工程結構試驗技術專業碩士課程教學改革研討

楊溥++劉立平++賈傳果

摘要：針對專業型碩士的授課特點，在總結多年結構試驗技術領域的科研成果和教學經驗的基礎上，根據重慶大學碩士課程教學改革要求，從課程特色及存在的主要問題、教學內容調整、教學方式和考核方法方面進行了教學研究和探討，提出了結合項目教學法、理論聯系實踐的課程教學方案和具體實施方法。

關鍵詞：土木工程；試驗技術；教學改革；考核方法

中圖分類號：G6432文獻標志碼：A文章編號：10052909（2016）03005504工程結構試驗技術課程是土木工程針對專業碩士的一門非常重要的必修課程，其目的是通過學習建筑結構試驗的基本理論，了解結構試驗的儀器、儀表和試驗設備，掌握結構試驗測試技術與試驗方法， 獲取該專業領域所必需的試驗基本技能， 具備解決建筑結構設計和施工中所遇到的常規性的結構試驗和檢驗能力。結構試驗是研究和發展土木工程新結構、新材料、新工藝以及檢驗結構分析和設計理論的主要手段，在結構工程科學研究和技術創新等方面起著重要作用。因此，對結構試驗技術課程目前已開展了諸多教學內容及方法的研討，但絕大多數偏重于土木工程本科教學[3-10]，如何針對專業碩士開展該門課程的教學改革，尚缺乏相關研究。

工程結構試驗技術作為重慶大學專業型碩士生的首批課程教學改革試點之一，授課課時由24學時縮減為16學時，同時，隨著試驗設備儀器不斷更新，結構設計與試驗技術等標準相繼頒布實施，如GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》、GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》、JGJ/T 01—2015《建筑結構抗震試驗方法規程》以及GB/T 50152—2012《混凝土結構試驗方法標準》等，相應的教學內容亟待調整和更新。另外，很多學生習慣跟隨教師的思路，缺乏必要的教學環節以培養其獨立思考問題的能力，導致其缺乏對結構試驗總體方案設計的思考和試驗細節的推敲，亦不知該如何查閱資料，從而展開對實際工程問題的討論等。因此，針對該課程特點，展開教學內容、教學方式以及考核方法的研究十分必要。

一、課程的特色及主要問題

工程結構試驗技術既是一門科學又是一種技術[1]，具有典型的理論聯系實際的特色，要求學生了解試驗儀器、試驗設備等，同時具備組織試驗方案、編制試驗大綱和對試驗數據進行分析和處理的綜合能力。對于碩士研究生而言，應了解科研課題的前沿發展趨勢和研究現狀，充分利用試驗技術來解決科研項目及實際工程問題的能力培養。但是，目前工程結構試驗技術課程教學存在以下主要問題。

（1）輕視實驗教學。目前多數院校土木工程專業教學體系中普遍重視理論教學，輕視實驗教學，而多數學生對實驗課程又缺乏正確引導和認識，覺得實驗課不重要，僅要求懂得實驗機理及操作方法，沒有將實驗和具體實際工程相結合，從而難以真正做到學以致用。另外，多數院校的專職實驗教師雖然對試驗設備、儀器熟悉，也具有豐富的試驗操作能力和經驗，但整體學歷不高，知識結構不新，且鮮有機會參加培訓，導致理論水平難以適應科研發展，而致力于科研的教師缺乏試驗經驗，造成目前該碩士課程難以尋到合適的師資隊伍。

（2）教學內容陳舊，與試驗設備更新和相關試驗規程的修編缺乏同步。由于對工程試驗教學的不重視，就不能很好地與其他課程融合，造成該課程教學內容上缺乏層次性、目標性、整體性、系統性、綜合性和創新性，實際教學中教學內容更新慢，不能與時俱進[3]。

（3）教學手段和考核方式單一。工程結構試驗技術普遍采用傳統的“填鴨式”教學方法，加之建筑結構試驗課程本身的特點，教學效果一直不太理想，難以達到培養學生綜合能力的目標。另外，教學考核是檢查教學效果、改進教學工作和督促學校教育目標實現的重要手段之一。目前本科生結構試驗課程的傳統考核方式是以實驗報告的成績作為最終實驗成績，碩士生采用課堂教學與集中理論考試相結合的方式判定成績，這樣的考核方式非常片面，也過于簡單而又有失公平，抹殺了學生思考、創新的積極性。

二、教學內容調整

近年來，隨著“壓縮課時，提高效率”的教學研究和改革工作的不斷深化，各門專業課程的課時相對減少，工程結構試驗技術課程也不例外，授課課時由24學時縮減為16學時，因此，教師如何通過有限的教學時間，引導并教授學生掌握該課程的精髓知識，已成為當前該課程教學改革與建設面臨的主要問題。

在本次課程教學改革中，遵循專業型碩士培養方案要求，根據研究生教學特點，安排了以下的課程核心內容。

（1）緒論。本科結構試驗的目的、分類、結構試驗技術的發展趨勢。

（2）結構試驗設計原理，包括結構試驗過程（試驗規劃、準備、實施及資料整理分析階段），結構試驗設計原理（試驗試件設計、荷載設計、觀測設計、誤差控制措施以及試驗安全措施等），結構試驗設計的基本原則（邊界條件、荷載的實現、主次因素影響、結構反應的隨機性、試驗參數影響、測試儀器設備的分類和功能、測試方法和評價標準、試驗成本和效率），試驗大綱和試驗報告（結構試驗大綱、試驗過程文件以及結構試驗報告撰寫）。

