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土木工程專業結構實驗教學改革探索論文
土木工程專業是一門實踐性和應用性很強的學科，實驗教學在整個專業教學體系中占有較大比重。結構實驗是實驗教學的重要組成。但從目前教學效果來看，一些學生走上工作崗位后，對工程常用的檢測儀器操作較為生疏；還有一些學生雖然理論計算功底扎實，但無法將其靈活運用于工程實踐，綜合分析問題能力較弱。因此，本文對結構實驗課程教學存在的問題進行分析，并提出一些改進方法，使學生能夠積極主動地參與到實驗課程中，在實踐中鍛煉動手能力，在動手過程中培養獨立思考能力，最終提高學生的綜合實驗能力。
一、結構實驗課程概況
結構實驗是土木工程專業實驗的重要組成部分。反應了目前我校土木工程專業實驗課程模塊設置情況。從中可以看出，結構實驗開設時間較晚，總學時多，且與其相關的３門理論課均為土木工程專業的核心課程。目前共開設８項結構實驗，其中混凝土３項，鋼結構２項，建筑結構檢測３項。從實驗開展場地的分布情況來看，有７項在土木工程結構實驗室進行，１項仿真模擬實驗在計算機房進行。
二、結構實驗教學存在的主要問題
（一）與相關理論課程結合不夠緊密
結構實驗要求學生具有一定的力學理論計算和分析能力，這些能力的培養與理論課程的學習密切相關。但目前實驗課程與理論課在時間上銜接不夠緊密，實驗課程多半在理論課程結束之后才逐步開設。而此時，學生往往對已學過的理論內容出現生疏和遺忘。另一方面，學期中后段學生理論課程的考試較多，部分學生因平常疏于學習，此時把大部分精力均放在考前突擊復習上，對于實驗課的學習態度不夠端正，以應付為主，自然很難提高自身的實踐能力。
（二）實驗類型較為單一
現階段開展的結構實驗多為驗證性實驗，學生多半按照指導書上已寫好的實驗方法操作并驗證，缺少綜合性和創新性實驗項目。從教學效果上來看，有相當一部分學生僅熱衷于實驗數據的記錄，以數據是否相符作為實驗的唯一目的，實驗報告也只是機械完成，對于實驗的整個設計思路缺乏綜合分析和判斷。
（三）教學手段不夠豐富
目前，結構實驗中開設的仿真模擬實驗較有特色，該實驗利用計算機程序來模擬各類工程結構物的加載過程，是土木工程專業多樣化實踐教學模式的一個組成部分。本套系統由我校教師研發，在實際教學中收到了很好的效果。但結構實驗其它項目的教學手段還不夠豐富，一般多采用教師演示，學生分組仿做的傳統模式。教師講解時，往往針對某一臺儀器設備，由于受到視覺角度和場地的影響，難以保證每位學生的聽課效果。這使得部分學生了解不深，實驗過程中上手較慢，積極性低，從而影響實驗教學效果。另一方面，教師雖然在課前要求學生進行實驗預習，并撰寫實驗預習報告，但部分學生態度不夠端正，僅僅為了應付實驗，預習報告也只是摘抄實驗指導書，缺乏對所做實驗思考和理解。
三、改進結構實驗教學的對策
（一）加強結構理論教學與實驗的關聯性
結構實驗課程應穿插在理論課程講解過程中進行。實驗指導老師需要積極與理論教師溝通，了解相關理論課程的進度和重難點講授情況，從而在實驗課程講解時能夠做到保證學生知識體系的連貫性。對于課時安排確實出現困難的情況，要求實驗教師在講解過程中注重理論課程的回顧，特別是一些理論課上的重難點。例如《混凝土結構設計原理》理論課中平截面假定，是結構理論計算的前提。因此實驗課程講解時，實驗教師應注重課程講解次序：首先回顧理論課上平截面假定的基本要點，其次講解實驗課中有關應變片測定的目的，最后介紹與具體實驗操作相關的應變片測定規程。
（二）豐富結構實驗課程的類型
