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(一)基于工作過程,構建課程設計體系
通過鋼鐵企業調研、專家座談和畢業生調查等方法,確定材料成型及控制工程專業培養的目標崗位,確定各個崗位的代表性工作任務,然后分析每個崗位的典型工作任務,根據工作任務提煉為行動領域,按照教育教學方法將行動領域轉化為學習領域,再轉化為該學習領域課程。
(二)多方參與,提高教學質量
在課程設計資源整合時,與中冶賽迪、重鋼股份有限公司等單位的行業專家、校外兼職教師進行溝通、協商,共同確立改革方案。校內專業教師主要負責調研資料的整理、課程理論基礎的搜集論證,以及協調校內外教師的工作。行業專家主要負責學生的現場實踐工作,并指導校內教師,確保課程設計體系的準確性。校外教師有選擇地參與課程的教學過程,提供相關的實踐案例。在課程設計的實施過程中,堅持行業專家、校內專業教師和校外兼職教師的多元化教學,改善教學效果,提高教學質量。
(三)采用任務驅動,重點培養實踐能力
按照教學大綱的要求確定課程設計教學內容,課程設計的內容要體現項目導向任務驅動的教學理念。具體做法是根據教學大綱設計學習情境,在各種學習情境下分解具體任務。如加熱爐課程設計,其典型任務是熟練掌握加熱工藝要求,并對加熱生產過程進行控制,根據該典型任務確定加熱爐設計的下分任務,包括燃料燃燒計算、爐子的熱工制度(包括爐溫制度、供熱制度、爐壓制度及鋼種的加熱工藝制度)和爐膛主要尺寸的確定、爐膛熱交換和金屬加熱時間計算、爐體結構及煙囪等輔助設備的設計,在具體的設計過程中只需進行下分任務的設計即可。
(四)堅持行動導向,注重實踐能力培養
以加熱爐課程設計為例,一方面通過一個個下分任務的完成,使學生能夠在完成每一個下分任務的同時,不斷積累經驗,逐步掌握加熱工藝制度制訂的方法,充分利用所學理論知識,逐步建構較為完整的加熱爐作業區工藝和設備情況,明確加熱崗位的任務和職責,初步形成職業習慣,畢業后可以直接勝任加熱崗位工作。另一方面,該課程設計結合操爐工考試相關的內容,引入行業標準,實現理論和實踐的融通,提高學生的實際應用水平。
二、基于“工作過程”法的設計思路
(一)以能力為本位,確定課程設計教學目標
課程設計教學目標,是學生通過課程設計的實踐鍛煉在職業能力和知識認知上要達到的具體標準,它既是課程教學的龍頭,又是課程教學質量評價的依據,因此必須認真分析和論證。以加熱爐課程設計為例,筆者根據分析論證,確定其課程目標為:(1)能力目標。學會制訂加熱工藝制度(包括加熱溫度、加熱速度、加熱時間);能正確進行爐膛尺寸設計,熟練掌握不同鋼種的加熱要求。(2)知識目標。熟悉加熱制度制訂的依據,掌握爐型特點和結構設計的要求;熟練掌握加熱的特點和要求,準確掌握不同加熱缺陷的特點和判斷。
(二)以工作過程為導向,選取教學內容
同樣以加熱爐課程設計為例,通過在特定條件下進行加熱爐初步設計(包括燃料燃燒計算、爐子的熱工制度和爐膛主要尺寸的確定、爐膛熱交換和金屬加熱時間計算、爐體結構及煙囪等輔助設備的設計),要求學生把理論和實踐結合起來,培養學生綜合應用所學的理論知識去分析和解決工程實際問題的能力,幫助學生鞏固、深化和拓展知識面,使之得到一次較全面的設計訓練,為實際工程設計奠定基礎。
(三)以項目教學為手段,實現教學目標
課程設計教學充分體現了專業性、應用性和實踐性。加熱爐課程設計的具體思路是:首先,明確該課程與專業、職業的關系,確定該課程是材料成型及控制工程專業的核心課程。其次,進行學習情境和任務的設計,即確定教學內容。如在確定加熱溫度的過程中既考慮避免出現過熱過燒,還要考慮Si、Mn等合金元素的影響及加熱目的,從而進行綜合確定。最后,進行考核與評價。通過聘請賽迪工業爐和重鋼集團的專家進行現場數據對比分析,確定設計與現場生產的差距,從而確定合理的評價體系,促進課程設計的不斷完善。
