工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)專業(yè)碩士課程教學(xué)改革研討

楊溥++劉立平++賈傳果

摘要：針對專業(yè)型碩士的授課特點，在總結(jié)多年結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)領(lǐng)域的科研成果和教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)重慶大學(xué)碩士課程教學(xué)改革要求，從課程特色及存在的主要問題、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)方式和考核方法方面進行了教學(xué)研究和探討，提出了結(jié)合項目教學(xué)法、理論聯(lián)系實踐的課程教學(xué)方案和具體實施方法。

關(guān)鍵詞：土木工程；試驗技術(shù)；教學(xué)改革；考核方法

中圖分類號：G6432文獻標志碼：A文章編號：10052909（2016）03005504工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)課程是土木工程針對專業(yè)碩士的一門非常重要的必修課程，其目的是通過學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)試驗的基本理論，了解結(jié)構(gòu)試驗的儀器、儀表和試驗設(shè)備，掌握結(jié)構(gòu)試驗測試技術(shù)與試驗方法， 獲取該專業(yè)領(lǐng)域所必需的試驗基本技能， 具備解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中所遇到的常規(guī)性的結(jié)構(gòu)試驗和檢驗?zāi)芰?。結(jié)構(gòu)試驗是研究和發(fā)展土木工程新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝以及檢驗結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計理論的主要手段，在結(jié)構(gòu)工程科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新等方面起著重要作用。因此，對結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)課程目前已開展了諸多教學(xué)內(nèi)容及方法的研討，但絕大多數(shù)偏重于土木工程本科教學(xué)[3-10]，如何針對專業(yè)碩士開展該門課程的教學(xué)改革，尚缺乏相關(guān)研究。

工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)作為重慶大學(xué)專業(yè)型碩士生的首批課程教學(xué)改革試點之一，授課課時由24學(xué)時縮減為16學(xué)時，同時，隨著試驗設(shè)備儀器不斷更新，結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗技術(shù)等標準相繼頒布實施，如GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、JGJ/T 01—2015《建筑結(jié)構(gòu)抗震試驗方法規(guī)程》以及GB/T 50152—2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標準》等，相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容亟待調(diào)整和更新。另外，很多學(xué)生習(xí)慣跟隨教師的思路，缺乏必要的教學(xué)環(huán)節(jié)以培養(yǎng)其獨立思考問題的能力，導(dǎo)致其缺乏對結(jié)構(gòu)試驗總體方案設(shè)計的思考和試驗細節(jié)的推敲，亦不知該如何查閱資料，從而展開對實際工程問題的討論等。因此，針對該課程特點，展開教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方法的研究十分必要。

一、課程的特色及主要問題

工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)既是一門科學(xué)又是一種技術(shù)[1]，具有典型的理論聯(lián)系實際的特色，要求學(xué)生了解試驗儀器、試驗設(shè)備等，同時具備組織試驗方案、編制試驗大綱和對試驗數(shù)據(jù)進行分析和處理的綜合能力。對于碩士研究生而言，應(yīng)了解科研課題的前沿發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀，充分利用試驗技術(shù)來解決科研項目及實際工程問題的能力培養(yǎng)。但是，目前工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)課程教學(xué)存在以下主要問題。

（1）輕視實驗教學(xué)。目前多數(shù)院校土木工程專業(yè)教學(xué)體系中普遍重視理論教學(xué)，輕視實驗教學(xué)，而多數(shù)學(xué)生對實驗課程又缺乏正確引導(dǎo)和認識，覺得實驗課不重要，僅要求懂得實驗機理及操作方法，沒有將實驗和具體實際工程相結(jié)合，從而難以真正做到學(xué)以致用。另外，多數(shù)院校的專職實驗教師雖然對試驗設(shè)備、儀器熟悉，也具有豐富的試驗操作能力和經(jīng)驗，但整體學(xué)歷不高，知識結(jié)構(gòu)不新，且鮮有機會參加培訓(xùn)，導(dǎo)致理論水平難以適應(yīng)科研發(fā)展，而致力于科研的教師缺乏試驗經(jīng)驗，造成目前該碩士課程難以尋到合適的師資隊伍。

