戴明循環在結構實驗教學質量管理中的應用

楊艷敏， 郭靳時， 王 勃

(吉林建筑大學，吉林 長春 130118)

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戴明循環在結構實驗教學質量管理中的應用

楊艷敏， 郭靳時， 王 勃

(吉林建筑大學，吉林 長春 130118)

結合教學實踐，綜合分析了土木工程專業結構實驗教學改革亟待解決的問題，并將現代化質量管理方法——戴明循環法應用于結構實驗教學改革中。通過提煉結構實驗教學質量的主要影響因素，加強在計劃、實施、檢查和處理等各環節的過程管理，總結了應用戴明循環理論在結構實驗教學改革工作中的具體應用及取得的成效。隨著循環往復次數的增加，不斷提升了結構實驗教學水平，充分發揮了結構實驗教學改革在創新型人才培養中的作用，使整個實驗教學質量管理形成良性循環，全面推進了土木工程專業結構實驗教學改革。

PDCA循環； 結構實驗； 教學質量； 創新能力

0 引 言

目前，我國土木工程專業學生的工程訓練普遍不足，工程素質有待提高，即：能力在工程領域的重要性沒有充分的體現，所學知識缺乏系統性、完整性，對學生創新能力及綜合能力的培養重視不夠。因此，通過對土木工程專業結構實驗課程改革，提升結構實驗教學水平、突出土木工程特色是教改的一項重要舉措。

戴明循環又稱“PDCA循環”，PDCA循環是質量管理中非常重要的理論之一，在很多領域得到了廣泛的應用[1]。通過計劃(P)、實施(D)、檢查(C)、改進(A)的不斷循環，從制定計劃到實現計劃以質量提高為目的的循環過程，以持續改進為理念的質量管理模式，并被逐步引入到教學質量管理[2]。這種以持續改進為理念的質量管理模式，對提高結構實驗教學質量效果明顯。

1 PDCA循環在結構實驗教學中的應用

1.1 P階段(計劃)

對影響結構實驗教學質量的諸多因素進行分析，計劃解決以下亟待改進的問題。

(1) 實驗項目內容單一。與其他高校類似，我校開設了受彎構件鋼筋混凝土梁正、斜截面破壞實驗，內容相對單一，而且僅采用手算，缺乏對相關應用軟件的訓練。根據本課程的特點，這種單一類型訓練與實際工程相距甚遠。

(2) 授課時間安排不科學。我校混凝土結構基本原理、砌體結構及相關專業基礎課開設在第5學期，而結構實驗課程安排在第7學期，時間間隔1年，不利于鞏固、深化所學的理論知識，課程安排不科學。

(3) 人員分組不合理。過去的混凝土梁實驗以班級為單位，1個班級試驗1片梁，未進行人員分組。試驗時，由于人員較多，只有少數人員參與，多數只是處于觀摩狀態，限制了學習的積極性與主動性。

(4) 實驗裝置功能單一。創新型結構實驗項目很大程度上依賴于實驗裝置。結構實驗室原有的實驗裝置功能單一，可擴展性差，缺乏開展自主創新型實驗項目所需的多功能加載裝置。