１．增加認知性實驗。興趣是學生學習的重要動力，認知性實驗的開展有利于培養學生的專業學習興趣，為后續深入學習專業知識打下基礎。可以組織土木專業新生在入學階段參觀結構實驗室，實驗教師通過介紹結構實驗室的基本布局和功能分區，演示ＭＴＳ三通道電液伺服儀、５００噸長軸試驗機等大型結構試驗設備的加載過程，并與學生進行問答互動，增加學生對土木結構實驗的感性認識，對學生大學期間的學習規劃提供幫助。
２．開設綜合性和創新性實驗項目。結構實驗的特點在于許多實驗的依據并沒有詳盡的規范，試驗對象的尺寸和形狀也不固定，大到框架結構，小到節點均可以進行實驗測試，不同對象實驗的方法和手段差別也很大。這給開展綜合性和創新性實驗提供了空間。以鋼桁架加載實驗為例，按照綜合性實驗的模式，教師只提出實驗目的為測定桿件內力和撓度，讓學生根據已學過的理論知識，結合實驗室現有的設備，自主選擇加載方式、加載噸位和測試節點，繪制實驗設計圖示，并完成可行的實驗方案。實驗教師由講解員轉化為實驗參謀，這樣將學生被動學習轉化為主動學習，有利于培養學生創新能力和獨立思考問題的水平。創新性實驗項目對學生的素質能力要求更高，全面開展難度較大，可挑選部分理論基礎扎實、動手能力較強的學生作為選修實驗開設。以鋼筋混凝土正截面破壞實驗為例，教師只給出極限承載力參考值，學生首先要通過計算確定鋼筋混凝土構件尺寸，自己動手制作試件，并最終完成加載實驗，在整個過程中，學生的自身設計能力和實驗創新能力都能夠得到有效鍛煉。
（三）采用多樣化教學手段和方式
１．豐富實驗指導書的內容。現有的結構試驗指導書主要針對實驗目的、實驗方法和實驗步驟進行講解，指導書的內容可以進一步豐富。如將學生結構實驗用的ＤＨ３８１５靜態、ＤＨ５９３７動態數據采集和分析軟件系統的具體操作說明也編入指導書中，這樣有利于學生的課前預習，在實驗過程中也方便查找。還可以對實驗室的一些新型結構儀器和精密儀器的原理和使用方法進行一些簡單介紹，如科研實驗中使用的日本ＤＡ－ＴＡ靜態數據采集系統、全自動數字式回彈儀等。這些內容的增加拓寬了學生的視野，提高了學生對結構檢測設備的認識。同時在實驗指導書中，可以開設實驗預習思考題，在實驗課程前進行提問，將答題情況記入實驗分數，從而激發學生主動學習的興趣。
２．利用視頻、動畫和ＰＰＴ進行實驗教學。多媒體教學具有生動形象、畫面連續和內容豐富等優點，是理論課程教學的重要手段，結構實驗課程中也可以適當采用多媒體教學。如實驗課程講解中可以增加部分工程應用實例的視頻，以混凝土無損檢測實驗為例，可以播放一些在我國蘇通大橋，南京長江四橋等大型橋梁結構中無損檢測的先進工程實例，這樣能夠提高學生的實驗學習興趣，充分認識到結構實驗技術對工程質量的重要意義。此外，對于部分操作復雜的結構實驗，也可以制作一些動畫、ＰＰＴ和錄像，放在教學網站上，為學生預習實驗提供方便。
３．開設第二課堂，增加結構工程實踐的機會。結構實驗開設的最終目的是培養學生對一般結構物工程性能的檢測能力，課堂不僅僅局限于實驗室，可以讓學生參加工程實際進行鍛煉，如對學校內現有的一些舊房屋，舊橋梁進行一般性的健康檢測，并撰寫檢測實驗報告，從而培養學生解決工程實際問題的能力。另一方面，也可以邀請地方知名結構檢測單位的工程師或專家前來學校開展講座，拓寬學生的知識面。結構實驗是土木工程實驗教學的一個重要環節，實驗教學質量直接影響到學生實踐能力和創新能力的培養，只有將結構實驗教學與理論知識相聯系，增加認知性、綜合性和創新性實驗項目，采用多媒體和第二課堂等多種教學手段和方式，才能夠取得良好的教學效果。
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