建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)改革探討

【摘 要】總結(jié)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)的特點(diǎn)以及在教學(xué)中存在的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程 特點(diǎn) 教學(xué)改革

【中圖分類(lèi)號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2013）04C-0141-02

在土木工程建設(shè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)在驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、評(píng)估結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年來(lái)，北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”、中央電視臺(tái)總部大樓、上海中心大廈等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中相繼出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)在此類(lèi)工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮了不可替代的作用。對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，掌握結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的理論和技能是順利開(kāi)展生產(chǎn)和科研工作的重要保障。在本科教育階段，建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程的主要任務(wù)是通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生獲得建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方面的基本知識(shí)和技能，并培養(yǎng)其進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)規(guī)劃的能力。本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題，對(duì)該課程教學(xué)方法和模式等方面的改革展開(kāi)探討，以期提高該課程教學(xué)的質(zhì)量和水平。

一、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題

（一）課時(shí)少，內(nèi)容多。以廣西大學(xué)為例，建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)為考察課，共計(jì)40個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)14個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)26個(gè)學(xué)時(shí)。理論教學(xué)主要涉及基本試驗(yàn)方法、常用試驗(yàn)設(shè)備的工作原理、測(cè)量?jī)x器的使用與測(cè)量方案的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理等；實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁構(gòu)件的抗彎性能等6個(gè)實(shí)驗(yàn)。由此可見(jiàn)，課時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的矛盾較為突出。

（二）人員多而實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)少。建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)具有一次性投入多、每次教學(xué)實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)高等特點(diǎn)。由于資金來(lái)源較少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)規(guī)模有限，在教學(xué)過(guò)程中每個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所承載的學(xué)生數(shù)量相對(duì)較多。這導(dǎo)致在同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，由于分配的任務(wù)不同，每個(gè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)知程度也存在明顯差異。因此，要提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，有必要加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的投入。

（三）要求理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)包括理論和實(shí)驗(yàn)兩部分。理論與實(shí)踐相結(jié)合既是本課程的特點(diǎn)，也是評(píng)判學(xué)生是否學(xué)好本課程的重要標(biāo)準(zhǔn)。但由于學(xué)時(shí)少，且目前多采用“一刀切”的教學(xué)模式，這導(dǎo)致學(xué)生能掌握和理解理論知識(shí)但卻不能熟練應(yīng)用，如很多學(xué)生理解電阻應(yīng)變計(jì)的基本工作原理和構(gòu)造，但卻通常會(huì)忽視應(yīng)變計(jì)防潮處理的重要性；大部分學(xué)生可以通過(guò)課堂學(xué)習(xí)認(rèn)知數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)橋路的類(lèi)別與連接方式，但卻會(huì)忽視對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行防電磁干擾處理的必要性。綜上，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融合是教學(xué)過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

（四）教材內(nèi)容更新滯后于試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備更新步伐越來(lái)越快。以試驗(yàn)設(shè)備為例，測(cè)量變形的儀器由機(jī)械式百分表和千分表發(fā)展至應(yīng)變式位移計(jì)，進(jìn)而又發(fā)展至非接觸式激光位移計(jì)。以試驗(yàn)方法為例，在進(jìn)行大跨度橋梁結(jié)構(gòu)模型的抗震性能研究時(shí)，過(guò)去多采用單個(gè)振動(dòng)臺(tái)的模型試驗(yàn)，而現(xiàn)在已發(fā)展至多振動(dòng)臺(tái)聯(lián)動(dòng)加載的階段。類(lèi)似的試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備通常難以在現(xiàn)有的教材中實(shí)時(shí)更新，僅以教材為依托的教學(xué)將影響學(xué)生對(duì)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展前沿的認(rèn)知。

二、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)改革的具體措施

（一）注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。在建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生只需要參照實(shí)驗(yàn)講義按部就班地進(jìn)行操作并按規(guī)定完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可。從某種意義上說(shuō)，現(xiàn)有的教學(xué)方式是讓學(xué)生對(duì)特定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重現(xiàn)，卻忽視了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。針對(duì)這一問(wèn)題，教師可自主設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單可行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生通過(guò)自我選題獨(dú)立完成諸如加載方案、測(cè)量方案、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告編制等一系列任務(wù)。作為激勵(lì)體制的一部分，可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣作為課程成績(jī)考評(píng)的重要環(huán)節(jié)。