(5) 教材缺少案例。目前，結構實驗教材的理論內容枯燥，缺乏相應的工程案例，理論和實踐脫節，課前預習時學生無法從書本上獲得感性認識，導致學生缺乏學習興趣。

1.2 D階段(執行)

針對P階段存在的問題，鎖定改革創新重點[3]，實施改進措施。

(1) 通過創新性實驗、訓練項目、創新競賽活動、科學研究項目、社會創新實踐等環節凝練實驗教學項目，全面提升學生的創新實踐能力。在教學組織方面注重基礎性、層次性、自主性、開放性[4]。結合吉林省建筑結構抗震示范中心項目，增加了振動臺實驗，以木結構作為實驗對象，通過不同的激勵方式，測試結構的抗震性能。同時，學生也可以走進木屋親自體驗地震荷載的作用；在受彎構件破壞性實驗基礎上，為拓寬學生的知識面，增加了鋼筋混凝土偏心受壓柱的受壓性能實驗[5]，通過自主設計、自主施工、自主實驗，加強了學生對受彎構件、受壓構件的深入理解。而且現代土木工程人才應具備實踐—理論—計算相結合的知識結構[6]。因此，要求結構設計必須采用手算、電算兩種方式，避免學生走向社會盲目應用軟件；注重從實際工程與科研項目中凝練實驗內容，并轉化為實驗教學項目。如：現階段工程投訴案件中，鋼筋位置及保護層厚度不滿足規范要求占投訴比例非常大，因此，結合工程實際增加了鋼筋位置及混凝土保護層厚度測定的無損檢測項目；再如：目前常用的加固方法為碳纖維加固，在課外實踐環節大膽嘗試，利用上屆學生試驗的局部破壞的偏心柱進行加固，然后進行靜載試驗。學生通過對碳纖維加固理論、加固方法的學習與實踐，對其它加固方法觸類旁通。碳纖維加固組圖見圖1。

局部已破損試件鑿毛、清洗

先用細石混凝土修補

工人演示補強技術

學生親自操作

加固后進行荷載試驗

補強后破壞情況

(2)實驗教學安排應具有連續性和科學性[7]，制訂完善的實驗組織和運作體系。以修訂新的培養方案為契機，由于相關的專業基礎課第5學期已基本結束，將結構實驗由原來的第7學期調整為第6學期，同時避開了大四學生就業及考研時間點，以達到最好的教學效果。通過獨立設置實驗課，實現教學內容的連續性和系統性，在理論課程開始且加載試驗前1個月進行結構設計、鋼筋下料、綁筋、澆筑混凝土、養護等工作，試件制作1個月后方可進行試驗，以確保混凝土達到強度再進行靜載實驗。

(3)近幾年，為達到預期的教學質量要求，做到人員分組，偏心受壓柱實驗每組5～8人。內容分組，從截面尺寸、混凝土強度、破壞形式不同進行分組。每組實驗人員分工明確，加載、讀數、觀察裂縫、記錄等等，充分調動了所有學生的學習積極性，為學生提供個性化培養空間奠定基礎，實驗報告也避免了雷同。

(4)開發了多套結構實驗加載裝置，設計和開發綜合性實驗的鋼模和實驗裝置共計34個，其中舊式的四柱反力架既可拆分為2個又可以合并，每個上面附有電動機，橫梁可自由升降，為學生創新型實驗提供了前提保障。自主研發的四連桿加載裝置通過附屬連接件可做K型節點實驗，該裝置的研制成功很好地體現了“集約”的教學理念[8]。部分研發裝置見圖2。

自主研發的四連桿加載裝置自主設計的地震模擬振動臺自主改造的反力架

圖2 自主研發、設計、改造的實驗裝置

(5)打破傳統的教材編寫體系，讓學生在形象思維中完成學習和實現工程能力提升[9]。近幾年，結合行業實際及突出基于土建背景的土木工程專業實驗教學特色，自編教材3部。自編特色教材附有注冊師執業資格模擬習題，均為選擇題，每節課結束前5min，與學生共同完成，培養了濃厚的學習興趣。并附有學生喜聞樂見的國內外專業知名人士介紹，還增加了學科前沿內容，另附有與規范相關的附表及實驗報告等。在教材中增加了教學課件中教師親自參與的多個工程實例，提高了教材的趣味性，并有利于學生課后復習。在實驗教學中，整個實驗過程的感性認識對于初次接觸實驗課的學生來說至關重要，因此，除理論課件外，對近些年的實驗教學成果進行整合，制作實驗多媒體課件3個，再現了鋼筋混凝土梁正、斜截面共6種破壞形式，偏心受壓柱3種受壓破壞試驗以及一些創新型實驗與基礎試驗等多個典型的實驗項目的試驗過程。

