土木工程結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)的改革建議與研究

王旭 劉文韜

摘?要：結(jié)構(gòu)試驗是土木工程專業(yè)技術(shù)課程重要組成部分，在應(yīng)用性人才培養(yǎng)過程中占有重要地位。本文基于結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)的現(xiàn)有問題，針對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及輔助教學(xué)方法提出了一些教學(xué)改革的建議，旨在對結(jié)構(gòu)試驗的教學(xué)改革提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)試驗;教學(xué)現(xiàn)狀;教學(xué)改革

一、 引言

隨著社會科技的進(jìn)步，不同學(xué)科逐漸相互滲透，土木工程也日漸多樣化和系統(tǒng)化。僅依靠書本上的理論知識很難讓學(xué)生對土木工程有深入的了解，而如今土木工程中的任何結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算都需經(jīng)過結(jié)構(gòu)試驗來證明。鑒于此，結(jié)構(gòu)試驗是學(xué)生對土木工程獲得感性認(rèn)識的重要途徑，同時能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、學(xué)習(xí)興趣和探索精神。結(jié)構(gòu)試驗室也成為各高校土木工程專業(yè)必備的硬件設(shè)施和不可或缺的試驗平臺。

土木工程結(jié)構(gòu)試驗是土木工程的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生能夠依據(jù)試驗方案，學(xué)會使用結(jié)構(gòu)試驗儀器設(shè)備在試驗對象上施加各種荷載、作用，能利用測量系統(tǒng)量測試驗結(jié)果數(shù)據(jù)和破壞形態(tài)，能依據(jù)試驗結(jié)果、有關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)評定試驗對象的剛度、抗裂度、強(qiáng)度和承載力等工程性狀，并確定工程結(jié)構(gòu)的功能達(dá)成度和施工質(zhì)量，從而獲得土木工程結(jié)構(gòu)試驗與檢測方面的專業(yè)知識、專業(yè)能力和創(chuàng)新應(yīng)用意識，對專業(yè)知識有現(xiàn)實性把握，為畢業(yè)后從事土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和檢測等生產(chǎn)一線技術(shù)與管理工作奠定基礎(chǔ)。然而，結(jié)構(gòu)試驗的教學(xué)模式上仍存在一些弊端和不足，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已無法滿足新型人才的培養(yǎng)要求。因此，本文結(jié)合土木工程結(jié)構(gòu)試驗課程的教學(xué)現(xiàn)狀，對教學(xué)思路和方法提出改革措施，旨在為同類型土木院校結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)模式提供參考。

二、 結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)模式的不足

（一）學(xué)生重視程度不高

土木工程結(jié)構(gòu)試驗因課程和學(xué)分較少，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性。結(jié)構(gòu)試驗課程忽視了生產(chǎn)性結(jié)構(gòu)的試驗環(huán)節(jié)，導(dǎo)致試驗過程與工程實踐連接不緊密，不適用于應(yīng)用性專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)。同時結(jié)構(gòu)試驗的教學(xué)方式太過單一，學(xué)生僅需在課堂上依據(jù)任務(wù)書和老師的講解便能進(jìn)行試驗的操作，降低了學(xué)生對結(jié)構(gòu)試驗預(yù)習(xí)的重視程度，造成學(xué)生的試驗學(xué)習(xí)較為被動。

（二）試驗內(nèi)容相對陳舊

土木工程荷載試驗教材更新進(jìn)度較慢，新型器材與新型試驗理論并未在教材中展現(xiàn)。試驗內(nèi)容多以驗證性試驗為主且試驗步驟相對固定，限制了學(xué)生的開拓性思維，學(xué)生的創(chuàng)造能力無法得到充分發(fā)揮。

（三）課時不合理與實驗室投入有限

土木工程結(jié)構(gòu)試驗課程課時較少，但內(nèi)容廣泛，目前國內(nèi)大多數(shù)高校的結(jié)構(gòu)試驗課程課時較少，一般在40課時以下，任課老師無法對該課程進(jìn)行系統(tǒng)性講解，導(dǎo)致學(xué)生對試驗的理論認(rèn)識程度不深。且大部分試驗儀器為大型器材且造價昂貴，導(dǎo)致儀器設(shè)備的更新不及時，試驗過程與實際工程的聯(lián)系程度不緊密。

