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涉海土木工程概论课程建设初探
涉海土木工程概论课程建设初探
杨树桐，焦双健，孟珣
（中国海洋大学工程学院，山东青岛266100）
摘要：结合中国海洋大学土木工程学科在学校及山东省的地位和特点，提出了发展涉海土木工程专业的必要性。《土木工程概论》是土木工程专业本科生第一门专业课，其目的是让刚刚踏进校门的大一新生全面了解所学专业，激发他们的学习热情。涉海土木工程专业的建设，首先应该在这门课中融入涉海土木工程的理念。本文首先阐述了涉海土木的概念，明确了其与传统土木工程和海洋工程的区别。随后，针对《土木工程概论》中的各个专题，提出如何将涉海理念有效融入其中。进而让大一新生明确我校土木工程专业的特色之处，为培养具有海洋背景的土木工程专业的本科生奠定坚实基础。
关键词：涉海土木工程；土木工程概论；海洋背景
基金项目：2013年度中国海洋大学本科教育教学研究项目（2013YJ11）（2013YJ20）
作者简介：杨树桐，副教授，博士，研究方向为结构工程。
一、前言
土木工程是个庞大的学科，无论是在中国还是在国外，都有着悠久的历史、长期的发展历程。随着整个世界的日益变化，建筑也随科学的进步而发展。新的力学理念、新材料的发明和创造不断引入建筑中。土木工程，顾名思义，它是建造各种工程的统称，还包括水利工程、港口工程。而在我国，水利工程和港口工程也成为与土木工程十分密切的相对独立分支。土木工程既指建设的对象，即建造在地上、地下、水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测、设计施工、保养、维修等专业技术。随着人类社会的不断进步和发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，并派生出许多分支，如：建筑工程、铁路工程、道路工程、桥梁工程、特种工程结构等学科[1]。
目前，全国拥有土木工程专业的院校超过400所。我校中国海洋大学系教育部直属985、211院校，以海洋科学与水产为主要研究特色的综合型大学，但土木工程专业的排名在全国仅89位。其原因主要有以下几个方面：第一，专业历史较短。我校土木工程专业隶属于工程学院土木工程系。学院于1983年成立。1990年成立工民建专业，开始招收专科；1994年开始招收建筑工程专业本科；1999年更名为土木工程专业；2006年成立土木工程系。目前主要方向为建筑结构工程和道桥工程。第二，土木工程学科在全校属于弱势学科。中国海洋大学是以海洋、水产为主要特色，学校绝大部分资源投入海洋学科、水产学科、地学与海洋工程。传统的土木工程在海洋大学的地位较为尴尬。第三，青岛地处山东半岛，属于蓝色经济区。山东省政府、青岛市政府大力发展海洋产业，全力支持海洋事业的发展。此外，驻青高校中青岛理工大学、山东科技大学的土木工程学科历史悠久，发展较为全面。因而，我校土木工程的发展无法得到政府的大力支持。为了改变我校土木工程学科的现状，使其在中国海洋大学、青岛市甚至山东省占有一席之地，在传统土木工程中融入涉海的理念显得尤为重要。我校土木工程专业本科生的课程体系建设中必须将涉海作为特色，而且必须在大一新生中普及涉海土木工程教育。《土木工程概论》作为土木工程各专业课的入门课程，在其中融入涉海土木工程理念，让学生深刻领会专业的特色。
二、涉海土木工程的定义
涉海土木工程，与传统的海洋工程有本质区别。传统的海洋工程，从其所指的结构物角度来看，主要包括两类：沿岸结构物和近海结构物。沿岸结构物是指水工结构物，如防波堤、海底隧道等。近海结构物指与海上石油勘探及生产有关的海上石油钻井平台、生产平台、贮油罐以及未来可能出现的各种结构物。实际上，海洋工程多是为海洋石油工业服务。涉海土木工程作为一个新的概念，与传统的土木工程有一定的区别，本文将其定义为传统的建筑物与构筑物在海洋环境中的实现。换句话说，利用陆上建筑物、桥梁等的设计方法和理念，结合材料耐久性的相关知识，为海上建筑物、跨海大桥、海底隧道等涉海的土木工程领域服务。发展涉海土木工程，不仅为我校土木工程专业发展和学科建设提供方向，同时也响应国家大力发展海洋产业的号召。为目前国家重点支持的海岛建设事业输送优秀人才。
三、《土木工程概论》中融入涉海的理念
《土木工程概论》在整个土木工程专业课程体系中起着十分重要的向导作用，肩负着把刚刚高中毕业的大一新生迎接入土木工程行业大门并使他们了解、熟悉进而热爱这个专业的重要使命[2]。《土木工程概论》这门课程涉及的知识面很广，主要包括土木工程材料、基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程、给排水工程、土木工程施工、建设项目管理、工程防灾和抗灾、数字化技术在土木工程中的应用、土木工程设计方法[3]。我校土木工程专业的《土木工程概论》课程安排在大一的第一学期，开课9个周，共计18学时。课程讲解以专题的形式进行，分别为专业课程介绍、建筑设计概论、工程结构概论、工程材料概论、工程力学概论、工程施工概论、经济管理概论、道路桥梁概论和工程防灾概论。
