基于“仿真模擬”教學的“道路工程檢測技術”教改研究

賈永杰 王國忠 胡江三 李海軍

摘 要 “道路工程檢測技術”是一門專業(yè)基礎教育拓展課程，引導道路橋梁與渡河工程專業(yè)學生學習土工材料、集料、水泥與水泥混凝土、瀝青與瀝青混合料和路基路面現(xiàn)場測試等道路工程檢測的各項試驗檢測項目，提高大學生專業(yè)知識學習的積極性，對大學生未來從事道路工程檢測工作具有重要意義。為了改變傳統(tǒng)教育教學模式，創(chuàng)造良好的教學環(huán)境，以“道路工程檢測技術”為例，基于實體工程仿真建設，以仿真工程為載體，開展教學改革研究，培養(yǎng)學生實踐動手能力。

關鍵詞 仿真模擬 道路工程檢測技術 教改

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.052

Research on Teaching Reform of "Road Engineering Detection Technology"

Based on "Simulation" Teaching

JIA Yongjie， WANG Guozhong， HU Jiangsan， LI Haijun

（Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018）

Abstract "Road engineering detection technology" is a professional basic education development course， which guides the students of road and bridge and river crossing engineering to learn various test and detection items of road engineering detection， such as geotechnical materials， aggregates， cement and cement concrete， asphalt and asphalt mixture， and on-site test of subgrade and pavement， so as to improve the enthusiasm of college students' professional knowledge learning and provide guidance for their future work Road engineering detection is of great significance. In order to change the traditional teaching mode and create a good teaching environment， taking "road engineering detection technology" as an example， based on the construction of physical engineering simulation and taking simulation engineering as the carrier， the teaching reform research is carried out to cultivate students' practical ability.

Keywords simulation; road engineering detection technology; teaching reform

0引言

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，道路、橋梁、隧道、建筑等基礎設施建設行業(yè)發(fā)展如火如荼，應用型技術人才越來越受到社會的歡迎，工科學科的專業(yè)認證更是對畢業(yè)生應用能力提出了更高的要求，如何使學生將理論知識應用到實際生產中，解決實際問題，是培養(yǎng)應用型人才必須考慮的問題。[1]道路工程檢測技術是道路橋梁與渡河工程專業(yè)學生必須掌握的道路檢測專業(yè)技術，是一門專業(yè)基礎教育拓展課程，該課程是在土力學、道路建筑材料、路基路面工程等課程基礎上進行的理論與實踐相結合的課程。在道路工程建設階段，試驗檢測的作用尤為關鍵，這是檢驗工程質量的關鍵方式，[2]也是保證工程質量的重要手段。

通過該課程的學習，在理論方面能掌握土工材料、集料、水泥混凝土、瀝青混合料等的試驗檢測理論和試驗方法，在實踐方面能通過所學理論知識進行現(xiàn)場試驗檢測，達到學以致用的目的。該課程是理論到實踐的連接紐帶，也是提高就業(yè)率和就業(yè)質量的重要保障之一。然而由于該課程實踐性較強，單純理論講解無法達到知識融會貫通的目的。因此，為了提高學生的學習興趣，提升理論與實踐的結合能力，必須進行教育教學改革。

1 目前存在的問題

1.1課時分配不足

道路工程檢測技術總學時安排32學時，其中理論教學24學時，實踐教學學時8學時。課程內容包括基本知識、集料、水泥與水泥混凝土、瀝青與瀝青混合料和路基路面現(xiàn)場測試五部分內容。理論及試驗內容較多，而實際分配學時較少，與國內其他院校培養(yǎng)計劃56學時相比，總學時較少，理論知識講授不深刻，基礎不扎實，使后續(xù)試驗基礎薄弱。

1.2 實踐教學環(huán)節(jié)相對薄弱

一方面，學院配套試驗設備數(shù)量有限，不能滿足試驗教學要求;另一方面，由于學院經費有限，試驗設備缺乏，造成一些試驗檢測項目無法進行，無法培養(yǎng)學生在該試驗檢測項目的實踐動手能力。

