第1章 緒 論
【學習重點】
土木工程的定義和內涵。
土木工程涵蓋的范圍。
土木工程專業的培養要求。
土木工程概論課程的基本任務。
【學習目標】
l 掌握土木工程的定義和范圍。
l 熟悉土木工程的內涵。
l 熟悉土木工程專業的培養要求。
l 了解土木工程專業的發展歷史。
1.1 土木工程的內涵
1.1.1 土木工程的定義
1. 土木工程的定義和理解
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動；也指工程建設的對象，即建造在地上或地下、陸上或水中，直接或間接為人類生活、生產、軍事、科學研究服務的各種工程設施，例如，房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等。
土木工程是一門工程分科，它是指用石材、磚、砂漿、水泥、混凝土、鋼材、木材、建筑塑料、合金等建筑材料修建房屋、鐵路、道路、隧道、運河、堤壩、港口等工程的生產活動和工程技術。
土木工程也是一門學科，它是指運用數學、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。
土木工程是開發和吸納勞動力資源的重要平臺，對國民經濟具有舉足輕重的作用。由于土木工程的投入大，可帶動的行業多，其對國民經濟的拉動作用是顯而易見的。我國改革開放之后，土建行業對國民經濟的貢獻度達到1/3，近年來我國固定資產投入約占國民生產總值的50%，其中絕大多數都與土建行業有關。隨著我國城市化進程的不斷加速，這一趨勢還將呈現增長的勢頭。
土木工程名稱的由來與我國幾千年的發展歷史有關，中國古代哲學認為，世界是由“金”“木”“水”“火”“土”五大類物質組成的，在幾千年漫長的歷史過程中，主要是五行中的“土”(包括巖石、砂、泥土、石灰，以及由土燒制而成的磚、瓦、陶、瓷等)和“木”(包括木材、茅草、竹子、藤條、蘆葦等植物材料)用于房屋、橋梁、道路、寺廟、宮殿等的建設，因此，古代常將“大興土木”作為大搞工程項目建設的代名詞，并由此演化為現在的土木工程一詞。
2. 土木工程的范圍
土木工程在英文中為“Civil Engineering”，其直譯成中文為“民用工程”，原義是想與軍事工程“Military Engineering”相對應，即除了服務于戰爭的工程設施外，所有用于生活、生產需要的工程設施均為民用工程，即土木工程，后來這個界限也日益模糊。現在已經把軍用的戰壕、掩體、碉堡、防空洞等工程也歸入土木工程的范疇。
土木工程的范圍十分廣泛，它包括房屋建筑工程(Building Engineering)、道路工程(Road Engineering)、鐵道工程(Railway Engineering)、橋梁工程(Bridge Engineering)、隧道及地下工程(Tunnel and Underground Engineering)、飛機場工程(Airport Engineering)、給水排水工程(Water Supply and Wastewater Engineering)、港口工程(Harbor Engineering)等。國際上，運河、水庫、大壩、水渠等水利工程(HydraulicEngineering)也包含在土木工程之中。
1.1.2 土木工程的基本屬性
土木工程具有綜合性、社會性、實踐性和技術、經濟、藝術上的統一性這四個基本屬性。
(1) 綜合性：建造一項工程設施一般要經過勘察、設計和施工三個階段，需要運用工程地質勘查、水文地質勘查、工程測量、土力學、工程力學、工程設計、土木工程材料、設備和工程機械、建筑經濟等學科和施工技術、施工組織等領域的知識，還要用到電子計算機和結構測試、試驗等技術，因而土木工程是一門范圍寬廣的綜合性學科。
隨著人們對工程設施功能要求的不斷提高和科學技術的進步，土木工程學科也已經發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系，這就要求土木工程綜合運用各種物質條件，以滿足各種各樣的需求。
