在“結構試驗”中充分調動學生主動性的思考

白宏思

摘 ? ?要：傳統的“結構試驗”教學中“重在參與”的思路限制了學生的主動性，文章對結構試驗中的理論分析、構件尺寸、安裝方案、加載方案、試驗組織等環節提出了一些改進的方案，以期望能充分調動學生主動性，提高“結構試驗”的教學效果。

關鍵詞：結構試驗;試驗設計;教學改革

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）09-0041-02

結構試驗是研究工程結構新材料、新體系、新工藝、新理論、新方法的重要手段，在結構工程學科的科學研究、技術創新與開發中起著重要的作用，與結構設計、施工基礎以及土木工程學科的研究和發展有著密切的關系[1]?！敖Y構試驗”課程是一門專門介紹結構試驗基本知識的課程。雖說是一門專業選修課，但“結構試驗”是土木工程專業本科生和碩士研究生均開設的一門課程。以石河子大學水利建筑工程學院的開設情況為例，在本科階段，“結構試驗”安排在大三上學期，同期開設的課程有“混凝土結構基本原理”、“鋼結構基本原理”、“砌體結構”等專業主干課程?！敖Y構試驗”中的內容與這些主干課程相輔相成。主干課程中的基本原理通過試驗的演示更為具體形象，結合主干課程中理論的講解，試驗課程中的試驗和原理也易于接受。在碩士研究生階段，“結構試驗”安排在研一第一學期，旨在培養學生進行試驗設計、數據處理的能力，為后期試驗研究打下基礎。

“結構試驗”課程中涉及的試驗有很多，如鋼筋混凝土簡支梁試驗、鋼筋混凝土柱試驗、鋼桁架試驗等。本文僅以鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗為例，對本科生結構試驗教學進行一些教學改革，以期望能全面調動學生主動性。

鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗，在“混凝土基本原理”課程就有涉及。通過鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗，學生對混凝土梁的受力狀態由無裂縫工作到帶裂縫工作再到混凝土壓碎有了直觀的認識。調整簡支梁的配筋率，可將不同配筋率下混凝土梁的破壞形態展現在學生面前。鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗激發了學生對“混凝土基本原理”課程的興趣，也有助于專業課教師對混凝土受彎工作性能的講授。

在“結構試驗與檢測”課程中，也會遇到鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗。但是這一次需要學生掌握的是靜力試驗的整個流程，包括試驗前期調查分析、試驗構件的設計、試驗荷載的施加、測量方案的設計、試驗數據的處理等方面。

一、傳統“結構試驗”教學存在的問題

傳統試驗教學內容過于刻板，不利于學生創新思維的培養。傳統的試驗教學方法，以教師提供的試驗指南為主，一般有較為詳細的試驗方案[2-3]。試驗指南中給出了試驗梁的尺寸、配筋、混凝土的等級，對荷載的施加大小及方案也有具體的規定，也規定了具體的量測方案。需要學生做的就是參與試驗，然后對試驗數據進行處理。由于試驗構件有限，學生的試驗報告基本上千篇一律。這種做法顯然不能激起學生的興趣，不能充分發揮學生主觀能動性，也不利于對學生創新思維的培養。

傳統的試驗教學形式過于單一，不利于學生協作能力的培養。傳統的試驗教學方法通常都以一個學生或一組學生為單位，教師將試驗任務分配每個或每組學生。學生只是被動地接受分配的任務，學生之間的討論很有限，不能將學生的長處發揮到最好，不利于學生協作能力的培養。

傳統的鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗的試驗教學流程圖見圖1（a），側重于數據處理能力，對于試驗更多的是觀摩性質的，并不能很好地調動全體學生的主觀能動性，不利于學生創新意識的培養。

二、改進“結構”試驗教學的策略

要培養出既有專業知識又有工程素質的適應社會要求的應用型土木工程人才，需要以能力培養為主線，構建與理論教學相輔相成的實踐教學體系[4]。要更為全面地鍛煉學生的試驗操作能力，需要讓學生參與試驗的全過程。

本文對傳統的靜力試驗的試驗教學流程進行了一些改進，見圖1b，這樣就能更好地調動學生的主動性，讓學生參與試驗的全過程。

圖1 ?試驗教學流程圖

（一）優化試驗教學內容

在理論分析階段，由于學生在“混凝土結構基本原理”中對計算理論已進行系統的學習，在稍作復習的基礎上，更注重于計算理論的理解與應用。對于學有余力的學生可以增加數值模擬的介紹[5]。這樣可以使鋼筋與混凝土的應力分布可視化，能激發學生的興趣。

對試件進行設計時，可結合相似原理，讓學生從實際結構中選取合適的相似比來進行試件的設計?；炷亮簩嶋H出現的部位，都可作為設計試驗構件的原型構件，例如，學生所在教室中的梁、學生所在宿舍中的梁、學生食堂中的梁等等。這樣就使得試件設計的選題更貼近生活，同時也引導學生從實踐中發現問題，鍛煉學生從實踐中提煉問題的能力。這種培養對于土木工程專業這類實踐性強的專業尤為可貴。當學生通過相似原理所設計的構件方案有限時，則可通過調整混凝土或鋼筋的強度等級來豐富構件的尺寸和數量。