1.3教師實踐經驗不足

由于任課教師畢業(yè)之后直接來校任教，沒有工程實踐經歷，在上學期間由于條件有限對部分試驗也沒有動手操作機會，進入工作單位后也沒有組織進入企業(yè)培訓，因此，實踐經驗十分有限，僅靠理論及視頻學習很難彌補工程經驗的不足，不利于學生對相關試驗的深刻學習，也不能很好地提高學生學習的積極性，學習效率低下。

由此提出道路工程檢測技術教學改革，以期解決存在教學過程中存在的上述問題。

2 改革方法與措施

2.1 優(yōu)化培養(yǎng)計劃

針對道路工程檢測技術課程特點，結合國內其他高校培養(yǎng)計劃及行業(yè)需求，增加課時量，由原來32學時增加到56學時，保證課程教學的學時數(shù)。

2.2轉變教學方式

由于本門課程為檢測課程，所涉及內容90%以上為試驗檢測，主要介紹試驗目的及適用范圍、試驗原理、試驗方法、試驗步驟等內容。學生在學習過程中只靠老師的理論講解來了解相關試驗的試驗內容，無法接觸實體工程進行試驗操作，學習過程單調乏味，而且單純靠理論講解無法達到讓學生融會貫通的目的。因此，為了提高學生的學習興趣，提高教育教學質量，轉變教育教學方式勢在必行。

仿真模擬是基于實體工程修建的等尺或縮尺建筑模型。學生通過實體模型的修建，一方面提高學生的實踐動手能力，另一方面，修建實體模型必須要進行質量檢測，道路工程檢測技術試驗即是為質量檢測服務，所以可在實體工程修建的同時進行相關試驗檢測項目，不僅能學到理論知識而且還可以將所學理論知識融匯到實踐當中去，引發(fā)學生對專業(yè)知識的思考，鞏固所學專業(yè)知識。

實體模型的修建在海流圖園區(qū)實習基地進行。按規(guī)劃選定箱涵建設場地，并進行放線、土方開挖、地基處理、鋼筋綁扎、支模板、混凝土拌和及澆筑等工作。在“仿真模擬”實體操作中講解試驗目的及適用范圍、試驗原理、試驗方法、試驗步驟及試驗數(shù)據處理等內容，使學生在實操中學習本門課程相關知識。具體實施步驟：首先在實習基地選擇施工場地，進行基坑開挖;完工后，制作基礎鋼筋籠，支基礎模板;然后進行基礎混凝土澆筑，待達到一定強度后拆模?；A完工之后，進行側墻和頂板施工。在內模支撐的基礎上進行側墻和頂板鋼筋綁扎。鋼筋綁扎完工后進行外模支護，為了保證施工質量和安全，首先進行側墻混凝土澆筑，待強度滿足要求后再澆筑頂板混凝土。待頂板混凝土強度達到規(guī)定值時即可拆模。以上為實操工程的施工過程，為了配合教學，需要學生在修建仿真工程的同時利用所要學習的試驗檢測項目進行質量檢測工作，檢驗所修建工程是否滿足規(guī)范要求，不僅學到了知識而且培養(yǎng)了動手能力。

實操過程由專業(yè)工作人員指導，教師全程參與理論講解，并參與相關試驗的操作，不僅鍛煉了學生，也同時培訓了教師，彌補教師工程經驗的不足。具體試驗項目如下。

2.2.1土工試驗

根據給定設計圖紙利用水準儀和經緯儀將箱涵基礎邊線敷設到地面上，并確定出地面高程，根據設計高程確定開挖深度。由于開挖深度較淺，采用人工挖土方式開挖。達到開挖設計深度后，分別取土樣檢測其含水率、最大干密度、最佳含水率、密度、液塑限等。其中，含水率測定所用方法有烘干法、酒精燃燒法;最大干密度和最佳含水率是通過擊實試驗確定;將地基整平壓實，測定其壓實后的密度，密度試驗是通過環(huán)刀法、蠟封法、灌砂法和灌水法等試驗方法確定，與最大干密度比較確定其壓實度，并判斷是否滿足規(guī)范要求;液塑限是通過液塑限聯(lián)合測定法、液限蝶式儀法和塑限滾搓法。通過以上工作即可完成本課程中土工試驗的學習。

