淺談鋼結(jié)構(gòu)課程仿真模擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

李楠　賈宏俊

摘 要：本文主要圍繞鋼結(jié)構(gòu)這門課程的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)仿真實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了較為全面的分析，從仿真實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、方法、評(píng)價(jià)等方面提出了行之有效的改進(jìn)方法，以期達(dá)到提升鋼結(jié)構(gòu)仿真實(shí)踐教學(xué)效果，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的目的。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 仿真 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0157-01

1 鋼結(jié)構(gòu)及課程的發(fā)展要求

鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，新形勢(shì)下，鋼結(jié)構(gòu)學(xué)科處于不斷發(fā)展與更新中，其應(yīng)用領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的工業(yè)建筑向民用建筑拓展，同時(shí)各類新型鋼結(jié)構(gòu)體系不斷出現(xiàn)，使得這門課程在土木工程專業(yè)中的重要性不斷加強(qiáng)，對(duì)現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)及學(xué)生培養(yǎng)提出了更高要求，尤其對(duì)學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)具備的知識(shí)和能力提出更高要求，學(xué)生不僅理論知識(shí)扎實(shí)，還需具備一定的實(shí)踐和創(chuàng)新素質(zhì)。為適應(yīng)這一趁勢(shì)，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷更新、擴(kuò)展，教學(xué)方法、手段、模式也需不斷革新，應(yīng)用多媒體、虛擬仿真等現(xiàn)代技術(shù)手段，提升教學(xué)效果和質(zhì)量，培養(yǎng)具備較強(qiáng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才。

2 鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

鋼結(jié)構(gòu)課程是土木工程專業(yè)的主干課程，也是最重要的專業(yè)課之一，實(shí)踐教學(xué)在鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中非常重要，它是培養(yǎng)大學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵，其作用及功能是理論教學(xué)所不能替代的。目前開設(shè)土木工程專業(yè)的高校都針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行不斷的探索，并在教學(xué)實(shí)踐中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)?？傮w上，在教學(xué)中依然較多的偏重理論講授，對(duì)實(shí)踐教學(xué)不夠重視，主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

2.1 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)置不全面

部分高校鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)僅有課程設(shè)計(jì)一項(xiàng)內(nèi)容，也僅僅局限于課本上講過的結(jié)構(gòu)類型，學(xué)生沒有實(shí)物的直觀認(rèn)識(shí)。早期的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)還有安排學(xué)生到鋼廠和加工車間參觀的內(nèi)容，但現(xiàn)在多數(shù)高校已忽視這方面的做法。此外，從畢業(yè)設(shè)計(jì)來看，很少學(xué)生進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選題。

2.2 實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)偏少

多數(shù)學(xué)校對(duì)待學(xué)生的實(shí)習(xí)還缺乏有針對(duì)性的研究，鋼結(jié)構(gòu)課程實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、方法和達(dá)到效果參差不齊。有的學(xué)校，實(shí)習(xí)主要以參觀混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等為主，很少到實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)工程或僅參觀已經(jīng)建成的鋼結(jié)構(gòu)類建筑，因而難以對(duì)其有深入的理解和認(rèn)識(shí)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，多數(shù)高校沒有專門實(shí)驗(yàn)室或欠缺相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，難以滿足鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)需要，更談不上實(shí)踐教學(xué)效果的保證和提升。

2.3 與現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)手段有脫節(jié)

鋼結(jié)構(gòu)課程分為原理與設(shè)計(jì)兩大部分，學(xué)生在課堂上使用的教材主要偏重原理的教學(xué)。學(xué)生踏入社會(huì)從事設(shè)計(jì)還是需要具備實(shí)際的工程設(shè)計(jì)能力，尤其是一些設(shè)計(jì)軟件的使用。目前各高校自主開發(fā)的多媒體仿真教學(xué)設(shè)計(jì)軟件水平不一，自主設(shè)計(jì)開發(fā)的極少，勢(shì)必造成實(shí)踐教學(xué)互動(dòng)性、啟發(fā)性欠缺，仿真實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱。

3 仿真模擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

在鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中，加強(qiáng)仿真模擬實(shí)踐教學(xué)，是實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)改革的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。學(xué)校近年來在這方面開展了有益的探索。通過更加直觀的仿真模擬方法向?qū)W生介紹并配合動(dòng)手實(shí)踐，增強(qiáng)課程感性認(rèn)識(shí)，從而加深了學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用知識(shí)的掌握和能力的提高。

