混凝土结构实验教学的实践

2012-03-29王萱，王晖

东南大学学报(哲学社会科学版) 2012年2期

王萱，王晖

（山东农业大学水利土木工程学院，山东泰安 271000）

现代混凝土结构理论是建立在试验研究基础上的，混凝土结构实验教学就成为混凝土结构课程教学的重要环节之一。混凝土结构实验教学是一个理论与实践相结合的过程，能够培养学生掌握基本的科学实验方法与技能、提高科学素养和工程意识。通过实验，还能够验证有关混凝土结构理论知识，加深学生对理论知识的理解，拓宽知识面。实验教学教会学生透过现象看本质，树立全面看问题的观点，在培养创新型人才中起着不可替代的作用。

一、混凝土结构实验教学体系主要特点

结合土木工程专业混凝土精品课程建设，我们打破传统混凝土结构实验以演示型课内实验教学模式为主的模式，把学生作为主体，以培养学生动手能力、创新实践能力、知识综合运用能力为教学目标，构建了分层次、多模块、与理论课程相互衔接的立体型实验教学体系。实验教学过程充分运用多媒体技术、工程实践和科研试验观摩、模拟实验等多种实验教学手段，体现学科发展特点，保证了开放立体型课程体系的可持续发展。

二、开放立体型混凝土结构实验体系的构建

混凝土结构实验教学体系以优化实验教学内容为出发点，多层次实验教学模式为基础，灵活多样的教学手段为保障，充分体现了开放立体的特点。

1.优化混凝土结构实验教学内容

优化实验教学内容要充分体现课程教学目标和人才培养的需要，我们坚持以下原则：实验教学要注重培养学生的创新意识，实验教学内容应该与工程实际相结合，同时要体现科研水平的提高，保持实验教学手段的先进性和方向性。

适宜的学习参考书是完成实验教学目的的先决条件。为了帮助学生理解和掌握实验内容，结合学校具体实验条件，编写了相关实验指导书、数字教材和视频资料，详细地介绍了实验的基本原理、操作方法、实验结果的分析和实验报告的格式及要求。要求学生认真阅读有关资料，掌握实验相关基本知识后再参加实验，保证大多数学生能比较顺利地完成实验内容。

2.构建分层次的立体型实验教学体系

混凝土结构实验教学体系主要由以下几个方面构成：实验录像教学、演示性实验教学、结构试验室项目实验教学、计算机模拟实验教学。各部分内容相互补充，形成较完善的立体型教学体系。根据混凝土理论教学及学生掌握基础知识的需要，各部分可灵活安排在课程教学的相应内容中或课程教学之后。在结构实验室进行的实验项目一般安排在混凝土结构设计原理理论知识学习之后。对于在实验室实验的项目，一般要设定完成的规定内容及研究创新性内容，开展综合性、设计性试验。

依据循序渐进的教学原则，混凝土结构实验教学内容分为三层次类，第一层次类为基本实验（如静态、动态电阻应变仪等的使用）；第二层次类为综合性实验（如简支梁应力应变的测量等）；第三层次类为设计性实验（如偏心受压构件对比试验等）。

基本实验包括验证型、演示型实验，起到验证理论作用，主要培养学生基本的试验技能。

考查要点：(1)铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜,铝制品表面的致密氧化膜起着保护内部金属的作用,所以铝制品在空气中能稳定存在,也具有很强的抗腐蚀性。(2)致密氧化膜还可推广到铁与冷的浓硫酸、浓硝酸相遇的钝化。(3)致密氧化膜熔点很高,打磨的铝箔加热至熔化时,铝不会滴落。(4)铝制容器不宜蒸煮或长时间盛放酸性、碱性或咸的食物。

综合性试验是综合应用几门课知识进行的试验。起到深化混凝土结构理论理解的作用，主要服务混凝土结构理论教学。

设计性试验是指由学生自己按照老师提出的试验目的及基本试验条件，设计试验方案并组织人员完成的试验，主要是对混凝土结构专业知识的拓展深化。

在综合性的设计试验中，学生作为实验的主人，老师则为“试验参谋”。例如在钢筋混凝土简支梁承载力试验中，学生根据试验目（测量梁的实际承载力），结合实验室的条件进行试验设计和论证，经老师审定后进行现场试验。试验设计包括：选择适当的加载设备、量测仪器、加载图式，制定可行的试验方案，并针对试验方案探讨分析可能出现的情况及应采取的措施。设计性实验综合性强、实验工作量大，但对学生综合能力的训练和提高是毋需质疑的。

3.紧密结合工程实践和科学研究

实验教学与科学研究及工程实践有机地结合，才能更好地培养学生具备土木工程师的基本素养，让学生参加符合工程实际环境的学习和锻炼，提高解决工程实际问题的能力，树立吃苦耐劳、勇于钻研的精神。

科学研究位于专业技术领域的前沿，最能反映出专业的发展方向，实验教学结合科学研究，不仅丰富了实验教学的内容，更重要的是提高了实验的先进性。如在进行“纤维加固受压构件技术应用”试验研究中，分批次安排学生参加了实验计划制定、试件制作、测试仪器的选择和布置、应变片选择及粘贴、实验观测及记录、实验数据分析等环节过程。通过参与科研工作，学生们感到开阔了视野、锻炼了能力、深化了所学知识，而且激发了学习热情和创新研究意识。

4.运用灵活多样的教学手段，改进实验教学方法

混凝土实验室实验项目具有涉及内容多、实验周期长的特点。课堂上只讲解实验的重点和难点内容，其他内容则让学生借助课程学习网站上丰富的辅助教学内容自学完成。课程学习网站提供多媒体实验视频教学，可大大提高学习效率；自测及问答可及时检验学习效果。这样解决了学时少、内容多的矛盾，同时能充分地调动学生的学习主动性和积极性。

2）实物教学、电化教学与课堂讲授相结合的教学方法

混凝土结构试验涉及许多仪器、仪表和加荷设备的使用，结合我校实验室空间较小和学生数量较多的具体情况，我们采取了实物教学、电化教学与课堂讲授相结合的做法。对于小型常用的实验设备做陈列展示性介绍；对于大型仪器、设备，则首先充分利用录像视频、照片和图片等多媒体手段为学生介绍性能、操作规程，实验前再做现场强调性讲解和要求。

3）数值仿真试验与课堂试验教学相结合的教学方法

数值仿真技术、科学试验研究技术和理论分析技术为现代科学技术的三大研究手段。计算机数值仿真试验是不受试验室仪器设备、试验材料限制的一种全新试验辅助手段，可重复再现实验过程，演示过程中还可标注试验重点和要点辅助学习，对实验机理内容的教学效率很高。在混凝土结构试验教学中引入了混凝土构件静力试验等仿真试验内容，极大激发了学生学习热情。