(2) 社會性：土木工程是伴隨著人類社會的發展而發展起來的。土木工程的各種工程設施反映了不同國家和地區在各個歷史時期社會、經濟、文化、科學、技術發展的水平，是人類社會發展的歷史見證之一。
從原始社會簡陋的房舍到舉世聞名的萬里長城、金字塔、故宮，以至于現代社會的高樓大廈、跨海大橋、海底隧道、地下鐵路，土木工程無不反映了人類文明的發展程度和生產力水平，許多偉大的工程項目成為某一國家、地區在特定歷史時期的標志性成果，土木工程已經成為人類社會文明的重要組成部分。
(3) 實踐性：土木工程是具有很強的實踐性的學科。在人類社會早期，土木工程是通過在工程實踐中不斷總結經驗、教訓而發展起來的。從17世紀30年代開始，以伽利略和牛頓為先導的近代力學同土木工程實踐結合起來，逐漸形成了材料力學、結構力學、流體力學、巖體力學，并成為土木工程的基礎理論，這樣土木工程才從經驗發展成為科學。在土木工程發展過程中，工程實踐常先行于理論。工程災害和事故顯示出未來能預見的新因素，從而觸發新理論的研究和發展。至今，不少工程問題的處理仍然在很大程度上依靠實踐經驗。
(4) 技術、經濟、藝術的統一性：人們對工程設施的需求主要體現在使用功能和審美要求兩個方面，符合功能要求的工程設施是一種空間藝術，它通過總體布局、體量、體型、各部分的尺寸比例、線條、色彩、陰影和工程設施與周邊環境的協調來表現工程的藝術性，反映出地方風格、民族風格、時代特點和政治、宗教等特點，人們總是期望功能上十分良好、藝術上十分優美的工程。
在實際工程中，人們力求最經濟地建造一項工程設施，用以滿足使用者的特定需要。工程的經濟性首先表現在工程選址、總體規劃上，其次表現在設計和施工技術上。工程建設的總投資、經濟效益、維修費用等指標都是衡量工程經濟性的重要方面，而一項工程的經濟性又和各項技術活動密切相關。
1.2 土木工程專業簡介
1.2.1 土木工程專業發展沿革
19世紀下半葉，為了學習和引進西方的科學技術，我國一些有識之士紛紛創辦培養科學技術人才的學堂，其中包括培養土木工程人才的學校。1895年創辦的天津北洋學堂是中國最早的一所培養土木工程人才的學校。到1949年，中國已有20多所公立和私立的高等院校設有土木工程專業，專業內容設置主要是學習英國、美國等國家，實行學年學分制，即需讀滿四年修夠學分方可取得工學學士學位。土木工程沒有明確的專業，沒有統一的教學計劃，更沒有教學大綱，各學校開課也不一致，開設的課程很廣泛，所使用的教材基本上是英國、美國的教材，內容比較淺。
1952年我國對院系設置進行了大規模的調整，并學習了蘇聯的模式，土木工程系科的設置發生了較大的變化，所設立的工業與民用建筑專業專攻房屋建筑，道路工程專業專攻道路，并采用學年學時制，即學習四年(1955年后普遍改為五年制)并滿足一定學時后方可畢業。當時的課程科目多、學時多，很少開設選修課程。“文化大革命”后國家恢復高考，學制改為四年制。由于學科的發展，各學科的內容不斷更新、深化和擴大，課程內容也隨著不斷充實、更新。
由于歷史和現實等各方面原因，導致專業劃分過細、專業范圍過窄，門類之間專業重復設置等問題十分突出。為此，我國在1982年、1993年、1997年進行了三次專業目錄調整，堅持拓寬專業口徑、增強適應性原則，專業主要按學科劃分，使培養的人才具有較寬廣的適應性。工業與民用建筑專業自1993年起改為建筑工程專業，緊接著自1997年起將建筑工程、交通土建、地下工程等近十個專業合并成為目前的土木工程專業。現在的土木工程專業體現了國家對高校人才培養提出了更高的要求。
1.2.2 土木工程專業人才培養方案
2001年11月，國家高等學校土木工程專業指導委員會提出了土木工程專業本科(四年制)培養方案。該培養方案提出了土木工程專業教育的基本模式和課程框架，反映了現階段寬口徑土木工程專業本科教學的基本要求，是土木工程專業教育的指導性文件。
1. 培養目標
培養適應社會主義現代化建設需要，德智體全面發展，掌握土木工程學科的基本理論和基本知識，獲得工程師基本訓練并具有創新精神的高級專業人才。
