淺談鋼結構課程仿真模擬實踐教學平臺建設

李楠　賈宏俊

摘 要：本文主要圍繞鋼結構這門課程的特點，對現階段鋼結構仿真實踐教學的現狀進行了較為全面的分析，從仿真實踐教學內容、方法、評價等方面提出了行之有效的改進方法，以期達到提升鋼結構仿真實踐教學效果，培養應用型創新人才的目的。

關鍵詞：鋼結構 仿真 實踐教學

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0157-01

1 鋼結構及課程的發展要求

鋼結構工程建設領域的應用日益廣泛，新形勢下，鋼結構學科處于不斷發展與更新中，其應用領域已從傳統的工業建筑向民用建筑拓展，同時各類新型鋼結構體系不斷出現，使得這門課程在土木工程專業中的重要性不斷加強，對現階段鋼結構課程教學及學生培養提出了更高要求，尤其對學生在鋼結構領域應具備的知識和能力提出更高要求，學生不僅理論知識扎實，還需具備一定的實踐和創新素質。為適應這一趁勢，必須對教學內容不斷更新、擴展，教學方法、手段、模式也需不斷革新，應用多媒體、虛擬仿真等現代技術手段，提升教學效果和質量，培養具備較強創新能力的應用型人才。

2 鋼結構實踐教學現狀及存在問題

鋼結構課程是土木工程專業的主干課程，也是最重要的專業課之一，實踐教學在鋼結構教學中非常重要，它是培養大學生動手和創新能力的關鍵，其作用及功能是理論教學所不能替代的。目前開設土木工程專業的高校都針對鋼結構實踐教學進行不斷的探索，并在教學實踐中積累了豐富經驗。總體上，在教學中依然較多的偏重理論講授，對實踐教學不夠重視，主要體現以下幾個方面。

2.1 實踐教學環節內容設置不全面

部分高校鋼結構實踐性教學環節僅有課程設計一項內容，也僅僅局限于課本上講過的結構類型，學生沒有實物的直觀認識。早期的鋼結構教學還有安排學生到鋼廠和加工車間參觀的內容，但現在多數高校已忽視這方面的做法。此外，從畢業設計來看，很少學生進行鋼結構設計的選題。

2.2 實習、實驗機會偏少

多數學校對待學生的實習還缺乏有針對性的研究，鋼結構課程實習、實驗的教學內容、方法和達到效果參差不齊。有的學校，實習主要以參觀混凝土結構和砌體結構等為主，很少到實際的鋼結構工程或僅參觀已經建成的鋼結構類建筑，因而難以對其有深入的理解和認識。對于鋼結構課程內的實驗，多數高校沒有專門實驗室或欠缺相應的實驗條件，難以滿足鋼結構實踐教學需要，更談不上實踐教學效果的保證和提升。

2.3 與現代工程設計手段有脫節

鋼結構課程分為原理與設計兩大部分，學生在課堂上使用的教材主要偏重原理的教學。學生踏入社會從事設計還是需要具備實際的工程設計能力，尤其是一些設計軟件的使用。目前各高校自主開發的多媒體仿真教學設計軟件水平不一，自主設計開發的極少，勢必造成實踐教學互動性、啟發性欠缺，仿真實踐環節薄弱。

3 仿真模擬實踐教學平臺建設

在鋼結構教學中，加強仿真模擬實踐教學，是實施鋼結構教學改革的一個非常重要的環節。學校近年來在這方面開展了有益的探索。通過更加直觀的仿真模擬方法向學生介紹并配合動手實踐，增強課程感性認識，從而加深了學生對鋼結構應用知識的掌握和能力的提高。

3.1 優化仿真模擬實踐教學的內容

鋼結構仿真實踐教學內容較多，針對課程的特點，逐漸凝煉并精簡內容，形成一套適合本校學生情況的仿真模擬實踐教學內容，盡量達到簡單易行、特色突出。重點在鋼結構焊接、高強螺栓連接、鋼梁、實腹式鋼柱、格構式鋼柱、單層工業廠房、輕鋼結構這幾方面的仿真實踐內容上進行了研究，編寫相關的仿真模擬實踐指導性文件，明確了各項仿真教學的關鍵做法、動手環節的規程。

3.2 加強鋼結構教學模型庫的建設

實物、實體模型庫在鋼結構仿真實踐教學中的作用日益顯現，實物直觀，學生體會深入。學校先后購入各種鋼結構仿真模型達百余件，包括：各式各樣焊縫連接、各種普通及高強螺栓連接、各種鋼梁、鋼柱模型以及大型工業廠房縮尺模型，形成了較為完善的鋼結構實體仿真模型庫，任課教師可在實驗室教學，同時也方便將各類模型帶入課堂，從學生對這種教學方式的認可程度表明學生實踐效果極佳。同時，在校園有限的空間，也進行了建造縮尺比例的實體模型的實踐，國內部分高校也有相關實踐，如：南京工業大學等學校的匯集鋼結構連接、穩定、桁架等單元的校園實體鋼結構模型等。

3.3 加強模擬設計軟件的建設及應用

為強化與現代工程設計的有效銜接，學校在仿真模擬環節加強了市場現行的PKPM、3D3S等軟件的實踐設置，學生可直接進入實驗室應用這些軟件完成設計作業，包括：課程設計和畢業設計，同時學生對設計軟件的學習和應用逐步和教師科研緊密結合，工程應用價值極高。同時引入目前市場較為先進的BIM軟件，加強對學生工程能力的培訓。學校專門設立鋼結構BIM實驗中心，吸收學生參與教師的程序開發工作，同時能夠結合真實設計任務完成BIM仿真設計工作，積極組織能力較強的學生借助這一仿真實踐平臺參加了BIM工程師證書的學習和認證。

3.4 建立實際工程的現場參觀實習基地

加深直觀印象，對改善教學效果會起到重要促進作用。學校加強鋼結構實習基地的建設，從周邊區域遴選出幾個有代表性的鋼結構設計、施工企業，并建立了長期的合作框架，這為學生在真實環境下的生產實訓提供了強有力的支持。

3.5 搭建學生科技創新能力訓練平臺

學生的科技創新活動也納入保證和考核實踐教學環節質量的重要一步。學生可利用實驗室提供的材料，組裝設計各類簡單鋼結構模型、桁架模型，培養和訓練了學生的工程設計能力，同時培養了學生創新能力，組織參加大學生鋼結構設計、結構創新大賽等賽事，形成了常態化指導，收到了很好的效果，對學生就業也是很好的促進。

4 結語

應用型人才培養是高等學校課程建設和改革的一個重要目標。在具備理論知識的基礎上更應加強實踐能力的培養。在鋼結構課程教學中，對學生動手實踐能力的培養是可以是多方面、多渠道的，對其研究任重道遠，基于不同的教學內容和學生層次，研究出合理科學的、富有特色的仿真實踐教學方法是今后高校鋼結構課程研究很有價值的一個領域，必將會推進鋼結構實踐教學水平的進一步提升。

參考文獻

[1] 劉文洋，張兆強，解恒燕.鋼結構課程實踐教學環節改革與探索[J].實驗室科學，2013（3）：168-170.

[2] 賈冬云，劉衛云，蔡建安.鋼結構仿真教學初探[J].鋼結構（增刊），2010.endprint