李 強(qiáng)*，李素娟，張 瑤

（1.唐山學(xué)院土木工程學(xué)院，河北 唐山 063000；2.河北省建筑工程與尾礦綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063000）

引言

經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國工業(yè)化已經(jīng)逐步從勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型。隨著我國新型工業(yè)化道路的不斷深入，高等工程教育的一項(xiàng)重要使命就是培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供強(qiáng)有力的持續(xù)創(chuàng)新動(dòng)力。與此同時(shí)，我國正在以更加開放的姿態(tài)參與國際合作與競爭，不僅使世界接受中國制造，更能認(rèn)可中國創(chuàng)造。[1]工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。[2、3]工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念就是結(jié)果導(dǎo)向教育，以工程行業(yè)認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)學(xué)生畢業(yè)條件的依據(jù)。學(xué)生應(yīng)具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)及能力，能夠運(yùn)用自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理分析復(fù)雜工程問題，進(jìn)而提出解決方案。加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)是應(yīng)用型本科院校雙創(chuàng)教育的核心目標(biāo)，更與工程教育專業(yè)認(rèn)證的結(jié)果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)的三大教育理念高度契合。

“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽旨在深化高等教育綜合改革，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)造就“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的生力軍，推動(dòng)賽事成果轉(zhuǎn)化，服務(wù)經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級(jí)[4]。這一賽事恰好與工程教育認(rèn)證的核心理念——結(jié)果導(dǎo)向教育不謀而合，引導(dǎo)學(xué)生們關(guān)注行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，洞察工程難題，運(yùn)用專業(yè)知識(shí)提出解決方案。“施工升降機(jī)運(yùn)料通道裝配式自動(dòng)安全防護(hù)門的設(shè)計(jì)及應(yīng)用”項(xiàng)目代表唐山學(xué)院參加了第五屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生雙創(chuàng)大賽，最終獲得了河北省決賽高教主賽道銅獎(jiǎng)，本文通過梳理、凝練項(xiàng)目從選題、模型實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)場試車等環(huán)節(jié)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，探索以結(jié)果為導(dǎo)向的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

1 項(xiàng)目選題

建筑工程施工現(xiàn)場是安全生產(chǎn)事故的高發(fā)區(qū)域，“高處墜落傷害”作為施工現(xiàn)場的五大傷害之一，已經(jīng)成為當(dāng)前施工安全管理工作的重中之重[5]。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的現(xiàn)場調(diào)查、采訪、統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)等工作，發(fā)現(xiàn)高處墜落事故頻發(fā)的癥結(jié)所在就是樓層運(yùn)料通道的安全防護(hù)門。運(yùn)料通道既是施工升降機(jī)樓層?？科脚_(tái)，又是施工人員、材料和機(jī)械設(shè)備進(jìn)出建筑物的必經(jīng)之路，而通道的安全防護(hù)門則是防止發(fā)生墜落事故的唯一屏障。團(tuán)隊(duì)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)施工現(xiàn)場所采用的運(yùn)料平臺(tái)安全防護(hù)門主要包括杠桿式、升降式和側(cè)折式等[6-7]，以上這些防護(hù)門主要存在兩大問題，首先是需要工人手動(dòng)開啟或閉合，這就要求施工人員具備較強(qiáng)的安全責(zé)任意識(shí)和較為熟練的操作技能。第二，防護(hù)門多為施工單位自行制作，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、定型化的制作工藝。

2 解決方案

2.1 方案原理

基于安全防護(hù)門的使用及研究現(xiàn)狀，團(tuán)隊(duì)提出了擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題：（1）防護(hù)門具有自閉及自鎖功能；（2）實(shí)現(xiàn)防護(hù)門與升降機(jī)轎廂耦合聯(lián)動(dòng)；（3）較好的周轉(zhuǎn)性和適用性。團(tuán)隊(duì)成員運(yùn)用大學(xué)本科物理學(xué)和電工學(xué)等課程知識(shí)，提出采用電磁繼電器原理實(shí)現(xiàn)防護(hù)門與轎廂耦合聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)理念。當(dāng)轎廂運(yùn)行時(shí)，各樓層防護(hù)門通過電磁鐵保持鎖閉狀態(tài)。當(dāng)轎廂?？磕硺菍訒r(shí)，安裝在轎廂上的感應(yīng)塊與該停靠層的永磁感應(yīng)器感應(yīng)，觸發(fā)防護(hù)門電磁鐵斷電，從而實(shí)現(xiàn)防護(hù)門解鎖。當(dāng)轎廂離開?？繉樱袘?yīng)塊與永磁感應(yīng)器分離，觸發(fā)防護(hù)門電磁鐵再次通電，實(shí)現(xiàn)防護(hù)門自鎖。

