关键词：宽口径土木工程；规范对比；混凝土结构设计原理
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0155-02
众所周知，混凝土结构设计原理课程作为目前土木工程专业的主导课程，定位为专业基础课，在宽口径土木工程专业人才培养教育理念的背景下，覆盖土木工程专业下属的建筑工程、交通土建工程、地下工程、隧道等专业方向。为实现宽口径土木工程专业人才培养目标，目前建筑类高校或设有土木工程专业的综合性高校就自身的具体情况及培养目标不同而采用了不同的具体培养模式，大体可以分为两大类：一是学生在入学时已确定土木工程下属的某专业方向，专业基础课及专业课的设置均具有明显地方向性；而另一大土木培养模式，即学生入学时为土木工程，大学前三年开始基础课及专业基础课，三年级时实现专业分流，学生可以凭自己的专业兴趣选修某个专业方向的专业课。可以看出，前者培养模式是原土木建筑类专业培养模式在大土木环境新形势下的改进，是种过度模式；而后者则是大土木工程培养模式。暂不探究两种不同模式的优劣，其培养目标的细微差别及课程体系设置不同均直接影响土木工程专业主导课程混凝土结构设计原理的课程教学。目前湖南城市学院土木工程的培养模式采用的是第一类模式，作为专业核心基础课，不同专业方向开设的混凝土结构设计原理课具有一定的专业方向性，旨在为其专业方向服务，即以某专业方向为主线，相关专业方向为辅的教学过程；同时混凝土结构设计原理课是一门实践性很强并与现行规范、规程紧密相关的专业基础课。在该过程就要处理好基本原理及设计方法与专业方向之间的关系，或者说基本理论与专业规范之间的关系。有鉴于此，在课程教学过程中以规范对比为主线，贯穿教学始末，强化相关学科知识点之间的联系，夯实基本原理，取得较好的教学效果；拓展学科专业方向，与宽口径教学模式相适应。
一、规范对比法概述
目前很多教育学者提倡一种行之有效的教学方法――对比教学法，[1]且有许多教师将该方法应用于教学实践中，或边实践边研究，取得了一定研究成果和收到较好的教学效果。该种教学方法有利于培养学生提出问题、分析问题、解决问题和归纳概括能力，对比教学法就是引导学生对同一知识模块，从不同角度出发比较、分析它们之间的联系与区别，在对比中深入地分析它们的本质，从而掌握知识，达到教学目的，进而培养学生提出问题、分析问题、解决问题和综合归纳概括的能力。规范对比法源于对比教学法，是对比教学法在混凝土结构设计原理教学中的具体应用和一种形式，根据该课程的内容及知识点的特征融合对比教学法而形成一种新的且与该课程教学相适应的对比法，即规范对比法。
混凝土结构设计原理主要讲授混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件的破坏特征、设计模型建立及设计方法。该课程的教材及教学均是依托某行业或某专业方向的规范，进行相关理论、原理及设计方法的讲授。混凝土结构广泛用于土木工程各专业领域，由于各领域结构构件自身几何尺寸、所受荷载、所处环境及行业习惯均存在较大差异，其相应的结构设计原理、设计方法不尽不同；因此各专业方向的混凝土结构相应规范规程还未统一，同时行业规范的延续性及习惯性很难统一。另一方面由于社会的进步、科技的创新、材料的发展以及人们对结构受力认识的不断深入等等，各行各业的混凝土相关规范以大约10年左右的时间修订或更新一次，这都给宽口径的大土木教育教学理念下的混凝土结构设计原理教学带来挑战。规范对比教学方法具有一般对比教学法优势，同时也较好地解决了该课程教学中的上述矛盾。
二、新老规范对比
如上所述，各行混凝土结构设计规范均隔一定时间进行一次更新或修订，新规范往往是老规范的进一步完善，删减与时代不相适宜或欠科学的条款，将多年来的工程经验和研究新成果反映在新规范中。在课堂教学过程中对涉及相关规范且新老规范有变异的地方，进行比较分析，探讨修改的合理性与科学性，既利于提高学生分析问题的能力，也利于帮助学生领悟新的设计理念。
2011年实施的面向建筑工程的混凝土规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），[2]以下简称10《建混规》，就与2002年实施的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），[3]以下简称02《建混规》有一定的差异，增加了不少新的内容，甚至某些计算公式差别还特别大。比如两者在处理偏心受压构件纵向弯曲构件的影响时，方法和公式各异。在10《建混规》中推荐采用偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值，其计算公式为：，其中，Cm为构件截面偏心距调节系数；ηns为弯矩增大系数；M2对同一主轴组合绝对值交大的弯矩设计值。相对的，在02《建混规》中却引进一个大于1的偏心距增大系数η，采用把偏心距ea乘以η，来考虑偏心受压构件纵向弯曲构件的影响，该规范提供的计算公式为：
；；。可见两规范采用公式完全不同，对二者的差异提出质疑，引导学生思考。事实上，构件在偏压作用下会侧向挠曲，这对截面的弯矩产生不利的影响，即通常所谓的效应；那么对偏心受压混凝土构件的承载能力极限状态设计时，可以有两种思维来考虑这种不利的效应，一是增大作用效应，二是降低抗力；10《建混规》就是采用弯矩增大系数ηns的增大作用效应法，02《建混规》则是引入偏心距增大系数η的降低抗力法，因为偏心距对受压构件的抗压承载力是不利的，偏心距越大其抗压承载力越低；由此两种计算方法之间是存在内在联系的。
又比如在桥涵工程领域，现行的混凝土规范是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），[4]简称《公桥规》；目前也处在新规范的修订与讨论阶段，已《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012征求意见稿）。[5]在课堂教学过程中，论及相关问题时，可适当就征求意见稿开展讨论，与现行《公桥规》比较，探讨其修改的合理性及科学性，使学生更为深刻地理解规范，灵活准确地应用规范，而不盲从规范。
三、建筑规范与公路桥涵规范对比
目前土木工程专业混凝土结构设计原理的教学中，涉及最多的也就是前面所述的两部规范，即《建混规》和《公桥规》。在课堂教学实践中，对比两部规范发现二者之间的总体设计理论类似，而涉及一些具体构件的具体设计问题可能有较大不同，一些相关的构造规定也是差别较大。
就设计方法而言，两规范均采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行的设计；设计时均应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态设计。其承载能力极限状态实用表达公式基本上相同，正常使用极限状态实用表达公式有较大的差别，见表1。
3.4.2条 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用系列极限状态设计表达式进行验算：S≤C 6.1.1条 公路桥涵的持久状况应按正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合、长期效应组合并考虑长期作用的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算
由表1对比分析，准永久组合与长期效应组合对应，标准组合与短期效应组合对应。但准永久组合与长期效应组合表达式基本是一致的，而标准组合与短期效应组合的表达式不尽相同，且就组合效应值的水平而言，标准组合高于短期效应组合。与《公桥规》的短期效应组合更为接近的是新实施的《建筑荷载规范》（GB50009-2012）中的频遇组合，但表达式也稍有不同。
对于具体设计问题，即混凝土构件的拉、压、弯、剪、扭等的承载能力设计计算及正常使用极限状态验算，二者规范计算公式或处理手段的异同，在教学过程中同样以比较式的方法进行讲授或加以讨论。现将二者相关计算公式列于表2，以示异同。规范的相关计算公式对比可知，除了一些字母符号表达略有不同外，对于构件的轴心抗拉、轴心抗压、抗弯、抗扭设计的计算式较为一致。这由于二者引进了相同的假设，相似的破坏特征，及类似的破坏机理或破坏模型，导致最终推导出的基本计算式是相同的。但对于斜截面抗剪，由于抗剪机理复杂，目前两规范建议公式均是半理论半经验性的计算式，不同行业间的工程经验差异决定了各自采用不同的计算公式。在裂缝宽度计算时，10《建混规》采用的是综合理论（半粘结半滑移理论）的裂缝宽度计算公式；而进行裂缝宽度计算公式；《公桥规》是考虑影响裂缝宽度的主要因素，反映主要因素与裂缝宽间的统计关系的经验公式，故二者公式差别也较大。《建混规》与《公桥规》在正常使用极限状态下验算受弯构件的挠度时，不仅刚度就计算公式有差异，且在考虑长期作用的方式也不同的；受弯构件在准永久组合的作用下，瞬时产生的挠度即短期挠度fs，可以依据短期刚度Bs得到，而考虑长期作用的影响下，由于混凝土材料的收缩、徐变等特性瞬时挠度会不断增大的趋势，这时就有两种不同的出来方式。一是《建混规》采用长期刚度B计算得到长期挠度；二是《公桥规》引入挠度长期增长系数ηθ，先利用短期刚度计算得出短期fs，然后在将fs放大，即乘以ηθ得到长期挠度。
