基于土木仿真實(shí)踐平臺(tái)的教學(xué)模型庫建設(shè)

李楠++賈宏俊++關(guān)彤

摘 要：隨著土木工程在國民教育中的地位不斷加強(qiáng)，現(xiàn)階段對土木工程教學(xué)及學(xué)生培養(yǎng)提出了更高要求，學(xué)生不僅需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需具備一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)。該文主要根據(jù)土木工程仿真模擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)要求，從建設(shè)教學(xué)模型庫這一基礎(chǔ)性工作入手，從方案規(guī)劃、實(shí)施、教學(xué)體系和內(nèi)容的完善等方面提出了行之有效的建設(shè)途徑，以期達(dá)到有效提升土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)效果，更好培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的目的。

關(guān)鍵詞：土木 仿真實(shí)踐 教學(xué)模型 建設(shè)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0190-01

1 土木工程學(xué)科的發(fā)展要求

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各類建筑結(jié)構(gòu)體系不斷涌現(xiàn)，為土木工程學(xué)科的發(fā)展注入了新的活力。土木工程在國民教育中的地位不斷加強(qiáng)，現(xiàn)階段對土木工程教學(xué)及學(xué)生培養(yǎng)提出了更高要求，學(xué)生不僅需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需具備一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)。為適應(yīng)這一趁勢，必須對土木工程的教學(xué)體系加以完善，對其內(nèi)容和教學(xué)方法不斷更新，不斷提升實(shí)踐教學(xué)效果和質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新型人才的目的。

2 土木工程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及問題

實(shí)踐教學(xué)在土木工程教學(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?，F(xiàn)階段開設(shè)土木工程專業(yè)的高校都針對各門主干課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行不斷的探索，并加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的研究。目前在教學(xué)中依然存在重理論、輕實(shí)踐的趨勢，主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

2.1 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

部分學(xué)校土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)比較薄弱，有的主干課程僅有理論教學(xué)內(nèi)容而不設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，有的雖有實(shí)踐環(huán)節(jié)，僅局限于課程設(shè)計(jì)一項(xiàng)實(shí)踐內(nèi)容，如鋼結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)。早期的土木類課程教學(xué)實(shí)習(xí)還有安排學(xué)生到施工企業(yè)或工地現(xiàn)場實(shí)習(xí)的內(nèi)容，但現(xiàn)在多數(shù)高?？紤]生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況已忽視這方面的做法。

2.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容缺乏

多數(shù)院校對待學(xué)生的實(shí)習(xí)內(nèi)容還缺乏有針對性的研究，有的學(xué)校，實(shí)習(xí)主要以參觀為主，走馬觀花，很少接觸到有針對性的建筑物或僅參觀已經(jīng)建成的普通建筑，怎樣方便怎樣進(jìn)行，影響課程實(shí)習(xí)效果。另外，從土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題來看，多數(shù)院校還是側(cè)重傳統(tǒng)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，這就使畢業(yè)設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新。

2.3 實(shí)踐手段單一

從土木工程專業(yè)課程的實(shí)踐手段分析，往往是傳統(tǒng)的課堂實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐手段單一，部分學(xué)校沒有專門實(shí)驗(yàn)室或欠缺相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，難以滿足結(jié)構(gòu)類課程實(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。

2.4 實(shí)踐效果不佳

3 土木工程教學(xué)模型庫建設(shè)思路及內(nèi)容

在土木工程教學(xué)中，加強(qiáng)仿真模擬實(shí)踐教學(xué)，是實(shí)施教學(xué)改革的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。近年來教研室在仿真平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容方面開展了有益的探索。通過直觀仿真方法向?qū)W生介紹專業(yè)知識(shí)并配合動(dòng)手訓(xùn)練，從而加深了學(xué)生對應(yīng)用知識(shí)的理解和綜合能力的提升。土木工程仿真模擬實(shí)踐教學(xué)，可采用多種手段，包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、視頻、實(shí)物等。

3.1 建設(shè)方案提出

土木工程仿真實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就，需分階段逐步實(shí)施。學(xué)校首先選擇教學(xué)模型庫作為首要建設(shè)任務(wù)。針對土木工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，選擇了重要的幾門專業(yè)課程作為建設(shè)重點(diǎn)，建立混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、房屋建筑學(xué)、建筑施工、建筑構(gòu)造等課程的建筑模型庫。模型主要以采購成品縮尺模型為主，自制加工模型為輔，盡量達(dá)到簡單易行、特色突出。

