摘要：《拱壩設(shè)計(jì)》是水利水電工程專業(yè)本科生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合檢驗(yàn)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐精神的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。為了使其最大限度地發(fā)揮作用，本文從設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)編制和指導(dǎo)方法兩方面提出了指導(dǎo)過(guò)程中的心得體會(huì)。
關(guān)鍵詞：拱壩設(shè)計(jì)；水利水電工程；指導(dǎo)實(shí)踐；心得
水利水電工程（簡(jiǎn)稱水工）專業(yè)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是：基礎(chǔ)扎實(shí)、能力強(qiáng)、富有創(chuàng)新精神，在水利、水電等部門(mén)從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、科研和管理方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。為實(shí)現(xiàn)該培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生必修靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、水力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)、工程測(cè)量、工程水文學(xué)、工程材料等基礎(chǔ)課程，以及水資源規(guī)劃與利用、水工建筑學(xué)等專業(yè)課程。然而，如何檢驗(yàn)學(xué)生能否綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析并解決實(shí)際問(wèn)題呢？畢業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)疑是一塊重要的試金石，并且畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題是重中之重�！豆皦卧O(shè)計(jì)》就經(jīng)常被高等學(xué)校的水工專業(yè)選為畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，一方面，拱壩是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都比較優(yōu)越的壩型，我國(guó)已建或在建了一批世界前列的300m級(jí)拱壩[1]；另一方面，拱壩結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過(guò)程中牽涉的知識(shí)點(diǎn)多，能將水工專業(yè)畢業(yè)生所學(xué)課程有機(jī)結(jié)合。因此，《拱壩設(shè)計(jì)》作為水工專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題不僅具有很好的理論意義，還具有較高的實(shí)用價(jià)值[2]。但是，在實(shí)際過(guò)程中學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間是有限的，通常為14周，要在14周的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成《拱壩設(shè)計(jì)》，并重點(diǎn)培養(yǎng)他們的獨(dú)立工作能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力以及繪圖和寫(xiě)作實(shí)踐能力，就得在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的編制和指導(dǎo)方法上下功夫。筆者結(jié)合《拱壩設(shè)計(jì)》指導(dǎo)過(guò)程中的實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的編制和指導(dǎo)方法兩個(gè)方面分享一些心得體會(huì)并提出一些建議。
一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的編制方面
1.設(shè)計(jì)任務(wù)要明確且工作量合適。目前《拱壩設(shè)計(jì)》的設(shè)計(jì)要求如下[3，4]：對(duì)水庫(kù)進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及溢洪道孔口尺寸；對(duì)可能的方案進(jìn)行比選，確定樞紐建筑物型式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；通過(guò)比較確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；對(duì)拱壩進(jìn)行設(shè)計(jì)：選擇建筑物的型式與輪廓尺寸，確定布置方案；擬定細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制性進(jìn)度。上述可見(jiàn)，目前設(shè)計(jì)任務(wù)不僅包括壩體以及泄水建筑物的輪廓尺寸確定，還包括細(xì)部構(gòu)造的擬定和施工導(dǎo)流方案的選擇，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑物尺寸確定和細(xì)部構(gòu)造的擬定部分學(xué)生們普遍做得較好，而施工導(dǎo)流方案部分則因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，鮮有做出細(xì)致方案者，基本流于泛泛而談，因此，可把施工導(dǎo)流方案的確定和施工進(jìn)度安排任務(wù)刪減。這是筆者在任務(wù)書(shū)編制方面的建議之一。