四、结语
任何一种教学方法都不能脱其离教学内容，规范对比法既有对比教学法理论内涵，同时有与该课程的内容特征相符的实践教学方法。混凝土结构设计原理知识点多、公式多、涉及规范多，在教学过程中以规范对比贯穿始末，比较并分析新老规范、不同行业规范之间的异同，适当启发学生，让学生充分理解原理，构建土木专业基础知识，这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多方向”的培养理念是相吻合的。
参考文献：
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关键词：力学课程；人文内涵；建筑学；感性认识
中图分类号：C642.42 文献标识码：A 文章编号：1671―1610(2012)03―0108―04
《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》等力学课程作为工科院校土木、机械类专业的必修课，与先修课程《高等数学》、《大学物理》紧密相关，又为后续专业课打下理论基础，这种承上启下的作用使课程的地位非常重要。在教学中学生普通反映力学的内容繁多、抽象性强、枯燥难懂，甚至有土木专业的学生戏称自己“又土又木”，就是源于大学四年中有两年时间在学习这三大力学，力学思维的严谨、逻辑的严密在学生的眼里显得机械、陈旧而缺乏活力。但力学课程的经典性，也给力学授课教师一个渗透人文内涵的优良载体，力学不仅仅是单调的公式与数学推导，每个知识点背后都有古今中外的人物、工程及故事等大量文史资料，深入挖掘这些人文内涵并融入相应教学内容中，既能激发学生的学习兴趣，提高教学效果，又能潜移默化地培养学生的人文素质。在基础力学的教学实践中，笔者在概念的理解、模型的来源、原理的应用三方面做了一些教学尝试，获得了较好的教学效果，在此希望与各位同行探讨。
一、从人文历史解读概念原理，体会哲理智慧
力学中经常采用严谨的语句来阐明概念和原理，而学生一般对于逻辑性强、叙述繁而冗长的概念容易产生断章取义或者片面的理解，无法把握概念的本质特征。针对教学中的这些难点，若将一些概念还原到它的历史出处，放在人文这个背景下进行解读，会起到一种展开、简化的作用，并能引起学生的注意力，增强学习的信心。
例如问到土木专业的学生对土木工程的解释，大多数学生会谈到中国古建筑大多以土木为材，从成语“大兴土木”中可见一斑。中国古建筑中一脉相承的土木情结，形成了迥异于西方石构建筑的显著特色。中国古建筑为何喜用土与木为材呢，从地理、技术原因引导学生想到文化的层面。看到“土”、“木”学生们很容易想到五行的“金、木、水、火、土”，土具中心地位，土的位置一旦确定，上下四方便会秩序井然。土的颜色为黄色，代表大地。无论什么建筑，都要建在土地上。“皮之不存，毛将焉附”，因而地基的选取与建造都是最重要的，而地基在力学中的简化模型就是约束，减少体系自由度的装置，以保持结构几何不变。五行中的木代表东方，这个方位是太阳升起的地方，其代表色是青色，代表植物。建筑物以土为材，象征建筑物扎根于大地，从土地吸取有益于人类的地气，更好地造福人类。再从《易经》的五行相生相克来讲：木生火，火生土，木克土。土木材料的一大缺撼便是防火性差，这也是中国古建筑遗留与欧洲相比较少的原因。材料是建筑结构的物质基础，不同的材料有不同的物理及视觉性质，材料的力学性质必须符合结构中传递各种荷载而形成的受力关系，而这种关系就是我们力学中研究的核心。
强度是力学中最重要最基本的概念之一，任何材料都有强度，做人也有强度，例如人的道德底线。稳定性的概念也体现出为人的态度，杆件失稳表现出的三种状态即稳定平衡、不稳定平衡和中性平衡不正是体现了威武不能屈、屈于困难、随遇而安的三种人生态度?引用唐诗“春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横”，可形象又真实地描绘在河中荡漾的小船，要处于一个稳定的平衡位置，它总要横在河中。唐代冯延己的词“风乍起，吹皱一池春水”从力学角度来看，是一副流动不稳定性的画面，描述了风突然吹向平静的池面，引起细小波浪的过程。分析《材料力学》中动荷系数的影响因素时，对于水平冲击的动荷系数，当静位移Δ。增大，动荷系数Kd减小，从而降低冲击载荷和冲击应力。用古语的“柔能制刚”则形象地表述了这个原理：静位移大表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，再举汽车的安全气囊、桥墩的橡胶护舷为例，学生的认识就能触类旁通了。
还有一些以科学家命名的公式如泊松比、胡克定律、莫尔圆与欧拉公式等，理论讲完后可简单介绍科学家个人的成长过程，以及与同时代的科学家群体及相互间研究的关系和研究流派，从而引出概念或某个力学原理的发展和完善的历史。讲述技术发展史，有助于人们完善技术本身。例如弯曲正应力的研究历史、扭转理论的研究历史、强度理论的百年历史，很多力学史研究者都在这方面做了大量工作可供我们力学教师参考。力学是一门既古老又成熟的学科，深入挖掘蕴藏其中的人文历史，可让学生从中准确地把握概念的本质和原理的应用范围，培养学生的创新精神与社会责任感。
二、从建筑史探寻力学模型来源，感受建筑艺术
在教学中，经常发现学生迷惑于力学模型的来源以及简化过程，小到计算简图中的约束，大到整个结构体系。教师需要帮助学生主动将理论模型与现实世界中的结构对接起来，实际结构是多种多样的，人们要想严格地考虑每个结构的全部细节及各部分之间的相互作用来进行分析计算，是不现实的，必须有意识地略去一些次要因素，采用简化的图形来代替实际结构，于是就得到了结构的计算简图，计算简图为结构的分析奠定了基础。
翻开建筑史，我们不难发现，力学中的众多模型都是来源于建筑，而建筑与力学的发展一直是如影随形的。阅读建筑是了解一种文化最好的方式，歌德说：建筑是凝固的音乐。在现代人的印象中：建筑师是属于艺术家范畴的，可工程师却脱离不了作技术的泥瓦匠的影子。但设计再巧妙的房子建不出来或建出来不能经久耐用，是没有价值的，建筑的艺术性往往与结构和构造技术巧妙的结合在一起。以下几个力学模型，都是取自于建筑学发展历史中代表性的实例。
(一)框架结构
框架结构的内力求解是《结构力学》的一大重点，回顾人类的建筑史，最早的框架结构来自于英国索尔兹伯里以北的巨石阵(Stonehenge)，约建于公元前3100年左右，这个用两竖一横的三块石头搭出来的结构在自然界中毫无先例可言，可以说是整个人类建筑的象征。最著名的框架结构是位于雅典卫城的帕特农(Parthenon)神庙，建于公元前477年，是古希腊建筑艺术的纪念碑。
我国早在六千年前就已经建造了木框架结构房屋，主要采用木柱、木梁构成房屋的框架，屋顶与房檐的重量通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断的作用，而不是承担房屋重量的结构部分。1996年2月3日我国的丽江地区发生了7级大地震，古城内土木构造的老民宅、老店铺虽然墙壁倒了，建筑构架依然挺立，使得古城的重建得以短期内完成并保持了原有的风貌。这种“墙倒屋不塌”的现象，主要得益于木构件都由榫卯连接，受到猛烈冲击时富有韧性，不至于发生断裂。因此，在地震中木结构房屋更抗震，也更便于灾后的恢复。尽管木框架房屋不再是当今建筑的主流，但这种科学技术需要我们进一步研究与继承，不能让它消失。
(二)中外柱式
在学习压杆稳定时，对于受压杆件，最常见的就是顶天立地的柱子。室外的柱子，它总是立于正门前列最重要的部分，在室内也是空间最突出的部分。古埃及开创了以石料作为建筑梁柱等基本构件的建筑形式，古希腊的3种柱式：多立克式、爱奥尼式、科林斯式，构成了古希腊建筑的精髓。古罗马建筑直接继承并大大推进了古希腊建筑成就，例如闻名于世的古罗马角斗场中，自下而上各层采用不同的柱式结构，使这么一个庞然大物从视觉上感到重量的依次递减，稳定又活泼。
学生们在欣赏形式美的同时，可适时抛出问题，引导学生思考柱式中的力学：柱子的受力特点与变形特点，柱长与截面的尺寸关系、长细比等，中外古典柱式造型上的差异，探讨柱子如此设计的力学原理。当时的中外工匠并不知道稳定理论，完全是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋。列举这些人类发展历史中具有重大影响的实例，可以使学生在认识建筑、认识世界的过程中建立力学的概念，增加其文化品位。
