浅谈钢结构课程仿真模拟实践教学平台建设

李楠　贾宏俊

摘 要：本文主要围绕钢结构这门课程的特点，对现阶段钢结构仿真实践教学的现状进行了较为全面的分析，从仿真实践教学内容、方法、评价等方面提出了行之有效的改进方法，以期达到提升钢结构仿真实践教学效果，培养应用型创新人才的目的。

关键词：钢结构 仿真 实践教学

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0157-01

1 钢结构及课程的发展要求

钢结构工程建设领域的应用日益广泛，新形势下，钢结构学科处于不断发展与更新中，其应用领域已从传统的工业建筑向民用建筑拓展，同时各类新型钢结构体系不断出现，使得这门课程在土木工程专业中的重要性不断加强，对现阶段钢结构课程教学及学生培养提出了更高要求，尤其对学生在钢结构领域应具备的知识和能力提出更高要求，学生不仅理论知识扎实，还需具备一定的实践和创新素质。为适应这一趁势，必须对教学内容不断更新、扩展，教学方法、手段、模式也需不断革新，应用多媒体、虚拟仿真等现代技术手段，提升教学效果和质量，培养具备较强创新能力的应用型人才。

2 钢结构实践教学现状及存在问题

钢结构课程是土木工程专业的主干课程，也是最重要的专业课之一，实践教学在钢结构教学中非常重要，它是培养大学生动手和创新能力的关键，其作用及功能是理论教学所不能替代的。目前开设土木工程专业的高校都针对钢结构实践教学进行不断的探索，并在教学实践中积累了丰富经验。总体上，在教学中依然较多的偏重理论讲授，对实践教学不够重视，主要体现以下几个方面。

2.1 实践教学环节内容设置不全面

部分高校钢结构实践性教学环节仅有课程设计一项内容，也仅仅局限于课本上讲过的结构类型，学生没有实物的直观认识。早期的钢结构教学还有安排学生到钢厂和加工车间参观的内容，但现在多数高校已忽视这方面的做法。此外，从毕业设计来看，很少学生进行钢结构设计的选题。

2.2 实习、实验机会偏少

多数学校对待学生的实习还缺乏有针对性的研究，钢结构课程实习、实验的教学内容、方法和达到效果参差不齐。有的学校，实习主要以参观混凝土结构和砌体结构等为主，很少到实际的钢结构工程或仅参观已经建成的钢结构类建筑，因而难以对其有深入的理解和认识。对于钢结构课程内的实验，多数高校没有专门实验室或欠缺相应的实验条件，难以满足钢结构实践教学需要，更谈不上实践教学效果的保证和提升。

2.3 与现代工程设计手段有脱节

钢结构课程分为原理与设计两大部分，学生在课堂上使用的教材主要偏重原理的教学。学生踏入社会从事设计还是需要具备实际的工程设计能力，尤其是一些设计软件的使用。目前各高校自主开发的多媒体仿真教学设计软件水平不一，自主设计开发的极少，势必造成实践教学互动性、启发性欠缺，仿真实践环节薄弱。

3 仿真模拟实践教学平台建设

在钢结构教学中，加强仿真模拟实践教学，是实施钢结构教学改革的一个非常重要的环节。学校近年来在这方面开展了有益的探索。通过更加直观的仿真模拟方法向学生介绍并配合动手实践，增强课程感性认识，从而加深了学生对钢结构应用知识的掌握和能力的提高。

3.1 优化仿真模拟实践教学的内容

钢结构仿真实践教学内容较多，针对课程的特点，逐渐凝炼并精简内容，形成一套适合本校学生情况的仿真模拟实践教学内容，尽量达到简单易行、特色突出。重点在钢结构焊接、高强螺栓连接、钢梁、实腹式钢柱、格构式钢柱、单层工业厂房、轻钢结构这几方面的仿真实践内容上进行了研究，编写相关的仿真模拟实践指导性文件，明确了各项仿真教学的关键做法、动手环节的规程。

3.2 加强钢结构教学模型库的建设

实物、实体模型库在钢结构仿真实践教学中的作用日益显现，实物直观，学生体会深入。学校先后购入各种钢结构仿真模型达百余件，包括：各式各样焊缝连接、各种普通及高强螺栓连接、各种钢梁、钢柱模型以及大型工业厂房缩尺模型，形成了较为完善的钢结构实体仿真模型库，任课教师可在实验室教学，同时也方便将各类模型带入课堂，从学生对这种教学方式的认可程度表明学生实践效果极佳。同时，在校园有限的空间，也进行了建造缩尺比例的实体模型的实践，国内部分高校也有相关实践，如：南京工业大学等学校的汇集钢结构连接、稳定、桁架等单元的校园实体钢结构模型等。

3.3 加强模拟设计软件的建设及应用

为强化与现代工程设计的有效衔接，学校在仿真模拟环节加强了市场现行的PKPM、3D3S等软件的实践设置，学生可直接进入实验室应用这些软件完成设计作业，包括：课程设计和毕业设计，同时学生对设计软件的学习和应用逐步和教师科研紧密结合，工程应用价值极高。同时引入目前市场较为先进的BIM软件，加强对学生工程能力的培训。学校专门设立钢结构BIM实验中心，吸收学生参与教师的程序开发工作，同时能够结合真实设计任务完成BIM仿真设计工作，积极组织能力较强的学生借助这一仿真实践平台参加了BIM工程师证书的学习和认证。

3.4 建立实际工程的现场参观实习基地

加深直观印象，对改善教学效果会起到重要促进作用。学校加强钢结构实习基地的建设，从周边区域遴选出几个有代表性的钢结构设计、施工企业，并建立了长期的合作框架，这为学生在真实环境下的生产实训提供了强有力的支持。

3.5 搭建学生科技创新能力训练平台

学生的科技创新活动也纳入保证和考核实践教学环节质量的重要一步。学生可利用实验室提供的材料，组装设计各类简单钢结构模型、桁架模型，培养和训练了学生的工程设计能力，同时培养了学生创新能力，组织参加大学生钢结构设计、结构创新大赛等赛事，形成了常态化指导，收到了很好的效果，对学生就业也是很好的促进。

4 结语

应用型人才培养是高等学校课程建设和改革的一个重要目标。在具备理论知识的基础上更应加强实践能力的培养。在钢结构课程教学中，对学生动手实践能力的培养是可以是多方面、多渠道的，对其研究任重道远，基于不同的教学内容和学生层次，研究出合理科学的、富有特色的仿真实践教学方法是今后高校钢结构课程研究很有价值的一个领域，必将会推进钢结构实践教学水平的进一步提升。

参考文献

[1] 刘文洋，张兆强，解恒燕.钢结构课程实践教学环节改革与探索[J].实验室科学，2013（3）：168-170.

[2] 贾冬云，刘卫云，蔡建安.钢结构仿真教学初探[J].钢结构（增刊），2010.endprint