三、 結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)模式的改革措施

針對目前結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)模式上的一些不足點，提出如下相應(yīng)改革措施：

（一）教學(xué)模式改革

結(jié)構(gòu)試驗理論課程對于學(xué)生可能相對枯燥，但在實踐課程中學(xué)生還是表現(xiàn)出一定的興趣。但因主觀認(rèn)識和客觀條件，學(xué)生對于結(jié)構(gòu)試驗課程的重視程度不高。學(xué)校可適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)試驗課時和學(xué)分，但這未必適用于所有高校。畢竟結(jié)構(gòu)試驗需要消耗大量的財力、物力以及師資，部分院校進(jìn)行較多的結(jié)構(gòu)試驗是不現(xiàn)實的。鑒于此，部分院校可聯(lián)合其他高校進(jìn)行開放性合作試驗，能夠為學(xué)生提供相對自由的試驗環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。同時在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)緊密聯(lián)系土木工程規(guī)范中提到的專業(yè)實驗，并積極將結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)團(tuán)隊的“縱向科研項目、橫向工程實踐項目”向?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生在試驗過程中能與實際工程相互聯(lián)系，提升其應(yīng)用型工程實踐能力。部分高校應(yīng)改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式，注重多元化培養(yǎng)學(xué)生在試驗過程中的組織合作能力、動手能力和獨立思考能力，引導(dǎo)學(xué)生深入發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題、查閱文獻(xiàn)、計劃試驗方案和團(tuán)隊協(xié)作實施試驗過程。通過這種獨立探索性試驗，使學(xué)生在加深對專業(yè)課理論知識理解的同時，初步將所學(xué)的專業(yè)知識用于實踐，并了解本專業(yè)研究方向。

（二）更新試驗室條件和教學(xué)內(nèi)容

為了強(qiáng)化應(yīng)用型高素質(zhì)專業(yè)人才的培養(yǎng)，學(xué)校應(yīng)及時更新試驗器材和加大對軟件設(shè)施的購買力度，以適用于與實際工程的對接程度。此外，學(xué)校還應(yīng)積極開拓試驗教材的引進(jìn)渠道，積極更新試驗內(nèi)容并依據(jù)新材料調(diào)整試驗步驟，加強(qiáng)不同校企的合作性試驗、開發(fā)虛擬仿真實驗用于輔助耗材消耗大和實驗危險性大的結(jié)構(gòu)實體實驗。結(jié)構(gòu)試驗老師也儀器以及教材進(jìn)行改進(jìn)，讓其滿足新技術(shù)、新規(guī)范的實時要求。

（三）計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)輔助教學(xué)

如今實際工程運用最廣的工程技術(shù)就是數(shù)值建模。數(shù)值建模可對試驗結(jié)果進(jìn)行假設(shè)，能夠有效模擬試驗結(jié)果，目前常用的結(jié)構(gòu)分析軟件有ANSYS、ABAQUS、MIDAS等。試驗教師可引導(dǎo)學(xué)生在結(jié)構(gòu)試驗前可運用數(shù)值模擬進(jìn)行簡單分析，讓學(xué)生對結(jié)構(gòu)試驗原理和結(jié)果有所預(yù)知，在試驗過程具有較明確的試驗方向。

四、 結(jié)語

土木工程結(jié)構(gòu)試驗作為土木工程的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在土木工程專業(yè)素質(zhì)人才的培養(yǎng)過程起著極為重要的作用。本文基于結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)的現(xiàn)有問題，針對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及輔助教學(xué)方法提出一些教學(xué)模式改革的建議，旨在為同類型土木院校結(jié)構(gòu)試驗教學(xué)模式提供參考，促進(jìn)結(jié)構(gòu)試驗的教學(xué)工作不斷進(jìn)步。

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作者簡介：

王旭，劉文韜，重慶市，省部共建山區(qū)橋梁及隧道工程國家重點實驗室。