(三)西方的拱
拱这种构件，力学计算中要求重点掌握支座反力、内力的求解及合理拱轴线的确定，此外在黑板上给学生写出拱的英文arch和建筑学的英文archi―tecture，学生就可望文生义地联系到拱对于建筑学的重要性，推荐学生课后阅读《拱的艺术：西方建筑简史》。教师通过多媒体课件将各个历史时期拱的代表性建筑予以展示，给学生一个图文并茂、有声有色的教学环境。再从感性回归到理性，分析古罗马建筑中的半圆形拱与哥特式建筑中的尖形拱，拱形状的改变对支座反力、内力的影响是怎样。
过窄的专业教育，会使学生的学术视野不宽，专业基础不牢。我们培养的力学工程师不仅要会计算构件的受力，也要会欣赏造型上的艺术美，即会力学语言也会用建筑学中的术语来描述同一个构件，实现建筑师的设计理念。现代建筑的创作离不开建筑师和结构工程师的紧密合作，多了解对方的专业特点与知识，积极主动的换位思考，共同掌握好两个专业之间的和谐与平衡，无论对结构师还是建筑师都是有益于各自的专业发展。
三、构造力学题目的艺术情境，品位语言魅力
孔子云：“言之无文，行而不远。”意思是，说话如果没有文采，不讲艺术性，就不能打动人，因而也不能广泛、长远地流传。语言表达得好坏对教学效果的优劣起着至关重要的作用，工科教师往往重视语言的科学性、规范性，却忽视了它的艺术性。在课堂练习中，教师也可结合知识点，运用国学经典中的名句，包装力学的练习题，将枯燥的数学推导置身于语言魅力所营造的艺术情境中。这些吸引学生的语言，既可创设优美形象、富有感染性的教学情境，又能使学生的大脑在轻松活泼的环境中去思考。这里试举两例：
题1 ，《易经》上说“上栋下宇”，房屋屋脊上那根最重要的梁，一般称为栋，即栋梁之材。北宋李诫所编刊行于1103年的《营造法式》对从圆木中锯出一矩形截面梁，矩形的高：宽=?才能最有效利用材料做了规定。请确定矩形梁的高宽比，并论述力学原理。
题2，《国语》上有：“造桥为梁”；《说文》曰：桥，水梁也；金文中的“梁”字也形象地表达了它的这一使用功能。某大学生暑假回家，看到村里小溪上需要架座新独木桥，有三块长度和宽度一样的木板，其中两块的木质较好，另一块差了些。如何放置这三块板，可胶接，可用连接钉，提出整套设计方案并说明原理。
两道题目既需要数学推导又需要从力学角度给出提高梁强度的具体措施，题l从古代建筑中梁的构件出发，博古引今，考证前人总结的经验，体会古代人民的智慧，从而对前人的工作怀有更深的敬意；题2 则是一个实践问题，置学生于工程师角色，设想他现在面对这样一个具体工程问题，如何把理论与实践结合起来，发现问题所在，寻求解决之道。采用“梁”的金体也可使学生欣赏汉字的图画与表意功能，激起对传统文化的热爱。
任何科学都是通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。让学生从实践出发，面对具体工程问题，从现象中抓住事物的本质，掌握基本概念和应用基本原理。并且要引导学生不满足于对基本理论的一般理解和应用，继续思考，就有可能发现新问题，找到理论发展的新知识增长点和理论运用的新领域，从而真正完成从简单到复杂、旧知识到新知识的升华和创新过程。
四、结语
教学是一项身心高度紧张的活动，课堂中出现疲劳是正常现象，如果适当运用人文历史的知识呈现出力学课程丰富多彩的一面，给学生美的享受，必然会消除疲劳，使师生在整堂课中保持振奋的精神状态。需要注意的是这些人文内涵的挖掘，要建立在力学的系统性、严谨性上，不可喧宾夺主更不可生搬硬套。把人培养成为人，然后也要把人培养成为学有专长的人。因此，教师对讲授内容要一丝不苟，严谨治学，同时将自己的体会和感受润物细无声地融入力学知识的传授中，激发学生学习兴趣，感悟力学给自己带来的智慧和启迪，提高专业素质的同时增加人文内涵。
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关键词：森林；生态效益分析；措施
1 我国森林生长和分布现状
1.1 我国森林生长现状 据第七次森林资源调查，我国森林面积有19545.22万hm2，森林覆盖率为20.36%。其中活立木总蓄积量为149.13亿m3，森林蓄积量为137.21亿m3。另外，在我国大陆范围内，仅林地面积为30378.19万hm2，森林面积19333万hm2，活立木总蓄积量为145.54亿m3，森林蓄积量为133.63亿m3。就天然林和人工林两个方面来说，天然林面积为11969.25万hm2，天然林蓄积量为114.02亿m3，人工林方面在近年取得了一定的成绩，保存面积达到了6168.84万hm2，人工林蓄积量19.61亿m3，在全球范围内，我国人工林面积已居世界首位[1]。
1.2 我国森林分布简述 我国幅员辽阔，但是森林资源少，森林覆盖率低，地区差异很大。全国绝大部分森林资源主要集中分布于东北、西南等边远山区和台湾山地及东南丘陵，我国广大的西北地区则森林资源贫乏。据统计，现今全国平均森林覆盖率为12.0%，其中以台湾省为最高，达70%。森林覆盖率超过30%的有福建（62.9%）、江西（60.5%）、浙江（60.5%）、黑龙江、湖南、吉林等6省，超过20%的有广东、辽宁、云南、广西、陕西、湖北等6省区，超过10%的有贵州、安徽、四川、内蒙古等4省区，其余各省、市、自治区多在10%以下，而新疆、青海不足1%。
针对我国森林资源缺乏的现状，我们要准确掌握森林资源所能实现的各种生态效益，以便充分地加以利用。
2 森林生态的特征
2.1 森林地理和气候特征 我国东北地区的森林资源主要集中在大、小兴安岭和长白山地，东北所处寒温带和温带，主要的树种为针叶林和阔叶林；西南地区森林资源主要分布在川西、滇西北、藏东南的高山峡谷地区，该地区受太平洋和印度洋的影响，呈现出海洋湿润气团，森林类型和树种繁多且复杂；南方地区森林资源分布比较均匀，主要集中在武夷山和南陵山地区，南方为亚热带和热带气候，树种主要为常绿落叶林和雨林；东部和西北、华北地区为我国的少林地带，这些地区大部分处于温带，天然林资源非常少，主要是人工绿化带和人工种植林，树种多为落叶林和针叶林。
2.2 森林生物学特征 森林类型不同所涵养的生物种类也不尽相同，包括各类植物、野生动物、地下和地上微生物、菌类等等。但总体来说，森林中所包含的生物量非常巨大，品种和种类繁多，值得人类世代研究。
3 森林生态效益多种功能分析
3.1 森林净化环境效益 森林在净化环境功能方面主要体现在4个方面：一是由于树叶、树枝的特有结构，表面粗糙不平，多绒毛、能分泌黏性油脂和汁液等，这些特性能帮助树体吸附、粘着一部分空气中的粉尘，可降低大气中的含尘量；二是森林还可以依靠自身整个生态系统具有的结构和功能，通过吸收、过滤、阻隔、分解空气的废弃物，使之得到降解和净化，成为生态系统的一部分，从而达到净化环境的目的；三是许多树木和植物都能分泌杀菌素，能够很好地杀死细菌、真菌和原生动物等有害生物；四是森林还可以在一定程度上有效地减轻噪声污染和磁波辐射[2]。
3.2 森林涵养水源效益 森林还具有涵养水源的功能，主要体现在截留降水、涵蓄土壤水分、补充地下水、调节河川流量、抑制蒸发、改善水质、缓和地表径流和调节水温变化等方面。在陆地生态系统中，森林生态系统具有最大涵养水源的能力，洪水季节森林可以蓄水防涝，干旱季节可以供水抗旱，所以被誉为“绿色水库”。据有关资料显示，森林土壤根系空间达1m深时，1hm2森林可贮存水量为200～2000m3，平均比无林地多蓄水达300m3。据日本相关研究，3333 hm2森林的蓄水能力相当于100万m3的水库。美国环保署统计资料显示，森林拦截了国2/3的降水。据有关调查，25年的天然林，每小时可吸收降雨量150mm，草地及地每小时仅为10mm及5mm。据不完全统计，林地涵养水源能力为地的7倍[3]。
3.3 森林保持水土效益 森林保持水土的效能主要表现为减少土壤侵蚀、防沙治沙、保持土壤肥力、防灾减灾（例如山崩、山体滑坡或泥石流）等。在森林中，茂密的树体凭借着自身庞大的树冠，其产生的深厚枯枝落叶层不但可以截留天然降水，还可有效地减弱雨滴对土壤的直接冲击；同时，林地下强壮庞大的根系在土壤中形成网络，与土壤牢固地盘结在一起，从而降低水土流失造成的土壤及各种养分损失的固土保肥作用。在研究者张嘉宾的测定分析中，树木的根系包括微小的次生根，具有很强的固持土壤能力，平均直径只有0.8mm的细根，具有固持1.3kg土壤的能力[4]。森林一般可减少地表径流和土壤冲刷的70%～80%，同时也大大减少了矿物水土流失、肥力下降、水利工程淤积等。
3.4 森林改善气候效益 森林改善气候方面主要表现在防风和固沙。森林是风的强大障碍，可以有效地减低风速和改变方向。当风经过森林时，由于树体自身的阻挡及加上气流本身的冲撞、摩擦，将一部分气流分成许多小涡流，小涡流彼此摩擦、消耗，使风力逐渐降弱，风速降低；另一部分被迫沿林缘上升，超过森林，消耗部分能量，使风速降低。据测算，一条疏透结构的防风林带，其防风范围在迎风面可达林带高度的3～5倍，背风面可达林带高度的25倍。在这段范围内，风速可降低约40%～45%[5]。