（二）探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的新途徑。目前，建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)仍屬于灌輸式教育。在這種情況下，學(xué)生多處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，其主觀能動(dòng)性難以發(fā)揮。針對(duì)這種情況，教師應(yīng)多途徑地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。近幾年的實(shí)踐表明，大學(xué)生結(jié)構(gòu)建模競(jìng)賽可以有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的形成。2012年11月底，廣西第三屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)建模大賽在廣西大學(xué)舉辦。本次賽題要求參賽隊(duì)以白卡紙和白乳膠為材料，制作出載重比大且能抵抗規(guī)定風(fēng)載的體育館懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)模型。為此，廣西大學(xué)在本科生中進(jìn)行了選拔，選拔出的3支代表隊(duì)充分發(fā)揮了想象力，自主完成了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到優(yōu)化的全過(guò)程，分別設(shè)計(jì)出了實(shí)用且各具特色的結(jié)構(gòu)模型，并最終在比賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)。由此可見(jiàn)，類(lèi)似于結(jié)構(gòu)建模大賽的培養(yǎng)方式有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的形成，應(yīng)在教學(xué)實(shí)踐中予以推廣。

（三）發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在教學(xué)中的作用?；谟邢拊碚摰拇笮蜕虡I(yè)仿真計(jì)算軟件如ANSYS和ABAQUS等可實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全過(guò)程受力分析，相關(guān)計(jì)算結(jié)果可以直觀地用計(jì)算機(jī)予以輸出。仿真計(jì)算受限條件少，故可將其作為建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效補(bǔ)充?，F(xiàn)階段，廣西大學(xué)已基本實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的多媒體化，計(jì)算機(jī)仿真在建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)中也得到了較多的應(yīng)用。但由于仿真計(jì)算軟件多基于有限元理論，而有限元理論屬于研究生階段的專(zhuān)業(yè)理論課程，因此在本科教學(xué)階段仿真技術(shù)主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力過(guò)程的模擬與演示。

（四）實(shí)時(shí)補(bǔ)充試驗(yàn)方法與技術(shù)的最新前沿信息?，F(xiàn)代試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速，教材內(nèi)容難以做到實(shí)時(shí)更新。為了拓展學(xué)生視野，教師有必要在建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中補(bǔ)充試驗(yàn)方法與技術(shù)的最新前沿信息，例如實(shí)現(xiàn)垂向千斤頂主動(dòng)跟動(dòng)加載的大型多功能試驗(yàn)機(jī)在結(jié)構(gòu)抗震性能研究中的優(yōu)勢(shì)、非接觸式激光位移計(jì)在疲勞試驗(yàn)中的應(yīng)用等。通過(guò)新舊試驗(yàn)方法的對(duì)比、新試驗(yàn)儀器的演示等多種方法，可使學(xué)生更為深刻地體會(huì)到科技進(jìn)步對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的推動(dòng)作用，并使其認(rèn)識(shí)到科技查新的重要性。

（五）采用分層次的教學(xué)模式。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中可采用分層次的教學(xué)模式。首先根據(jù)學(xué)生的興趣愛(ài)好以及個(gè)人能力將其按照金字塔形予以分層，對(duì)屬于塔底層范圍內(nèi)的學(xué)生，教學(xué)以完成大綱任務(wù)為主；對(duì)屬于塔中部范圍內(nèi)的學(xué)生，可以鼓勵(lì)他們開(kāi)展相應(yīng)的自選實(shí)驗(yàn)；對(duì)屬于塔尖范圍內(nèi)的善于思考、動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以讓其充分利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并直接參與相關(guān)的科研試驗(yàn)。通過(guò)分層次的教學(xué)，可以避免教學(xué)過(guò)程中“一刀切”的模式，做到因材施教。

（六）提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的規(guī)模和水平。為解決人員多而實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)有限的矛盾，應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)力度。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)避免低層次的重復(fù)建設(shè)，資金分配應(yīng)向創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)傾斜。以廣西大學(xué)為例，近年來(lái)，在國(guó)家和廣西地方財(cái)政的支持下，該校加大了對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的投入，在建的新土木試驗(yàn)大樓里專(zhuān)門(mén)規(guī)劃了大學(xué)生創(chuàng)新試驗(yàn)基地。創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)有助于分層次教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)，并可為學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)提供支持。

綜上，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，本文從學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)等方面對(duì)該課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討，相關(guān)內(nèi)容可為該課程的教學(xué)實(shí)踐提供參考。

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（責(zé)編 王 一）