（3）結構靜力試驗，包括靜載試驗加載設備、靜力加載方式、應變測試技術、靜載試驗用儀器儀表、結構靜載試驗準備與實施、正交試驗法、靜力加載制度和觀測方案以及靜力試驗示例。

（4）結構動載試驗，按低周反復試驗、結構振動試驗、振動臺試驗、結構擬動力試驗、結構疲勞試驗等分類講解，具體包括動載試驗加載設備、動態應變測試技術、動載試驗用儀器儀表、結構動載試驗準備與實施、動力加載制度和觀測方案、子結構試驗原理以及動力試驗示例。

（5）結構模型設計，包括模型試驗的分類、相似理論及定理、量綱分析、結構模型的材料及制作與實驗等。

（6）試驗數據的處理和分析，包括試驗誤差分析、試驗數據表達方式、結構試驗論文寫作等。

在近幾年教學中，將結構非破損檢測與鑒定部分的教學內容調整到其他課程中，而補充最新的科研和實際工程的試驗資料（包括圖片、動畫、試驗數據以及振動臺試驗錄像等），并充分利用多媒體技術，編寫在線板書式課件，以提高教學質量。

三、教學方式及考核方法探討

該課程共16學時，教師課堂講授占一半總課時（8學時），其余8學時采用項目分組教學法，將學生根據其研究方向分組，盡量選取與每位學生導師科研相關的研究題目。表1給出了近兩年來試驗小組題目列表。表1近兩年來試驗小組題目列表2014—2015學年（共8組）2015—2016學年（共9組）小組題目人數小組題目人數T1：鋼管混凝土柱軸壓性能試驗（靜力試驗）9T1：型鋼混凝土柱偏壓試驗（靜力試驗）9T2：型鋼混凝土剪力墻軸壓性能試驗（靜力試驗）9T2：采用位移型消能阻尼器對框架減振控制試驗（低周往復試驗）9T3：型鋼混凝土柱偏心受壓性能試驗（靜力試驗）9T3：型鋼剪力墻抗震性能試驗（低周往復試驗）9T4：鋼筋混凝土樓板承載力試驗（靜力試驗）8T4：特高壓輸電塔體的風洞試驗9T5：高強鋼筋混凝土柱抗震試驗（低周反復試驗）9T5：CCTV主樓振動臺試驗9T6：型鋼混凝土剪力墻抗震試驗（低周反復試驗）10T6：鋼框架螺栓連接節點試驗（低周往復試驗）9T7：混凝土框架節點抗震試驗（中間層端節點， 低周反復試驗）10T7：山地RC框架結構抗震性能試驗（低周往復試驗）9T8：鋼筋混凝土框架結構抗震試驗（三層三跨， 低周反復試驗）10T8：自復位消能鋼梁抗震性能試驗（低周往復試驗）9T9：框架結構TMD減振試驗（振動臺試驗）10每個小組根據題目，充分激發學生的學習興趣，利用網絡和學校數字圖書館資源有針對性地查閱相關資料，撰寫詳實的文獻綜述，并編制試驗大綱（包括試驗目的、試件設計、試驗裝置與加載方案設計、觀測方案設計、試驗終止條件和安全措施等），試驗技術準備（包括試件制作、預埋傳感元件、安裝試驗裝置及試件、安裝測量元件、調試標定試驗設備以及相關材料性能測試等），模擬試驗過程（包括采集并記錄試驗數據、觀察試件特征反應，如裂縫、破壞形態等），試驗數據分析與總結，在此基礎上，做成20分鐘左右的PPT在課堂上講述，現場解答學生提出的問題。

在項目教學法教學過程中，師生能換位思考，拓寬研究視野，培養了學生發現問題、思考問題和解決實際工程問題的能力，得到師生一致好評。

課程考核方法為集中理論考試50%，平時成績50%。平時成績考核方式采取學生自評與教師評價相結合，主要考察內容包括以下四個方面：1）小組撰寫的文獻綜述是否全面反映了與小組題目相關的最新研究成果；2）編制的試驗大綱是否完整周詳，測試方案和試驗裝置的可操作性等；3）多媒體課件的制作質量；4）課堂匯報及回答問題的能力。

四、結語

針對專業型碩士的授課特點，經過近幾年的教學改革實踐，文章在分析工程結構試驗技術課程的特色及主要問題基礎上，對課程的教學內容進行了必要調整，采用項目教學法對課程教學方式和考核方法進行了研究和探討，即安排適當的課時，對選取的試驗題目從查閱資料、準備試驗方案、試驗裝置和試驗方法等進行總體考慮和集中講述，并采用師生共同評分的方式進行平時成績考核，充分利用課內和課外時間，完成該課程的學習，收到了良好的教學效果。

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Abstract： Considering property of the course of structural experiment technology for professional masters based on corresponding research progress and educational achievements， main problems， teaching content， teaching and examination methods are discussed in the paper according to the requirements of teaching courses reform for professional masters. The solution and detailed measures are proposed which combines projectoriented teaching and actual practice.

Keywords： civil engineering； experiment technology； teaching reform； examination method

（編輯周沫）