4 保护森林生态环境的各项措施
4.1 加强政府监督和立法 针对我国目前森林资源日益短缺的现状，政府应在监督和立法方面加大力度，可实行以下措施：对森林实行限额采伐，鼓励植树造林、封山育林，扩大森林覆盖面积；提倡木材综合利用和节约使用木材，鼓励开发、利用木材代用品；对毁林或以各种方式破坏森林的个人或组织要加大惩处力度；对从事森林资源保护的个人或组织要加大奖励力度。
4.2 依托民间组织大力宣传 针对森林保护工作，还需要依托民间组织进行大力宣传，通过电视、广播、纸媒，甚至是网络等多方面宣传，使森林保护的意义和方式深入每个人的心里，从而引起全民的重视，将森林保护体现在我们生活的每个细微之处。
4.3 加大对森林保护的人力和资金投入 我国的各级政府应加大对森林保护资金的专项投入，并通过种种措施保证专款专用。这些资金除了应用在政府的一些大项目中，还应该用在大力提倡全面植树等方面。加大资金投入不仅能够保证自然林保护的顺利进行，也能够促进人工林的大面积建成。
（收稿：2013-07-30）
参考文献
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[4]曲红城，刘向东.浅议清原县森林生态效益[J].内蒙古林业调查设计，2010（2）：13-15
收稿日期：2012-07-10
基金项目：浙江理工大学校级教改项目；浙江理工大学科技与艺术学院教改重点项目
作者简介：刘勇（1980-），男，浙江理工大学建筑工程学院工程管理系副教授，博士，主要从事工程管理研究，（E-mail） 。
摘要：分析工程管理专业土木工程施工课程定位与特点，归纳与总结目前该课程教学中的不足之处，并在人才培养计划、教学计划、授课方式、理论和实践课教学模式等方面提出了一系列教学改革措施。研究结果应用于浙江理工大学工程管理专业土木工程施工课程理论与实践教学过程中，取得了较好的教学效果。
关键词：工程管理专业；土木工程施工；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）03-0078-04 土木工程施工是工程管理专业的一门重要专业主干课，课程涵盖土木工程施工技术和施工组织两大部分，内容庞杂繁多且章节跨度大，具有模块化、专业化的特征。该课程实践性强，“以教师为主体、书本为中心，单纯进行知识传授”的教学模式已经无法满足工程管理专业教学需求。另外，传统的“重施工技术、轻施工组织”的教学结构体系安排不能反映工程管理专业技术与组织、管理并重，“土木工程+管理” 的专业特色和人才定位。因此，在工程管理专业工程技术知识和经济管理知识的双轨制培养模式下，研究探索工程管理专业土木工程施工课程教学模式改革，为学生构筑更为坚实的专业技术平台，具有较大的理论研究意义和实际应用价值。
文章分析了现行工程管理专业土木工程施工课程教学中的种种问题，在系统识别与阐述工程管理专业定位和相关特点的基础上，对教学内容、教学方法及教学手段等进行一定范围的改革和探讨，以期有效解决工程管理专业土木工程施工课程教学中存在的弊端，强化工程管理专业技术平台，契合建筑行业对工程管理专业本科毕业生“技术过硬、管理突出”的人才需求，提高工程管理专业毕业生的竞争力。
一、工程管理专业土木工程施工课程定位及特色
随着建筑业的蓬勃发展，建筑行业对工程管理专业人才，特别是知识结构合理、技术与经济管理能力兼备的复合型人才的需求不断增大。据统计，近5年59%的学校工程管理专业毕业生就业率居学校前列[1]，工程管理专业日益成为各大高校的热门专业。 对于普通高校工科教育定位，教育界一直存在争议。学术界在参照发达国家的基础上，认为工程科技人才除精通本专业外，还必须具备深厚的工学基础知识，并对相邻学科有所了解；业界则认为，高校专业设置范围广，重点不够突出，毕业生缺乏相应的专业实践能力，进入企业之后需要重新学习才能胜任工作要求。据笔者了解，一些实践性强的行业（如工程造价行业等）甚至更青睐高职高专学生。
培养模式的争议长期困扰高等学校，特别是应用型本科院校的师生。对实践性极强的工程管理专业而言，冲突尤其严重。一方面，专业化、复合型的专业知识结构是其职业规划与未来成长的基础；另一方面，对社会和岗位的适应能力以及在其所从事的工作中是否可以尽快独当一面，是其顺利就业的关键因素。在这个过程中，土木工程施工作为实践性极强的专业核心课程，其地位尤其重要。统计表明，虽然工程管理专业毕业生就业分布广泛，涵盖施工、监理、咨询、房地产等诸多行业，但其就业重心仍然集中在施工领域[1-2]。以浙江理工大学2007级工程管理专业本科毕业生为例，超过70%的毕业生毕业之后从事施工技术、施工组织与管理相关工作。因此，土木工程施工课程的定位及教学效果，直接关系到工程管理专业毕业生的就业竞争力，必须予以重视。
土木工程施工是工程管理专业的核心课程之一，其目的是通过课程学习，使学生掌握建筑施工技术、组织与管理的基本知识，具备独立分析和解决建筑工程施工技术、组织与管理问题的初步能力，为今后进一步学习有关知识和从事专业工作打下基础。从课程目标中可以看出，工程管理专业土木工程施工课程在强调施工技术的同时，也注重施工组织与管理，要求学生利用所学专业知识，根据施工技术的不同制定不同的施工方案，这不同于一般的土木工程本科专业。与开设土木工程施工课程的高职高专的建筑工程管理、工程监理等专业相比，本科专业的属性又决定了其不可能根据实际岗位问题进行课程组织，也不可能弱化学科知识逻辑体系而强调具体岗位技术或技能的熟练操作。
因此，对比土木工程专业和一般高职高专专业，土木工程施工课程具备如下特点。
（1）施工技术、施工组织与管理并重。工程管理专业的“土木工程+管理”的专业特色决定了工程管理专业必须同时注重土木工程施工技术，以及土木工程施工组织与管理的教学与实践工作。这一点在课程学时分配上体现较为明显。通常，工程管理专业土木工程施工教学大纲中，土木工程施工组织与管理的学时占总学时数的35%以上，这一点迥异于土木工程专业。
（2）注重章节之间的联系。除了分部分项工程施工工艺、施工技术等局部性规律外，工程管理专业土木工程施工课程注重章节之间的联系，努力研究土木工程施工的全局性规律，着眼解决建筑施工过程中不同分部分项工程的组织与部署、施工方案选择等问题。
（3）“行业能力导向”特征明显。不同于高职高专的岗位订单式人才培养模式，应用型本科专业将“职业岗位”扩展至“行业领域”。也就是说，工程管理专业土木工程施工课程不仅是为施工岗位设置，而是为建筑行业设置，学生通过课程学习，初步具备在建筑行业不同岗位（如工程估价、房地产开发与经营、工程监理、施工技术、施工管理等）工作的能力。
（4）与其他经济、管理课程联系更紧密。工程管理专业土木工程施工课程要求学生初步具备技术经济、项目管理等基础知识，能够在施工方案设计、施工部署、施工组织过程中熟练应用其相关原理。
二、当前工程管理专业土木工程施工课程教学中存在的问题
目前，工程管理专业土木工程施工课程的教学模式主要是教师课堂讲述，学生课后复习，课程结束后再通过对应的课程设计加深和巩固所学知识。在教学实践中，主要存在如下问题。
1.课程理论教学与工程实践脱节
土木工程施工课程综合性、实践性极强。对操作性强的施工工艺、施工机械或技术，单纯的课堂理论学习远远不能达到理解和掌握课程内容的目的，以讲述、投影、幻灯片为教学手段不如在施工现场的教学效果。然而，目前中国本科教育的特点决定了本科院校的学生不能像高职高专学生一样通过顶岗实习等手段获取施工过程的感性认识。因此，土木工程施工课程理论教学与工程实践脱节成为土建类专业亟待破解的一大难题。
2.课程学时偏少，不足以涵盖完整的项目工艺与组织程序
土木工程施工课程内容庞杂繁多，涵盖施工技术、施工组织两大部分共计16章，且每章节内容均不可或缺。以知识层面而言，课程知识结构涵盖力学、材料、测量、施工技术、网络技术、施工组织等多个方面。为满足教学要求，提升教学效果，必须科学组织教学内容，合理安排理论与实践教学学时。据分析，土木工程施工课程的合理学时（包含实践）应为80学时以上。然而，在工程管理专业教学中，土木工程施工课程多为4学分，64学时[3]，课程学时偏少，难以涵盖完整的项目工艺与组织程序。
3.重施工技术、轻施工组织与管理
长期以来，国内高校土建类专业的教学体系多以土木工程技术为主，存在重技术、轻管理的人才培养误区，工程管理专业亦不例外。具体到土木工程施工课程，课程本身所具备的工科特性使其“重施工技术，轻施工组织与管理”。据笔者不完全统计，多数高校工程管理专业土木工程施工课程中施工组织与管理模块课时在16学时以下，有些甚至只有6个学时。究其原因，一方面，国内建筑行业长时间处于粗放式的增长模式下，建筑行业的快速增长导致行业对工程管理人才的需求迫切，进而影响高校工程管理专业的人才培养模式。在高就业率的光环下，工程管理专业施工技术、施工组织与管理并重的复合型培养模式进展缓慢。另一方面，我国高校，特别是应用型本科高校，工程管理专业教师大部分出身于土建类工科专业，如土木工程等，专业教师的学缘结构也导致工程管理专业教学“重施工技术，轻施工组织与管理”。
