可持續性建筑在《土木工程概論》教學中的思考

摘要：自從1998年教育部新的本科土木工程專業教學目錄出現后，就設置了土木工程概論這門課程。針對這門課程的教學，該如何應對，對教師和學生都是一個磨合和思索的過程。概論課程當中涉及的面非常廣，安排的課時又很有限，筆者認為應該在土木工程前言方面下功夫，讓學生真正意識到自己作為土木工程中生力軍的使命。

關鍵詞：教學意義 教學內容 教學方法 教學重點

1《土木工程概論》課程開設的意義

1998年教育部頒布了新的本科土木工程專業目錄，新目錄的頒布使我國普通高等學校的土木工程專業正式規范于“大土木”的框架。現今的“大土木”包括了原來的建筑工程專業、交通土建工程、礦井建設、城鎮建設、工業設備安裝工程、涉外建筑工程等專業，但新的土木工程專業并不是以前土木工程相關專業的簡單歸并與重復，而是更高意義上的整合與擴展。本課程旨在使土木工程專業的低年級學生了解土木工程的基本內容、歷史現狀和發展情況，了解土木工程的基本理論知識，提高學生對土木工程專業的興趣，作為以后學習的良好鋪墊。以前土木工程專業都沒有開設這門概論課，學生只有到了大二下學期以后才逐漸接觸到一些專業基礎課及專業課，致使學生入校后感到茫然，對自己要學的專業及以后的從業方向不明了，不能做到有目的地、主動地學習。

2《土木工程概論》課程教學中的思考

2.1 教學內容

土木工程是一種工程分科，是用石材、磚、砂漿、水泥等建筑材料修建房屋、鐵路、道路、橋梁等工程的生產活動和工程技術。同時，它也是一種學科，運用數學、物理、化學等基礎科學知識，力學、材料等技術科學知識以及土木工程方面的工程技術知識來研究、設計、修建各種建筑物和構筑物的一門學科。土木工程概論這門課程包含的內容很多，讓學生對自身專業有了一個比較全面和全新的認識及了解。人類歷史的發展離不開工程的建設，衣食住行無一不與之相關，水利、軍事、土木工程與人類生活生生相息。

我校所采用的教材是羅福午主編的《土木工程（專業》概論》，武漢理工大學出版社出版，第三版。該書是在2001年出版的《土木工程（專業）概論》的基礎上修訂而成的。該書對原教材作了較大的修改，在保持教材原有特點的同時，對部分內容進行了刪減、增擴，使教材從學科概論的視角反映土木工程的綜合性、社會性及其在技術、經濟與管理方面的統一性，并在進行工程教育的過程中告訴學生從事土木工程專業的思想和方法。該書著重介紹土木工程專業的基本內容，以簡明、新穎、實用的內容幫助學生了解土木工程所涉及的范圍、成就和最新發展等情況。全書共分十五章，分別為土木工程專業培養目標和人才素質要求、土木工程的內涵和發展簡史、土木工程材料、土木工程中的力學和結構概念、建筑工程概述、地下工程概述、橋梁工程、道路工程、鐵路工程、港口、海洋和飛機場工程、給排水工程和環境工程、土木工程的建設、工程災害與抗災、土木工程的展望和土木工程專業的教學安排等內容。

2.2教學方法

2.2.1 理論聯系實際

在教學的過程中穿插實踐課，安排學生在施工現場身臨其境，布置作業，安排學生按照要求做一些與專業相關的調查和觀摩。我在教學的過程當中，就要求學生到工地去簡單勾畫一個施工現場的平面布置圖，施工現場平面圖的布置是學生大學四年必須要學習的專業知識，是施工組織設計的內容之一，是技術標當中的重要內容。在土木工程概論教學當中讓學生有個感性的認識，具體繪圖原理就在以后的專業課當中逐步去學習。當然其它方面的內容也要結合實際，給學生一些簡單的案例，從而提高學生對這門課的學習興趣，增強學生對所學專業的認知。

2.2.2 采用多媒體輔助教學

土木工程概論作為土木工程相關專業必修的一門專業基礎課，實踐性環節教學要求較高，其內容組成中既有結構、荷載、構造、技術、經濟管理等主線內容，又有具體的房屋建筑構造(基礎、墻體、樓地面、屋蓋等)、道路構造(面層、基層、底層、墊層等)、橋梁構造(基礎、墩、梁、橋面系)等具體內容，為能直觀反映相關內容，除利用扼要的文字表達外，我們通過現場拍攝、已有圖片掃描、原有音像資料的剪接、運用AutoCAD、3DMX等工具進行繪制等形式，結合主線內容配備了大量的圖片音像資料，加大了信息量，增強了感性認識，以期達到保證課件質量、提高課堂教學效果的目的。

3 《土木工程概論》課程的教學重點

土木工程中教學重點放在土木工程的展望方面。筆者從事這門課的教學已經有幾年時間了，而且還擔任土木工程專業其他專業課的教學，發現在整個四年的教學計劃中沒有單獨的課程來講述土木工程的展望方向，特別是土木工程的可持續發展，而這部分的內容對一個從事土木工程的人才來說是必須具備的素質，對整個行業、整個人類、整個地球都有裨益。不能說通過課堂上有限的課時講解就能讓學生具體地掌握很多內容，最少應該讓學生有個深刻的印象，在以后的工作當中時時有這種思想的貫通，這樣土木工程的可持續發展才有希望。

