土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)探索范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)探索參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”作為一門土木工程專業(yè)課程，在培養(yǎng)“新工科”創(chuàng)新型卓越工程科技人才中起著重要作用。文章通過分析“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程的內(nèi)容及特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，構(gòu)建了驗(yàn)證型、應(yīng)用型、創(chuàng)新研究型多層次教學(xué)體系，實(shí)踐探索了與工程項(xiàng)目和科研項(xiàng)目相結(jié)合的“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)方式。借助多媒體手段、線上平臺(tái)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)代技術(shù)，采取多種教學(xué)方法和手段，形成科學(xué)合理的課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法。

關(guān)鍵詞：“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”；課程教學(xué)；實(shí)踐探索；現(xiàn)代技術(shù)

0引言

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)是研究和發(fā)展工程結(jié)構(gòu)新材料、新體系、新工藝、新的工程設(shè)計(jì)理論和方法的手段，也是鑒定結(jié)構(gòu)損傷情況和處理工程事故不可缺少的依靠，在工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新中起著非常重要的作用［1］?！敖Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程是土木工程等工科專業(yè)的重要專業(yè)必修課，通過“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程的教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技能，提高科學(xué)素養(yǎng)和工程意識(shí)。通過結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠驗(yàn)證結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)，還可拓寬工程結(jié)構(gòu)的知識(shí)面；順利完成結(jié)構(gòu)試驗(yàn)需要小組成員齊心協(xié)力、團(tuán)結(jié)合作?！敖Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程在培養(yǎng)土木工程專業(yè)“新工科”創(chuàng)新型卓越工程人才中有著不可替代的作用。

1“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程內(nèi)容及主要特點(diǎn)

“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程的教學(xué)主要包括：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)荷載與加載、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)與儀表、結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動(dòng)載試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)非破損檢測(cè)及建筑物鑒定、工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面［2］。土木工程專業(yè)本科階段“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程內(nèi)容應(yīng)圍繞工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)需求，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思想、專業(yè)素質(zhì)、動(dòng)手和創(chuàng)新能力，使學(xué)生掌握對(duì)結(jié)構(gòu)受荷載后性能觀測(cè)、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并能對(duì)結(jié)構(gòu)的工作性能和承載能力做出評(píng)價(jià)的方法。本課程教學(xué)不僅要講授“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”的基本知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、操作、綜合分析和評(píng)價(jià)的能力。課程試驗(yàn)操作一般包括：結(jié)構(gòu)加載設(shè)備初識(shí)與應(yīng)用、電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)、電阻應(yīng)變儀測(cè)量應(yīng)變、常用機(jī)械式量測(cè)儀器的構(gòu)造與使用、回彈法測(cè)混凝土強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)脈動(dòng)測(cè)試等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于受教學(xué)課時(shí)少的限制，有許多內(nèi)容不能做詳細(xì)教學(xué)講解；受試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地、試件制作等條件的限制，有些試驗(yàn)不可能完全由學(xué)生完成。學(xué)生缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手鍛煉，單純的讀數(shù)觀測(cè)無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維［3］。因此“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)需要進(jìn)行改革。

2“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)的創(chuàng)新做法

2.1優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程一般24學(xué)時(shí)左右（理論教學(xué)14學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)10學(xué)時(shí)），在滿足學(xué)時(shí)情況下，應(yīng)對(duì)課堂講授內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)組合優(yōu)選。要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，緊密結(jié)合工程實(shí)際，最大限度涵蓋土木工程專業(yè)涉及的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等方面；實(shí)驗(yàn)教學(xué)以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)，靈活與科學(xué)研究項(xiàng)目相結(jié)合，盡量保持實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的先進(jìn)性和現(xiàn)代性。教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置緊密銜接，做到彼此關(guān)聯(lián)、循序漸進(jìn)，符合學(xué)習(xí)規(guī)律。同時(shí)兼顧工程實(shí)際需要（工程質(zhì)量檢測(cè)），使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)具有一定的連貫性、系統(tǒng)性和實(shí)用性。教材是知識(shí)傳播的重要載體［4］，在精心挑選教材和參考書的同時(shí)，結(jié)合具體教學(xué)條件，筆者編寫了結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及相關(guān)數(shù)字教材，從試驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)操作、試驗(yàn)結(jié)果分析、試驗(yàn)報(bào)告格式及要求等方面對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行介紹?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)前學(xué)生需提前閱讀學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課上教師僅對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行扼要講解或演示操作，從而保證學(xué)生能夠順利完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.2構(gòu)建分層次的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教學(xué)體系