4.不同模块之间脱节严重，相互关联少
与基础课不同，土木工程施工课程章节之间跨度大、联系少，具有模块化、专业化的特点。例如，土方工程与混凝土工程之间几乎没有知识上的联系。然而，工程建设的复杂性特征使这些原本毫无关联的知识被放到同一课堂进行讲授。因此，传统的土木工程施工课程教学过程中，不同模块之间联系较少，脱节现象严重。然而，工程管理专业的复合型、全局性培养目标使学生必须注重不同施工工艺或者分部分项工程之间的联系，进而统筹安排，达到建设项目“质量一流，工期、成本合理”的目标。
三、工程管理专业土木工程施工课程教学改革探索与实践
针对目前工程管理专业土木工程施工课程教学中存在的上述问题，笔者所在团队申报了2011年度浙江理工大学教育教学改革研究项目，并获得了校内立项和科研经费支持。经过课题组一年多的研究与实践，提出了一些新的教学改革措施，并应用于工程管理专业土木工程施工课程理论与实践教学过程中，初步取得了较好的教学效果。
1.与时俱进，合理优化专业培养计划
随着建筑业的国际化，对工程管理人才的需求也发生了根本性的改变。“土木工程+管理”的培养模式，复合型的知识体系日益成为相关企业引进工程管理专业人才的基本要求。因此，以2012版人才培养模式修订为契机，经过广泛调研，积极修改、优化工程管理专业培养计划。一方面，增加土木工程施工课程学时，理论与实践教学（课程设计）共计96学时（理论学时64，实践学时2周、2学分），基本涵盖该课程的所有章节与内容；另一方面，调整部分实践课程的授课方式，使其易于进行模块化、专业化教学改革与实践，如分散课程设计教学环节（课程设计）等。
2. 施工技术与施工组织并重，凸显专业管理特色
为凸显工程管理专业特色，在优化工程管理专业培养计划的基础上，通过修改土木工程施工课程的教学大纲，调整了章节、模块之间的学时分配，做到施工技术、施工组织与管理并重。首先，在学时分配上，经过调整，工程技术模块共计40学时，施工组织与管理模块共计24学时，实践模块2周，在学时上保证施工技术、施工组织与管理的教学效果。其次，在施工技术教学模块，穿行相关的施工组织与管理类相关知识的教学与实践，由点到面，促进学生专业知识结构体系的建立与完善。在实践环节（课程设计）中，除传统的施工专项方案制定，要求学生进行施工组织与施工部署，按照要求进行流水施工组织与进度计划编制，设定相应的边界条件，引导学生进行施工组织优化与施工平面图布置，最终按小组完成完整的施工组织设计。例如，将两个班60位学生分成10个课程设计小组，每个课程设计小组负责编制一个建设项目的施工组织设计（包含4个施工专项方案，施工总平面图、单位工程施工进度计划表等6项主要任务，分别对应6位学生）。每位学生的课程考核成绩由团体成绩和个人成绩两部分组成，团体成绩由指导教师根据施工组织设计质量给出，个人成绩由课程设计小组成员讨论后投票确定。最后，将课程实践环节（课程设计）分散在理论教学中，与理论教学同步进行。理论教学伊始，指导教师同步下发课程设计任务书，组织学生开始进行课程设计，并定期进行课程设计的指导与点评工作。分散课程设计的初衷有三：一是避开学期末实践性教学的高峰，避免因为课程时间冲突而导致课程设计质量下降，确保课程设计教学时间；二是与理论教学同步，便于学生理论结合实际，加深其对理论知识的理解；三是利用团队作业（团队设计）的思想，利用课程设计小组促使学生进行交流、合作，进而加强学生对课程的认识，培养其团队协作精神。
3.以案例为主线，实训为手段，进行课程模块化教学改革与实践
为适应土木工程施工课程知识点零散、跨度大等模块化特点，课题组以实际工程案例为主线，借助实践性教学环节，以实训为手段，进行课程模块化教学改革与实践。通过讨论，课题组首先按照课程内容将土木工程施工课程分解为土方与基础工程等六大模块。其次，以一个施工工程案例为主线，分别针对上述六大模块设计课程实践环节，模拟案例项目施工组织与管理的全过程，通过施工方案设计、施工组织、施工部署等实训任务使学生掌握所学知识。经过工程管理专业的教学实践，学生反响强烈，效果较为显著。
4.构建理论与实践相结合的一体化教学模式
长期以来，实践环节一直是工程管理专业土木工程施工课程建设的薄弱环节。一方面，教师“粉笔+黑板”满堂灌的教学方式，难以适应工程管理专业人才培养目标的变化；另一方面，集中式走马观花的实践性教学模式难以达到预期的教学效果。基于此，课题组构建了土木工程施工课程理论与实践相结合的一体化教学模式，根据上述模块化划分，分散完成土木工程施工课程设计、生产实习等实践性课程，即在完成某一模块理论教学之后，立刻安排专题训练、现场参观等实践性教学环节，通过教学内容和实际工程的紧密结合，加深学生对所学理论知识的理解与掌握。
四、结语
土木工程施工是工程管理专业的一门重要专业主干课程，其教学效果直接关系学生的就业与职业发展。因此，提高教学质量，确保学生在有限的教学条件下掌握更多的施工技术、施工组织与管理理论知识和实践技能，是目前工程管理专业教学改革中的一项重要内容。
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Teaching reform of civil engineering constrution course for engineering
management speciatly
LIU Yong， XU Sen， ZHANG Li
（School of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang Science and Technology University，
Hangzhou 310018， P. R. China）
关键词：桥涵施工；软弱地基；地基处理
中图分类号：U448文献标识码： A
引言
随着中国城镇化进程的加快，中国有大量的公路工程需要建设，尤其是在西部地区，公路建设正大规模展开。但在道路桥涵施工中，经常会遇到不良的地基基础，比如软弱地基就是其中常见的一种。探究软弱地基的处理方式，提高软弱地基的处理水平，对提高桥涵施工质量具有重要意义。
一、工程概述
《木里县沿河公路博科至新安定桥路段路基病害处治工程》位于四川省凉山州木里县境内, 起于木里县沿河公路博科分路口处，里程桩号为K59+000.00，止于新安定桥桥头，里程桩号为K68+857.00，总长为9.857Km；路基宽度为6.5m,公路等级为：四级公路。本路段为新建路基，软弱路基沉陷、路基边坡跨塌等次生病害较为严重，十分不利于车辆通行。该路段是木里河流域规划的六个梯级水电站建设材料运输的主要通道，为保障道路畅通，提高公路运输能力，此次建设对道路桥涵的质量和耐久性都极为重视，为取得较好效果，对道路桥涵施工应用了软弱地基的处理。
二、道路桥涵施工中软弱地基处理的必要性
社会经济的快速发展，不断促进我国交通运输事业的发展。与此同时，更是对交通设施的质量提出了更高的要求。尤其是交通运输需求量的不断扩大和大型运输车辆的出现，又给道路桥涵施加了更大的压力。这就使道路桥涵的质量逐渐成为我国交通运输事业中最为核心的问题，而软弱地基又是影响道路桥涵质量的最主要因素。由此可见，解决好软弱地基给道路桥涵施工带来的不利影响，才是当前我国交通运输事业的当务之急。对软弱地基进行处理，主要是通过采用人工的方法对软弱地基的渗透性和变形性加以改善，进一步提升软弱地基的承载力，防止道路桥涵在使用的过程中出现断裂、变形、下陷和沉降等现象。使软弱地基具备更加稳定和牢固的性能，保证交通运输的安全性和各地区之间交通运输的畅通[1]。
三、道路桥涵施工中软弱地基常见的处理方法分析
1、换填土处理方法
如果道路桥涵软弱地基的承载力无法满足设计要求，但是其软弱土层又不是特别厚，在这种情况下，可把软弱土层的一部分挖掘出来，然后在根据软弱土层的实际情况，选择所换填的土质，是灰土还是砂石，是粉煤灰还是高炉干渣；换土完成之后，还需要通过强夯来提高软弱地基的密实度，从而避免软弱地基出现沉降，提高其承载能力。
换填土处理方法的基本原理是根据软弱土层的附加应力分布规律，使软弱层承受比较小的应力，而其垫层承受较大的应力。换填土处理方法主要适合应用于杂填土、淤泥质土以及湿陷性黄土、素填土等。
2、密实加固处理方法
2.1 动力固结处理方法