(四)構建多元化、開放式的教學評價體系
仍以加熱爐課程設計為例,從入爐到出爐采用流程化作業,根據工藝的各個環節,將每一段的溫度、速度和爐壓確定有機結合起來,制訂適合生產現場的工藝制度。在考核方面進行多元化考核,在結束設計后,學生采用答辯的方式將自己的設計思路、理念和工藝規程進行有效整合,老師結合學生的答辯提出問題,最后送行業專家評閱,從而實現過程性考核和結果性考核的有機結合。
三、基于“工作過程”法的實踐效果
2012年下半年開始用基于“工作過程”法對材料成型及控制工程專業的課程設計類實踐課進行改革,將現場數據采集和課堂工藝設計有機結合起來,經過兩年的教學實踐,采用平時觀察、訪談等方式分析了該方法的實施效果。
(一)提高了學生的學習興趣
采用基于“工作過程”法,將現場的工藝設計搬到課程設計里面,利用課程設計完成現場工藝參數的選擇和確定,利用課程設計解決現場的實際問題,顯著提高了學生的學習興趣。
(二)提高了課程設計的學習效果
基于“工作過程”法將理論課程和實踐課程有效結合起來,將知識體系進行重新構建,擴展了學習的時間和空間,為學生的深入思考和廣泛交流提供了便利,加深了學生對理論知識的理解,能夠從生產實際出發,主動提出問題、分析問題和解決問題,使學生從以前的不問所以然的埋頭計算變成了分析工藝參數和處理現場問題的參與者,從而促進了對知識的理解與應用。
四、結語
1)橋梁工程是復雜的,其工程合理性和結構合理性的判斷較為困難,真正掌握橋梁工程核心技術的人才資源極度稀缺,因此一般工程設計很容易出錯,設計的反復次數多,且是串行模式的反復。2)橋梁工程是高度危險的,其結構體系復雜,荷載大,結構容易損傷,極易出現病害,影響結構安全。同時,結構上面是高速行駛的車輛,結構病害極易引發交通事故,不僅會對人民的生命財產帶來危害,而且還會對國民經濟造成不良影響。因此,上述因素導致國家高度重視橋梁工程的審查,級級審核次數多;而因為審查資源稀缺,最終導致級級審查為串行模式,設計者必須完成每次的審查修改才能向下次審查提交設計圖紙。3)橋梁工程圖紙制作工作量巨大,導致校核工作量急劇增加。4)橋梁工程設計周期緊,資料不全,反復次數多,這也屬于串行模式的反復。總體來說,橋梁工程設計圖紙制作工作量大,圖紙制作反復的次數多,且屬于串行模式的反復。因此,目前橋梁工程設計的主要問題不在于信息共享和團隊協作,而在于信息的正確加工能力,即資料齊備后制作的設計方案,不管多少次、多少級別的審查,方案都沒有問題或者只有少量問題,從而從根本上消除或者明顯減少因設計反復引發的工作量。這需要高端技術人員加入設計團隊,但高端設計人員資源都很稀缺。因此,對于橋梁工程設計而言,目前協作平臺的重點應放在高端技術的共享和貫徹上。協作角色的重點是表1中的設計院專業副總,其是設計院的技術靈魂,具體工程一定要他們深度切入協作。
2問題與對策
