《结构试验》开放试验教学的研究*

邹 建

(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)

学生学习土木工程，除了学习一些设计的理论知识，还要通过实践来验证这些理论，《结构试验》就是这样一门课程，学生通过实践，使所学的理论知识得到进一步升华，为今后走上工作岗位打下坚实的基础。随着我国建筑业的发展，建筑工程质量成为摆在当前的重大问题，而结构试验包括无损检测部分，建筑工程的质量必须通检测来保证。同时一些旧的建筑物及遭受安全事故的建筑物，其安全性能也必须通过检测来判断，所以说《结构试验》也是一门实用性很强的课程。为了学好这门课程，本人提出了几点教学方法，以解决实际教学过程中的教师授课困难与学生学习积极性差的问题。

一、建立开放试验教学的预约系统

所谓开放试验教学系统，即在网上建立一个平台，学生在网上与老师互动，确定上课时间、上课人数。上课时间可安排在白天、晚上或者周末，这样能够充分利用学生的空余时间，避免了因为集中实验教学，某些学生因为有其他课程或其他的事无法参加实验教学或不能集中精力做试验，从而影响实验教学。学生人数至少10人以上，因为人数太少，必然预约的时间增多，给实验室老师带来不便，同时实验室的设备无法充分利用，一些实验因人数太少无法完成。学生预约人数却定以后，由实验室工作人员却定上课时间，并将上课时间发布到预约系统平台，学生通过平台获知上课时间，并在所指定时间来实验室上课。如果学生对上课时间有异议，可与实验室老师协商，却定合适的时间。建立试验教学预约系统给学生学习带来便利，使学生变被动学习为主动学习。

二、加强多媒体技术在教学中的运用

在《结构试验》课程传统授课模式中，课堂教学以理论学习为主，学习内容以教材为基础，教学形式主要是教师在黑板上进行口头讲解，用粉笔简单地画几个草图，配上文字，学生学习起来感觉不直观，缺乏感性认识，因此单纯依靠教材讲解很难讲清楚，容易造成“课上听不懂，试验不会做，看不懂，设计不入门”的尴尬境地，从而导致教师传授知识困难，学生对学习缺乏兴趣，进入角色慢的缺点。而多媒体技术可以对文本、声音、图形、动画等进行综合处理，具有强大交互式特点，能够在课堂上三维动画的方式生动直观地展示混凝土梁的几种破坏形式，破坏特点，以及梁受力后的应力分布特点，裂缝的位置及深度等。所以，应用多媒体技术制作的计算机辅助教学课件，教师就可以生动逼真地模拟一个个具体教学环境。这不但为教学的顺利实施提供了形象的表达工具，同时还有效地激发了学生的学习兴趣，为达到教学目的、完成教学任务提供了强有力的保证。

三、开设实践教学环节

学生通过理论学习，已掌握了一些基本知识，但是必须通过实践来验证这些理论，所以学生必须亲自动手做试验，这样才能使所学的知识进一步巩固。实验课程主要开设混凝土梁静载受弯试验，钢桁梁静载受弯试验，结构动特性与动力反应测定，测振仪器系统的系统标定等。

(一)混凝土梁静载试验

混凝土梁静载试验如图1所示，是把混凝土梁放在加力架上，一边放一个支座，一个是铰支座，一个是活动支座，跨度为1．6m，在梁的上端中间位置也放两个支座，同样是铰支座和活动支座，跨度80cm，在上面放一个分载梁，这是一个三分点的加载系统，通过上面中间位置的千斤顶顶压分载梁，在混凝土梁上产生两个向下的力，随着荷载的加大，混凝土梁产生了裂缝，学生通过肉眼观察，在裂缝位置画出线条，荷载越来越大，裂缝不断加深同时也不断增加，最后混凝土梁下部完全裂开，整个梁靠钢筋受力支撑，并产生很大的弯曲变形，当荷载加到极点，混凝土梁断裂，测出最大破坏荷载。学生通过这个试验了解梁加载时各点的应力分布，梁产生的挠度，梁产生裂缝的位置，以及梁的整个破坏过程，并比较适筋梁、少筋梁、超筋梁的破坏特点，了解什么是延性破坏，什么是碎性破坏，通过这个试验，使学生亲身体验了混凝土结构的最基本的破坏过程。

图1 混凝土梁静载试验

(二)钢桁架静载试验

钢桁架静载试验加载方式与混凝土梁类似，如图2所示，采用三分点加载，将钢桁架放在加力架上，支座采用一边铰支，一边滚动方式，将分载梁放在钢桁架放在加力架上，也是一边铰支，一边滚动，油压千斤顶从中心加载，通过分载梁传递到钢桁架上，使钢桁架产生弹性变形，通过桁架上的应变计，在应变仪上读出主要受力点的应变，通过百分表测出钢桁架各点的挠度。学生通过这个试验了解钢桁架的受力特点，并进一步了解钢结构的特性，通过实践来验证理论设计。

图2 钢桁梁静载试验

(三)结构动载试验

结构动特性与动力反应测定如图3所示，是将一根较长工字钢梁架两端支座上，一端铰支，一端滚动，工字钢梁距地面1．65m，钢梁上挂有电戎芦，在钢梁的中间位置贴有应变片，通过电线连到动态应变仪上，电葫芦在钢梁上左右、上下移动，产生动态应变，并传递到动态应变仪上。学生通过这个试验了解结构的动态应变特性，动态挠度的变化，通过量测得到的数据和资料，研究由于受振动影响的结构性能是否安全可靠，存在什么问题。测振仪器系统的标定是在小振动台上通过电脑软件对测振仪器进行标定。

图3 结构动载试验

四、结论

总之，随着教育改革的不断深化，社会与学校都对各种课程的教学效果提出了更高的要求。为了提高教学效果，达到教学要求，通过尝试开放试验教学这种方法，使学生能够充分利用空余时间，使学生做实验的人数得已分散，避免了集中教学因人数过多，一些学生无事可做，从而让每个学生能够亲自动手，使学生变被动学习为主动学习，提高了学生的学习兴趣，这样能够极大地提高教学效果，使学生较好地掌握《结构试验》这门课程，并使学生的实际操作能力得到提高。

［1］周明华．土木工程结构试验与检测［M］．南京:东南大学出版社，2002．

［2］赵秀英，葛伟三，沈建京．多媒体课件制作教程［M］．北京:北京交通大学出版社，2004．

［3］马永欣，郑山锁．结构试验［M］．北京:科学出版社，2001．