淺述鋼結構教學創新實驗平臺的構思與探索

米瑩

吉林廣播電視大學 吉林 吉林 130000

在土木工程專業中，鋼結構是一門很重要的課程，實踐過程中，主要是將實驗作為教學載體，向學生傳遞鋼結構基本原理、構成等基礎知識。但縱觀當前實際的教學現狀，發現還存在一些不足和缺陷，在此情況下，必須要對實驗教學模式進行創新，從而為鋼結構教學質量和效率提供保障。

1 鋼結構教學實驗課課程開設現狀分析

首先，目前，很多學校在進行鋼結構實驗教學的過程中，都會受到實驗場地的限制，且實驗器材也遠遠不足，加之參與實驗的學生數量眾多，因此，很難取得理想化的教學效果，實驗室內十分擁擠，很多學生甚至從未接觸過實驗器具。此外，有很多實驗都會涉及鋼結構構件的穩定，故安全問題至關重要，實驗過程中常使學生保持一定距離，如此便會對后排同學的視線產生遮擋，學習效果較差。

其次，器材設備是鋼結構教學實驗開展的基礎和前提，但從當前實際情況來看，由于很多設備的性能都不夠穩定，因此也對實驗效果產生了直接影響。例如，在實驗過程中，力很難達到預定值，若用力過大還會對設備造成損壞，使其無法繼續應用，劣質的實驗器材很難滿足實際的教學需求。

最后，受到學校條件和實驗場地等因素的限制，在當前的鋼結構課程教學中幾乎很少進行實驗，進而也增加了學生對某些知識的理解難度。偶爾開設的實驗課程受到場地、班級人數等因素的影響，常敷衍了事，形式化明顯，學生根本學不到真正的知識[1]。

2 新型鋼結構教學創新實驗平臺的構思與實踐

2.1 對原有實驗室進行改造

如下圖，反響軸壓實驗控制軟件、集成液壓泵站、伺服加載系統等共同構成了全新的實驗系統。在實驗室中，還包括網絡硬盤錄像機、觸摸電視機、網絡攝像機等，能夠對整個實驗過程進行完整記錄，在實驗室出現問題和故障時，工作人員看通過錄像直播系統及時發現。下圖中左、右兩個液壓作動器能夠施加壓力和拉力，最大加載值可達30t，中間位置的液壓作動器可施加正向壓力。相比之下，全新的實驗室系統，更加能夠滿足鋼結構教學實驗課程的基本要求，構件的長度可實現自由調節，如此也為實驗提供了便利條件，學生通過屏幕便可對實驗現象進行清晰了解，從根本上避免了實驗過程中的安全問題[2]。

以某學校為例，該校在2016年為鋼結構專業配置的實驗廠房，面積約為400㎡，在整個教學實驗平臺中，反力實驗鋼架屬于最為核心的部分，能夠滿足常規性實驗和提高類設計創新實驗的基本要求，可實現一架多功能化的目標。此外，在該實驗平臺中，還涉及了吊車桁架，為試件的就位和安裝提供了極大便利，同時也保障了實驗的安全性，加之實驗場地寬敞明亮，可同時容納5個班級的學生，不會出現視線被遮擋的問題，為學生提供了更多親自參與實驗的機會，教學效果尤為顯著。

2.2 開發網絡虛擬仿真實驗室

新實驗室在場地面積上實現了突破，但隨著學生數量的不斷增加，仍無法完全滿足專業教學需求，在此情況下，很多學生被迫無法參與所有實驗，加之個別實驗危險系數較高。為確保教學的安全性和系統性，目前，個別學校開始嘗試著開發網絡虛擬仿真實驗室，即通過實體建模的方式，通過電腦對各種構件體系和進行屈曲和加載，同時借助程序系統對模型進行拆分和觀察。還有很多實驗甚至可以通過動畫進行展示，提升了實驗教學的靈活性和多樣性，既節約教學時間，同時也提升了實驗教學效率[3]。

2.3 開放式實驗室管理模式

若想最大限度地發揮出實驗室在鋼結構專業教學中的重要作用和價值，可嘗試著引進開放式實驗室管理模式。實踐過程中，每個實驗室都要配備專業的指導教師，同時與鼓勵和引導學生進行創新性實驗研究，課余時間還可通過實驗報告書申請的該方式與教師進行交流，并由教師進行審閱，提出意見和建議，之后由學生獨立的完成實驗項目。在此過程中，教師扮演著引導者的角色，從根本上避免了傳統教學模式下學生過于依賴教師的問題，對于學生獨立學習、獨立思考能力的提升很有幫助。學生在制作和加工試件的過程中，也能強化對相關知識的認識和理解，加深記憶。但如此也要求教師花費更多的精力和時間對學生進行監督和引導，以促進其綜合能力的全面提升。

在國外，很多鋼結構專業的實驗室開放程度都比較高，甚至可實現24小時開放，但在國內目前還很難實現。國外還有一些實驗設備是對全校師生開放，且其他的單位或者個人在經過允許之后也可以進行實驗室開展實驗，真正實現實驗室內資料和設備的共享。但相應的管理措施也要落實到位，如此才能確保實驗室的高效運行，井然有序[4]。

在課程體系方面，可分層次的進行實驗，強化與工業領域的聯系。在設備和經費方面，在國外，很大一部分經費都是由學生自籌，責任教授負責對設備和器材進行管理維護，以確保其性能的充分穩定發揮。

3 結束語

綜上所述，在土木工程鋼結構專業教學中，實驗是不可或缺的重要內容的環節，不僅可調動學生的參與興趣，同時也能降低其學習和理解難度。但受到實驗場地、學生人數、設備器材、經費等多種因素的限制和影響，還無法真正發揮出實驗的真正價值。鑒于上述，創新鋼結構教學實驗平臺很有必要，能夠為學生創造更加廣闊的學習空間，使其在實踐操作的過程中熟練掌握相關專業知識，提升教學質量。