基于“卓越計(jì)劃”的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐

王萱，周翠玲 （山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東 泰安 271000）

1 引言

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃作為一項(xiàng)推動(dòng)我國由工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國的重要戰(zhàn)略，主要以培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力較強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)不斷發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才為目標(biāo)，這表明了我國的高等工程教育已經(jīng)從規(guī)?；騼?nèi)涵式發(fā)展逐步轉(zhuǎn)變。

土木專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過程，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)、工程制圖和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)，進(jìn)一步提升學(xué)生的職業(yè)道德水平。

作為應(yīng)用型本科土木專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，按照“卓越計(jì)劃”的方向和目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)改革。結(jié)合長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)題目的定位和選擇、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程的開展模式、互聯(lián)網(wǎng)+的教學(xué)輔導(dǎo)形式應(yīng)用、畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合工程實(shí)際、設(shè)計(jì)成果呈現(xiàn)等方面進(jìn)行了創(chuàng)新性探索，引導(dǎo)學(xué)生在解決專業(yè)問題時(shí)，靈活應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，從而形成了具有一定特色的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)體系。

2 多元化的設(shè)計(jì)題目

畢業(yè)設(shè)計(jì)選題是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，設(shè)計(jì)題目及內(nèi)容既要符合專業(yè)培養(yǎng)的要求，還要有一定的創(chuàng)新性，體現(xiàn)學(xué)科前沿和卓越工程師訓(xùn)練內(nèi)容。具有一定的難度和深度，教師要結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排、學(xué)生未來職業(yè)規(guī)劃、學(xué)習(xí)興趣等方面，調(diào)研搜集相關(guān)工程項(xiàng)目資料信息，進(jìn)行設(shè)計(jì)題目的準(zhǔn)備，對(duì)原始資料條件進(jìn)行必要的調(diào)整和重構(gòu)，提出具體設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于實(shí)際工程項(xiàng)目時(shí)，要從利于學(xué)生學(xué)習(xí)的角度，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)已有設(shè)計(jì)條件進(jìn)行必要的增減調(diào)整，使設(shè)計(jì)題目能夠滿足教學(xué)規(guī)律的要求，設(shè)計(jì)工作量適中；當(dāng)設(shè)計(jì)題目結(jié)合科研項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)考慮科研單位、生產(chǎn)企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室的條件及畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間等因素對(duì)設(shè)計(jì)研究內(nèi)容做好規(guī)劃。

按照以人為本的精神和社會(huì)人才的需求，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的確定往往還要兼顧學(xué)生未來就業(yè)方向。因此，土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的類型呈現(xiàn)多元化，有工程設(shè)計(jì)類型、施工組織管理類型、預(yù)算報(bào)價(jià)等類型，按照大土木專業(yè)方向可分為房屋建筑類型、巖土工程類型、道路橋梁工程類型等。

僅就房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，也涉及很多類型。例如：按結(jié)構(gòu)體系不同有框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，按結(jié)構(gòu)材料不同有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等，按工程性質(zhì)不同有新建工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、加固改造工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)等，以及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方向。

畢業(yè)設(shè)計(jì)選題和內(nèi)容多元化，符合土木行業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，滿足了社會(huì)對(duì)培養(yǎng)土木專業(yè)人才的需求，學(xué)生的綜合能力也隨著設(shè)計(jì)視野的開闊而得到提高。

3 傳統(tǒng)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)相融合的設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的手工簡化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)思路清晰，便于學(xué)生理解和掌握基本概念、基本原理，有利于夯實(shí)所學(xué)理論基礎(chǔ)；手工畫圖便于熟悉圖紙內(nèi)容的表達(dá)規(guī)則、有利于加強(qiáng)閱讀專業(yè)圖紙的能力，提高在工程領(lǐng)域進(jìn)行專業(yè)交流的水平。因此，傳統(tǒng)的手工簡化設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，是大學(xué)階段加強(qiáng)學(xué)生基本知識(shí)和技能訓(xùn)練不可缺少的環(huán)節(jié)。