该方法又被称之为强夯法。动力固结处理方法的适用范围是处理杂填土、碎石土以及粘性土、素填土等。该方法的主要做法是：适用8~30t的重锤，在8~20m的落差下进行锤击，反复进行锤击，利用锤击所产生的巨大冲击能量，是土中的颗粒结构变得紧密严实，最大程度上提高软弱地基的强度。但对于饱和的粘性土，则需要采用动力固结置换方式，通过外部夯打力，把具有高强度的材料打入地基内，从而提高软弱地基的承载能力[2]。
2.2 排水挤密加固
这种处理方法主要适用于含水量比较高的软弱地基，采用特殊的方式把土中的水分排除掉，比如在软弱土层中插入排水管道，使软弱土层的排水管道经过排水管道流出软弱土层，进而提高软弱地基的承载能力。排水挤密加固处理方法的施工很方便，且施工成本比较低，因此在道路桥涵施工中得到越来越广泛的应用。
2.3 深层密实加固处理方法
深层密实加固处理方法是通过运用挤压、夯实以及振动、爆破等方式来处理软弱地基，对其进行加密固结。该方法与浅层加固方法相类似，两者的主要不同之处在与机械设备的不同，且深层加密加固处理方法的适用范围更广一些。
2.4 高压喷射注浆处理方法
高压喷射注浆处理方法是指运用高压的力度把强度和固结性比较好的材料，比如水泥等，灌注到软弱图层中，从而提高软弱地基的整体强度。高压喷射注浆处理方法主要适用于粉土、粘土和淤泥等含水量比较大的软弱地基。
3、管桩加固处理方法
3.1 夯实水泥土桩处理法
这种方法和碎石桩加固处理方法很相似，均是选用单一的土质材料，然后与水泥进行配比，搅拌成符合要求的水泥土，然后向孔内填筑；填筑完成后再进行夯实，从而形成密度均匀的水泥土桩。这种方法也可以提高软弱地基的强度和抗变形能力。夯实水泥土状处理方法的施工成本低，操作简便，施工周期也相对较短，因此其应用也越来越广泛。
3.2 钢筋混凝土管桩处理法
这是一种比较新的道路桥涵软弱地基处理方法。这种方法主要是使用机械设备浇筑混凝土管桩，在桩体内，让混凝土充分与土体进行结合，从而提高管桩和土体的摩擦力，是单根管桩的承载能力得到相应的提高。钢筋混凝土管桩处理法的施工速度比较快，且成桩的质量也非常好，耐久性强，适用范围也比较广，因此在当前有着越来越广泛的应用[3]。
3.3 碎石桩加固处理方法
碎石桩加固处理方法主要是通过振动、冲击等方式在软弱土层上打孔，然后把稳定性和固结性良好的砂石等挤压到软弱土层中去，从而形成密实度较好的桩体。砂石桩和原有的软弱地基共同组成密度较好的桥涵施工地基，从而提高软弱地基的承载能力及其抗变形能力。该方法主要适用于密度较低的松散砂土、粉土以及杂填土、素填土等。碎石桩加固处理方法的成本比较高，但是随着技术研发水平的不断提高，其也被施工单位视为一种不错的软弱地基处理方法。
4、加筋处理方法
加筋处理方法是指把土工合成材料，比如钢筋混凝土、钢带等铺设在人工填土的挡墙或者路堤内，或者是在边坡内打入土锚、土钉等等。加紧处理法可以提高软弱地基的整体承载能力及其抗变形能力。
四、桥涵通道软弱地基处理方法探究
如果桥涵的地基为软弱地基，那么其基础埋置的厚度已经很深，已经穿越了软土层，在这种情况下，软土地基一般不会出现大的沉降。但在桥头与路堤结合的部位，由于沉降的差异性比较大，在车辆通过处经常会出现纵坡突变状况。桥涵通道软弱地基处理方法有：
1、在桥梁通道处、涵洞以及路堤，应同时进行填筑施工，在桥台背应当使用渗水性能比较高的砂砾材料。
2、对于人工构造的部位，应当采用超载预压的方法，在桥头的两端引道80~100m的范围之内也应当使用预压的方式，从而加快固结的速度，在桥梁正式通车之后，降低软弱地基的沉降量。
3、如果路堤的标高较高，且其下方的软土层的厚度比较大，那么其处理的成本会非常高，在处理这部分的软土地基时，应当考虑时机，可采用桥涵跨过的方式处理。
4、桥台路堤软弱地基的具体处理方法是：为了尽可能提高软弱土层的固结速度，进而提高软弱地基的承载能力，应当减少软弱地基和桥台之间的沉降差；在桥台周围的一定范围内使用粉喷、旋喷桩和砂桩等加固软土地基。
5、对于涵洞与通道，适宜采取钢筋混凝土箱形结构，同时采用扩大地基基础的方式。这种方法施工简单方便，并且其施工成本较比较低。
结束语
综上所述，道路桥涵施工中的地基是桥涵与地表的连接部分，确保其施工质量具有重要的意义。而软弱地基的承载能力比较小，如果不对其进行处理，提高其承载能力和抗变形能力，则会对工程产生不良的影响。，因此，对于在软土基地上的开发和建造中所存在的问题，需要综合分析做出正确的处理措施，在利用资源的同时，保障安全施工和工程的质量。
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一、从人文历史解读概念原理，体会哲理智慧力学中经常采用严谨的语句来阐明概念和原理，而学生一般对于逻辑性强、叙述繁而冗长的概念容易产生断章取义或者片面的理解，无法把握概念的本质特征。针对教学中的这些难点，若将一些概念还原到它的历史出处，放在人文这个背景下进行解读，会起到一种展开、简化的作用，并能引起学生的注意力，增强学习的信心。例如问到土木专业的学生对土木工程的解释，大多数学生会谈到中国古建筑大多以土木为材，从成语“大兴土木”中可见一斑。中国古建筑中一脉相承的土木情结，形成了迥异于西方石构建筑的显著特色［4］。中国古建筑为何喜用土与木为材呢，从地理、技术原因引导学生想到文化的层面。看到“土”、“木”学生们很容易想到五行的“金、木、水、火、土”，土具中心地位，土的位置一旦确定，上下四方便会秩序井然。［5］土的颜色为黄色，代表大地。无论什么建筑，都要建在土地上。“皮之不存，毛将焉附”，因而地基的选取与建造都是最重要的，而地基在力学中的简化模型就是约束，减少体系自由度的装置，以保持结构几何不变。五行中的木代表东方，这个方位是太阳升起的地方，其代表色是青色，代表植物。建筑物以土为材，象征建筑物扎根于大地，从土地吸取有益于人类的地气，更好地造福人类。再从《易经》的五行相生相克来讲:木生火，火生土，木克土。土木材料的一大缺憾便是防火性差［6］，这也是中国古建筑遗留与欧洲相比较少的原因。材料是建筑结构的物质基础，不同的材料有不同的物理及视觉性质［7］，材料的力学性质必须符合结构中传递各种荷载而形成的受力关系，而这种关系就是我们力学中研究的核心。强度是力学中最重要最基本的概念之一，任何材料都有强度，做人也有强度，例如人的道德底线。稳定性的概念也体现出为人的态度，杆件失稳表现出的三种状态即稳定平衡、不稳定平衡和中性平衡不正是体现了威武不能屈、屈于困难、随遇而安的三种人生态度?［8］引用唐诗“春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横”，可形象又真实地描绘在河中荡漾的小船，要处于一个稳定的平衡位置，它总要横在河中。［9］1唐代冯延己的词“风乍起，吹皱一池春水”从力学角度来看，是一副流动不稳定性的画面，描述了风突然吹向平静的池面，引起细小波浪的过程。［9］39－43分析《材料力学》中动荷系数的影响因素时，对于水平冲击的动荷系数［10］，当静位移st增大，动荷系数Kd减小，从而降低冲击载荷和冲击应力。用古语的“柔能制刚”则形象地表述了这个原理:静位移大表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，再举汽车的安全气囊、桥墩的橡胶护舷为例，学生的认识就能触类旁通了。还有一些以科学家命名的公式如泊松比、胡克定律、莫尔圆与欧拉公式等，理论讲完后可简单介绍科学家个人的成长过程，以及与同时代的科学家群体及相互间研究的关系和研究流派，从而引出概念或某个力学原理的发展和完善的历史。讲述技术发展史，有助于人们完善技术本身。［11］例如弯曲正应力的研究历史［12］、扭转理论的研究历史［13］、强度理论的百年历史［14］，很多力学史研究者都在这方面做了大量工作可供我们力学教师参考。力学是一门既古老又成熟的学科，深入挖掘蕴藏其中的人文历史，可让学生从中准确地把握概念的本质和原理的应用范围，培养学生的创新精神与社会责任感。
二、从建筑史探寻力学模型来源，感受建筑艺术在教学中，经常发现学生迷惑于力学模型的来源以及简化过程，小到计算简图中的约束，大到整个结构体系。教师需要帮助学生主动将理论模型与现实世界中的结构对接起来，实际结构是多种多样的，人们要想严格地考虑每个结构的全部细节及各部分之间的相互作用来进行分析计算，是不现实的，必须有意识地略去一些次要因素，采用简化的图形来代替实际结构，于是就得到了结构的计算简图，计算简图为结构的分析奠定了基础。翻开建筑史，我们不难发现，力学中的众多模型都是来源于建筑，而建筑与力学的发展一直是如影随形的。阅读建筑是了解一种文化最好的方式，歌德说:建筑是凝固的音乐。在现代人的印象中:建筑师是属于艺术家范畴的，可工程师却脱离不了作技术的泥瓦匠的影子。但设计再巧妙的房子建不出来或建出来不能经久耐用，是没有价值的，建筑的艺术性往往与结构和构造技术巧妙的结合在一起［15］。以下几个力学模型，都是取自于建筑学发展历史中代表性的实例。
