)生的多種能力，也幫助學(xué)生提前適應(yīng)工作崗位。

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