上述分析表明,由于橋梁工程的復雜性和危險性等,致使橋梁設計必定是反復的;由于高端人員的稀缺性,導致這種反復必然是串行的。由于高端人員的稀缺性目前難以解決,導致串行性難以解決,因此,協同機制改進的重點是設計的反復性。設計反復性包含2個主要方面,一是反復的次數;二是每次反復的制作工作量。要想使反復次數降到最低,則質量必須絕對可靠,而這需要設計院專業副總深度切入協作才可能達到。1次反復的制作工作量包括2個方面,一是設計思想的變更工作量,其牽涉到更改一系列設計關鍵值;二是設計思想表達制作的工作量,即工程圖紙繪制工作量。通常,設計思想變更工作量較少,制圖工作量變更較多,其可以通過參數化制圖工具來解決。目前如何能讓設計院專業副總深度切入具體工程項目的設計協作是一個亟待解決的問題。也就是說,專業副總究竟最后控制了什么?如果能把專業副總控制的內容提前告知設計團隊,那么設計圖紙制作質量將得到大大提高。目前專業副總控制的內容是以設計指導書的形式來表達的,但是不夠精細,且還是靠人工執行的,執行質量還不一定能達到專業副總要求的水平,因此專業副總控制的內容還需要更精確的方式表達,并采用更精確的方式來實施。筆者基于設計經驗,認為數字化控制技術的應用應該是一個最好的解決方案。下面對該解決方案進行簡單介紹。
2.1數字化設計指導書建立
首先要將最終工程結構參數化,即根據橋梁結構的固定規則去掉大部分不受外界參數影響的參數,剩下的就是依工程情況而變的少部分參數,也就是橋梁結構的關鍵參數;然后再將工程條件(如技術標準、地質、自然條件等)參數化,各參數根據其自身特點建立分級標準;最后建立一個關系數據庫,即各種工程條件參數值對應的各種橋梁結構關鍵參數值,該數據庫就是橋梁設計經驗庫,也是數字化設計指導書的具體形式。實際工程設計時,只需明確工程條件參數值即可自動搜索橋梁設計經驗庫,高質、高效地形成橋梁方案。該庫是設計院專業副總畢生心血的結晶,是他們多年理論與實踐經驗以數字化方式保存的成果,項目組可以在設計開始時就直接應用專業副總的經驗,且應用過程是數字化控制的,完全能達到高精度的標準;專業副總也可隨時修改指導書的內容,項目組直接應用修改后的設計指導書,達到設計人員與專業副總的高端思想隨時保持一致。
2.2計算控制平臺建立
建立結構計算工具、造價估算工具及三維效果圖工具,對實際工程結構的安全系數、材料指標、美觀指標進行計算,并將其與專業副總的控制指標進行對比,既可校驗指導書的正確性,又可確保具體工程的質量。
2.3高效協作操作平臺建立
協作操作平臺必須能完成橋梁的方案設計,智能應用數字化設計指導書,自動調用參數化制圖平臺并生成工程圖紙,自動建立計算模型以控制工程項目的工程合理性。設計團隊中各角色必須有自己獨立的操作界面,可以進行獨立的數據遷入/遷出操作,以提高項目設計中的并行能力。同時要嚴格權限管理,更新數據的權限主要是確保數據安全,查詢數據的權限主要是確保數據保密。
3結語
(1)設計過程的工程造價:
工程造價就是工程項目的建造價格,指的是完成一項建設項目任務,需要花費的費用。工程項目如果有著較大的規模,那么就可以劃分為三個階段,分別是工程可行性研究報告、初步設計以及施工圖設計。要想控制工程造價,設計階段是不容忽視的,可以避免在施工之前,對設計進行不必要的更改,促使設計過程中的損失得到減小。在可行性方案設計的過程中,總投資估算,對項目投資目標進行確定和分配,并且在實施過程中,調整分配和分解規劃投資。在初步設計階段,通過設計概算,來對投資控制在相應的范圍之內,達到成本控制的目的。
(2)設計過程中造價的存在問題:
通過調查研究發現,還有諸多問題存在于設計過程中的造價控制方面,主要包括的內容;沒有充分重視設計方案的選擇,在選擇設計方案的過程中,沒有結合客觀的數據分析,來評價設計方案,存在著較強的主觀性,那么就可能舍棄掉很多優秀的方案;其次是設計與施工脫離,在工程項目設計過程中,相關人員沒有充分了解當地的材料,使工程施工無法就地取材,造成工程浪費,增加造價;另外,在設計過程中現場施工的適用性也沒有得到足夠的重視,這樣施工圖就與施工情況不相符合,影響到正常的施工,需要更改圖紙設計,那么就需要投入更大的成本,促使經濟效益降低。再次,沒有健全的監督機制和風險評估機制,在設計過程中,沒有健全的監督和風險評估制度,在施工過程中,違反了相關規范,如果有問題出現,僅僅是將設計費給退還回去。