(一)框架结构框架结构的内力求解是《结构力学》的一大重点，回顾人类的建筑史，最早的框架结构来自于英国索尔兹伯里以北的巨石阵(Stonehenge)［16］8，约建于公元前3100年左右，这个用两竖一横的三块石头搭出来的结构在自然界中毫无先例可言，可以说是整个人类建筑的象征。最著名的框架结构是位于雅典卫城的帕特农(Parthenon)神庙，建于公元前477年，是古希腊建筑艺术的纪念碑［16］39－41。我国早在六千年前就已经建造了木框架结构房屋，主要采用木柱、木梁构成房屋的框架，屋顶与房檐的重量通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断的作用，而不是承担房屋重量的结构部分［17］。1996年2月3日我国的丽江地区发生了7级大地震，古城内土木构造的老民宅、老店铺虽然墙壁倒了，建筑构架依然挺立，使得古城的重建得以短期内完成并保持了原有的风貌。这种“墙倒屋不塌”的现象，主要得益于木构件都由榫卯连接，受到猛烈冲击时富有韧性，不至于发生断裂［18］［19］。因此，在地震中木结构房屋更抗震，也更便于灾后的恢复。尽管木框架房屋不再是当今建筑的主流，但这种科学技术需要我们进一步研究与继承，不能让它消失。
(二)中外柱式在学习压杆稳定时，对于受压杆件，最常见的就是顶天立地的柱子。室外的柱子，它总是立于正门前列最重要的部分，在室内也是空间最突出的部分。古埃及开创了以石料作为建筑梁柱等基本构件的建筑形式，古希腊的3种柱式:多立克式、爱奥尼式、科林斯式，构成了古希腊建筑的精髓［16］33－35。古罗马建筑直接继承并大大推进了古希腊建筑成就，例如闻名于世的古罗马角斗场中，自下而上各层采用不同的柱式结构，使这么一个庞然大物从视觉上感到重量的依次递减，稳定又活泼。学生们在欣赏形式美的同时，可适时抛出问题，引导学生思考柱式中的力学:柱子的受力特点与变形特点，柱长与截面的尺寸关系、长细比等，中外古典柱式造型上的差异，探讨柱子如此设计的力学原理。当时的中外工匠并不知道稳定理论，完全是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋［20］。列举这些人类发展历史中具有重大影响的实例，可以使学生在认识建筑、认识世界的过程中建立力学的概念，增加其文化品位。
关键词：土木工程概论；课程教学；教学方法；考核模式
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0068-02
土木工程作为一个专业覆盖面广、行业涉及面宽、对国民经济发展具有巨大推动作用的行业，在国民经济中具有非常重要的作用。1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的桥梁、道路、岩土等专业合并为土木工程，形成了一个宽口径的“大土木”专业，这一调整的目标是培养具有较宽理论基础、较强适应能力、较广专业视野的土木工程专门人才。在这一大背景下，“土木工程概论”课程应运而生。目前，国内各高校普遍针对土木工程及其相关专业本科生开设了该课程。“土木工程概论”的教学目的是：[1-4]使学生较全面了解土木工程专业所涉及的领域、包含的内容、所获得的成就及未来发展方向；从宏观视角了解土木工程专业的综合性、社会性及其在技术、经济与管理方面的统一性，初步涉及一些基本专业概念；引导学生了解自己对大土木下属众多学科中最感兴趣的方面，建立热爱土木工程专业的感情和对土木工程事业的责任心，为今后积极主动地学好专业课程、培养自主学习的能力打下基础。
相对于“土力学”或“画法几何”等专业基础课程，“土木工程概论”课程开设历史较短，目前还没有形成较为成熟的、被普遍认同和推崇的教学方法。因此，针对该课程展开深入的教学教法研究，对于切实提高课堂效率、改善教学效果无疑都大有裨益。
一、课程教学中存在的问题
现阶段“土木工程概论”课程在高校一般是作为土木工程专业的必修课及其他相关专业的选修课，开设时间一般为大一或大二期间。“土木工程概论”范围涵盖本专业全貌，这就要求学生必须站在学科全局的高度，对学科全貌充分认识与把握，以期做到理论基础扎实、专业知识面广、实践能力强、综合素质高，并有较强的运用和推广能力。[5]“土木工程概论”课程的任务是培养学生认识土木工程的专业范畴，初步建立解决问题的工程方法，掌握各类土木建筑工程的基本概念、基本理论和基本方法，为学习相关的后续课程打好必要的基础，能应用土木工程的理论和方法对一些简单的工程实际问题进行定性分析。[6-8]目前“土木工程概论”课程教学中主要存在以下问题：
1.内容宽泛粗浅，缺乏实践性的内容
作为一门引论性质的课程，它所涵盖的领域极为广泛，其内容涉及到工程材料、建筑工程、道路与铁道工程、桥梁工程、隧道与地下工程、岩土工程、水利工程、给排水工程、海洋工程、机场工程、项目管理、防灾减灾等，内容庞杂粗浅，课本往往只能点到即止。另外，书本概述性文字偏多，但囿于课时，课堂上大部分时间只能用于理论知识的讲解，缺少实践性的内容作为支撑。土木工程是一门实践性很强的学科，所有相关理论的出发点和归宿都是工程实践。[9]若能将讲授与实践有机结合起来，对于学生学习兴趣的培养和学习效果的改善都将产生巨大的帮助。
2.经典教材匮乏
开设土木工程专业的高校很多，相应的《土木工程概论》教材不一而足。事实上，出于各种原因，各高校往往热衷于组织本校师资力量来编纂教材，以满足课程开设需要。笔者认为，这样做虽然可行，但其合理性仍值得商榷。一方面，由于“土木工程概论”是一门内涵丰富、更新迅速、适用广泛的专业基础课，对于上海地区高校适用的《概论》教材，在四川或北京的高校同样适用，各校各自为政式地编著自己“独特的”《概论》教材实非必要，反而造成了人力物力财力的巨大浪费；另一方面，当师资力量不足时，教材之间抄袭严重，内容编排几近相同，与其说是自力更生，还不如说是自欺欺人。
3.对任课教师的要求很高
鉴于课程的重要性，教育部曾要求“要配备对土木工程有着深刻认识且具有丰富实践经验的教师来讲授这门课”。高校的实际情况是，具有丰富实践经验的教师往往还承担着更为繁重的专业课程的教学任务，而“概论”课程常常是由经验不丰富的讲师承担。但青年教师通常对自己的研究方向比较熟悉，而对于其他不相关的方向则知之甚少。由于实践不足，在讲述工程实例时就难以做到旁征博引、生动活泼、深入浅出。
4.课时过少，考核方式简单
就笔者的教学经历来看，“土木工程概论”课程的授课学时介于16～24学时之间，也就是说，每次上课（90分钟）都要讲完一章的内容，如建筑工程、道路与铁道工程等，由于知识点很多，难度较大，教学效果令人担忧。“概论”的考核方式大多采取开卷考试或提交小论文的形式，急功近利的学生常常只盼着“毕其功于一役”，疏于平时的学习积累，掌握知识的牢固性大打折扣。
二、“土木工程概论”的教学改革
1.增加课时量，增添实践性内容
建议在以后的课程设置中适当增加课时量。在现阶段的教学中，由于课时较少，课程教学质量难以保障。对于关键问题的讲解，应当更为全面而周详地讲述，尽量讲细讲透。例如讲述斜拉桥与梁桥的关系时，应结合“构造特点”“传力路径”“受力特征”“建造材料”等要点来综合讲述，这就需要增加课时量作为前提和保证。
“土木工程概论”的教学内容必须“理论联系实际”，从而培养出实用型人才。一方面，任课教师在授课前可通过网络等渠道收集关于土木工程的最新案例，对其新知识、新技术等进行整理、分析和总结，确保传授的知识与现实世界不脱节。另一方面，为了让学生更直观地认识各种土木工程，可适当安排一些现场教学，增加其感性认识，加深其对于土木工程的认识和理解，同时也有利于增加其学习兴趣。
2.重视教材及教师队伍建设
教材是教学观念和方法的反映，教材建设是提高教学质量的重要环节，是实现人才培养目标的关键。教材合理与否直接关系到教学效果。教材的内在质量要求教材具有科学性、可读性、知识性、思维性、启发性和教学的适用性。《土木工程概论》教材应当坚持实用性原则，尽量选用内容浅显易懂、条理清晰、图文并茂，且着重以介绍土木工程各学科的基本知识和共同特性为重点的教材。笔者建议应由全国性的各大学会组织人手联合编纂教材（每3～5年更新修订一次），然后在高校推广使用。
从教学规律上说，教师在教学过程中起主导作用，教学效果与教师素质直接相关。本课程由于涉及工程领域较多，这就要求任课教师不但要有丰富的教学经验，而且还要有扎实的专业背景知识和丰富的工程实践经验。因此，建立一支稳定的、高素质的教学队伍是改善教学效果的必要条件。就目前国内高校实际情况而言，主要有以下两种途径：一是在中青年教师中培养一批专业知识广博、科研实践能力强、教学基本功扎实的专业骨干教师承担本课程的教学任务；二是采取不同学科多位骨干教师共同授课的方式，每位教师讲授自己最擅长的学科方向，共同完成整门课程的教学任务。此外，应鼓励开设课程教法研讨会，各相关学科的教师聚集一堂，共同商讨、探索教学内容与教学方法。对于有条件的高校，还可提倡国际合作交流，尽快了解和吸收国内外土木工程领域的最新成果，以不断提高自身的业务素质。
