混凝土結(jié)構(gòu)系列化實驗教學(xué)改革

魯良輝，徐淳翌，周軍文，張亞興

(常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院,江蘇常州213002)

混凝土結(jié)構(gòu)系列化實驗教學(xué)改革

魯良輝，徐淳翌，周軍文，張亞興

(常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院,江蘇常州213002)

依托鋼筋混凝土梁基本構(gòu)件實驗，結(jié)合土木工程專業(yè)各類實驗項目進(jìn)行系統(tǒng)化整合，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，參與構(gòu)件制作、實驗操作和數(shù)據(jù)整理的全過程，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

混凝土結(jié)構(gòu)試驗；實驗教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

Abstract：A systematic practical teaching platform is established based on test projects in civil engineering and the reinforced concrete beam experiment.Students can participate in the complete process of component production,experimental operation and data processing,and their practical innovation abilities thus can be cultivated.

Key words：concrete structure test;experimental teaching reform;innovation ability

0 引言

在創(chuàng)新教育的新形勢下,實驗教學(xué)是培養(yǎng)工科學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)手段。常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院從實驗內(nèi)容、實驗方法和實驗組織方面進(jìn)行了一系列的改革，針對鋼筋混凝土基本構(gòu)件試驗,讓學(xué)生分組進(jìn)行構(gòu)件的設(shè)計、選材及混凝土配合比計算，完成施工制作,最后進(jìn)行破壞試驗。結(jié)合多門學(xué)科、多項實驗，形成一個分階段、分步驟的系列化綜合性實驗項目。經(jīng)過本次教學(xué)實踐,在學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面取得了良好的效果，學(xué)生熟知并掌握了各項施工工藝流程及與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的系列檢驗、檢測手段和方法，畢業(yè)后可以很快適應(yīng)行業(yè)技術(shù)工作。

1 實驗教學(xué)改革設(shè)計

1.1 原實驗教學(xué)存在的弊端

常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)大二(下)專業(yè)基礎(chǔ)課“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”中有一課內(nèi)實驗“鋼筋混凝土梁抗彎、抗剪試驗”,4學(xué)時,實驗?zāi)康氖且髮W(xué)生通過觀測鋼筋混凝土梁在荷載作用下產(chǎn)生彎曲、剪切破壞的現(xiàn)象,了解梁裂縫發(fā)展趨勢和破壞機理。受課時和實驗條件限制，原實驗設(shè)置為2節(jié)實驗演示課，通過播放錄像讓學(xué)生觀看的方式完成。在大三(下)的專業(yè)課程“結(jié)構(gòu)試驗”中有一綜合實驗課“鋼筋砼構(gòu)件承載力試驗”，同樣受課時和條件限制，試件都是委托預(yù)制加工廠加工制作，成型后運至實驗室,實驗準(zhǔn)備、試件設(shè)備安裝、液壓加載等過程都由實驗室專業(yè)老師完成,學(xué)生只是進(jìn)行儀表觀測記錄，動手操作少,實驗思路不清晰,也不了解材料性能和試件制作過程,實驗教學(xué)效果較差。

1.2 實驗改革思路

國內(nèi)外高校對土木工程專業(yè)的實踐教學(xué)都極為重視，但是各門課程實驗都相對獨立，實驗時間也局限于課內(nèi)，造成重復(fù)性實驗和材料的浪費，因此，土木工程結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)改革勢在必行。

鋼筋混凝土基本構(gòu)件實驗是一個綜合性的大實驗，無法在一門課程的實驗內(nèi)完成，傳統(tǒng)教學(xué)中各門課程實驗都相對獨立，影響學(xué)生學(xué)習(xí)知識的連貫性，因此，很多高校都在推行實驗室開放教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生動手實踐，但真正做到各門課程實驗開放貫通的較少。

本次實驗改革立足于實驗室建設(shè)，結(jié)合土木工程專業(yè)的特點,對土木工程專業(yè)實驗課程進(jìn)行整合，將各項實驗內(nèi)容和檢測手段融入到一個綜合性大實驗中，使結(jié)構(gòu)試驗不再脫離工程實踐，給學(xué)生創(chuàng)造一個校內(nèi)實踐創(chuàng)新的大平臺，通過這個平臺掌握各項土木工程的基本技能。

