基于土木仿真實踐平臺的教學模型庫建設

李楠++賈宏俊++關彤

摘 要：隨著土木工程在國民教育中的地位不斷加強，現階段對土木工程教學及學生培養提出了更高要求，學生不僅需要具備扎實的理論基礎，還需具備一定的實踐能力和創新素質。該文主要根據土木工程仿真模擬實踐教學平臺的建設要求，從建設教學模型庫這一基礎性工作入手，從方案規劃、實施、教學體系和內容的完善等方面提出了行之有效的建設途徑，以期達到有效提升土木工程專業實踐教學效果，更好培養應用型創新人才的目的。

關鍵詞：土木 仿真實踐 教學模型 建設

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0190-01

1 土木工程學科的發展要求

隨著我國經濟的飛速發展，各類建筑結構體系不斷涌現，為土木工程學科的發展注入了新的活力。土木工程在國民教育中的地位不斷加強，現階段對土木工程教學及學生培養提出了更高要求，學生不僅需要具備扎實的理論基礎，還需具備一定的實踐能力和創新素質。為適應這一趁勢，必須對土木工程的教學體系加以完善，對其內容和教學方法不斷更新，不斷提升實踐教學效果和質量，達到培養應用型創新型人才的目的。

2 土木工程實踐教學現狀及問題

實踐教學在土木工程教學中非常重要，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。現階段開設土木工程專業的高校都針對各門主干課程的實踐教學進行不斷的探索，并加強了實踐教學環節的研究。目前在教學中依然存在重理論、輕實踐的趨勢，主要表現以下幾個方面。

2.1 實踐教學環節薄弱

部分學校土木工程專業實踐教學環節比較薄弱，有的主干課程僅有理論教學內容而不設實踐環節，有的雖有實踐環節，僅局限于課程設計一項實踐內容，如鋼結構、高層建筑結構。早期的土木類課程教學實習還有安排學生到施工企業或工地現場實習的內容，但現在多數高校考慮生產企業的實際情況已忽視這方面的做法。

2.2 實踐教學內容缺乏

多數院校對待學生的實習內容還缺乏有針對性的研究，有的學校，實習主要以參觀為主，走馬觀花，很少接觸到有針對性的建筑物或僅參觀已經建成的普通建筑，怎樣方便怎樣進行，影響課程實習效果。另外，從土木工程專業畢業設計的選題來看，多數院校還是側重傳統的鋼筋混凝土框架結構，這就使畢業設計缺乏創新。

2.3 實踐手段單一

從土木工程專業課程的實踐手段分析，往往是傳統的課堂實驗、實習和課程設計，實踐手段單一，部分學校沒有專門實驗室或欠缺相應的實驗條件，難以滿足結構類課程實踐教學需要，更談不上實踐教學效果的保證和提升。

2.4 實踐效果不佳

3 土木工程教學模型庫建設思路及內容

在土木工程教學中，加強仿真模擬實踐教學，是實施教學改革的一個非常重要的環節。近年來教研室在仿真平臺建設內容方面開展了有益的探索。通過直觀仿真方法向學生介紹專業知識并配合動手訓練，從而加深了學生對應用知識的理解和綜合能力的提升。土木工程仿真模擬實踐教學，可采用多種手段，包括計算機仿真技術、視頻、實物等。

3.1 建設方案提出

土木工程仿真實踐平臺建設是一個系統工程，不可能一蹴而就，需分階段逐步實施。學校首先選擇教學模型庫作為首要建設任務。針對土木工程專業培養計劃，選擇了重要的幾門專業課程作為建設重點，建立混凝土結構、鋼結構、房屋建筑學、建筑施工、建筑構造等課程的建筑模型庫。模型主要以采購成品縮尺模型為主，自制加工模型為輔，盡量達到簡單易行、特色突出。

3.2 主要建設內容

3.2.1 實體模型庫建設

實物、實體模型在土木工程仿真實踐教學中的作用日益顯現，實物具有直觀的特點，學生體會深入。學校先后購入十余種各式高層建筑1∶10縮尺實物建筑結構模型，涵蓋了高層建筑結構理論教學基本體系內容，如框架模型、剪力墻模型、框剪模型、筒體模型等，同時匹配各種混凝土、鋼結構梁柱節點、樓板、基礎等配筋模型，形成了較為完善的高層建筑結構實體仿真模型庫，同時配備各類鋼筋混凝土結構構造，如配筋樓板、配筋梁柱節點；各類施工工藝模擬模型；各類鋼結構模型及鋼梁鋼柱連接構造；綠色建筑節能構造等模型，目前模型的規模達百余件，基本涵蓋土木工程主要專業課程，同時兼故考慮了新材料、新工藝的內容。任課教師可在實驗室教學，同時也方便將各類小型配件模型帶入課堂，這種實踐教學方法收到了很好的效果。

3.2.2 工程圖片庫建設

重點在鋼結構、高層建筑結構、砌體結構、木結構、鋼-混組合結構這幾方面的仿真圖片內容上進行了研究，搜集、整理了大量的三維仿真圖片及工程相關構件的實體圖像，從結構的認識，結構受力變化及變形，結構的破壞、結構的防災減災等方面都有完備圖片資料，隨時調用學習，同時針對施工常用工藝，建立完善了三維仿真動畫庫，通過動畫演示，學生不出課堂便能掌握各種建筑施工工藝。

3.2.3 實際工程庫建設

實體工程的優點是能夠加深直觀印象，對學生理解理論知識、改善教學效果會起到重要的促進作用。難點是代表性工程較難選定、施工現場授課較難協調。學校近年來加強土木工程實習基地的建設，從學校周邊區域遴選出了幾個有代表性的設計、施工企業，并建立了長期的合作框架，使學生在施工現場工程技能水平方面有了更大的提升。

通過持續建設，現在的建筑模型為已初具規模，在學生的實踐中發揮了重要的效果，搭建學生科技創新能力訓練平臺，同時，我們注意教學過程研究，不斷完善現有的實踐教學體系，為后續的仿真模擬實踐平臺建設打下了良好的基礎。

4 結語

土木工程專業中各門專業課程，理論聯系實際緊密，其工程應用價值高，同時也是學生綜合工程素質建立的基礎。在各門專業課程教學中對學生動手實踐能力的培養突顯重要；對其工程素質的培養可以是多方面的；對其研究任重道遠。針對不同課程，探索科學的、特色鮮明的工程仿真實踐教學內容是今后土木工程專業很有價值的一個研究領域，必將會推動土木工程教學水平的進一步提升，為良好工程素質人才的培養奠定堅實基礎。

參考文獻

[1] 魏剛.土木工程仿真模擬課程教學實踐[C]//高校土木工程專業建設論文集.2010.

[2] 安靜波，王春和.高層建筑結構設計課程的教學改革與實踐[J].高等建筑教育，2014（2）：44-46.endprint