土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)改革

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土木工程專業(yè)是一門實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗教學(xué)在整個專業(yè)教學(xué)體系中占有較大比重。結(jié)構(gòu)實驗是實驗教學(xué)的重要組成。但從目前教學(xué)效果來看，一些學(xué)生走上工作崗位后，對工程常用的檢測儀器操作較為生疏；還有一些學(xué)生雖然理論計算功底扎實，但無法將其靈活運用于工程實踐，綜合分析問題能力較弱。因此，本文對結(jié)構(gòu)實驗課程教學(xué)存在的問題進(jìn)行分析，并提出一些改進(jìn)方法，使學(xué)生能夠積極主動地參與到實驗課程中，在實踐中鍛煉動手能力，在動手過程中培養(yǎng)獨立思考能力，最終提高學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰Α?/p>

一、結(jié)構(gòu)實驗課程概況

結(jié)構(gòu)實驗是土木工程專業(yè)實驗的重要組成部分。反應(yīng)了目前我校土木工程專業(yè)實驗課程模塊設(shè)置情況。從中可以看出，結(jié)構(gòu)實驗開設(shè)時間較晚，總學(xué)時多，且與其相關(guān)的3門理論課均為土木工程專業(yè)的核心課程。目前共開設(shè)8項結(jié)構(gòu)實驗，其中混凝土3項，鋼結(jié)構(gòu)2項，建筑結(jié)構(gòu)檢測3項。從實驗開展場地的分布情況來看，有7項在土木工程結(jié)構(gòu)實驗室進(jìn)行，1項仿真模擬實驗在計算機(jī)房進(jìn)行。

二、結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)存在的主要問題

（一）與相關(guān)理論課程結(jié)合不夠緊密

結(jié)構(gòu)實驗要求學(xué)生具有一定的力學(xué)理論計算和分析能力，這些能力的培養(yǎng)與理論課程的學(xué)習(xí)密切相關(guān)。但目前實驗課程與理論課在時間上銜接不夠緊密，實驗課程多半在理論課程結(jié)束之后才逐步開設(shè)。而此時，學(xué)生往往對已學(xué)過的理論內(nèi)容出現(xiàn)生疏和遺忘。另一方面，學(xué)期中后段學(xué)生理論課程的考試較多，部分學(xué)生因平常疏于學(xué)習(xí)，此時把大部分精力均放在考前突擊復(fù)習(xí)上，對于實驗課的學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，以應(yīng)付為主，自然很難提高自身的實踐能力。

（二）實驗類型較為單一

現(xiàn)階段開展的結(jié)構(gòu)實驗多為驗證性實驗，學(xué)生多半按照指導(dǎo)書上已寫好的實驗方法操作并驗證，缺少綜合性和創(chuàng)新性實驗項目。從教學(xué)效果上來看，有相當(dāng)一部分學(xué)生僅熱衷于實驗數(shù)據(jù)的記錄，以數(shù)據(jù)是否相符作為實驗的唯一目的，實驗報告也只是機(jī)械完成，對于實驗的整個設(shè)計思路缺乏綜合分析和判斷。

（三）教學(xué)手段不夠豐富

目前，結(jié)構(gòu)實驗中開設(shè)的仿真模擬實驗較有特色，該實驗利用計算機(jī)程序來模擬各類工程結(jié)構(gòu)物的加載過程，是土木工程專業(yè)多樣化實踐教學(xué)模式的一個組成部分。本套系統(tǒng)由我校教師研發(fā)，在實際教學(xué)中收到了很好的效果。但結(jié)構(gòu)實驗其它項目的教學(xué)手段還不夠豐富，一般多采用教師演示，學(xué)生分組仿做的傳統(tǒng)模式。教師講解時，往往針對某一臺儀器設(shè)備，由于受到視覺角度和場地的影響，難以保證每位學(xué)生的聽課效果。這使得部分學(xué)生了解不深，實驗過程中上手較慢，積極性低，從而影響實驗教學(xué)效果。另一方面，教師雖然在課前要求學(xué)生進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)，并撰寫實驗預(yù)習(xí)報告，但部分學(xué)生態(tài)度不夠端正，僅僅為了應(yīng)付實驗，預(yù)習(xí)報告也只是摘抄實驗指導(dǎo)書，缺乏對所做實驗思考和理解。

三、改進(jìn)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)的對策

（一）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)理論教學(xué)與實驗的關(guān)聯(lián)性

結(jié)構(gòu)實驗課程應(yīng)穿插在理論課程講解過程中進(jìn)行。實驗指導(dǎo)老師需要積極與理論教師溝通，了解相關(guān)理論課程的進(jìn)度和重難點講授情況，從而在實驗課程講解時能夠做到保證學(xué)生知識體系的連貫性。對于課時安排確實出現(xiàn)困難的情況，要求實驗教師在講解過程中注重理論課程的回顧，特別是一些理論課上的重難點。例如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》理論課中平截面假定，是結(jié)構(gòu)理論計算的前提。因此實驗課程講解時，實驗教師應(yīng)注重課程講解次序：首先回顧理論課上平截面假定的基本要點，其次講解實驗課中有關(guān)應(yīng)變片測定的目的，最后介紹與具體實驗操作相關(guān)的應(yīng)變片測定規(guī)程。