2.2.2集料試驗

在箱涵地基施工完成之后即可進行混凝土基礎施工。首先通過篩分試驗確定集料級配;粗集料通過網籃法測定其表干密度、毛體積密度和表觀密度;細集料通過容量瓶法測定其表觀密度。此外，可通過壓碎值試驗、洛杉磯磨耗試驗、粗集料針片狀顆粒含量試驗、粗集料磨耗試驗、粗集料磨光試驗、細集料砂當量和含泥量試驗等確定集料物理力學性質。在上述試驗的基礎上進行礦質混合料組成設計，從而為混凝土拌和打下基礎。

2.2.3水泥混凝土試驗

在集料試驗的基礎上進行混凝土的拌和，通過坍落度試驗測定混凝土的和易性、粘聚性和保水性。利用貫入阻力儀確定水泥混凝土拌和物初凝和終凝時間。在澆筑混凝土的同時，取部分混凝土制作試件，并進行混凝土立方體抗壓強度、抗折強度和立方體劈裂抗拉強度等試驗確定混凝土強度等級是否滿足設計要求，以此判定混凝土質量是否合格。

2.2.4路基路面現(xiàn)場測試

路基路面現(xiàn)場測試主要包括幾何尺寸、壓實度、平整度、承載能力、抗滑性能、滲水、錯臺和車轍測試方法等道路方面試驗檢測項目。其中，路基路面幾何尺寸檢測內容包括縱斷面高程、中線偏位、寬度、橫坡、邊坡、厚度等項目;在實習基地學生利用水準儀對縱斷高程和橫坡進行檢測;中線偏位則用經緯儀檢測;寬度和邊坡可采用皮尺或直尺進行測量。對瀝青混合料面層，壓實度采用現(xiàn)場實測密度與標準密度的比值確定?，F(xiàn)場實測密度可采用在現(xiàn)場鉆芯并測定芯樣密度的方式獲得，標準密度可采用瀝青混合料的馬歇爾擊實法獲得。平整度是檢驗路面平整程度的一項指標，檢測方法主要是利用3米直尺進行測量。路基路面的承載能力測定主要利用國際通用檢測方法-貝克曼梁法進行測定，彎沉值越大，說明路基路面強度越低?？够灾饕獪y定路面的抗滑能，一般用輪胎與路面間的摩擦系數(shù)和表面宏觀構造深度來表征，摩擦系數(shù)或構造深度越大，說明抗滑性能越高，采用擺式儀進行測定;滲水性檢測主要測定路面的滲透特性，采用路面滲水儀進行測定，兩項試驗目的分別是保證行車安全及避免路面發(fā)生水損害現(xiàn)象。錯臺和車轍分別是水泥混凝土和瀝青混合料路面常見的病害之一，可利用直尺進行測量。

以上工作改變了以往滿堂灌的教學模式，通過“仿真模擬”實體工程的制作，一方面提高學生的學習興趣，變被動學習為主動學習，學習積極性大大提高;另一方面，學生參與工程施工，可以提高學生對工程的認知和實踐動手能力，為學生未來就業(yè)打下良好的基礎。

3 結束語

基于道路工程檢測技術在教學過程中存在的實際問題，提出教學改革方案。一方面增加課程學時;另一方面，增強實踐教學環(huán)節(jié)，將課堂教學轉變?yōu)閷嵅俳虒W，土工試驗、集料試驗及混凝土試驗通過實操來完成，在進行工程施工的同時，注重學生對工程質量檢驗重要性的培養(yǎng)，嚴把工程質量關，讓學生明白質量檢測的目的和意義。通過教學改革，不僅改變了教學方式也改變了學習方式，在提高學生學習的積極性和學習效率的同時，也加強了師資隊伍的建設，培養(yǎng)一批雙師型人才。

*通訊作者：王國忠

基金項目：內蒙古自治區(qū)教育科學“十三五”規(guī)劃課題“土建類專業(yè)理論教學與‘全真工程模擬實訓深度融合模式研究”（編號：NGJGH2018054）;內蒙古農業(yè)大學“十三五”規(guī)劃立項課題《實踐教學改革——以道路橋梁與渡河工程專業(yè)為例》（JGZD201716）

參考文獻

[1] 陳勇.應用型大學化工原理課程教學中的工程素養(yǎng)教育[J].化工高等教育，2017，34（06）：75-78.

[2] 王澤林.道路與橋梁工程試驗檢測技術分析[J].智能城市，2020，6（12）：228-229.