土木工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐

楊艷敏，郭靳時(shí)，王 勃

(吉林建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

土木工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐

楊艷敏，郭靳時(shí)，王 勃

(吉林建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

通過(guò)對(duì)土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革，提出了在精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)方法多元化、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境、自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置及產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、社會(huì)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，提升了學(xué)科建設(shè)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)體系；教學(xué)環(huán)境；產(chǎn)學(xué)研合作

土木工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)是土木工程專業(yè)中一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課程[1]。目前，土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在四個(gè)主要的問(wèn)題：傳統(tǒng)的教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔悖粚?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段單一；缺少自主研發(fā)的多功能實(shí)驗(yàn)裝置，可擴(kuò)展性差。以上諸多問(wèn)題導(dǎo)致學(xué)生得不到基本的工程技能訓(xùn)練，并缺乏解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，束縛了學(xué)生創(chuàng)新及綜合能力的培養(yǎng)，使所學(xué)知識(shí)缺乏系統(tǒng)性、完整性。因此，通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，全面推進(jìn)大學(xué)生素質(zhì)教育。

課程體系是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)人才培養(yǎng)模式及教學(xué)模式的具體課程框架[2]。結(jié)合吉林建筑大學(xué)土木工程專業(yè)特點(diǎn)及學(xué)科發(fā)展，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了以“突出創(chuàng)新、強(qiáng)化實(shí)踐”為主題、以能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)改革。通過(guò)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)方法多元化、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境、研發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置及產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)，科學(xué)定位了實(shí)驗(yàn)在土木工程人才培養(yǎng)中的重要性。

1 突出實(shí)驗(yàn)課程在人才培養(yǎng)中的地位

通過(guò)制定新的實(shí)驗(yàn)大綱，突出“大土木工程”觀，優(yōu)化課程體系，注重從實(shí)際工程中提煉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，精心設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；結(jié)合學(xué)科發(fā)展特色，將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，科學(xué)設(shè)計(jì)研究性實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)凝練整合后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋了土木工程學(xué)科的主干課程，包括：靜載實(shí)驗(yàn)，動(dòng)載實(shí)驗(yàn)；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)；無(wú)損實(shí)驗(yàn)，破損實(shí)驗(yàn)；混凝土構(gòu)件，鋼構(gòu)件；受彎構(gòu)件，受壓構(gòu)件等內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)自主設(shè)計(jì)、自主施工、自主實(shí)驗(yàn)，且從無(wú)損檢測(cè)到破損實(shí)驗(yàn)，通過(guò)內(nèi)容豐富的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，充分調(diào)動(dòng)了每名學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合、分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、系統(tǒng)知識(shí)與工程相結(jié)合。我校購(gòu)置了美國(guó)MTS液壓加載系統(tǒng)、英國(guó)IMP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)設(shè)備，新開(kāi)設(shè)了火災(zāi)實(shí)驗(yàn)、18 m高的落錘抗沖擊實(shí)驗(yàn)及三向六自由度的地震模擬振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)等，為拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供了前提保障，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程在人才培養(yǎng)中的重要性。

2 教學(xué)方法多元化

實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)中嘗試“基于問(wèn)題、基于項(xiàng)目、基于案例”進(jìn)行學(xué)習(xí)，以工程實(shí)際為背景，以工程技術(shù)為主線；在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，通過(guò)參觀、工程實(shí)踐、教師引導(dǎo)等多元化的教學(xué)方法深化教學(xué)改革。構(gòu)建以學(xué)生為主體、以引導(dǎo)和共同研討為主的互動(dòng)式教學(xué)方法，注重教學(xué)方法的趣味性和科學(xué)性，側(cè)重在實(shí)踐中推動(dòng)素質(zhì)教育。如：理論課講解應(yīng)變片的粘貼技術(shù)，下課前20 min帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室參觀碩士研究生的操作，學(xué)生反映很好。我校結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)為獨(dú)立設(shè)課，因此，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置具有一定的靈活性，針對(duì)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外實(shí)踐3個(gè)方面展開(kāi)探討。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)之前，利用多媒體課件向?qū)W生介紹所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)際操作圖片與視頻錄像，避免了實(shí)驗(yàn)的盲目性，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)及學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)在課程安排上做了調(diào)整[2]，將結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程由第7學(xué)期調(diào)整為第6學(xué)期，避開(kāi)大四就業(yè)及考研時(shí)間點(diǎn)，以達(dá)到最好的教學(xué)效果。

3 構(gòu)建創(chuàng)新、開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

創(chuàng)新環(huán)境既可以營(yíng)造創(chuàng)新氛圍，又能夠提供必要的硬件條件和技術(shù)支持。實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施在人才培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用，吉林建筑大學(xué)土木工程實(shí)驗(yàn)中心是結(jié)合土木工程學(xué)科特點(diǎn)、人才培養(yǎng)目標(biāo)、著眼于未來(lái)學(xué)科發(fā)展水平、社會(huì)服務(wù)功能等統(tǒng)籌布局而建設(shè)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)中心與學(xué)科建設(shè)相融合、與科研和工程實(shí)際相結(jié)合，構(gòu)建了技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備一流的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生營(yíng)造了良好的創(chuàng)新實(shí)踐基地。