(3)設計過程中造價控制方法:
具體來講,在項目設計過程中,主要采取幾種造價控制方法,首先是招標機制,在企業項目對設計方案進行選擇的過程中,招標機制可以發揮很大的作用,要充分結合項目的內容和特點,來對招標形式進行合理選擇,一般包括兩種招標形式,分別是邀請招標和公開招標。借助于招標形式,來對比不同設計方的方案,將有著較強技術性、較為全面的功能以及較好經濟性的方案給選擇出來,以便更好的控制造價成本;其次是限額設計,在工程項目設計中,限額設計指的是結合投資情況,合理分配投資資源,合理規劃設計環節的成本,保證消費資源不會超出投資資源,嚴格控制工程設計階段的造價;再次是方案推選,對可行性研究報告進行學習,對比不同方案的技術設計,進行方案的經濟性論證,將最為合適的設計方案給找出來,并且對工程設計進行優化,科學的論證方案,促使項目投資質量得到保證,設計周期也可以得到有效縮短,將成本管理和控制給有效實施下去;最后是全生命周期設計,在項目設計中,需要引入全壽命周期理念,科學的規劃和設計設計環節中參與的各項成本;并且,在產品適用的全生命周期內,還需要最大限度的降低設計的造價成本,以便得出最為合理的造價成本。
2設計階段有效控制造價的措施
(1)工程設計階段經濟論證:
將科學的方法運用到工程設計環節,進行經濟論證,將合理的優化設計方案給選出來,然后從技術性和經濟性方面進行論證,在促使工程結構以及性能要求得到滿足的基礎上,有機結合定量分析方式和定性分析方法,提高設計方案的經濟性和合理性。
(2)規范設計管理體制:
要結合具體情況,對設計管理體制進行構建,對造價控制雙方的責任進行明確,并且將項目法人責任制度給實行下去,對投資風險進行有效承擔,對責任主體進行明確,這樣在設計階段內,設計單位就會主動控制造價,實現項目效益提高的目的。同時,結合項目具體情況,對組織管理機構進行針對性的構建,在控制的過程中,從設計的質量、進度以及造價等出發,并且構建一個反饋機制,貫穿于項目組織建設、投標以及設計過程控制等諸多方面,進行設計管理規范的構建工作,并且將其指導作用給充分發揮出來。
(3)要對設計人員的素質和經濟觀念進行提高:
工程設計人員需要充分認識到成本控制的重要性,并且在工程設計中,融入經濟性的理念,有機結合技術和工程概預算,促使項目的經濟效益得到提高。采取一系列的措施,促使工程設計人員的素質水平得到提升,并且將合理的控制方法應用到工程造價環節,實現造價控制水平提高的目的。
(4)在設計方案優化中有機結合招標機制:
將招標方式應用到工程項目設計方案中,提高選擇和競爭的作用,可以將更加優質的方案給選出來,以便在投資可控范圍內設置工程預算,提高造價控制的質量和效果。在招標環節中,需要規范性管理招標標準、目的、程序等,從而更好的控制工程造價。
(5)提倡標準化設計:
將標準化設計應用到工程項目的設計階段,可以促使工程設計效率得到有效提升,實現設計成本得到降低的目的,另外,設計周期也可以得到縮短,經濟性較高。
(6)制定設計階段監理制度:
要結合具體情況,對監理制度進行合理構建,將監理制度的協調和約束作用給充分發揮出來,促使廣大設計人員充分認識到造價的重要性,考量設計工程設計的質量和經濟性,對設計結構進行優化,實現設計水平提高的目的。要跟蹤和考核設計的全過程中,實時更新設計水平。
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