综合、设计类实验的设计与实践

王建东 陶瑾 章圣冶

摘 要:土木工程专业是对实践要求很高的专业,但目前许多高校的本科教学中偏重理论课程,而忽略了学生亲自动手实践环节的重要性,这对培养工程型人才极为不利。而实验实践既能巩固专业知识,又能培养学生创新能力。结合我校土木工程专业的自身情况,经过一系列的教学改革,建立了实验实践的平台,形成规范化实验室管理制度,并在一定范围内进行了实施,效果明显。

关键词:土木工程实验实践教学改革效果

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0143-01

1 综合、设计类实验设计的必要性

长期以来,我国的高等教育观念陈旧,培养模式相对封闭与落后,教学方式呆板僵化,实验教学也同样存在这样的问题。我们应当让学生充分运用已学到的知识,去发现问题、解决问题。让他们能运用综合的方法、手段去分析问题、解决问题,最终达到能力和素质的综合培养的目的。

土木工程专业具有很强的工程性、技术性和实践性。如果忽视土木工程专业的实践教学,势必将不能有效提高本专业学生的解决实际问题的能力,后果较其他专业而言将更为严重。鉴于此,土木工程专业必须重视实践性教学,应将实践教学提高到与理论教学同等重要的地位,树立实践是土木工程专业人才成功之本的正确教育理念[1]。

2 搭建自主性、综合性实验平台

结合我校现有的实验室资源,我们搭建了一个土木工程本科教学实验平台。这个平台结合结构试验室、材料实验室、道路实验室等多个实验室的仪器设备,并在现有实验教学内容上,筛选、整合和增加一些具有设计性、自主性、综合性[2]的新实验内容,向新颖、创新、综合的方向发展,构建层次化、系列化的实验课程体系,坚持实验教学与应用结合且提供个性化培养空间[3]。

该平台主要分为建筑材料试验平台、砼结构试验平台、钢结构试验平台、现场检测平台、模型设计平台和科研选题平台6个子平台,在每个子平台下又有自己的分支。这样可以方便学生选择相应的课题进行试验探索,也让学生对土木工程有更进一步的细化了解。

目前该平台在我校已有了雏形,实验室专门制定了相应的规章制度,编写了申请流程和相应的试验指导书、操作规程等技术文件。并且在2011年,土木工程专业专门开设了“土木工程专业综合性、设计性实验”选修课,在课堂上,学生根据自己的爱好,结合平台选择了自己实验的内容,然后利用课余时间,在相应的指导教师帮助下完成自己的实验。

3 实践效果及分析

平台建立后,已有17组的学生在上述的平台下进行相关实验的研究,之中效果特别好的有材料硬度对比实验、钢梁实验、高强螺栓实验、数字超声波探伤仪使用方法探究等。

材料硬度对比实验是在建筑材料试验平台的其他基本材料试验分支下进行的,该实验借助实验室的洛氏硬度计测定了三种钢制品的硬度值,并得出相应的结论:高强螺栓硬度>试验支座垫板硬度>抗渗试模硬度。实验报告体现出:实验一方面让学生对材料的硬度从原来定性认识上升到了定量认识,并对几种不同硬度值之间、强度和硬度之间的换算关系有了深入的了解。另一方面,学生通过学习实验仪器的工作原理和操作方法,增强了实践动手能力,培养了良好的探索研究习惯。

工字钢截面应力分布验证性实验 所属的是钢结构试验平台钢梁截面应力验证分支,该实验是用电测法测定钢梁横截面上的应力沿高度方向的分布规律,利用实验室的加载仪器,在加载不同的外力时,测定钢梁跨中截面的应变分布值,然后通过胡克定律计算得出应力值。通过实验和数据分析后,学生既验证了钢梁的平截面假定,同时发现:实验钢梁的中和轴较理论的中和轴偏下的实际情况,以及在正常荷载的作用下钢梁出现了微量弹的塑性变形情况,并对这两种现象进行了分析,得出了影响结果的原因。这次实验学生印象深刻:不但用实践验证了书本上的理论知识,做到了理论是实践相结合,为学生创造了一个完善的学习条件;另外,在实践的过程中,引导学生去发现去思考新的问题,培养学生的自主学习能力。

高强度螺栓扭矩系数的测定实验所处的平台是建筑材料试验平台的新型材料试验分支。实验要求学生自行设计实验方案和检测方法,调试安装实验仪器设备,从被动变为主动,成为实验教学的主体和实验过程的主导者。另外,通过开放式的实验教学,体现了学生的主体地位,培养了他们的开拓创新能力、分析并解决问题能力,使他们逐渐形成一种科学的思维方式,为今后工程实践打下扎实基础。

数字超声波探伤仪的使用探究实验是在现场检测平台的现场钢结构试验分支下进行的。本次实验主要要求学生对某一仪器的工作原理、组成部分、操作方法以及仪器能解决的问题等方面进行了系统的学习和应用。学生在学会使用检测设备仪器的同时,也学习了相关的设备原理、检测规程和检测细则,掌握了对较复杂设备熟练使用的方法,为今后研究、使用工程设备建立基础。在整个过程中,学生展现出主动学习、不断探索的研究态度,也更深切得体会到实践对理论知识学习的重要性。

实验实践教学培养了学生独立思考、独立操作、综合运用各种知识分析问题、解决实际问题的能力,为日后的实践或科研工作打下了坚实的基础。在所有实验过程中,所有学生都表现出了浓厚的兴趣,纷纷表示获益匪浅。

4 结语

土木工程专业本科生创新型人才的培养是社会发展的需要,它关系着土木工程发展的方向和水平[4]。实践性教学是培养学生科学思维能力和创新能力的重要环节,它的作用和功能往往是理论教学所不能替代的[5]。通过实践,学生从试验的过程中验证和巩固了理论知识,培养了动手能力和创新能力,激发了他们学习的主动性和积极性。掌握了一些土木工程专业领域中较深层次的知识,学习到了一些先进的测试设备、测试方法。也为今后考研或工作的同学在实践环节上打下了扎实的基础。

将培养既有扎实的专业知识又有较强实践能力的人才作为目标,将结构工程的学科特点、发展趋势作为基础,浙江工业大学搭建的土木工程本科教学实验平台,为学生理解专业知识、进行毕业设计、参与创新训练和结构竞赛提供了基地,这符合我校向研究型大学转变的发展方向,满足社会对培养综合性人才的要求。

参考文献

[1] 陈永贵,王桂尧,黄生文,等.土木工程專业岩土工程实践性教学改革思考[J]. 高等建筑教育,2009,18(3):104～107.

[2] 杨医博,梁松.土木工程材料课程设计性实验与综合性实验的研究[J].土木建筑教育改革理论与实践,2009,11:274～278.

[3] 杨艳敏.构件地方高校土木工程专业结构实验教学模式[J].实验室研究与探索,2008,27(10):122～124.

[4] 张宝玉,李顺勇.土木工程专业本科生创新能力的培养方式探讨[J].科学咨询,2010,1:119.

[5] 黄世斌,黄柳云.土木工程(交通土建方向)综合性、设计性实验教学探讨与实践[J].科技信息,2009,22:27～29.