（二）豐富結(jié)構(gòu)實驗課程的類型

1．增加認(rèn)知性實驗。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要動力，認(rèn)知性實驗的開展有利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識打下基礎(chǔ)?？梢越M織土木專業(yè)新生在入學(xué)階段參觀結(jié)構(gòu)實驗室，實驗教師通過介紹結(jié)構(gòu)實驗室的基本布局和功能分區(qū)，演示MTS三通道電液伺服儀、500噸長軸試驗機(jī)等大型結(jié)構(gòu)試驗設(shè)備的加載過程，并與學(xué)生進(jìn)行問答互動，增加學(xué)生對土木結(jié)構(gòu)實驗的感性認(rèn)識，對學(xué)生大學(xué)期間的學(xué)習(xí)規(guī)劃提供幫助。

2．開設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實驗項目。結(jié)構(gòu)實驗的特點在于許多實驗的依據(jù)并沒有詳盡的規(guī)范，試驗對象的尺寸和形狀也不固定，大到框架結(jié)構(gòu)，小到節(jié)點均可以進(jìn)行實驗測試，不同對象實驗的方法和手段差別也很大。這給開展綜合性和創(chuàng)新性實驗提供了空間。以鋼桁架加載實驗為例，按照綜合性實驗的模式，教師只提出實驗?zāi)康臑闇y定桿件內(nèi)力和撓度，讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)過的理論知識，結(jié)合實驗室現(xiàn)有的設(shè)備，自主選擇加載方式、加載噸位和測試節(jié)點，繪制實驗設(shè)計圖示，并完成可行的實驗方案。實驗教師由講解員轉(zhuǎn)化為實驗參謀，這樣將學(xué)生被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和獨立思考問題的水平。創(chuàng)新性實驗項目對學(xué)生的素質(zhì)能力要求更高，全面開展難度較大，可挑選部分理論基礎(chǔ)扎實、動手能力較強(qiáng)的學(xué)生作為選修實驗開設(shè)。以鋼筋混凝土正截面破壞實驗為例，教師只給出極限承載力參考值，學(xué)生首先要通過計算確定鋼筋混凝土構(gòu)件尺寸，自己動手制作試件，并最終完成加載實驗，在整個過程中，學(xué)生的自身設(shè)計能力和實驗創(chuàng)新能力都能夠得到有效鍛煉。

（三）采用多樣化教學(xué)手段和方式

1．豐富實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)試驗指導(dǎo)書主要針對實驗?zāi)康摹嶒灧椒ê蛯嶒灢襟E進(jìn)行講解，指導(dǎo)書的內(nèi)容可以進(jìn)一步豐富。如將學(xué)生結(jié)構(gòu)實驗用的DH3815靜態(tài)、DH5937動態(tài)數(shù)據(jù)采集和分析軟件系統(tǒng)的具體操作說明也編入指導(dǎo)書中，這樣有利于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，在實驗過程中也方便查找。還可以對實驗室的一些新型結(jié)構(gòu)儀器和精密儀器的原理和使用方法進(jìn)行一些簡單介紹，如科研實驗中使用的日本DA－TA靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、全自動數(shù)字式回彈儀等。這些內(nèi)容的增加拓寬了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生對結(jié)構(gòu)檢測設(shè)備的認(rèn)識。同時在實驗指導(dǎo)書中，可以開設(shè)實驗預(yù)習(xí)思考題，在實驗課程前進(jìn)行提問，將答題情況記入實驗分?jǐn)?shù)，從而激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。

2．利用視頻、動畫和PPT進(jìn)行實驗教學(xué)。多媒體教學(xué)具有生動形象、畫面連續(xù)和內(nèi)容豐富等優(yōu)點，是理論課程教學(xué)的重要手段，結(jié)構(gòu)實驗課程中也可以適當(dāng)采用多媒體教學(xué)。如實驗課程講解中可以增加部分工程應(yīng)用實例的視頻，以混凝土無損檢測實驗為例，可以播放一些在我國蘇通大橋，南京長江四橋等大型橋梁結(jié)構(gòu)中無損檢測的先進(jìn)工程實例，這樣能夠提高學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)興趣，充分認(rèn)識到結(jié)構(gòu)實驗技術(shù)對工程質(zhì)量的重要意義。此外，對于部分操作復(fù)雜的結(jié)構(gòu)實驗，也可以制作一些動畫、PPT和錄像，放在教學(xué)網(wǎng)站上，為學(xué)生預(yù)習(xí)實驗提供方便。

3．開設(shè)第二課堂，增加結(jié)構(gòu)工程實踐的機(jī)會。結(jié)構(gòu)實驗開設(shè)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生對一般結(jié)構(gòu)物工程性能的檢測能力，課堂不僅僅局限于實驗室，可以讓學(xué)生參加工程實際進(jìn)行鍛煉，如對學(xué)校內(nèi)現(xiàn)有的一些舊房屋，舊橋梁進(jìn)行一般性的健康檢測，并撰寫檢測實驗報告，從而培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。另一方面，也可以邀請地方知名結(jié)構(gòu)檢測單位的工程師或?qū)＜仪皝韺W(xué)校開展講座，拓寬學(xué)生的知識面。結(jié)構(gòu)實驗是土木工程實驗教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，只有將結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)與理論知識相聯(lián)系，增加認(rèn)知性、綜合性和創(chuàng)新性實驗項目，采用多媒體和第二課堂等多種教學(xué)手段和方式，才能夠取得良好的教學(xué)效果。

作者：吳旻 方圓 丁峰 單位：安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院