在構件的安裝方案設計時，先給出實驗室的條件圖或者帶學生去實驗室實地觀察。了解實驗室的場地、儀器等試驗條件，然后讓學生根據各自設計的試驗構件來設計構件吊裝就位方案。并結合課本中對構件防護的要求，在構件設計中增加預埋板、預埋箍等補強措施，保證試驗順利進行。

根據學生對構件的尺寸和配筋的設計，則要引導學生進行加載方案的設計。要確定加載方案，首先要確定加載圖式。在對加載圖式進行講解時，對于均布荷載的等效荷載主要有四分點兩集中力加載、四分點四集中力加載兩種。此時也可以適當引導學生對不同加載圖式進行選擇和計算，允許不同加載圖式的出現，重點引導學生對等效荷載的理解。確定好加載圖式后，引導學生對構件開裂荷載、極限荷載進行計算。并根據計算的開裂荷載設計預加載方案，根據計算的極限荷載設計正式加載方案。

由于有不同的加載圖式出現，此時為了更好地反映構件的性能，需要引導學生合理布置測量儀器，以期望得到合理的數據。此時學生可能會布置較多的測量儀器和設備，那么就需要限定測量儀器和設備的數量，引導學生精簡布置測點，突出重點，同時還要考慮設備布置要便于試驗觀測。

在確定試驗構件、安裝方案、加載方案、測量方案后，準備工作基本就緒。但是要真正順利進行試驗，試驗的組織設計必不可少。有多少測點，需要多少人觀測，抑或是安裝方案需要多少人幫忙既高效又安全，這都需要事先安排。否則試驗現場就會出現混亂，試驗中的不確定因素也會增多。制定詳細的組織方案，能讓學生通盤考慮一個試驗需要多少工作，這既鍛煉了學生的組織能力，又可以培養學生的協同能力。

經過以上這幾步，學生們基本每人都有一套與眾不同的詳盡的試驗大綱。限于時間和場地的原因，不可能做到每個人的試驗大綱都得以實施，此時就需要進行評比、篩選。為提高效率，評比以小組為單位討論后，再進行全班討論，根據試驗經費選擇3到5個合適的試驗大綱進行試驗。

在試驗結束后，指導學生填寫試驗報告。根據學生的試驗報告，總結試驗全過程經常出現的問題。此時還可組織學生討論試驗過程中可改進的地方。這樣有利于學生對整個試驗過程的理解，并且能很好地調動學生的能動性，激發學生的興趣。

（二）完善試驗教學體系

傳統的靜力試驗教學體系將理論教學和實踐教學區別得很清楚，講授完理論，再進實驗室做試驗。在此，則將理論教學與實踐教學穿插起來，一旦講到與實踐相關的知識，則引導學生到現場去觀摩去體驗。這樣更利于理論知識的講解，也利于學生理解。

改革后的課堂也由全程講授演變為少講授多討論。這樣能倒逼學生開動腦筋，將理論聯系實際，更好地利用理論知識解決實際問題。

（三）變革試驗考核體系

傳統靜力試驗教學中考核方式是提交試驗報告。改進后的考核方法則可綜合學生在試驗全過程的表現來考核學生。在試驗大綱的評比遴選過程中，既可以很直觀地評價學生的工作，也是學生進行交流的一個重要平臺。通過評比使學生了解到自己所設計的試驗方案的不足，也看到別人的長處，利于學生進步。對于試驗報告的評價不再是試驗考核的唯一重點了。通過建立多途徑考核方式，也可以調動學生的積極性。既豐富了學生的理論知識體系，又提高了他們的動手能力。

試驗教學作為土木工程專業重要的教學環節，對于學生動手能力及創新能力的培養發揮著重要作用。對傳統鋼筋混凝土受彎梁試驗教學進行改革，有利于培養學生良好的分析問題和解決問題的習慣，有助于激發學生的能動性，以期望全面調動學生主動性，取得較好的試驗教學效果。

參考文獻：

[1]周明華.土木工程結構試驗與檢測[M].南京：東南大學

出版社，2011：1-7.

[2]陳友蘭，譚菊香.土木工程專業《結構試驗》課實驗教學

改革探討[J].長沙鐵道學院學報：社會科學版，2006，（2）.

[3]郭蓉，趙少偉，周明杰等.提高土木工程專業結構試驗教

學水平的思考[J].實驗室科學，2007，（3）.

[4]于業栓，邢德進，鄭桂蘭.執業資格制度下的應用型科技

大學土木工程專業教學改革[J].黑龍江教育：高校研究

與評估，2015，（1）.

[5]張譽，賈彬，郭文數.數值模擬試驗在土木工程專業結構

試驗教學中的應用[A].土木建筑教育改革理論與實踐

[C].2008.