結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的程度，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)為必須完成內(nèi)容和研究創(chuàng)新性內(nèi)容。按照循序漸進(jìn)的原則，課程教學(xué)涉及的試驗(yàn)可分為3種類型。第一類為驗(yàn)證型試驗(yàn)，主要是為了很好地服務(wù)于土木專業(yè)理論課程的教學(xué)，起到驗(yàn)證理論、深化理解理論，培養(yǎng)學(xué)生基本試驗(yàn)技能的作用，如應(yīng)用電阻應(yīng)變儀測(cè)試懸臂鋼梁的力學(xué)規(guī)律。第二類為應(yīng)用型試驗(yàn)，即應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)的綜合試驗(yàn)，學(xué)生在具有一定知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用所學(xué)課程的知識(shí)、技能和方法的綜合訓(xùn)練。例如，鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)，該試驗(yàn)的目的是測(cè)試梁正截面和斜截面承載力。學(xué)生結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程知識(shí)和學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件，選擇加載設(shè)備、量測(cè)儀器、加載圖式，制定試驗(yàn)方案，探討分析鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受力特點(diǎn)，就是這門專業(yè)課的重要試驗(yàn)。第三類為創(chuàng)新研究型試驗(yàn)，主要是結(jié)合創(chuàng)新研究項(xiàng)目或其他研究項(xiàng)目的試驗(yàn)。學(xué)生要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案并完成試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中教師可做提示和監(jiān)督，具體試驗(yàn)方法要給學(xué)生創(chuàng)新留下足夠空間。例如，土木專業(yè)2013級(jí)同學(xué)的“山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水土學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)樓振動(dòng)特性的研究”試驗(yàn)項(xiàng)目，就是該課題組成員自行設(shè)計(jì)測(cè)試方案、進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)并進(jìn)行結(jié)果分析的。這類結(jié)構(gòu)試驗(yàn)工作量大，也需要一定的條件做保障，通常是結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目或結(jié)構(gòu)大賽等項(xiàng)目進(jìn)行。對(duì)學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練是其他試驗(yàn)無法取代的。

2.3開展與工程項(xiàng)目和科研項(xiàng)目相結(jié)合的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)教學(xué)方式

將試驗(yàn)教學(xué)與科研及社會(huì)服務(wù)有機(jī)地結(jié)合起來，貼近實(shí)際工程問題，對(duì)學(xué)生們吸引力很大。學(xué)生經(jīng)受工程現(xiàn)實(shí)環(huán)境的鍛煉，解決工程實(shí)際問題的能力和責(zé)任感逐漸得到提升。實(shí)例一，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與房屋結(jié)構(gòu)損傷鑒定項(xiàng)目相結(jié)合。工程結(jié)構(gòu)受到自然環(huán)境及各種復(fù)雜因素的作用，會(huì)導(dǎo)致不同程度的損傷，房屋結(jié)構(gòu)損傷診斷和評(píng)估需求項(xiàng)目比較多。2016級(jí)同學(xué)們參與了岱岳區(qū)貧困戶農(nóng)村自主房檢測(cè)鑒定項(xiàng)目，利用常用測(cè)量?jī)x器設(shè)備，以基礎(chǔ)、承重墻、梁、檁、木屋架、混凝土柱、梁、屋面等為鑒定單位，對(duì)房屋整體的安全性進(jìn)行評(píng)定。經(jīng)歷這次實(shí)踐活動(dòng)，同學(xué)們?cè)趯?duì)工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用、土木專業(yè)知識(shí)的進(jìn)一步鞏固及國(guó)家規(guī)范規(guī)程的理解等各方面有了很大的體會(huì)和收獲。實(shí)例二，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與碳纖維加固技術(shù)研究課題的結(jié)合。在“碳纖維加固技術(shù)試驗(yàn)研究”科研項(xiàng)目中，學(xué)生們參與了試驗(yàn)方案論證、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集分析等過程。試驗(yàn)過程及對(duì)研究課題的了解，使學(xué)生們不僅開闊了視野，提高了試驗(yàn)技能，還激發(fā)了鉆研工程結(jié)構(gòu)問題的熱情，加強(qiáng)了工程試驗(yàn)意識(shí)［5］?！敖Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)”教學(xué)與校企合作項(xiàng)目相結(jié)合是一個(gè)好方式，校企合作可達(dá)到行業(yè)、企業(yè)、學(xué)校、教師、學(xué)生各方受益、多方共贏、多元共享的目的。