土木工程的展望方向，也是土木工程的前沿問題，作為土木工程師有責任去把握。具體體現在以下幾個方面：

3.1 建筑材料向高性能、多品種和組合利用方向發展

傳統建筑材料既要改善性能，又要增加其品種：比如粘土實心磚向空心磚發展，粘土制品向非粘土制品發展，單一墻體向復合型墻體發展；混凝土向快硬、高強、輕質、復合和環保節能方向發展；鋼材的發展是采用低合金、熱處理方法提高其屈服點和綜合性能。組合材料要大力加以開發，兩種或兩種以上的材料組合，利用各自的優越性開發出高性能的便于使用的建筑產品，應該成為21世紀土木工程的一個重要特征。化學合成材料用于抗力結構是材料發展的嶄新領域，現階段化學合成材料一般只用于裝飾配件及外圍部件。

3.2 土木工程向更高、更深、更快的方向發展

為了拓展發展空間，土木工程向更高、更深的方向發展，現在高樓比比皆是。目前最高建筑是被稱為“臺北新地標”的101大樓，該校于1998年1月動工，樓高508米（含天線），主體工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“風阻尼器”，還有兩臺世界最高速的電梯，從一樓到89樓只要39秒的時間。日本提出的摩天城方案是400米見方，地下60米深、地上1000米高的六邊形建筑，總建筑面積800萬平方米，可居住3.5萬人。

土木工程向更快的方向發展，便出現了高速鐵路、公路和隧道。磁懸浮列車的設計時速可達500Km/h，目前運行中的上海磁懸浮列車工程西起軌道交通二號線龍陽路站，東至浦東國際機場，它既是連接機場和市區的大運量高速交通線，也是一條觀光旅游線，是新世紀上海交通建設的重點項目。路線正線長30公里，設計時速為430公里/小時，總投資約89億元人民幣。

3.3 大力發展計算機技術在土木工程中的應用

目前狀況是計算機輔助設計、計算、造價計算、管理等，發展智能建筑是推廣計算機在土木工程中應用的一個方面。

3.4 土木工程的生產技術和生產方式將發生重大變化

人工向機械化、工業化轉變；企業管理模式改變，由原來的計劃經濟體制向市場經濟轉變，全面推廣“項目管理制”。

3.5 向沙漠和海洋進軍

（1）向海洋拓寬

為了防止機場噪音對城市居民的影響，也為了節約使用陸地，日本關西國際機場建造在位于大阪府泉州沖海域的人工島上。2000年7月5日，日本一座長1000m 的浮動機場已試飛成功。預計今后日本將會出現越來越多類似的人造陸地。可行性研究表明上海應向海要地，近海建設人工島。建成后，既可得到深水泊位，且四周水域全可利用。如海上機場、海上垃圾場、港口等都適合建在離城市不遠的近海。

（2）向沙漠進軍

全世界約有1／3陸地為沙漠。世界最大的撒哈拉沙漠是石漠，由許多山峰被侵蝕而成，世界未來學會對下世紀初世界十大工程設想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。如果沙漠大面積綠化，將同時改造了沙漠氣候。改造沙漠首先必需有水，然后才能綠化和改造砂土。光靠興修水利引進淡水還不夠，國際上正在研究開發使用太陽能淡化海水方案。

3.6 發展可持續性的土木工程

世界環境與發展委員會在1987年為可持續發展做出的定義是：“可持續是指資源的開發利用、投資的指導、技術發展的方向與制度變化相互協調，并使當前和未來滿足人類需要與渴望的潛在能力得以改善的一種變化過程；可持續發展可在不犧牲后代滿足其需要能力的條件下滿足當前的需要。”

可持續土木工程包括以下幾個方面的概念：有能源意識，能促進自然資源保護的建筑；能綜合考慮資源和能源效應，能在建筑使用、材料選擇、生態平衡、自然景色、社會發展問題上整體考慮，并能在改善生活質量、謀取經濟福利的同時大大減少對自然環境有害沖擊；能從再生的能源中獲利，盡量少使用非再生資源，多使用可更新資源，更有效地利用能源，更大循環地利用合成材料；改建老建筑物，使其得以新生。

土木工程師應當支持可持續發展，并致力于推動民眾認識和理解可持續發展的需要，為了子孫后代創建一個生態可持續發展的世界所需要的政策和技術。工程師除了要有這個意識外，還應付出具體的行動，應在創新和規劃與設計當中起主導作用，創新是一種推介和使用新思想、新技術、新工藝的活動，在世界各國與全球的市場經濟中起著重要作用。就可持續發展來說，規劃與設計是關鍵領域，工程師對它們頗具影響力。土木工程師在這方面應大有所為！

結語

我們要充分利用有限的課時，讓學生掌握更多的土木工程相關信息，采用合理的、先進的教學方法，重點突出的講授好這門概論課，對學生的四年學習形成一種良好的引導。