2.2 模型制作與實(shí)驗(yàn)

基于設(shè)計(jì)原理，團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的模型制作及實(shí)驗(yàn)方案。自動(dòng)安全防護(hù)門系統(tǒng)模型主要包括：電源及配電系統(tǒng)、轎廂感應(yīng)塊、永磁感應(yīng)器、防護(hù)門體、電磁鐵等，主要材料詳見表1，主要機(jī)具設(shè)備表詳見表2，模型詳見圖1（p36）。通過反復(fù)模型實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量優(yōu)化改進(jìn)，如轎廂感應(yīng)塊安裝位置、供電線路走線設(shè)計(jì)等。同時(shí)，考慮到施工現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣復(fù)雜，團(tuán)隊(duì)重新調(diào)整了配電裝置的安裝位置，并加設(shè)了線路保護(hù)罩，旨在提高裝置的可靠性和耐久性。

表1 主要材料表

表2 主要機(jī)具設(shè)備表

圖1 防護(hù)門模型

3 工程應(yīng)用

本項(xiàng)目立項(xiàng)之初就著眼于為解決工程復(fù)雜問題，在進(jìn)行了方案優(yōu)化、理論計(jì)算和反復(fù)模型實(shí)驗(yàn)后，已經(jīng)具備工程試車基礎(chǔ)。本項(xiàng)目與唐山城市建筑工程集團(tuán)有限公司簽訂合作協(xié)議，將研究成果應(yīng)用于利康醫(yī)院利康大廈、金山壹號(hào)二期等工程項(xiàng)目中。經(jīng)過工程試車，本項(xiàng)目研制的裝配式自動(dòng)安全防護(hù)門運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)機(jī)械和電氣故障，提高了施工垂直運(yùn)輸效率，保障了施工安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了文明施工標(biāo)準(zhǔn)化管理，項(xiàng)目建設(shè)單位和施工單位一致認(rèn)為該防護(hù)門具備以下特點(diǎn)：（1）原材料就地取材、制作工藝簡單；（2）零部件統(tǒng)一規(guī)格，統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，安全可靠；（3）防護(hù)門實(shí)現(xiàn)工具化和標(biāo)準(zhǔn)化，可周轉(zhuǎn)使用。

4 結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心內(nèi)涵是以學(xué)生為中心的“結(jié)果導(dǎo)向”人才培養(yǎng)體系，中國工程教育認(rèn)證通用畢業(yè)要求規(guī)定學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問題的解決方案，并在解決方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中體現(xiàn)較好的創(chuàng)新意識(shí)和能力。“互聯(lián)網(wǎng)+”雙創(chuàng)大賽是激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提升其創(chuàng)新能力的有效途徑[8]。參賽項(xiàng)目著眼于解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，以學(xué)生為創(chuàng)新主體，以結(jié)果確定研究方向，以工程知識(shí)為創(chuàng)新基礎(chǔ)，以應(yīng)用效果衡量創(chuàng)新水平，以創(chuàng)新競賽替代傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)，這一賽事的主旨與工程教育認(rèn)證的OBE教育理念高度契合。本項(xiàng)目從選題、概念設(shè)計(jì)，到模型實(shí)驗(yàn)、工程應(yīng)用，整個(gè)過程以學(xué)生為實(shí)施主體。學(xué)生從查閱文獻(xiàn)資料到施工現(xiàn)場調(diào)研，分析出“高處墜落傷害”這一安全生產(chǎn)頑疾。通過運(yùn)用數(shù)學(xué)和電工學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，并結(jié)合施工技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，提出解決方案。運(yùn)用CAD制圖、軟件模擬和模型實(shí)驗(yàn)等手段，開展測(cè)試與檢測(cè)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的收集和處理。最后，通過與工程項(xiàng)目的有效溝通與協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)研究成果的工程應(yīng)用。綜上所述，本文認(rèn)為“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等平臺(tái)是錘煉和提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的有效實(shí)踐途徑，是對(duì)面向工程教育認(rèn)證的人才培養(yǎng)模式的積極探索。