在每一个专题中融入涉海的理念，将成为我校土木工程专业概论的特色和发展方向。
《土木工程概论》的第一讲专业课程介绍中，应首先为大一新生介绍我校土木工程的特色之处，提出涉海土木工程的概念，并让学生们明确其与传统的土木工程和海洋工程的区别。在此基础上介绍专业开设的课程和学科的发展特点。希望通过第一专题的学习，使得大一新生在脑海中初步形成涉海土木工程的概念。
土木工程设计主要是建筑设计与结构设计。因而，《土木工程概论》的第二讲与第三讲是土木工程专业学生的入门章节。以往两部分的讲解中主要针对的是陆地房屋与桥梁。根据涉海土木工程的特点，今后这两个专题的讲解中应以海岸与海上建筑作为重点分析的对象。建筑设计方面，将从建筑物体型选择、通风、采光等方面介绍滨海地区建筑物与海上建筑物的建筑设计特点，合理规划方案。并为学生们展示一些海上建筑物的真实照片或效果图。结构设计方面，应在讲解陆上建筑物结构设计原理、结构分类的基础上，重点介绍海洋环境下建筑物与桥梁的特点，主要包括荷载形式、钢筋选型和混凝土保护层厚度的确定等。课件中尽可能多搜集一些海上娱乐中心、跨海大桥、海底隧道等的图片为学生们展示，同时介绍涉海结构的特点。
土木工程材料是土木工程中的一个重要组成部分。以往该专题的讲解主要包括传统建筑材料、近代建筑材料及现代建筑材料。涉海建筑物和构筑物中，由于海洋环境下氯盐和硫酸盐的侵蚀，材料的耐久性问题显得尤为重要。该部分中，除了目前陆上土木常用的建筑材料外，高耐久性材料应为学生们做一定的介绍。
工程力学概论是我校土木工程教研室经过讨论并结合学生们专业课的学习情况，增设的一个专题。结构设计是通过确定的荷载形式，选择合适的材料，以经济为代价，利用力学原理对结构构件进行合理的设计。因而，工程力学是结构设计的基础。但同时也是土木专业学生们学习难度较大的课程。在《土木工程概论》中开设工程力学概论这一专题，旨在让大一新生提前在脑海中形成力学的概念，培养大家学习力学的兴趣。为后续工程力学课程的学习做好铺垫。以往工程力学概论专题中主要介绍理论力学、材料力学和结构力学三大力学，同时对土力学和弹性力学也做简单的介绍。但作为涉海土木工程专业的建设，考虑到建筑物和构筑物所处的环境，水力学与流体力学将成为土木工程专业本科生的必修课程。因此，工程力学概论专题中，水力学也应该作为重点介绍的内容。且以视频的方式为学生们展示流体作用方式和特点。
工程施工概论专题主要包括基础工程施工、结构工程施工、现代施工技术、施工组织和施工技术发展展望。作为近海及海岸建筑物与结构物的施工，基础工程施工是关键。该专题宜将海岸地区吹填土等软土地基处理和近海地区桩基础施工补充其中，并作为重点讲解内容之一。施工组织设计方面，宜结合港口码头施工组织进行讲解。该部分专题配合相关的视频或动画，增强学生们的感性认识，激发大家学习涉海土木工程的热情。
道路桥梁概论专题中，除了路面结构、路基、道路线形设计、桥梁选型、桥墩等，应着重介绍目前世界上已建成的跨海大桥与海底隧道，以体现涉海土木工程的特点。该专题可以大量图片的方式为学生们展示美国的金门大桥、我国的东海大桥、杭州湾大桥以及日本的青函隧道、青岛的胶州湾海底隧道等世界著名的海底隧道。
以往在工程防灾概论专题中，主要介绍三种灾害，即地震、风灾和地质灾害（山体滑坡）。而处于海洋环境下的结构物，海上的台风、海浪的冲击作用，甚至海啸应是涉海土木工程领域常见的灾害型式。该专题的讲解中，应重点介绍滨海地区强台风和海啸引起的地质灾害情况，并赋以相应的图片或视频。在此基础上通过工程实例介绍沿海或海上结构抗灾及改造加固。
四、结论
为提升中国海洋大学土木工程学科在学校及山东省的地位，结合学校特色发展涉海土木工程专业势在必行。《土木工程概论》作为土木工程专业本科生第一门专业课，其目的是让刚刚踏进校门的大一新生全面了解所学专业，激发他们的学习热情。涉海土木工程专业的建设，首先应该在《土木工程概论》这门课中融入涉海土木工程的理念。本文首先阐述了涉海土木的概念，明确了其与传统土木工程和海洋工程的区别。随后，针对《土木工程概论》中的八个专题，即专业课程介绍、建筑设计概论、工程结构概论、工程材料概论、工程力学概论、工程施工概论、道路桥梁概论和工程防灾概论，分别阐述了如何将涉海理念有效融入其中。进而让大一新生明确我校土木工程专业的特色之处，为培养具有海洋背景的土木工程专业的本科生奠定坚实基础。
参考文献：
[1]崔京浩。土木工程———一个平实而又重要的学科[J].工程力学，2007，24（Sup.I）：1-31.
[2]张文华。《土木工程概论》教学研究[J].教育教学论坛，2014，（8）：69-70.
[3]叶志明。土木工程概论[M].北京：高等教育出版社，2009.
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