建筑結構試驗課程教學方法研究與探索

惠存　魏明漢　林國華

摘要：建筑結構試驗課程是土木工程和城市地下空間工程專業的必修課，現有的教學方法已不太適應新時代的教學要求。本研究通過開設實踐性和綜合性試驗、鼓勵學生參與教師的縱向橫向課題研究、改革考核形式等方法.充分利用力學與工程結構省級虛擬仿真試驗中心，并開放工程結構試驗室，形成多層次教學體系和多樣化的教學方法。多樣化能力培養的試驗教學新體系和開放的教學模式，有利于學生實踐操作能力、虛擬技術應用能力和創新實踐能力的培養。

關鍵詞：建筑結構試驗；教學方法；課程改革；實踐教學

建筑結構試驗課程是土木工程和城市地下空間工程專業的一門必修課，該課程在介紹建筑結構試驗傳統方法和技術手段的基礎上，增加了國內外最新試驗理論和技術方法，目的是促進理論與實踐的共同發展。根據學校土木工程和城市地下空間工程專業的培養方案，在學生修完材料力學、結構力學、混凝土結構設計原理及鋼結構基本原理等課程后開設建筑結構試驗課程。學生此時具有一定的專業知識和基礎理論，通過該課程的學習可以把多門課程的基礎知識綜合到一起，有助于學生對所學基礎知識和基本理論的理解與綜合運用，做到理論學習和試驗實踐的統一，有利于學生工程實踐能力的提高。試驗的過程，也是對知識進行融會貫通的過程。

現代建筑結構的發展越來越復雜，有些甚至超過了現有規范的規定，給工程設計、施工和監測帶來了新的技術挑戰，而結構試驗是發展結構理論和解決工程設計問題的重要手段，所以說無論學生今后走上工作崗位還是繼續深造，本課程的重要性都是不可替代的。

一、課程教學現狀及存在的問題

（一）課程教學現狀

作為土木工程和城市地下空間工程專業的必修課，建筑結構試驗課程在介紹建筑結構試驗傳統方法和技術手段的基礎上，介紹了國內外最新試驗理論和技術方法，實現了理論與實踐的共同發展。其主要目標是通過理論教學和實踐教學，使學生掌握建筑結構試驗的基本知識和基礎理論，并能根據設計、施工和科研任務的需要，完成一般建筑結構的試驗設計和分析工作。

按照土木工程專業教學指導委員會的要求，所有開設土木工程專業的高校都應開設建筑結構試驗課程。學校建筑結構試驗課程主要講解內容為：建筑結構試驗分類，結構試驗試件設計，結構模型設計的相似條件，試驗加載裝置的設計，結構試驗的加載制度，測點的選擇與布置，儀器的選擇與測讀的原則，液壓加載系統，數據采集方法，應變測量基本原理和方法，電橋的接法，受彎構件和受壓構件的靜力加載試驗的原理和方法等。

（二）存在的問題

在試驗教學和與學生溝通過程中，發現學校建筑結構試驗教學主要存在以下問題。

第一，以理論教學為主實踐教學為輔，未制訂針對試驗教學的培養計劃，而且理論課時遠遠高于試驗課程的學時。

第二，結構試驗所用儀器設備一般情況下都比較大而且價格高，需要占用較大的空間，學校不僅需要投入較大的財力采購設備，而且需要建設大型實驗室滿足基本教學和科研需求，這些條件目前學校尚無法滿足。

第三，試驗課的上課方式以教師講解為主，學生自己動手的時間不多。所有內容都由教師詳細講解，學生只要按教師所講解的步驟模仿操作，測試并記錄一些規定數據即可，甚至部分實驗僅僅是演示，學生未親自動手操作，這樣無法調動學生的積極性，也無法充分發揮學生的創新實踐能力。

二、教學改革思路探索

（一）加大經費投入，提供寬闊場地

從學校整體規劃和土木工程學科發展和專業需求出發，學校要及時更新設備，提供寬闊的試驗場地滿足大型教學科研試驗，為試驗教學改革提供物質上的保證，保證學生掌握最新科學技術，達到培養創新型人才的目的。