畢業生能從事土木工程的設計、施工與管理工作，具有初步的項目規劃和研究開發能力。
2. 業務范圍
能在房屋建筑、隧道與地下建筑、公路與城市道路、鐵道工程、橋梁、礦山建筑等的設計、施工、管理、咨詢、監理、研究、教育、投資和開發部門從事技術或管理工作。
3. 畢業生基本要求
1) 思想道德、文化和心理素質
熱愛社會主義祖國，擁護中國共產黨的領導，理解馬列主義、毛澤東思想和鄧小平理論的基本原理。
愿為社會主義現代化建設服務，為人民服務，有為國家富強、民族昌盛而奮斗的志向和責任感。
具有敬業愛崗、艱苦奮斗、熱愛勞動、遵紀守法、團結合作的品質。
具有良好的思想品德、社會公德和職業道德。
具有基本的和高尚的科學人文素養和精神，能體現哲理、情趣、品位、人格方面的較高修養。
保持心理健康，努力做到心態平和、情緒穩定、樂觀、積極、向上。
2) 知識結構
(1) 人文、社會科學基礎知識。
理解馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論的基本原理，在哲學及方法論、經濟學、法律等方面具有必要的知識。
了解社會發展規律和21世紀發展趨勢，對文學、藝術、倫理、歷史、社會學及公共關系學等進行一定的修習。
掌握一門外語。
(2) 自然科學基礎知識。
掌握高等數學和本專業所必需的工程數學，掌握普通物理的基本理論，掌握與本專業有關的化學原理和分析方法。
了解現代物理、化學的基本知識。
了解信息科學、環境科學的基本知識。
了解當代科學技術發展的其他主要方面和應用前景。
掌握一種計算機程序語言。
(3) 學科和專業基礎知識。
掌握理論力學、材料力學、結構力學的基本原理和分析方法，掌握工程地質與土力學的基本原理和實驗方法，掌握流體力學(主要為水力學)的基本原理和分析方法。
掌握工程材料的基本性能和適用條件，掌握工程測量的基本原理和基本方法，掌握畫法幾何的基本原理。
掌握工程結構構件的力學性能和計算原理，掌握一般基礎的設計原理。
掌握土木工程施工與組織的一般過程，了解項目策劃、管理及技術經濟分析的基本方法。
(4) 專業知識。
掌握土木工程項目的勘測、規劃、選線或選型、構造的基本知識。
掌握土木工程結構的設計方法、CAD和其他軟件應用技術。
掌握土木工程基礎的設計方法，了解地基處理的基本方法。
掌握土木工程現代施工技術、工程檢測與試驗的基本方法。
了解土木工程防災與減災的基本原理及一般設計方法。
了解本專業的有關法規、規范與規程。
了解本專業的發展動態。
(5) 相鄰學科知識。
了解土木工程與可持續發展的關系。
了解建筑與交通的基本知識。
了解給水排水的一般知識，了解供熱通風與空調、電氣等建筑設備、土木工程機械等的一般知識。
了解土木工程智能化的一般知識。
3) 能力結構
(1) 獲取知識的能力。
具有查閱文獻或其他資料、獲得信息、拓展知識領域、繼續學習并提高業務水平的能力。
(2) 運用知識的能力。
具有根據使用要求、地質地形條件、材料與施工的實際情況，經濟合理、安全可靠地進行土木工程勘測和設計的能力。
具有解決施工技術問題和編制施工組織設計、組織施工及進行工程項目管理的初步能力。
具有工程經濟分析的初步能力。
具有進行工程監測、檢測、工程質量可靠性評價的初步能力。
具有一般土木工程項目規劃或策劃的初步能力。
具有應用計算機進行輔助設計、輔助管理的初步能力。
具有閱讀本專業外文書刊、技術資料和聽說寫譯的初步能力。
(3) 創新能力。
具有科學研究的初步能力。
具有科技開發、技術革新的初步能力。
(4) 表達能力和管理、公關能力。
具有文字、圖紙、口頭表達的能力。
具有與工程項目設計、施工、日常使用等工作相關的組織管理的初步能力。
具有社會活動、人際交往和公關的能力。
4) 身體素質
具有一定的體育和軍事基本知識。
掌握科學鍛煉身體的基本技能，養成良好的體育鍛煉和衛生習慣，受到必要的軍事訓練，達到國家規定的大學生體育和軍事訓練合格標準。