3.2 主要建設(shè)內(nèi)容

3.2.1 實(shí)體模型庫建設(shè)

實(shí)物、實(shí)體模型在土木工程仿真實(shí)踐教學(xué)中的作用日益顯現(xiàn)，實(shí)物具有直觀的特點(diǎn)，學(xué)生體會(huì)深入。學(xué)校先后購入十余種各式高層建筑1∶10縮尺實(shí)物建筑結(jié)構(gòu)模型，涵蓋了高層建筑結(jié)構(gòu)理論教學(xué)基本體系內(nèi)容，如框架模型、剪力墻模型、框剪模型、筒體模型等，同時(shí)匹配各種混凝土、鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)、樓板、基礎(chǔ)等配筋模型，形成了較為完善的高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)體仿真模型庫，同時(shí)配備各類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造，如配筋樓板、配筋梁柱節(jié)點(diǎn)；各類施工工藝模擬模型；各類鋼結(jié)構(gòu)模型及鋼梁鋼柱連接構(gòu)造；綠色建筑節(jié)能構(gòu)造等模型，目前模型的規(guī)模達(dá)百余件，基本涵蓋土木工程主要專業(yè)課程，同時(shí)兼故考慮了新材料、新工藝的內(nèi)容。任課教師可在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，同時(shí)也方便將各類小型配件模型帶入課堂，這種實(shí)踐教學(xué)方法收到了很好的效果。

3.2.2 工程圖片庫建設(shè)

重點(diǎn)在鋼結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼-混組合結(jié)構(gòu)這幾方面的仿真圖片內(nèi)容上進(jìn)行了研究，搜集、整理了大量的三維仿真圖片及工程相關(guān)構(gòu)件的實(shí)體圖像，從結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，結(jié)構(gòu)受力變化及變形，結(jié)構(gòu)的破壞、結(jié)構(gòu)的防災(zāi)減災(zāi)等方面都有完備圖片資料，隨時(shí)調(diào)用學(xué)習(xí)，同時(shí)針對施工常用工藝，建立完善了三維仿真動(dòng)畫庫，通過動(dòng)畫演示，學(xué)生不出課堂便能掌握各種建筑施工工藝。

3.2.3 實(shí)際工程庫建設(shè)

實(shí)體工程的優(yōu)點(diǎn)是能夠加深直觀印象，對學(xué)生理解理論知識(shí)、改善教學(xué)效果會(huì)起到重要的促進(jìn)作用。難點(diǎn)是代表性工程較難選定、施工現(xiàn)場授課較難協(xié)調(diào)。學(xué)校近年來加強(qiáng)土木工程實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，從學(xué)校周邊區(qū)域遴選出了幾個(gè)有代表性的設(shè)計(jì)、施工企業(yè)，并建立了長期的合作框架，使學(xué)生在施工現(xiàn)場工程技能水平方面有了更大的提升。

通過持續(xù)建設(shè)，現(xiàn)在的建筑模型為已初具規(guī)模，在學(xué)生的實(shí)踐中發(fā)揮了重要的效果，搭建學(xué)生科技創(chuàng)新能力訓(xùn)練平臺(tái)，同時(shí)，我們注意教學(xué)過程研究，不斷完善現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)體系，為后續(xù)的仿真模擬實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

土木工程專業(yè)中各門專業(yè)課程，理論聯(lián)系實(shí)際緊密，其工程應(yīng)用價(jià)值高，同時(shí)也是學(xué)生綜合工程素質(zhì)建立的基礎(chǔ)。在各門專業(yè)課程教學(xué)中對學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)突顯重要；對其工程素質(zhì)的培養(yǎng)可以是多方面的；對其研究任重道遠(yuǎn)。針對不同課程，探索科學(xué)的、特色鮮明的工程仿真實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容是今后土木工程專業(yè)很有價(jià)值的一個(gè)研究領(lǐng)域，必將會(huì)推動(dòng)土木工程教學(xué)水平的進(jìn)一步提升，為良好工程素質(zhì)人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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