（2）教學(xué)內(nèi)容陳舊，與試驗設(shè)備更新和相關(guān)試驗規(guī)程的修編缺乏同步。由于對工程試驗教學(xué)的不重視，就不能很好地與其他課程融合，造成該課程教學(xué)內(nèi)容上缺乏層次性、目標性、整體性、系統(tǒng)性、綜合性和創(chuàng)新性，實際教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容更新慢，不能與時俱進[3]。

（3）教學(xué)手段和考核方式單一。工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)普遍采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法，加之建筑結(jié)構(gòu)試驗課程本身的特點，教學(xué)效果一直不太理想，難以達到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標。另外，教學(xué)考核是檢查教學(xué)效果、改進教學(xué)工作和督促學(xué)校教育目標實現(xiàn)的重要手段之一。目前本科生結(jié)構(gòu)試驗課程的傳統(tǒng)考核方式是以實驗報告的成績作為最終實驗成績，碩士生采用課堂教學(xué)與集中理論考試相結(jié)合的方式判定成績，這樣的考核方式非常片面，也過于簡單而又有失公平，抹殺了學(xué)生思考、創(chuàng)新的積極性。

二、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

近年來，隨著“壓縮課時，提高效率”的教學(xué)研究和改革工作的不斷深化，各門專業(yè)課程的課時相對減少，工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)課程也不例外，授課課時由24學(xué)時縮減為16學(xué)時，因此，教師如何通過有限的教學(xué)時間，引導(dǎo)并教授學(xué)生掌握該課程的精髓知識，已成為當前該課程教學(xué)改革與建設(shè)面臨的主要問題。

在本次課程教學(xué)改革中，遵循專業(yè)型碩士培養(yǎng)方案要求，根據(jù)研究生教學(xué)特點，安排了以下的課程核心內(nèi)容。

（1）緒論。本科結(jié)構(gòu)試驗的目的、分類、結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)的發(fā)展趨勢。

（2）結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計原理，包括結(jié)構(gòu)試驗過程（試驗規(guī)劃、準備、實施及資料整理分析階段），結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計原理（試驗試件設(shè)計、荷載設(shè)計、觀測設(shè)計、誤差控制措施以及試驗安全措施等），結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計的基本原則（邊界條件、荷載的實現(xiàn)、主次因素影響、結(jié)構(gòu)反應(yīng)的隨機性、試驗參數(shù)影響、測試儀器設(shè)備的分類和功能、測試方法和評價標準、試驗成本和效率），試驗大綱和試驗報告（結(jié)構(gòu)試驗大綱、試驗過程文件以及結(jié)構(gòu)試驗報告撰寫）。

（3）結(jié)構(gòu)靜力試驗，包括靜載試驗加載設(shè)備、靜力加載方式、應(yīng)變測試技術(shù)、靜載試驗用儀器儀表、結(jié)構(gòu)靜載試驗準備與實施、正交試驗法、靜力加載制度和觀測方案以及靜力試驗示例。

（4）結(jié)構(gòu)動載試驗，按低周反復(fù)試驗、結(jié)構(gòu)振動試驗、振動臺試驗、結(jié)構(gòu)擬動力試驗、結(jié)構(gòu)疲勞試驗等分類講解，具體包括動載試驗加載設(shè)備、動態(tài)應(yīng)變測試技術(shù)、動載試驗用儀器儀表、結(jié)構(gòu)動載試驗準備與實施、動力加載制度和觀測方案、子結(jié)構(gòu)試驗原理以及動力試驗示例。

（5）結(jié)構(gòu)模型設(shè)計，包括模型試驗的分類、相似理論及定理、量綱分析、結(jié)構(gòu)模型的材料及制作與實驗等。

（6）試驗數(shù)據(jù)的處理和分析，包括試驗誤差分析、試驗數(shù)據(jù)表達方式、結(jié)構(gòu)試驗論文寫作等。

在近幾年教學(xué)中，將結(jié)構(gòu)非破損檢測與鑒定部分的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整到其他課程中，而補充最新的科研和實際工程的試驗資料（包括圖片、動畫、試驗數(shù)據(jù)以及振動臺試驗錄像等），并充分利用多媒體技術(shù)，編寫在線板書式課件，以提高教學(xué)質(zhì)量。