通過本次土木工程結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)改革，融合多門課程實驗，形成一個一體化多層次的實踐教學(xué)體系，將各項獨立實驗通過優(yōu)化組合演變?yōu)橛袡C的系統(tǒng)性分階段系列實驗，如圖1所示。整個實驗過程分2個階段，第一階段為實驗準(zhǔn)備階段，引入了材料實驗的內(nèi)容；第二階段為實驗階段，涉及“混凝土基本構(gòu)件試驗”“結(jié)構(gòu)試驗”“土木工程測試技術(shù)”3門實驗課程的內(nèi)容。

圖1 實驗過程設(shè)計框圖

1.3 實驗組織

由于實驗的綜合性與復(fù)雜性，要完成此項系列化實驗必須制定詳細(xì)的實施方案，分階段、分步驟組織學(xué)生進(jìn)行實驗操作，完成整根鋼筋混凝土梁“設(shè)計—制作—檢測—加載—破壞”的全過程。

指導(dǎo)教師方面，要求教師與實驗室人員全程參與，從理論教學(xué)到實踐教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生完成一系列土木工程結(jié)構(gòu)實驗。同時，聯(lián)合校外企業(yè)和實踐基地，聘請校外技術(shù)人員，指導(dǎo)學(xué)生實踐，切實有效地做到校企聯(lián)合辦學(xué)。

學(xué)生方面，可對學(xué)生進(jìn)行固定分組，6～10人為1個小組，每組設(shè)1名小組長，一些具體的工作由小組長負(fù)責(zé)安排和完成，以便整個過程能有序進(jìn)行。本項實驗還涉及到大二、大三2個年級的實驗課程教學(xué)，整個實驗過程是交叉進(jìn)行的，可在大三學(xué)生中選擇較為優(yōu)秀的學(xué)生參與到整個實驗過程。由于大三學(xué)生已經(jīng)具有了一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)，其在實驗過程中不僅僅是參與者，同時也能起到指導(dǎo)大二學(xué)生的作用，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)。

2 實驗教學(xué)過程控制

2.1 第一階段實驗

2.1.1 實驗準(zhǔn)備階段

在大二學(xué)生學(xué)完“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”抗彎和抗剪內(nèi)容后，對學(xué)生進(jìn)行分組，由各小組按規(guī)定截面尺寸進(jìn)行各種破壞特征下的鋼筋混凝土梁構(gòu)件設(shè)計計算，鋼筋采用HRB335鋼筋，混凝土按C20 設(shè)計強度進(jìn)行配合比設(shè)計，計算水泥、石子、砂、水的用量。

由學(xué)生自主查閱《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，各小組獨立編寫混凝土梁抗彎和抗剪實驗方案，確定構(gòu)件的測試方案、加荷制度和觀測裝置。

2.1.2 構(gòu)件制作過程

構(gòu)件制作由于場地限制，學(xué)校與附近的預(yù)制構(gòu)件廠聯(lián)系，安排學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實際操作。構(gòu)件的制作是一個復(fù)雜繁瑣的過程，作為土木工程專業(yè)的學(xué)生有必要了解整個施工工藝：綁鋼筋—立模板—澆混凝土。由于學(xué)生還未進(jìn)行過施工實習(xí)，對操作不熟練，為此，特聘請企業(yè)方的技術(shù)工人講解技術(shù)要領(lǐng)并指導(dǎo)學(xué)生操作，使其清楚地了解受力筋、箍筋的位置和形式，綁扎搭接的要求，從而形象地理解了搭接長度、鋼筋間距、保護(hù)層厚度等概念。在實踐過程中，學(xué)生還學(xué)會了混凝土攪拌、振搗的操作技能。這次構(gòu)件的制作過程讓學(xué)生對書本上的抽象概念和圖表有了感性認(rèn)識，有利于下階段的學(xué)習(xí)應(yīng)用，為今后的施工實習(xí)打下基礎(chǔ)。

構(gòu)件制作過程耗時較長，學(xué)生利用2個周末完成整個過程，先進(jìn)行鋼筋綁扎，再立模板，澆混凝土，并制作好混凝土試塊。

2.1.3 原材料實驗

混凝土按配合比拌合后，制作好混凝土試塊?；炷梁弯摻钤牧系膶嶒炘谇捌凇巴聊竟こ滩牧蠈嶒灐闭n程學(xué)習(xí)時做過，此次由學(xué)生自己動手，各小組利用課余時間到實驗室完成本項實驗，記錄下具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計，結(jié)合實際，重新演練，操作更為熟練，印象也更深刻。