（二）改革傳統教學方法，提高學生動手能力

建筑結構試驗課程通常采用演示試驗，課程的考核采用試驗報告的形式。學校應開設新的綜合性試驗，以學生為中心，調動學生的積極性，培養學生的創新能力。在做分組試驗時，以學生自主發揮為主，以教師指導為輔，即便試驗失敗，學生也可在對比過程中發現問題和不足。

（三）開設綜合性試驗

通過綜合性試驗，學生自主動手能力會得到充分發揮，根據試驗設備的具體情況，教師將學生分成若干小組，由小組成員共同設計試驗，共同完成結構的制作，并粘貼應變片、安裝位移計。學生自主完成整個試驗過程，既鍛煉了動手能力，也培養了團隊協作水平，在試驗過程中培養學生的綜合能力。

（四）鼓勵學生參與科研項目

學院土木工程和城市地下空間工程專業教師多數都有自己的研究方向和研究課題，可鼓勵學生積極參與，培養學生的實踐能力，為讀研深造和今后的工作打下良好的基礎。

（五）改革考核模式，建立測評體系

建立新的考核測評體系，主要包括試驗方案設計能力、實際操作能力和創新能力等，對其采用不同的形式進行考核，然后將各部分所得分數進行相加獲得最終的考核結果。

（六）開設虛擬仿真試驗教學

中原工學院力學與工程結構虛擬仿真試驗教學中心于2013年被評為首批河南省本科學校虛擬仿真試驗教學中心，在土木工程和城市地下空間工程專業的人才培養過程中已積累了較為豐富的經驗，教學成果獲得了廣大師生的認可。在此基礎上，可通過購置和自主研發虛擬仿真試驗軟件，采用虛實結合以實為主的方法。學校目前擁有虛擬施工、虛擬力學和三維構造空間等軟件，基本可以滿足試驗教學需求，應充分利用現有軟件實現多層次培養。

通過課程教學改革，要實現以下目標：解決學生理論基礎知識掌握較為扎實，但動手能力和試驗操作能力較弱的問題，最終實現基礎理論知識和實踐動手能力協同發展：通過開設綜合性試驗，鍛煉學生的動手能力、試驗操作能力和團隊協作能力；充分利用學校虛擬仿真實驗室，實現多層次培養目標：制訂符合學校實際情況的建筑結構試驗課程教學計劃，加快實現學校土木工程專業和城市地下空間工程專業的培養目標。

三、課程改革實施方案

第一，學生的感受是最真切的，要深入到學生中去，了解學生的實際需要，聽取學生對課程的意見和建議，認真總結存在的問題并提出解決方案。

第二，與兄弟院校進行廣泛交流，了解其他高校建筑結構試驗課程的教學方法，學習其經驗，提高學校課程的教學水平。

第三，開設綜合性試驗。教師應通過綜合性試驗，讓學生主導整個試驗過程，使他們的動手能力得到充分發揮，學生在完成試驗的過程中，可以相互比較設計方案和操作過程，發現自己的不足，最終提高個人的綜合能力。

第四，充分利用學校力學與工程結構省級虛擬仿真試驗教學中心的相關設備和軟件，讓學生在完成培養大綱要求的實踐試驗的基礎上，通過虛擬仿真軟件，完成更多的試驗課程，對相關知識有更為清晰和系統的理解。

第五，開放結構試驗室。鼓勵和引導學生積極參加試驗室開放項目，充分考慮學生年級的差別、能力的差異和興趣愛好的不同，通過設置基礎性試驗和綜合提高試驗，達到全面培養人才的目的。

通過以上建筑結構試驗課程的建設和改革，可以使土木工程專業和城市地下空間工程專業的學生獲得工程結構試驗方面的基礎知識和實踐能力，最終實現理論知識和實際應用水平的良好結合，提高學生的綜合能力。

四、結語

通過開設實踐性和綜合性試驗、鼓勵學生參與教師的縱向橫向課題研究、改革考核形式等方法，充分利用學校力學與工程結構省級虛擬仿真試驗中心，開放學校工程結構試驗室，形成多樣化能力培養的試驗教學新體系和開放的教學模式，有利于學生實踐操作能力、虛擬技術應用能力和創新實踐能力的培養，符合學校定位和學科發展實際以及學生需求的實踐教學特色。

責編：黎明