三、教學(xué)方式及考核方法探討

該課程共16學(xué)時，教師課堂講授占一半總課時（8學(xué)時），其余8學(xué)時采用項目分組教學(xué)法，將學(xué)生根據(jù)其研究方向分組，盡量選取與每位學(xué)生導(dǎo)師科研相關(guān)的研究題目。表1給出了近兩年來試驗小組題目列表。表1近兩年來試驗小組題目列表2014—2015學(xué)年（共8組）2015—2016學(xué)年（共9組）小組題目人數(shù)小組題目人數(shù)T1：鋼管混凝土柱軸壓性能試驗（靜力試驗）9T1：型鋼混凝土柱偏壓試驗（靜力試驗）9T2：型鋼混凝土剪力墻軸壓性能試驗（靜力試驗）9T2：采用位移型消能阻尼器對框架減振控制試驗（低周往復(fù)試驗）9T3：型鋼混凝土柱偏心受壓性能試驗（靜力試驗）9T3：型鋼剪力墻抗震性能試驗（低周往復(fù)試驗）9T4：鋼筋混凝土樓板承載力試驗（靜力試驗）8T4：特高壓輸電塔體的風(fēng)洞試驗9T5：高強鋼筋混凝土柱抗震試驗（低周反復(fù)試驗）9T5：CCTV主樓振動臺試驗9T6：型鋼混凝土剪力墻抗震試驗（低周反復(fù)試驗）10T6：鋼框架螺栓連接節(jié)點試驗（低周往復(fù)試驗）9T7：混凝土框架節(jié)點抗震試驗（中間層端節(jié)點， 低周反復(fù)試驗）10T7：山地RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能試驗（低周往復(fù)試驗）9T8：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震試驗（三層三跨， 低周反復(fù)試驗）10T8：自復(fù)位消能鋼梁抗震性能試驗（低周往復(fù)試驗）9T9：框架結(jié)構(gòu)TMD減振試驗（振動臺試驗）10每個小組根據(jù)題目，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，利用網(wǎng)絡(luò)和學(xué)校數(shù)字圖書館資源有針對性地查閱相關(guān)資料，撰寫詳實的文獻綜述，并編制試驗大綱（包括試驗?zāi)康?、試件設(shè)計、試驗裝置與加載方案設(shè)計、觀測方案設(shè)計、試驗終止條件和安全措施等），試驗技術(shù)準備（包括試件制作、預(yù)埋傳感元件、安裝試驗裝置及試件、安裝測量元件、調(diào)試標定試驗設(shè)備以及相關(guān)材料性能測試等），模擬試驗過程（包括采集并記錄試驗數(shù)據(jù)、觀察試件特征反應(yīng)，如裂縫、破壞形態(tài)等），試驗數(shù)據(jù)分析與總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，做成20分鐘左右的PPT在課堂上講述，現(xiàn)場解答學(xué)生提出的問題。

在項目教學(xué)法教學(xué)過程中，師生能換位思考，拓寬研究視野，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決實際工程問題的能力，得到師生一致好評。

課程考核方法為集中理論考試50%，平時成績50%。平時成績考核方式采取學(xué)生自評與教師評價相結(jié)合，主要考察內(nèi)容包括以下四個方面：1）小組撰寫的文獻綜述是否全面反映了與小組題目相關(guān)的最新研究成果；2）編制的試驗大綱是否完整周詳，測試方案和試驗裝置的可操作性等；3）多媒體課件的制作質(zhì)量；4）課堂匯報及回答問題的能力。

四、結(jié)語

針對專業(yè)型碩士的授課特點，經(jīng)過近幾年的教學(xué)改革實踐，文章在分析工程結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)課程的特色及主要問題基礎(chǔ)上，對課程的教學(xué)內(nèi)容進行了必要調(diào)整，采用項目教學(xué)法對課程教學(xué)方式和考核方法進行了研究和探討，即安排適當?shù)恼n時，對選取的試驗題目從查閱資料、準備試驗方案、試驗裝置和試驗方法等進行總體考慮和集中講述，并采用師生共同評分的方式進行平時成績考核，充分利用課內(nèi)和課外時間，完成該課程的學(xué)習(xí)，收到了良好的教學(xué)效果。

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Abstract： Considering property of the course of structural experiment technology for professional masters based on corresponding research progress and educational achievements， main problems， teaching content， teaching and examination methods are discussed in the paper according to the requirements of teaching courses reform for professional masters. The solution and detailed measures are proposed which combines projectoriented teaching and actual practice.

Keywords： civil engineering； experiment technology； teaching reform； examination method

（編輯周沫）