但隨著建筑信息化的發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及，加強(qiáng)專業(yè)人才應(yīng)用電子信息技術(shù)能力也是時(shí)代發(fā)展的需要。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中融入各種軟件的輔助設(shè)計(jì)，不僅能避開繁瑣的手算過程，計(jì)算速度快精度高、提高設(shè)計(jì)效率，還可進(jìn)行手工簡化計(jì)算與計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，也可以進(jìn)行多個(gè)不同方案的比較、篩選，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。更重要的是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠完成手工簡化計(jì)算無法實(shí)現(xiàn)的計(jì)算內(nèi)容，從而拓寬畢業(yè)設(shè)計(jì)覆蓋面，也實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的接軌。我們主要在以下方面進(jìn)行了實(shí)踐：

①利用廣聯(lián)達(dá)、PKPM工程造價(jià)等軟件實(shí)現(xiàn)算量和工程造價(jià)管理設(shè)計(jì)；

②利用天正建筑、理正建筑等軟件進(jìn)行建筑施工圖設(shè)計(jì)；

③在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入PKPM軟件系列、盈建科、3D3S、Midas以及Ansys等軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)整體分析、施工圖繪制等，復(fù)雜抽象的結(jié)構(gòu)問題能夠用圖形、曲線、相對(duì)精確的參數(shù)指標(biāo)直觀表達(dá)出來，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)理論，加深了學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)律的理解；

④用廣聯(lián)達(dá)BIM施工現(xiàn)場(chǎng)布置軟件進(jìn)行工程項(xiàng)目場(chǎng)地策劃管理設(shè)計(jì)；

⑤利用力學(xué)求解器、Excel、MATLAB、SPSS等數(shù)據(jù)分析處理軟件，完成復(fù)雜重復(fù)的設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理分析、文字編輯等工作。

4 畢業(yè)設(shè)計(jì)過程的展開模式

4.1 雙向選擇的開題

畢業(yè)設(shè)計(jì)始于分組，設(shè)計(jì)分組采用師生雙向選擇方式。指導(dǎo)教師精心準(zhǔn)備不同的設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)偏向、發(fā)展規(guī)劃和興趣愛好自主選擇。雙向選擇體現(xiàn)了當(dāng)今大學(xué)教育“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4.2 靈活多樣的進(jìn)展過程

畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，是學(xué)生臨近畢業(yè)的最后一學(xué)期，因找工作面試、研究生復(fù)試、各種招聘考試等特殊原因，學(xué)生們的學(xué)習(xí)時(shí)間會(huì)出現(xiàn)間斷，同學(xué)之間的學(xué)習(xí)時(shí)間不完全一致，靈活的完成方式為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量提供了基礎(chǔ)。

①適時(shí)轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)地點(diǎn)。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)地點(diǎn)不始終在固定教室，根據(jù)設(shè)計(jì)題目需要結(jié)合科研項(xiàng)目、實(shí)際工程項(xiàng)目的不同，形成固定教室與實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)院、施工企業(yè)、工地現(xiàn)場(chǎng)等多地點(diǎn)輪流進(jìn)行的模式。

②混合式教學(xué)輔導(dǎo)。將傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)輔導(dǎo)和線上信息數(shù)字化教學(xué)輔導(dǎo)融合，兼具了二者雙重優(yōu)勢(shì)。線上通過騰訊會(huì)議、企業(yè)微信、智慧樹等平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)集中指導(dǎo)答疑、一對(duì)一指導(dǎo)答疑，教師對(duì)階段性成果的要求、學(xué)習(xí)資源的補(bǔ)充發(fā)送，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)方便快捷，打破了時(shí)空限制。

③多專業(yè)間聯(lián)合設(shè)計(jì)。大土木類相關(guān)專業(yè)間進(jìn)行聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)，模擬設(shè)計(jì)院工作情景，能夠培養(yǎng)同學(xué)們團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和全局性理念。我們?cè)诮ㄖW(xué)專業(yè)、土木工程專業(yè)、給排水專業(yè)、建筑環(huán)境專業(yè)間進(jìn)行聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)已試行了五屆，實(shí)踐證明，參加聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)工作協(xié)同能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)積極主動(dòng)，各專業(yè)設(shè)計(jì)密切配合，設(shè)計(jì)成果完成度較深，優(yōu)秀率高。