3.教学方法和手段创新
为了培养学生的自主学习能力和创新思维，应逐步推广和不断完善启发式、讨论式、参与式教学方法，处理好教师主导和学生主动的关系，调动学生的学习积极性，激发学生的创造性思维。对于认真思考、积极回答问题的学生可以给予适当的奖励绩点，计入期末总成绩。要重视现代化教学技能，积极探索多媒体等现代信息技术手段，通过图像、声音、文字三者的有机结合，把教学内容立体、有序、生动地展现在学生面前。尤其是对于信息量大、难以描述的教学内容和最新研究成果、重大工程介绍等，更应该采用现代信息技术。例如在每一章讲授部分结束后，笔者会给学生播放一段事先精心准备好的土木工程教学视频，并同步进行必要的讲解，如“超级工程”“Discovery”等都为“土木工程概论”课程教学提供了丰富的素材。
4.考核方式改革
考核是检查教学效果的有效手段，为了提高“土木工程概论”课程的教学质量，对现行的考核方式进行改革势在必行。应积极探索灵活多样的考核方式，消除传统考核方式的弊端。笔者建议丰富考核内容，采取多种手段和方式对学习效果与成绩进行评价，如考勤、课堂问答、课后作业、读书（考察）报告、课程论文、开卷考试等，这样可以弥补单一、枯燥的考核方式的不足，逐步形成有利于促进学生综合素质提高和能力培养的考核评价机制。有条件的高校还可以推行理论考试和实践考试相结合的方式。
5.人文素养与综合素质的养成
人文素养的核心内容是对人类生存意义和价值的关怀，这就是“人文精神”。这其实是一种为人处世的基本的“德性”“价值观”和“人生哲学”，科学精神、艺术精神和道德精神均包含其中。人文社会学科包括美学、艺术、社会学、经济、人文历史、文学、哲学等等。[10]这些学科不直接对专业发展提供作用，但对于造就土木工程师的社会与人格素质具有极大的意义，并由此影响着其价值观与相应的思维、行动。人文素养是培养综合型人才的前提和基础，这对于理工科学生的教育具有独特而重要的作用。在对学生进行专业教育的同时，进行人文社会学科的灌输和熏陶，并把这些纳入人才培养计划和教学计划，从教育内容、教育主体、教育环境和教育方式上把德智体美几方面有机统一起来，促进学生全面发展，实现培养目标。
三、结语
第一，应根据“土木工程概论”课程特点，编制浅显易懂、条理清晰、图文并茂、与时俱进，且着重以介绍土木工程各学科的基本知识和共同特性为重点的教材，同时建设一支高素质的教学队伍。
第二，增加课时量，增加实践性内容，采用启发式、讨论式、参与式的教学方法，处理好教师主导和学生主动的关系，调动学生的学习积极性，激发学生的创造性思维。重视现代化教学技能，积极探索多媒体等现代信息技术手段。
第三，丰富考核内容，采取多种手段和方式对学习效果和成绩进行评价，弥补单一、枯燥的考核方式的不足，逐步形成有利于促进学生综合素质提高和能力培养的考核评价机制。有条件的高校还可以推行理论考试和实践考试相结合的方式。
第四，在对学生进行专业教育的同时，进行人文社会学科的灌输和熏陶，从教育内容、教育主体、教育环境和教育方式上把德、智、体、美几方面有机统一起来，促进学生的全面发展，并为其以后的专业课程学习打下良好的基础，培养出适合时代需要和科技发展要求的土木工程专业人才。
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【关键词】混凝土结构 教学改革 应用型
【中图分类号】 G642.0
前言
近年来的大学毕业生的就业压力和用人单位对土木工程专业人才的需求，加强对学生执业能力的培养已变得极为迫切。混凝土结构课程作为土木工程专业主干课程，在整个课程体系占有举足轻重的地位，对混凝土结构课程内容、教学方法进行适时顺势的调整和实践是十分有必要的。基于混凝土结构课程特点及以上原因，笔者大胆尝试，对混凝土结构课程内容及教学方法进行了改革，已取得了良好的成效。
1、课程特点及其在土木工程专业中的地位
混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论，属于专业基础课内容，具有概念多、公式多、符号多、计算量大和构造措施繁杂等特点。后者主要讲述梁板结构、单层工业厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容，具有系统性强，概念设计内容多等特点。
混凝土结构是理论性和工程应用性并重的一门课程，土木工程专业学生无论将来从事结构设计、施工监控、结构安全性评价、结构加固等，其实归根结底问题的本质就在于进行不同受力形式的混凝土构件截面的设计和校核，这恰恰是混凝土结构着重解决的问题。它决定了混凝土结构作为土木工程专业核心课程的地位，对混凝土结构知识的掌握和运用也将成为学生在毕业设计和日后从事专业技术工作的一把利器。
2、改革教学内容和教学方法
2.1 教学内容的改革
首先，将“土木工程材料”、“混凝土结构设计原理”、“混凝土结构设计”、“建筑结构抗震设计”、“高层建筑结构”等课程分别进行系列的整合和优化，避免重复，精简混凝土结构课程内容。如将荷载和设计原则等内容从其他同类课程中抽出，单独设一门“荷载和结构设计方法”课程；将混凝土和钢筋的材料性能部分归并于“土木工程材料”课程中，“混凝土结构设计原理”仅简单介绍混凝土和钢筋的力学性能；将构件和结构的抗震设计部分归并于“建筑结构抗震设计”课程中；将框-剪结构、剪力墙结构、筒体结构等部分归并于“高层建筑结构”课程中。当然，在授课过程中，我们也注重了专业课程之间的相互衔接。如在讲解第2章混凝土和钢筋的基本力学性能时，可结合前面课程《土木工程材料》对这部分的内容作以复习和补充，而学生对一些实际结构提取计算简图的能力则需要通过“结构力学”、“混凝土结构设计原理”、后续“房屋建筑结构设计”或“桥梁工程”等诸多专业课程学习来培养[1]。
另外，对土木工程专业的建筑结构和道桥工程方向，由于引用规范的不同导致混凝土结构设计原理的教学内容有较大的差异，如矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算，在《混凝土结构设计规范》和《公路桥规》中是大有不同的，具体见表1。
从表1所列内容可知：《混凝土结构设计规范》和《公路桥规》在偏心受压构件计算时都考虑了构件纵向弯曲引起的二阶弯矩的影响，即采用初始偏心距乘以一个偏心距增大系数来考虑。而在这两个规范中取值是不同的，在结构规范中，为轴向力对截面重心的偏心距与附加偏心距之和，而在桥涵规范中未考虑附加偏心距，初始偏心距就取成。而且，在两个规范中材料强度的表达符号也是有差别的等。
2.2 教学方法的改革
针对混凝土结构设计原理知识的“繁”、“杂”，在“教”的过程中更要注重授课的条理性、重点突出并指明规律。例如繁杂的计算公式主要来源于两个方面：一是基于构件在不同荷载作用下的破坏机理和形态，掌握各个临界状态下构件截面的应力分布情况，然后基于力的平衡条件、力矩平衡条件列出力学平衡方程，进而摆脱记忆公式带来的烦恼；而对于那些通过理论推导不能得出的半经验半理论公式，我们将教材和规范结合，以教材为蓝本分析构件破坏的影响因素，通过查规范得到相关计算方法，使学生在学习的过程中逐步熟悉如何正确使用规范。此外，对于那些琐碎的构造要求，以实际工程的介绍配合规范相关条文的要求，使同学们更加容易理解和记忆。
3、教学效果反馈
2009年以来，基于应用型土木工程人才的培养思路，我们对混凝土结构进行了有益的考试改革。混凝土结构设计原理的考核，采用平时成绩加期末考试成绩的方法，平时成绩主要是量化的练习、作业成绩，占总成绩的30%，期末考试成绩占70%，形式上采用闭卷。对混凝土结构设计采用开卷形式，考试题型和形式模拟国家注册结构工程师执业资格考试，允许学生带入教材、规范等参考资料，使学生在学校里就体验到日后执业考试的要求。表2是2008年（教改前）与2009年以来（教改后）教学效果的对比。
表2中的数据表明，2009年以来的教学改革和实践取得了良好的效果。同时，由于加强了在专业课程教学中对工程软件的学习，使同学们提前对结构设计过程中结构分析、截面设计、施工图绘制等各个过程有了较为深刻的了解。这样以来，一方面使学生在毕业设计中更容易入手，为部分同学考研复习取得了时间，也缓解了毕业设计时间紧、任务重和毕业生求职时间提前间的矛盾；另一方面学生的实际应用能力的强化，毕业生求职的竞争力就得以提升，实现了毕业生和用人单位的无缝连接。
参考文献
[1] 范颖芳，杨刚，刘婷婷.工程软件在《钢筋混凝土结构设计原理》课程教学中的应用初探，第十届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集[C]，中南大学出版社，2010，288-292.
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