2.4采用多種靈活的課程教學(xué)手段和方法

“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程講授的重點(diǎn)內(nèi)容之一是介紹試驗(yàn)儀器裝置的功能、工作原理、使用方法和加載方式等，課堂講授應(yīng)生動(dòng)直觀，為此采用了靈活多樣的教學(xué)手段和方法。

2.4.1課堂外學(xué)習(xí)和課堂內(nèi)教學(xué)相結(jié)合

教師課堂內(nèi)講授主要抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)，而次要的、簡(jiǎn)單的內(nèi)容安排學(xué)生課后自學(xué)，可采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式完成。利用智慧樹、雨課堂等線上平臺(tái)，為同學(xué)們提供豐富的課堂外網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。這種強(qiáng)化學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)模式，盤活學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)過程具有自主性、靈活性和開放性，很好地提升了“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)效果［6-7］。

2.4.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)和課堂講授相結(jié)合

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)涉及的儀器、儀表和加載設(shè)備類型較多，有的設(shè)備龐大，有的設(shè)備數(shù)量較少，結(jié)合學(xué)校具體試驗(yàn)條件，采取了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)和課堂講授相結(jié)合的做法。體積較小、較輕的儀器、儀表直接帶到課堂上，使課堂講授與操作相結(jié)合；較大的設(shè)備和儀器介紹，主要以到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)講解為主，課堂上則利用各種視頻、照片和圖片等多媒體形式，展示、介紹大型儀器、設(shè)備的操作及試驗(yàn)過程。

2.4.3虛擬仿真與課堂教學(xué)相結(jié)合

結(jié)構(gòu)試驗(yàn)經(jīng)常會(huì)遇到許多不便，如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件類的實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、綁扎鋼筋、澆筑混凝土、混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)直到最后加載實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)長(zhǎng)、操作投入大、過程復(fù)雜，有時(shí)無法保證所有學(xué)生參加全周期實(shí)驗(yàn)，有些只能做演示實(shí)驗(yàn)。而計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真試驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、試驗(yàn)材料、試驗(yàn)場(chǎng)地等限制，能夠?qū)φ鎸?shí)環(huán)境和事物仿真，具有沉浸性、交互性、虛幻性、逼真性的特征，已是一種全新的試驗(yàn)輔助手段［8］。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可模擬完成實(shí)驗(yàn)全過程，并可使實(shí)驗(yàn)過程和內(nèi)容多次重復(fù)再現(xiàn)，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)2010級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目（SRT）——“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)仿真系統(tǒng)”在“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”中得到嘗試應(yīng)用，借助這套結(jié)構(gòu)試驗(yàn)仿真系統(tǒng)，學(xué)生們可進(jìn)行預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、模擬試驗(yàn)操作過程，提高了學(xué)習(xí)效率，教學(xué)效果良好。

2.5形成較合理的課程成績(jī)?cè)u(píng)定辦法

考試是督促學(xué)生學(xué)習(xí)的有效措施，也是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的手段之一，但“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅憑一次卷面考試來評(píng)定課程成績(jī)不夠全面準(zhǔn)確。筆者改變傳統(tǒng)以考試試卷定成績(jī)的簡(jiǎn)單做法，將課程成績(jī)構(gòu)成分為兩部分：實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末閉卷考試成績(jī)。其中實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)占40%~50%。實(shí)驗(yàn)操作考核以能力評(píng)價(jià)為中心，采用“預(yù)習(xí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)+實(shí)習(xí)報(bào)告成績(jī)”全過程考核方式［9］。期末閉卷考試注重學(xué)生綜合能力的考察，設(shè)計(jì)綜合性試驗(yàn)是綜合能力考察的最佳方式。因此，在考試試題中既包括結(jié)構(gòu)試驗(yàn)基本原理，還包括試驗(yàn)原理的綜合應(yīng)用［10-11］。試驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合題目占20%左右，考核內(nèi)容包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、問題解答等方面。

3結(jié)語

結(jié)合高等工程教育對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求，筆者對(duì)“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新探索：優(yōu)化整合了課程教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建了課程教學(xué)體系、提出并實(shí)施了多種教學(xué)手段和教學(xué)方法、強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式、課程成績(jī)?cè)u(píng)定充分體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力等。通過“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”教學(xué)實(shí)踐，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”的興趣，學(xué)生們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力也有了很大的提高，“結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”課程教學(xué)改革取得了較好的成效。

作者:王萱 單位:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)