建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)改革探討

【摘 要】總結(jié)建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)的特點(diǎn)以及在教學(xué)中存在的問題，并以此為基礎(chǔ)對建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)試驗課程 特點(diǎn) 教學(xué)改革

【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）04C-0141-02

在土木工程建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)試驗在驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、評估結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年來，北京奧運(yùn)會主體育場“鳥巢”、中央電視臺總部大樓、上海中心大廈等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中相繼出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)試驗在此類工程的設(shè)計與建設(shè)過程中發(fā)揮了不可替代的作用。對土木工程專業(yè)的學(xué)生而言，掌握結(jié)構(gòu)試驗的理論和技能是順利開展生產(chǎn)和科研工作的重要保障。在本科教育階段，建筑結(jié)構(gòu)試驗課程的主要任務(wù)是通過理論和實驗教學(xué)，使學(xué)生獲得建筑結(jié)構(gòu)試驗方面的基本知識和技能，并培養(yǎng)其進(jìn)行試驗設(shè)計和試驗規(guī)劃的能力。本文針對建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在問題，對該課程教學(xué)方法和模式等方面的改革展開探討，以期提高該課程教學(xué)的質(zhì)量和水平。

一、建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在問題

（一）課時少，內(nèi)容多。以廣西大學(xué)為例，建筑結(jié)構(gòu)試驗為考察課，共計40個學(xué)時，其中理論教學(xué)14個學(xué)時，實驗教學(xué)26個學(xué)時。理論教學(xué)主要涉及基本試驗方法、常用試驗設(shè)備的工作原理、測量儀器的使用與測量方案的設(shè)計、試驗數(shù)據(jù)的采集與處理等；實驗教學(xué)包括鋼筋混凝土簡支梁構(gòu)件的抗彎性能等6個實驗。由此可見，課時少而教學(xué)內(nèi)容多的矛盾較為突出。

（二）人員多而實驗教學(xué)平臺少。建筑結(jié)構(gòu)試驗課程實驗教學(xué)平臺的建設(shè)具有一次性投入多、每次教學(xué)實驗耗費(fèi)高等特點(diǎn)。由于資金來源較少，實驗教學(xué)平臺的建設(shè)規(guī)模有限，在教學(xué)過程中每個實驗平臺所承載的學(xué)生數(shù)量相對較多。這導(dǎo)致在同一實驗項目中，由于分配的任務(wù)不同，每個學(xué)生對實驗內(nèi)容的認(rèn)知程度也存在明顯差異。因此，要提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，有必要加大對實驗教學(xué)平臺建設(shè)的投入。

（三）要求理論與實踐緊密結(jié)合。建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)包括理論和實驗兩部分。理論與實踐相結(jié)合既是本課程的特點(diǎn)，也是評判學(xué)生是否學(xué)好本課程的重要標(biāo)準(zhǔn)。但由于學(xué)時少，且目前多采用“一刀切”的教學(xué)模式，這導(dǎo)致學(xué)生能掌握和理解理論知識但卻不能熟練應(yīng)用，如很多學(xué)生理解電阻應(yīng)變計的基本工作原理和構(gòu)造，但卻通常會忽視應(yīng)變計防潮處理的重要性；大部分學(xué)生可以通過課堂學(xué)習(xí)認(rèn)知數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)橋路的類別與連接方式，但卻會忽視對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行防電磁干擾處理的必要性。綜上，加強(qiáng)理論與實踐的融合是教學(xué)過程中亟待解決的問題。

（四）教材內(nèi)容更新滯后于試驗技術(shù)的發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，試驗技術(shù)與設(shè)備更新步伐越來越快。以試驗設(shè)備為例，測量變形的儀器由機(jī)械式百分表和千分表發(fā)展至應(yīng)變式位移計，進(jìn)而又發(fā)展至非接觸式激光位移計。以試驗方法為例，在進(jìn)行大跨度橋梁結(jié)構(gòu)模型的抗震性能研究時，過去多采用單個振動臺的模型試驗，而現(xiàn)在已發(fā)展至多振動臺聯(lián)動加載的階段。類似的試驗技術(shù)和設(shè)備通常難以在現(xiàn)有的教材中實時更新，僅以教材為依托的教學(xué)將影響學(xué)生對試驗技術(shù)發(fā)展前沿的認(rèn)知。

二、結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)改革的具體措施

（一）注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力。在建筑結(jié)構(gòu)試驗課程現(xiàn)有的實驗教學(xué)過程中，學(xué)生只需要參照實驗講義按部就班地進(jìn)行操作并按規(guī)定完成實驗報告即可。從某種意義上說，現(xiàn)有的教學(xué)方式是讓學(xué)生對特定實驗內(nèi)容的重現(xiàn)，卻忽視了對學(xué)生實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)。針對這一問題，教師可自主設(shè)計一些簡單可行的實驗項目，讓學(xué)生通過自我選題獨(dú)立完成諸如加載方案、測量方案、數(shù)據(jù)處理及實驗報告編制等一系列任務(wù)。作為激勵體制的一部分，可將實驗設(shè)計的優(yōu)劣作為課程成績考評的重要環(huán)節(jié)。