開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境可以提高教學(xué)的趣味性和科學(xué)性，結(jié)合建設(shè)新校區(qū)的契機(jī)，重新調(diào)整專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)整合后的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室面向全校學(xué)生開(kāi)放，并制定開(kāi)放計(jì)劃，探索綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。不僅能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的資源配置，同時(shí)有利于引導(dǎo)學(xué)生融會(huì)貫通所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提高綜合與創(chuàng)新能力[3]。

吉林建筑大學(xué)系統(tǒng)地開(kāi)展了以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、訓(xùn)練項(xiàng)目、競(jìng)賽活動(dòng)、科學(xué)研究項(xiàng)目、社會(huì)創(chuàng)新實(shí)踐為載體的教學(xué)活動(dòng)。已成功舉辦了多屆形式多樣、內(nèi)容新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，通過(guò)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的受力合理性，注重學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；結(jié)合學(xué)校開(kāi)展的專業(yè)指導(dǎo)教師制，學(xué)生參與課題工作，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和工程背景及科研項(xiàng)目相結(jié)合。由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象不是固定不變的結(jié)構(gòu)，而是在一定范圍內(nèi)可自由搭設(shè)[4]。因此，在設(shè)計(jì)、制作及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生積累大量學(xué)術(shù)資料，培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)具有的職業(yè)素養(yǎng)、學(xué)科素養(yǎng)。

4 自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置

積極跟蹤土木工程學(xué)科實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，保證實(shí)驗(yàn)技術(shù)的先進(jìn)性。實(shí)踐表明，創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)裝置，我校師生積極開(kāi)展自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的多套結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)加載裝置。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)綜合性實(shí)驗(yàn)的鋼模和實(shí)驗(yàn)裝置共計(jì)34個(gè)，其中舊式的四柱反力架既可以合并又可拆分為2個(gè)，每個(gè)上面附有電動(dòng)機(jī)，橫梁可自由升降，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)前的安裝準(zhǔn)備時(shí)間，為學(xué)生創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)提供了前提保障。我校自主研制的地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面獲得多項(xiàng)專利，充分調(diào)動(dòng)了師生能動(dòng)性。自主研發(fā)的四連桿加載裝置通過(guò)附屬連接件可做K型節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)多功能，該裝置的研制成功很好地體現(xiàn)了“集約”的教學(xué)理念[5]。

5 科學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作教育運(yùn)行機(jī)制

實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過(guò)搭建產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合且具有土木特色的類型完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，并注重從實(shí)際工程、科研成果中提煉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律系統(tǒng)地組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)校新建的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中心是具有土木工程特色的專業(yè)教學(xué)、科研基地，吸引國(guó)內(nèi)、外專家學(xué)者來(lái)實(shí)驗(yàn)中心考察、合作。此外，與省內(nèi)有影響的建筑工程檢測(cè)公司、建筑企業(yè)、科學(xué)研究院、抗震示范中心組成的課外平臺(tái)，涵蓋了實(shí)際工程檢測(cè)項(xiàng)目、校企合作項(xiàng)目、科研項(xiàng)目、親自體驗(yàn)的地震模擬項(xiàng)目等一系列以實(shí)驗(yàn)為核心的課外活動(dòng)，為學(xué)生認(rèn)知工程、熟悉工程提供了良好的實(shí)踐條件，成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的平臺(tái)。我校學(xué)生配合省內(nèi)科研機(jī)構(gòu)完成的科研項(xiàng)目，獲得了委托方的高度評(píng)價(jià)與認(rèn)可；結(jié)合社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，學(xué)生參與的實(shí)際工程檢測(cè)得到了認(rèn)可與好評(píng)，學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力得以大幅度提升。學(xué)生參與完成的論文、項(xiàng)目為其就業(yè)提供優(yōu)勢(shì)，大幅度提升了就業(yè)率及考研率。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和工程背景及科研項(xiàng)目相結(jié)合、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外科技活動(dòng)相結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)裝置及產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)上得以綜合提升與完善，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

[1] 鄒建.《結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》開(kāi)放試驗(yàn)教學(xué)的研究[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2012，13(4)：101-102.

[2] 周淼，張素華.建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，8(5)：93-94.

[3] 孫 曜，暨仲明.多模式開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010， 29(1)：141-143.

[4] 劉承斌，余世策，蔣建群，等.結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的改革嘗試[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13(2)：12-13.

[5]余世策，蔣建群， 劉承斌.鋼筋混凝土實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(6)：154-157.

Reform and Practice of Structural Experiment Teaching System of the Civil Engineering Major

YANG Yanmin,GUO Jinshi,WANG Bo

(Institute of Civil Engineering，Jilin Jianzhu University， Changchun 130118, China)

Through the teaching system reform of structural experiment of the civil engineering major, this paper puts forward creative modes that bases on the elaborate designed experiment item, multilateral teaching method, improved experiment teaching environment, experimental device of independent development and platform construction sectors of university-industry cooperation to practice. It realizes the organic combination of theory teaching, environment teaching, scientific research and social practice of structural experiment of civil engineering major. At the same time, the level of discipline construction and the quality of talent training are enhanced.

structural experiment； teaching system； teaching environment； university-industry cooperation

2014-02-26；修改日期: 2014-05-22

吉林省高等教育教學(xué)研究課題2項(xiàng)：吉林建筑工程學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目(2011-10)。

楊艷敏(1969-)，女，碩士,教授，主要從事教學(xué)、科研工作。

G642.0；G423.07

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.021