形成健全的心理和健康的體魄，能夠履行建設祖國和保衛祖國的神圣義務。
1.2.3 專業課程設置與實踐教學環節
1. 課程設置
土木工程專業的主干學科為力學和土木工程。
課程結構分為公共基礎課、專業基礎課和專業課，三者所占的比例一般為公共基礎課占50%、專業基礎課占30%、專業課占10%，另有10%的課程各院校可自行安排在上述三部分課程中。
公共基礎課包括人文社會科學類課程、自然科學類課程和其他公共課程，如馬克思主義哲學原理、毛澤東思想概論、鄧小平理論概論、高等數學、物理、物理實驗、體育等。
專業基礎課構成了土木工程專業共同的專業平臺，為學生在校學習專業課程和畢業后在專業的各個領域繼續學習提供了堅實的基礎。這部分課程包括了工程數學、工程力學、流體力學、結構工程學、巖土工程學的基礎理論以及從事土木工程設計、施工、管理所必需的專業基礎理論。
專業課的教學目的在于通過具體工程對象的分析，使學生了解一般土木工程項目的設計、施工等基本過程，學會應用由專業基礎課程學得的基本理論，較深入地掌握專業技能，建立初步的工程經驗，以適應當前國內用人單位對土木工程專業本科人才基本能力的一般要求。
上述各部分課程又可以按課程性質分為必修課、選修課(含限定選修課和任意選修課)。課程總量中，至少應有10%的課程為選修課程。
2. 實踐教學環節
實踐教學環節是土木工程教學中非常重要的環節，在現代工程教育中占有十分重要的位置，是培養學生綜合運用知識、動手能力和創新精神的關鍵環節，它的作用和功能是理論教學所不能替代的。
實踐教學環節包括計算機應用、實驗、實習、課程設計和畢業設計(論文)等類別。總學時一般安排在40周左右。
實驗類包括大學物理實驗、力學實驗、材料實驗、土工實驗、結構實驗等。
實習類包括認識實習、測量實習、地質實習、生產實習、畢業實習等。
課程設計類包括勘測或房屋建筑類課程設計、結構類課程設計、工程基礎類課程設計、施工類課程設計等。
畢業設計(論文)是最重要的實踐教學環節之一，它對學生的培養主要體現在知識、能力和素質三個方面。
(1) 知識方面：要求能綜合應用各學科的理論、知識與技能，分析和解決工程實際問題，并通過學習、研究與實踐，使理論深化、知識拓寬、專業技能延伸。
(2) 能力方面：要求能進行資料的調研和加工，能正確運用工具書，掌握有關工程設計程序、方法和技術規范，提高工程設計計算、理論分析、圖表繪制、技術文件編寫的能力；或具有實驗、測試、數據分析等研究技能，有分析與解決問題的能力；有外文翻譯和計算機應用的能力。
(3) 素質方面：要求樹立正確的設計思想、嚴肅認真的科學態度和嚴謹的工作作風，能遵守紀律，善于與他人合作。畢業設計一般不少于14周。
1.3 土木工程概論課程的任務
按照高等學校土木工程專業指導委員會提出的土木工程專業培養方案的要求，土木工程概論課程是一門必修專業基礎課。
作為為新入學的學生開設的一門課程，土木工程概論主要闡述土木工程的重要性和土木工程學科所含的大致內容，介紹國內外最新技術成就和信息，展望未來。其特點是知識面較寬、啟發性較強。
通過土木工程概論課程的學習，學生應當了解土木工程的廣闊領域，獲得大量的信息及研究動向，從而產生強烈的求知欲，樹立起獻身土木工程事業的信念。
值得注意的是，作為面向21世紀的未來工程技術人員，同學們應當了解現代工程師應當具備的基本素質，知道如何學好土木工程專業。在華沙世界工程教育會議上，各國學者對“新一代土木工程師的要求是什么”這一問題進行了熱烈的討論，最后排序是第一要有“技術熱情”，然后是能力和素質要求排在第二、第三位，而對專業技術的要求僅排在第四位。
思 考 題
1. 你為什么報考土木工程專業？你對土木工程專業是怎么認識的？
2. 作為未來的土木工程技術人員，你應該具備哪些基本素質、能力和知識？
3. 土木工程的內涵應如何理解？
4. 你畢業后最想從事的工作是什么？對未來還有哪些設想？
5. 如何理解土木工程“實踐性很強”這一特點？
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