土木工程专业教育发展的若干思考

1. 土木工程专业教育发展的若干思考 武汉大学土木建筑工程学院 朱以文

2. 一、当代土木工程发展（之一） • 全球工程技术的飞速发展，作为工程技术重要组成部分的土木工程技术也得到了很大的发展。 • 但是，我国工程师队伍水平仅属世界中上，创新能力相对薄弱。工程教育改革迫在眉睫，关键是：工程师不应像铸铁那样，用事先准备好的模子里一个个浇铸出来，而应像种树那样，给他们土壤、水分和阳光，让其自由成长。”   

3. 当代土木工程发展（之二） • 城市化进程的速度大大加快，土木工程已经成为国民经济中的支柱产业之一。 • 基本建设产值已经达到GDP的三分之一左右

4. 代表性的建筑工程有： • 高层建筑 • 大型桥隧工程 • 大跨度的工程建筑 • 地铁工程 • 高速公路和高速铁路工程 • 大型电站、高坝大库与跨流域引水建筑 • 核电站工程 • 大型港口工程 • 与现代航天航空相关的建筑工程 • 各种特种用途的土木工程（包括军事工程）

5. 当代土木工程发展（之三） • 对土木工程的使用功能和环境功能的要求日益增长 • 智能化大楼 • 防灾、抗灾功能 • 抗震 • 防火 • 风工程 • 抗爆 • 地质灾害

6. 二、土木工程的特点（之一） • 有很强的个性 • 可描述性和可统计性很差。 • 一个大型工程项目经历长时间的论证，往往难以取得一致的意见。 • 三峡工程 • 国家大剧院 • 超高层建筑

7. 土木工程的特点（之二） • 有很强的综合性。 • 影响的因素众多：结构、美观、环境、社会文化、心理。 • 环球金融大厦会带来整个陆家嘴地区风环境的恶化； • 高速公路对周围农田的影响； • 忽略桥梁的易损性，可能在维修加固时造成交通阻塞，损失大于新建一座大桥 • 三峡工程的移民问题

8. 土木工程的特点（之三） • 复杂性 • 不确定性 • 信息不完整性 • 许多实际问题很难用确切的数学、力学模型来描述

9. 复杂性 • 很多问题是非线性问题，变量之间关系十分复杂；

10. 不确定性 • 模糊性 • 随机性 • 地震荷载 • 海浪荷载 • 风荷载 • 水流荷载 • 材料性质的离散性

11. 信息不完整性 • 工程项目多为单体生产，可统计性差。 • 如工程现场实测数据的代表性与测量的位置和手段相关，难以满足传统的统计方法所要求的条件，所以信息不完整。

12. 土木工程的特点（之四） • 是系统工程而非孤立的事物 • 设计、施工、使用、维修是一个系统 • 大型系统的施工也是一个系统 用计算机和信息技术进行管理日益重要。

13. 上述发展和特点对土木工程人才知识结构、创新能力和从业水平提出了较高的要求。但是，目前目前土木工程专业所培养的人才离这个要求还有相当的差距。上述发展和特点对土木工程人才知识结构、创新能力和从业水平提出了较高的要求。但是，目前目前土木工程专业所培养的人才离这个要求还有相当的差距。

14. 目前土木工程专业所培养的人才的情况（之一）目前土木工程专业所培养的人才的情况（之一） • 有一定的理论水平， • 但是实际应用能力不足。 • 会应用设计和施工规范做好工作， • 但是做设计和施工的能力较弱。

15. 目前土木工程专业所培养的人才的情况（之二）目前土木工程专业所培养的人才的情况（之二） • 会在确定性好、信息完整的条件下进行设计， • 但是，对付不确定性问题、信息不完整性问题的处理能力差。

16. 目前土木工程专业所培养的人才的情况（之三）目前土木工程专业所培养的人才的情况（之三） • 有一定的计算能力， • 但是，定性分析、概念设计能力不足 • 概念设计往往是土木工程设计的灵魂

17. 目前土木工程专业所培养的人才的情况（之四）目前土木工程专业所培养的人才的情况（之四） • 针对土木工程正常运行时的计算与设计能力较强， • 而针对施工情况、突发灾害情况和易损性问题的设计能力较差。

18. 以上的反差说明 培养具有创新能力的人才的必然性 对土木工程专业教学内容、教学方法改革的迫切性。

19. 三、对土木工程教学改革的若干设想 • 正确认识土木工程专业宽口径的精神 • 加强课程体系和教材的改革 • 开设概念设计课 • 增设专门的思维创新课程 • 平衡设计与施工课程 • 加强教学实践环节

20. 1，对宽口径的认识 • 宽口径不是增加课时，总课时的限制不能突破 • 宽口径不是单纯增加课群组，因为每个学生只能在总课时的限制下，选择一个课群组，这样并没有实现宽口径

21. 宽口径 • 宽口径应当主要体现在： • 加强基础课， • 加强学习方法、自学能力的培养 • 课程体系的改革 • 课堂信息量的增加，多媒体教学 • 设计实践与创新课程的加强

22. 2，加强课程体系和教材的改革 • A.对物理、力学类结构类课程的内容进行协调、整合，在保留力学课程的逻辑系统新的前提下，坚决删除这些课程中的重复部分和过时的内容。 • 结构力学中的手工计算技巧 • 弹性力学中的逆解法、半逆解法等凑合的办法等等内容 为新内容腾出空间。

23. B.拓宽课程内容 • 把结构抗震改为结构抗灾，因为各类自然灾害主要是通过结构起作用的，所以应该把结构设计中的各类灾害的内容加入: • 抗震 • 抗风 • 防火 • 抗爆 • 机械振动的消振、隔振及振动的控制 • 抗地质灾害

24. 3、开设概念设计课 • 概念设计是初步设计以前的设计构思，要综合处理规划、建筑、机构、设备、环境、施工诸关系后形成的总体设计方案，它为完成设计提供了正确的概念和思路，所以可以认为概念设计是设计的灵魂，也是整个土木工程项目建筑过程的灵魂，

25. 目前已经有清华大学出版的有关教材： • 《建筑结构概念设计及案例》罗福平等著 • 《高层建筑钢筋混凝土结构概念设计》方郭华编著 • 《定性结构力学》 袁驷

26. 4、增设专门的思维创新课程 • 通过对思维方式的学习，集中进行实例分析和自己动手进行创新训练的习题，使学生初步具备合理、科学、创造性思维的能力，使学生认识到横向思维与纵向思维同样重要，合情推理与逻辑推理同样重要。并有能力把创新思维应用到课程设计、毕业设计以及可能的科研活动中去。

27. 计算机辅助创新课程（Computer Aided Innobation)

28. 5、平衡设计与施工课程 • 现代土木工程的施工过程十分复杂，许多施工状态的条件比运行状态更恶劣。 • 施工力学的重要性

29. 6，加强教学实践环节 • A，注重工程的实验方法及其在分析设计中的应用 • B，综合性、创造性、设计性实验 • C，生产实习基地 • D，真刀真枪设计

30. 土木工程教学的改革对教师和教材提出了更高的要求。土木工程教学的改革对教师和教材提出了更高的要求。 • 广博、交叉 • 知识更新 • 工程实践经验 • 创造性思维 • 信息工具的掌握

31. 谢谢！