（二）探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的新途徑。目前，建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)仍屬于灌輸式教育。在這種情況下，學(xué)生多處于被動接受知識的狀態(tài)，其主觀能動性難以發(fā)揮。針對這種情況，教師應(yīng)多途徑地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。近幾年的實踐表明，大學(xué)生結(jié)構(gòu)建模競賽可以有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識的形成。2012年11月底，廣西第三屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)建模大賽在廣西大學(xué)舉辦。本次賽題要求參賽隊以白卡紙和白乳膠為材料，制作出載重比大且能抵抗規(guī)定風(fēng)載的體育館懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)模型。為此，廣西大學(xué)在本科生中進(jìn)行了選拔，選拔出的3支代表隊充分發(fā)揮了想象力，自主完成了從結(jié)構(gòu)設(shè)計到優(yōu)化的全過程，分別設(shè)計出了實用且各具特色的結(jié)構(gòu)模型，并最終在比賽中取得了優(yōu)異的成績。由此可見，類似于結(jié)構(gòu)建模大賽的培養(yǎng)方式有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的形成，應(yīng)在教學(xué)實踐中予以推廣。

（三）發(fā)揮計算機(jī)仿真技術(shù)在教學(xué)中的作用。基于有限元理論的大型商業(yè)仿真計算軟件如ANSYS和ABAQUS等可實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全過程受力分析，相關(guān)計算結(jié)果可以直觀地用計算機(jī)予以輸出。仿真計算受限條件少，故可將其作為建筑結(jié)構(gòu)試驗課程實驗教學(xué)的有效補(bǔ)充。現(xiàn)階段，廣西大學(xué)已基本實現(xiàn)了教學(xué)的多媒體化，計算機(jī)仿真在建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)中也得到了較多的應(yīng)用。但由于仿真計算軟件多基于有限元理論，而有限元理論屬于研究生階段的專業(yè)理論課程，因此在本科教學(xué)階段仿真技術(shù)主要適用于對結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力過程的模擬與演示。

（四）實時補(bǔ)充試驗方法與技術(shù)的最新前沿信息。現(xiàn)代試驗技術(shù)發(fā)展迅速，教材內(nèi)容難以做到實時更新。為了拓展學(xué)生視野，教師有必要在建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)過程中補(bǔ)充試驗方法與技術(shù)的最新前沿信息，例如實現(xiàn)垂向千斤頂主動跟動加載的大型多功能試驗機(jī)在結(jié)構(gòu)抗震性能研究中的優(yōu)勢、非接觸式激光位移計在疲勞試驗中的應(yīng)用等。通過新舊試驗方法的對比、新試驗儀器的演示等多種方法，可使學(xué)生更為深刻地體會到科技進(jìn)步對結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)的推動作用，并使其認(rèn)識到科技查新的重要性。

（五）采用分層次的教學(xué)模式。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)試驗課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中可采用分層次的教學(xué)模式。首先根據(jù)學(xué)生的興趣愛好以及個人能力將其按照金字塔形予以分層，對屬于塔底層范圍內(nèi)的學(xué)生，教學(xué)以完成大綱任務(wù)為主；對屬于塔中部范圍內(nèi)的學(xué)生，可以鼓勵他們開展相應(yīng)的自選實驗；對屬于塔尖范圍內(nèi)的善于思考、動手能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以讓其充分利用實驗平臺，并直接參與相關(guān)的科研試驗。通過分層次的教學(xué)，可以避免教學(xué)過程中“一刀切”的模式，做到因材施教。

（六）提升實驗教學(xué)平臺的規(guī)模和水平。為解決人員多而實驗教學(xué)平臺有限的矛盾，應(yīng)加大實驗教學(xué)平臺的建設(shè)力度。實驗平臺的建設(shè)應(yīng)避免低層次的重復(fù)建設(shè)，資金分配應(yīng)向創(chuàng)新性實驗平臺的建設(shè)傾斜。以廣西大學(xué)為例，近年來，在國家和廣西地方財政的支持下，該校加大了對大學(xué)生創(chuàng)新實驗平臺建設(shè)的投入，在建的新土木試驗大樓里專門規(guī)劃了大學(xué)生創(chuàng)新試驗基地。創(chuàng)新性教學(xué)實驗平臺的建設(shè)有助于分層次教學(xué)模式的實現(xiàn)，并可為學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)提供支持。

綜上，針對建筑結(jié)構(gòu)試驗課程教學(xué)的特點(diǎn)及存在的問題，本文從學(xué)生實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)等方面對該課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討，相關(guān)內(nèi)容可為該課程的教學(xué)實踐提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姚振剛，劉祖華.建筑結(jié)構(gòu)試驗[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2000

[2]周淼，張素華.建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測實驗教學(xué)改革探討[J].試驗科學(xué)與技術(shù)，2010（5）

[3]鄧志恒，王曉花，楊綠峰，等.地方綜合性大學(xué)土木工程精品專業(yè)建設(shè)的探索與實踐[J].理工高教研究，2007（2）

（責(zé)編 王 一）