④校企合作聯(lián)合指導(dǎo)。充分利用學(xué)校和企業(yè)的不同教學(xué)環(huán)境和資源，“雙向滲入，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”，校內(nèi)指導(dǎo)教師專業(yè)理論功底較強(qiáng)，企業(yè)導(dǎo)師項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)的設(shè)計(jì)題目結(jié)合企業(yè)工程項(xiàng)目，這樣就把設(shè)計(jì)教學(xué)與企業(yè)的實(shí)際工作任務(wù)串聯(lián)起來，有利于學(xué)生將校內(nèi)所學(xué)知識(shí)向社會(huì)實(shí)踐轉(zhuǎn)化，為將來從事專業(yè)工作打下良好實(shí)踐基礎(chǔ)。

⑤翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)方式。定期利用課堂組織學(xué)生以講課的方式參入到畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，學(xué)生經(jīng)過一階段的設(shè)計(jì)和自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行階段成果匯報(bào)講解，分享設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，學(xué)生首先通過多媒體的形式，展示已完成的設(shè)計(jì)成果、設(shè)計(jì)原理要點(diǎn)、設(shè)計(jì)計(jì)算體會(huì)、將要處理的設(shè)計(jì)問題。隨后學(xué)生和老師進(jìn)行討論，最后指導(dǎo)教師做歸納總結(jié)，提出建議。使學(xué)生在能力、思維、創(chuàng)造力方面得到了鍛煉和提高。

⑥系列的專家講座。針對(duì)學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)薄弱的地方及畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的共性問題，安排系列講座，強(qiáng)化講解相關(guān)知識(shí)。例如：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及組合、結(jié)構(gòu)抗震內(nèi)力調(diào)整、結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化技巧、設(shè)計(jì)中規(guī)范手冊(cè)的應(yīng)用等。

5 設(shè)計(jì)成果的呈現(xiàn)形式

畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是學(xué)生獨(dú)立完成給定的設(shè)計(jì)任務(wù)或研究項(xiàng)目，并且需要通過一定形式的設(shè)計(jì)成果表現(xiàn)出來，一般應(yīng)包括設(shè)計(jì)計(jì)算書和施工圖紙兩大部分。傳統(tǒng)的方法是手工完成上述設(shè)計(jì)成果的。結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)改革實(shí)踐，為保證畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量，我們要求學(xué)生準(zhǔn)備的成果主要包括以下幾部分：

①設(shè)計(jì)計(jì)算書一份，打印裝訂成冊(cè)（存檔）；

②設(shè)計(jì)圖紙一套，打印裝訂成冊(cè)（存檔），與工程行業(yè)接軌，按照實(shí)際工程項(xiàng)目要求的一套完整圖紙；

③手畫圖紙1～2張（存檔），主要繪制手工設(shè)計(jì)那部分的主要內(nèi)容，如框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一榀框架配筋；

④設(shè)計(jì)記錄手冊(cè)一份（存檔），主要是畢業(yè)設(shè)計(jì)整個(gè)工作各環(huán)節(jié)情況記錄，如開題報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況周記、期中檢查記錄、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)成績考核和答辯記錄；

⑤手工設(shè)計(jì)計(jì)算書草稿一份，主要作為中間各環(huán)節(jié)階段檢查用；

⑥答辯匯報(bào)文檔（PPT）一份，主要是學(xué)生答辯過程使用。

6 結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立分析和解決問題的能力，是對(duì)已完成的教學(xué)內(nèi)容綜合、深化、擴(kuò)展的重要環(huán)節(jié)，對(duì)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量具有非常重要的作用，與其他教學(xué)環(huán)節(jié)相比有著不可替代的作用。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要做好充分準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)與實(shí)踐緊密結(jié)合，畢業(yè)設(shè)計(jì)的展開要以利于學(xué)生學(xué)習(xí)為主線，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)方法和手段，加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中各環(huán)節(jié)的教學(xué)管理，從而保證畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。