另外，設(shè)計(jì)壩體尺寸時(shí)，通常是先根據(jù)拱冠梁尺寸對(duì)壩體輪廓進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力和穩(wěn)定驗(yàn)算，以便確定最終尺寸，在學(xué)生們的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)力驗(yàn)算環(huán)節(jié)有的學(xué)生采用電算方法，有的采用手算方法。電算法利用計(jì)算機(jī)程序能夠快速得到計(jì)算結(jié)果，但是具體計(jì)算步驟由于學(xué)生û有一步一步操作，會(huì)造成計(jì)算原理的不甚明了；手算法是學(xué)生一步一步進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程，加深了計(jì)算過(guò)程中概念和原理的理解，但在計(jì)算機(jī)程序方面的鍛煉欠缺。為了既培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基本概念、基本原理的掌握，又提高其計(jì)算機(jī)語(yǔ)言方面的能力，筆者建議在任務(wù)書(shū)里明確需要采用電算法和手算法兩種方法分別進(jìn)行驗(yàn)算，這也是筆者在任務(wù)書(shū)編制方面的第二條建議。
2.原始資料編制要詳細(xì)具體。拱壩設(shè)計(jì)通常是設(shè)計(jì)一座具有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用的大壩，為此需要給出相應(yīng)的自然地理、工程地質(zhì)、筑壩材料、庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)等方面的原始資料，主要包括流域概況、氣候特性、水文特性、庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)、壩址處工程地質(zhì)、砂石料、庫(kù)區(qū)作物種植情況等。目前這些原始資料的編制已較為詳細(xì)，只是有些圖（包括水λ―容積關(guān)系曲線、水λ―流量關(guān)系曲線和設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線圖）的坐標(biāo)刻度偏于稀疏，致使學(xué)生在讀圖時(shí)存在較大誤差，從而影響設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。根據(jù)這一實(shí)際情況，筆者建議在任務(wù)書(shū)所涉及的圖形資料制作時(shí)可以盡量縮小刻度使得圖形更加詳細(xì)，以方便學(xué)生讀取數(shù)據(jù)并減小誤差。
二、指導(dǎo)方法方面
1.引導(dǎo)適度重在啟發(fā)。所ν“師者，傳道受業(yè)解惑也”，指導(dǎo)教師顧名思義是對(duì)學(xué)生起指導(dǎo)作用的教師，而具體指導(dǎo)時(shí)也存在“度”的問(wèn)題。設(shè)計(jì)之初，如果只是給學(xué)生下發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)，不進(jìn)行講解，學(xué)生難免會(huì)出現(xiàn)“面對(duì)原始資料和設(shè)計(jì)任務(wù)，不知如何下手”的情況，這不僅會(huì)浪費(fèi)時(shí)間還會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生η難情緒，不利于設(shè)計(jì)工作的順利開(kāi)展；假如直接告訴學(xué)生采用何種方法通過(guò)哪些步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，又不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，起不到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的作用。只有循循善誘的給學(xué)生講解設(shè)計(jì)任務(wù)和原始資料，使其對(duì)拱壩設(shè)計(jì)有清晰的認(rèn)識(shí)，并激發(fā)其興趣，才能調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)的積極性。設(shè)計(jì)之中，當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，如果一ζ地讓學(xué)生自己思考、鉆研，便起不到指導(dǎo)教師的指導(dǎo)作用；相反，只是告訴學(xué)生解決問(wèn)題的辦法，問(wèn)題看似解決了，但學(xué)生遇到類似問(wèn)題時(shí)，不一定能很好地解決。正所ν“授之以魚(yú)不如授之以漁”，只有逐步給學(xué)生講明問(wèn)題的來(lái)龍去脈，讓學(xué)生切實(shí)參與其中進(jìn)行思考，并給予適時(shí)地啟發(fā)，才能使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了如何解決這個(gè)問(wèn)題，更掌握了解決此類問(wèn)題的方法。比如，針對(duì)拱壩設(shè)計(jì)時(shí)泄洪方案的選取問(wèn)題，首先和學(xué)生探討泄洪方案有哪些，該工程壩址處的地形地質(zhì)條件如何，初選的泄洪方式是什ô，通過(guò)這一系列的發(fā)問(wèn)與思考，可以初步設(shè)計(jì)為壩身泄洪方式，而細(xì)化到壩身泄洪的具體形式，還需要引導(dǎo)學(xué)生思考是利用表孔還是淺孔，抑或是中孔進(jìn)行泄洪，這些又需要根據(jù)什ô確定，使學(xué)生在思考之后能自然想到“泄洪量”這一概念，它是由調(diào)洪演算得來(lái)，用于泄洪設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，起著貫通前后的作用。那ô，思考到這里思·就明朗了：先進(jìn)行調(diào)洪演算求得設(shè)計(jì)水λ下的下泄流量；根據(jù)壩址處地形地質(zhì)條件初選壩身泄洪方式；利用已經(jīng)求得的下泄流量設(shè)計(jì)孔口尺寸，并對(duì)表孔泄流、中空泄流等方案進(jìn)行比選，最終確定泄洪方案。綜上所述，適度引導(dǎo)和重點(diǎn)啟發(fā)不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力，還能提高其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并激發(fā)其創(chuàng)新潛能。