應(yīng)用型高校港航專業(yè)畢業(yè)設(shè)計新教法研究

馬騰飛 李珍珍 楊明杰 鄧天賜 周澤凱

（1.皖江工學(xué)院港口建設(shè)優(yōu)化與航道治理升級工程研究中心，安徽 馬鞍山 243031；2.皖江工學(xué)院，安徽 馬鞍山 243031）

畢業(yè)設(shè)計是高校實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生深化、拓寬、綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決工程問題的必要過程。畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的好壞，對學(xué)生獨(dú)立工作能力、組織管理和社交能力的培養(yǎng)以及工作態(tài)度及作風(fēng)的形成都具有較大影響。

目前，關(guān)于應(yīng)用型高校水利類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法的研究取得了一定的成果：徐芳[1]等提出了互助探討式教學(xué)法在港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，加強(qiáng)了學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中的互助互學(xué)，交流探討，減弱了學(xué)生對導(dǎo)師的依賴性；李文杰[2]等提出產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式，研究了“三位一體”的畢業(yè)設(shè)計模式，三位即指產(chǎn)學(xué)研相互結(jié)合、多學(xué)科相互滲透、多學(xué)生相互融合的組織模式，一體是指畢業(yè)設(shè)計過程和質(zhì)量一體化的管理模式；馬騰飛[3]等以河海大學(xué)文天學(xué)院港口航道與海岸工程專業(yè)為例，通過收集、整理、統(tǒng)計5屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料及數(shù)據(jù)，分析民辦高校工科專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)過程中存在的共性問題，提出了適用于民辦高校實(shí)際情況的教學(xué)方法改革建議；余萍[4]等采用“模擬設(shè)計院”模式對水利類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法進(jìn)行改革，且在指導(dǎo)環(huán)節(jié)中加入企業(yè)導(dǎo)師的參與，在考核環(huán)節(jié)邀請行業(yè)專家參與評價，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量。

不過，現(xiàn)有研究多是針對畢業(yè)設(shè)計整體結(jié)構(gòu)、教育模式的改革、調(diào)整進(jìn)行了探討，對教師指導(dǎo)學(xué)生完成具體設(shè)計、計算環(huán)節(jié)的教法研究相對較少，而學(xué)生們普遍存在過度依賴畢設(shè)模板設(shè)計各分段結(jié)構(gòu)，而對所設(shè)計的水工建筑物（如高樁碼頭）的整體布置、各結(jié)構(gòu)間的位置關(guān)系、以及為什么這樣設(shè)計等問題，往往不能透徹掌握。至于碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)于水、土等外界因素產(chǎn)生的荷載的空間分布想象，以及港口航道與海岸工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題——結(jié)構(gòu)鋼筋配置設(shè)計，學(xué)生們大多不知其所以然，只是按照模板照葫蘆畫瓢計算和設(shè)計。而現(xiàn)有的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法多以理論指導(dǎo)為主，以實(shí)踐教學(xué)為輔（施工現(xiàn)場教學(xué)由于各種條件限制，無法長時間、全覆蓋開展），對于學(xué)生由于缺乏工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)而存在的各種設(shè)計問題的答疑，指導(dǎo)老師常常“無物可依”，只能進(jìn)行理論講解。因此，為了進(jìn)一步提高應(yīng)用型高校港航專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生對畢設(shè)課題的整體理解和掌握，亟須研究一種創(chuàng)新性教學(xué)方法。

針對學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計過程中存在的實(shí)際問題，本文以皖江工學(xué)院港口航道與海岸工程專業(yè)為例，采用工程實(shí)體模擬技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法，通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計、制作可重復(fù)利用的水工建筑物模型，使學(xué)生“在校施工”。學(xué)生根據(jù)自己所選課題，邊設(shè)計邊“施工”，直接參與所選課題的模型制作，變抽象的計算為直觀的建設(shè)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程建設(shè)理念與分析解決實(shí)際問題的能力，對提高畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量具有促進(jìn)意義。

1 研究內(nèi)容

港航專業(yè)畢業(yè)設(shè)計新教法的研究內(nèi)容主要為：指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所選課題計算、設(shè)計水工建筑物，并將其制作成工程模型的科學(xué)有效的教學(xué)措施；制作可重復(fù)利用的工程模型的技術(shù)手段；在所制作的工程模型中直觀反映建筑物受力空間分布特征、結(jié)構(gòu)鋼筋配置情況等畢業(yè)設(shè)計重點(diǎn)難點(diǎn)問題的模型設(shè)計方法；新教法在提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計完成質(zhì)量上的實(shí)際效果。

2 新教法實(shí)施步驟

（1）采用工程實(shí)體模擬技術(shù)，使用有機(jī)玻璃板、氯仿、混凝土、鋼筋等工程材料，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)畢業(yè)設(shè)計所繪制的圖紙按一定縮放比例制作工程模型，并在模型中直觀反映建筑物受力空間分布特征、結(jié)構(gòu)鋼筋配置情況等畢業(yè)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)問題。