1.3 C階段(檢查)

經過近5年的不斷改進與循環，達到了預期的教學目標。本循環取得以下成效：

(1)通過PDCA循環，促進了實驗教學體系的改革，完善了教學的內涵建設。2013年重新修訂了人才培養方案，并對教學內容、教材建設、教學方法以及教學手段進行改革，以“突出創新，強化實踐”為核心[10]，全面付諸實施，效果良好。

(2)通過結構實驗驗證了結構設計模型的受力合理性，我校土木工程學生在省內及全國“大學生結構設計大賽”、“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”中，多次獲得優異成績。

(3)緊密的校企合作是培養高素質應用型人才的前提條件，也是提高人才培養質量的重要途徑[11-12]。我校學生配合省內科研機構完成的科研項目，獲得了委托方的高度評價與認可；結合社會服務項目，學生參與實際工程檢測，創新實踐能力得以大幅度提升。學生參與完成的論文、項目為其就業提供優勢，就業率及考研率得到大幅度提升。

(4)實驗室是培養創新人才的基地、實施科技創新的搖籃、踐行社會服務的窗口[13]。隨著我校實驗室建設的投入，規模、效益和水平都有顯著提高，實驗教學條件的改善加速了結構實驗教學質量改革的進程。雖然成效顯著，但存在的下列問題應予以高度重視：

(1)目前開設的實驗項目其構件受力形式單一。

(2)在實驗課件中，部分有視頻片段，但無錄音。

(3)實驗室的開放共享不到位、學生自主實驗能力仍有待提高。

1.4 A階段(處理階段)

根據C階段的檢查，總結這一次循環尚未解決的問題，并將它們轉到下一次循環中。

(1)目前開設的實驗項目其構件受力形式主要以單一的軸力、彎曲、剪切等形式為主，下一個循環擬擴展為空間鋼結構體系，并研究其結構抗震性能。

(2)實驗課件需做進一步的改進，典型的實驗項目錄制成實驗教學片，增加錄音，從而提高結構實驗教學效果。

(3)以新建校區為契機，我校土木工程實驗中心是結合土木工程學科特點、人才培養目標、著眼于未來學科發展水平、社會服務功能等統籌布局而建設的創新實驗平臺，構建了技術先進、設備一流的實驗教學環境[14]，可以實現實驗室開放共享，通過構建不同的研究方向，提升學生自主實驗能力。

2 結 語

綜上所述，以PDCA循環為研究方法，周而復始、循環不停，大環帶小環，小環保大環，循環前進、階梯上升[15]，使計劃、實施、檢查和處理等各環節的控制達到科學化的管理水平，實現結構實驗教學工作有的放矢，有始有終，并通過循環規則不斷發現問題，使結構實驗教學質量不斷提高，并形成一個良性循環，效果良好。

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The Application of Deming Cycle in Teaching Quality Management of Structural Experiment

YANGYan-min，GUOJin-shi，WANGBo

(Jilin Jianzhu University， Changchun 130118, China)

Combining with teaching practice, this paper analyzed in detail a few urgent problems in the innovation of the structure of experimental teaching in civil engineering. The method of modern quality management-the PDCA cycle theory is applied to the innovation of the structure of experiment teaching. Through refining the major influencing factors of the quality of the structure of experimental teaching，strengthening the process management of the plan，operation，checking and so on，we elaborated on the specific application and the effects of the PDCA cycle theory in the innovation of the structure of experiment teaching. With the increase of cycling times，the level of the structure of the experimental teaching is rising. The reform has given full play to the important role of the innovation of the structure of experimental teaching in cultivating innovative talents，and makes further comprehensively improvement on the innovation of the structure of experimental teaching in civil engineering speciality.

PDCA cycle； structural experiment； teaching quality； creative ability

2014-02-24

吉林省教育廳研究項目(2010年，2012年)；吉林建筑工程學院質量工程項目(2011-10)

楊艷敏(1969-)，女，吉林長春人，碩士，教授，主要從事教學、科研工作。Tel.：13104458811；E-mail 282872984@qq.com

TB 114.33;G 642.0

A

1006-7167(2015)01-0193-03