因此，筆者建議在拱壩設(shè)計(jì)時(shí)指導(dǎo)教師引導(dǎo)適度、重點(diǎn)啟發(fā)，這種方法除了能指導(dǎo)學(xué)生順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，還能在實(shí)現(xiàn)水利水電工程專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)方面發(fā)揮重要的作用。 2.嚴(yán)格要求重在培養(yǎng)�！豆皦卧O(shè)計(jì)》涉及靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、水力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)、工程水文學(xué)、工程材料、水資源規(guī)劃與利用、水工建筑學(xué)等課程知識(shí)，設(shè)計(jì)內(nèi)容不僅包括樞紐建筑物的總體布置、拱壩剖面尺寸設(shè)計(jì)、泄水建筑物設(shè)計(jì)等計(jì)算內(nèi)容，還包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編制，以及設(shè)計(jì)圖紙的繪制，所以，拱壩設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱巨的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。但是，在實(shí)際的指導(dǎo)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：盡管設(shè)計(jì)任務(wù)相對(duì)較重，最終學(xué)生們還是能夠圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。筆者認(rèn)為這與平時(shí)對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求和重視對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)是分不開(kāi)的。這里的嚴(yán)格要求主要包括考勤嚴(yán)格、計(jì)算嚴(yán)謹(jǐn)、圖文規(guī)范等方面。學(xué)生的出勤率反映了其認(rèn)真刻苦的程度，所ν天道酬勤，只有腳踏實(shí)地付出努力，才有可能收獲勝利的果實(shí)，尤其是對(duì)于普遍認(rèn)為艱苦的水利行業(yè)，艱苦耐勞是一名優(yōu)秀的水利工作者應(yīng)有的重要品質(zhì)。水利工程的設(shè)計(jì)經(jīng)常需要“經(jīng)濟(jì)性”與“安全性”之間的平衡，只顧經(jīng)濟(jì)性可能會(huì)導(dǎo)致工程存在不安全的隱患，然而太關(guān)注安全性，又有可能造成資源的浪費(fèi)，使得所設(shè)計(jì)的工程經(jīng)濟(jì)性不夠，只有對(duì)各種方案進(jìn)行“經(jīng)濟(jì)性”和“安全性”方面的比選，才能尋找出最優(yōu)方案，而這個(gè)過(guò)程離不開(kāi)縝密的思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，所以嚴(yán)格要求學(xué)生計(jì)算嚴(yán)謹(jǐn)也有著重要意義。在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編制時(shí)，嚴(yán)格要求學(xué)生采用統(tǒng)一、規(guī)范的格式，這也是寫(xiě)作實(shí)踐能力培養(yǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，而在圖形繪制時(shí)更應(yīng)該規(guī)范繪制，這樣才能方便讀者查閱。由上可見(jiàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格要求，不僅在于做好《拱壩設(shè)計(jì)》本身，更重要的是提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，有利于將其培養(yǎng)成一名優(yōu)秀的本科畢業(yè)生，進(jìn)而為社會(huì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
《拱壩設(shè)計(jì)》對(duì)水工專業(yè)本科生培養(yǎng)具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值，可用于檢驗(yàn)并提高水工專業(yè)本科生的獨(dú)立工作能力、分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力以及繪圖寫(xiě)作實(shí)踐能力等方面。然而，由于《拱壩設(shè)計(jì)》涉及知識(shí)點(diǎn)多，設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富，對(duì)于學(xué)生和指導(dǎo)教師而言都是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。結(jié)合《拱壩設(shè)計(jì)》的指導(dǎo)經(jīng)歷，總結(jié)一些心得和建議，希望能為高等學(xué)校相關(guān)學(xué)科的教學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐提供一些參考。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳坤孝，馮繼軍，戴旭東，等.拱壩技術(shù)的研究與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2012.
[2]索麗生.水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.
[3]河海大學(xué).水利水電工程專業(yè)拱壩設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)[R].南京：河海大學(xué)，2015.
[4]鄭州大學(xué).水利水電工程專業(yè)拱壩設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)[R].鄭州大學(xué)，2015.