（2）按是否根據(jù)畢業(yè)設(shè)計制作工程模型，將學(xué)生分為對比組次（新教法組與傳統(tǒng)教法組），通過對分組學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計完成情況、畢設(shè)答辯表現(xiàn)、指導(dǎo)老師評價以及學(xué)生畢業(yè)參加工作后針對畢業(yè)設(shè)計教學(xué)效果的問卷調(diào)查結(jié)果等指標(biāo)數(shù)據(jù)的收集整理，分析新教法在提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計完成質(zhì)量上的實(shí)際效果。

3 新教法研究成果

以高樁碼頭畢設(shè)課題為例，該課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)為水工結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、面板施工圖設(shè)計、橫梁施工圖設(shè)計。學(xué)生須詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)間受力情況，通過作用效應(yīng)組合獲得面板、橫梁的最大內(nèi)力，進(jìn)而進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計、耐久性設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)尺寸，并繪制碼頭結(jié)構(gòu)三視圖，包括平面圖、立面圖、斷面圖、梁板布置圖和樁位圖。針對以上內(nèi)容，新教法采用工程實(shí)體模擬技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

工程實(shí)體模擬的關(guān)鍵指標(biāo)之一為比尺，即工程原型與模型對應(yīng)的物理量之比。由于高樁碼頭工程模擬的重點(diǎn)內(nèi)容為尺寸相似，模型各結(jié)構(gòu)間的拼接要與原型完全一致，故須保證工程原型與模型間幾何相似。幾何相似是指原型與模型間，所有相應(yīng)線段的長度都維持一定的比例關(guān)系，即長度比尺為λ=原型長度/模型長度。幾何相似的必然結(jié)果是原型、模型相應(yīng)部位的面積A、體積V也維持一定的比例關(guān)系；工程實(shí)體模擬的另一個關(guān)鍵問題為模型類型的選擇。模型按水平長度比尺和垂直長度比尺是否相同分為正態(tài)模型和變態(tài)模型。正態(tài)模型的水平和垂直長度比尺相同，模型與原型完全幾何相似。變態(tài)模型的水平和垂直長度比尺不同，模型與原型在幾何上并不完全相似。模型長度比尺與模型類型的確定，受到多種因素影響，如：實(shí)驗(yàn)室場地面積、材料成本等。

經(jīng)研究討論，確定高樁碼頭水工建筑物的長度比尺為10，采用正態(tài)模型。新教法組學(xué)生通過初步計算后繪制圖紙，并根據(jù)圖紙制作模型。該模型長227 cm、寬76 cm、高60 cm，高樁碼頭的主要組成部分（磨耗層、面板、管溝梁、海側(cè)軌道梁、中縱梁、陸側(cè)軌道梁、邊縱梁、上橫梁、下橫梁、直樁、叉樁）均進(jìn)行分塊制作、組裝，各結(jié)構(gòu)間可靈活拆卸。學(xué)生通過工程實(shí)體模擬建設(shè)，對所設(shè)計的圖紙的理解更為透徹，指導(dǎo)老師也可直接利用模型為學(xué)生講解各結(jié)構(gòu)間銜接、荷載分布等高樁碼頭畢設(shè)課題的重難點(diǎn)問題。

在畢設(shè)答辯環(huán)節(jié)，新教法組學(xué)生根據(jù)碼頭實(shí)體模型，對各自的畢設(shè)成果進(jìn)行介紹，通過圖紙展示、單個結(jié)構(gòu)模型介紹（如面板結(jié)構(gòu)、橫梁結(jié)構(gòu)、縱梁結(jié)構(gòu)、樁基介紹）、整體結(jié)構(gòu)模型介紹（如橫向排架介紹）、板書計算方法等環(huán)節(jié)，全面地對畢設(shè)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題進(jìn)行闡述。由于碼頭模型較為直觀，新教法組學(xué)生對高樁碼頭畢設(shè)課題關(guān)鍵內(nèi)容的理解和掌握程度相對更優(yōu)，課題完成質(zhì)量相對更高，達(dá)到了預(yù)期效果。學(xué)生畢業(yè)后，對從事施工、設(shè)計等工作的港航專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，畢業(yè)生均對新教法予以較高的評價，認(rèn)為新教法將理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力以及對畢設(shè)課題重點(diǎn)、難點(diǎn)的掌握，培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和工程思維，使其能夠更快地適應(yīng)和解決實(shí)際工程問題。

4 結(jié)語

本文以皖江工學(xué)院港口航道與海岸工程專業(yè)為例，研究了一種應(yīng)用型高校港航專業(yè)畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新性教學(xué)方法。該教法不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的整體理解和掌握以及解決實(shí)際問題的能力，提高畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量，也可使畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師通過水工建筑物實(shí)體模型直觀地向?qū)W生講解畢業(yè)設(shè)計中的各種重點(diǎn)難點(diǎn)問題，提高畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量。通過兩年的實(shí)踐，該教法的實(shí)際效果較為良好，可供國內(nèi)應(yīng)用型高校相近專業(yè)改革畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法時參考。