3.1 優(yōu)化仿真模擬實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)仿真實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較多，針對(duì)課程的特點(diǎn)，逐漸凝煉并精簡(jiǎn)內(nèi)容，形成一套適合本校學(xué)生情況的仿真模擬實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，盡量達(dá)到簡(jiǎn)單易行、特色突出。重點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)焊接、高強(qiáng)螺栓連接、鋼梁、實(shí)腹式鋼柱、格構(gòu)式鋼柱、單層工業(yè)廠房、輕鋼結(jié)構(gòu)這幾方面的仿真實(shí)踐內(nèi)容上進(jìn)行了研究，編寫相關(guān)的仿真模擬實(shí)踐指導(dǎo)性文件，明確了各項(xiàng)仿真教學(xué)的關(guān)鍵做法、動(dòng)手環(huán)節(jié)的規(guī)程。

3.2 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)模型庫(kù)的建設(shè)

實(shí)物、實(shí)體模型庫(kù)在鋼結(jié)構(gòu)仿真實(shí)踐教學(xué)中的作用日益顯現(xiàn)，實(shí)物直觀，學(xué)生體會(huì)深入。學(xué)校先后購(gòu)入各種鋼結(jié)構(gòu)仿真模型達(dá)百余件，包括：各式各樣焊縫連接、各種普通及高強(qiáng)螺栓連接、各種鋼梁、鋼柱模型以及大型工業(yè)廠房縮尺模型，形成了較為完善的鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體仿真模型庫(kù)，任課教師可在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，同時(shí)也方便將各類模型帶入課堂，從學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方式的認(rèn)可程度表明學(xué)生實(shí)踐效果極佳。同時(shí)，在校園有限的空間，也進(jìn)行了建造縮尺比例的實(shí)體模型的實(shí)踐，國(guó)內(nèi)部分高校也有相關(guān)實(shí)踐，如：南京工業(yè)大學(xué)等學(xué)校的匯集鋼結(jié)構(gòu)連接、穩(wěn)定、桁架等單元的校園實(shí)體鋼結(jié)構(gòu)模型等。

3.3 加強(qiáng)模擬設(shè)計(jì)軟件的建設(shè)及應(yīng)用

為強(qiáng)化與現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的有效銜接，學(xué)校在仿真模擬環(huán)節(jié)加強(qiáng)了市場(chǎng)現(xiàn)行的PKPM、3D3S等軟件的實(shí)踐設(shè)置，學(xué)生可直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用這些軟件完成設(shè)計(jì)作業(yè)，包括：課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用逐步和教師科研緊密結(jié)合，工程應(yīng)用價(jià)值極高。同時(shí)引入目前市場(chǎng)較為先進(jìn)的BIM軟件，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程能力的培訓(xùn)。學(xué)校專門設(shè)立鋼結(jié)構(gòu)BIM實(shí)驗(yàn)中心，吸收學(xué)生參與教師的程序開發(fā)工作，同時(shí)能夠結(jié)合真實(shí)設(shè)計(jì)任務(wù)完成BIM仿真設(shè)計(jì)工作，積極組織能力較強(qiáng)的學(xué)生借助這一仿真實(shí)踐平臺(tái)參加了BIM工程師證書的學(xué)習(xí)和認(rèn)證。

3.4 建立實(shí)際工程的現(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)習(xí)基地

加深直觀印象，對(duì)改善教學(xué)效果會(huì)起到重要促進(jìn)作用。學(xué)校加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，從周邊區(qū)域遴選出幾個(gè)有代表性的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工企業(yè)，并建立了長(zhǎng)期的合作框架，這為學(xué)生在真實(shí)環(huán)境下的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)提供了強(qiáng)有力的支持。

3.5 搭建學(xué)生科技創(chuàng)新能力訓(xùn)練平臺(tái)

學(xué)生的科技創(chuàng)新活動(dòng)也納入保證和考核實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量的重要一步。學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)室提供的材料，組裝設(shè)計(jì)各類簡(jiǎn)單鋼結(jié)構(gòu)模型、桁架模型，培養(yǎng)和訓(xùn)練了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力，組織參加大學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽等賽事，形成了常態(tài)化指導(dǎo)，收到了很好的效果，對(duì)學(xué)生就業(yè)也是很好的促進(jìn)。

4 結(jié)語

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是高等學(xué)校課程建設(shè)和改革的一個(gè)重要目標(biāo)。在具備理論知識(shí)的基礎(chǔ)上更應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)是可以是多方面、多渠道的，對(duì)其研究任重道遠(yuǎn)，基于不同的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生層次，研究出合理科學(xué)的、富有特色的仿真實(shí)踐教學(xué)方法是今后高校鋼結(jié)構(gòu)課程研究很有價(jià)值的一個(gè)領(lǐng)域，必將會(huì)推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)水平的進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)

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