2.2 第二階段實驗

2.2.1 應(yīng)變片粘貼

應(yīng)變片粘貼是“結(jié)構(gòu)試驗”的重要實驗項目，在綁扎好鋼筋后，進(jìn)行鋼筋應(yīng)變片的粘貼，主要由三年級的學(xué)生負(fù)責(zé)實驗操作，可讓二年級的小組長也參與到本次實驗中，提前進(jìn)行預(yù)演。在實驗過程中先由老師講解指導(dǎo)，學(xué)生再分組操作。該實驗使學(xué)生掌握了電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼、檢查和引線焊接等工藝。學(xué)生在實驗過程中專心細(xì)致，興趣濃厚。

2.2.2 “混凝土基本構(gòu)件試驗”課程實驗

以往因條件限制，“混凝土基本構(gòu)件試驗”大多作為演示性實驗，通過觀看實驗錄像讓學(xué)生了解一些破壞特征，學(xué)生看過即忘，無法留下印象。由于大二學(xué)生在實驗設(shè)備、儀器操作上還未經(jīng)過培訓(xùn)，本次實驗結(jié)合了大三的“結(jié)構(gòu)試驗”課程和大二的“混凝土基本構(gòu)件試驗”課程，組成一個綜合實驗小組，由三年級學(xué)生操作儀器儀表，二年級學(xué)生負(fù)責(zé)記錄測度數(shù)據(jù)，觀察記錄實驗過程，描述試驗現(xiàn)象與破壞特征，對破壞后的試件進(jìn)行混凝土裂縫寬度檢測。在實驗過程中應(yīng)明確人員分工和任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力。

2.2.3 “土木工程測試技術(shù)”課程實驗

利用本次混凝土試件還可進(jìn)行“土木工程測試技術(shù)”實驗，采用回彈法檢測混凝土強度和混凝土內(nèi)部空洞及淺裂縫深度，讓學(xué)生了解土木工程的常規(guī)測試技術(shù)，對比試塊強度與構(gòu)件強度，分析誤差原因，提高學(xué)生的綜合分析能力，有利于學(xué)生畢業(yè)后從事工程監(jiān)理和檢測工作。

2.2.4 拓展創(chuàng)新性實驗

在本次實驗的基礎(chǔ)上，可以拓展一些創(chuàng)新型的實驗項目，如，組織優(yōu)秀的學(xué)生申請了大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目《碳纖維布加固混凝土梁抗彎性能試驗研究》，對部分少筋梁采用碳纖維布加固。在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生查閱資料，設(shè)計實驗方案，動手操作，完成實驗數(shù)據(jù)的分析整理，撰寫相關(guān)論文，其科研能力得到提高。

3 結(jié)語

本次土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)系列化實驗教學(xué)改革具有很重要的意義，是對實驗課程教學(xué)的創(chuàng)新改革，主要的創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾方面：

1)對“結(jié)構(gòu)試驗”課程中實驗教學(xué)部分進(jìn)行了探討性改革設(shè)計，根據(jù)課程的連續(xù)性進(jìn)行設(shè)置與安排，重新整合并充分利用實驗教學(xué)資源，形成一個連貫的系列化試驗，優(yōu)化了資源，節(jié)約了成本。

2)突出實驗教學(xué)部分的實踐過程，學(xué)生全程參與實驗，包括制訂實驗方案、設(shè)計及制作試件、實驗加載、過程控制、收集并整理實驗數(shù)據(jù)等，增強了學(xué)生的實踐動手能力和綜合分析能力。

3)加強實驗室的開放力度，讓學(xué)生能夠充分利用課余時間走入實驗室，將理論與實踐結(jié)合在一起，拓展了第二課堂。

[1]李琮琦，曹大富.建筑結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)的改革與實踐[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2010，8(2)：122-124.

[2]陳剛，鄭七振.混凝土結(jié)構(gòu)課程試驗教學(xué)改革[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2008(6)：106-108.

[3]魯良輝，趙風(fēng)華，施維成.“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的創(chuàng)新實踐教學(xué) [J].常州工學(xué)院學(xué)報，2013，26(3/4)：86-89.

責(zé)任編輯：唐海燕

Teaching Reform of Concrete Structure Tests

LU Lianghui，XU Chunyi，ZHOU Junwen，ZHANG Yaxing

(School of Civil Engineering and Architecture,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

10.3969/j.issn.1671- 0436.2015.06.020

2015- 11- 12

常州工學(xué)院教學(xué)改革研究課題(A-3002-13-012)；常州工學(xué)院大學(xué)生實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(A3-4604-14-046)

魯良輝(1974— )，女，講師。

G642.0

B

1671- 0436(2015)06- 0090- 03