基于土木仿真实践平台的教学模型库建设

李楠++贾宏俊++关彤

摘 要：随着土木工程在国民教育中的地位不断加强，现阶段对土木工程教学及学生培养提出了更高要求，学生不仅需要具备扎实的理论基础，还需具备一定的实践能力和创新素质。该文主要根据土木工程仿真模拟实践教学平台的建设要求，从建设教学模型库这一基础性工作入手，从方案规划、实施、教学体系和内容的完善等方面提出了行之有效的建设途径，以期达到有效提升土木工程专业实践教学效果，更好培养应用型创新人才的目的。

关键词：土木 仿真实践 教学模型 建设

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0190-01

1 土木工程学科的发展要求

随着我国经济的飞速发展，各类建筑结构体系不断涌现，为土木工程学科的发展注入了新的活力。土木工程在国民教育中的地位不断加强，现阶段对土木工程教学及学生培养提出了更高要求，学生不仅需要具备扎实的理论基础，还需具备一定的实践能力和创新素质。为适应这一趁势，必须对土木工程的教学体系加以完善，对其内容和教学方法不断更新，不断提升实践教学效果和质量，达到培养应用型创新型人才的目的。

2 土木工程实践教学现状及问题

实践教学在土木工程教学中非常重要，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。现阶段开设土木工程专业的高校都针对各门主干课程的实践教学进行不断的探索，并加强了实践教学环节的研究。目前在教学中依然存在重理论、轻实践的趋势，主要表现以下几个方面。

2.1 实践教学环节薄弱

部分学校土木工程专业实践教学环节比较薄弱，有的主干课程仅有理论教学内容而不设实践环节，有的虽有实践环节，仅局限于课程设计一项实践内容，如钢结构、高层建筑结构。早期的土木类课程教学实习还有安排学生到施工企业或工地现场实习的内容，但现在多数高校考虑生产企业的实际情况已忽视这方面的做法。

2.2 实践教学内容缺乏

多数院校对待学生的实习内容还缺乏有针对性的研究，有的学校，实习主要以参观为主，走马观花，很少接触到有针对性的建筑物或仅参观已经建成的普通建筑，怎样方便怎样进行，影响课程实习效果。另外，从土木工程专业毕业设计的选题来看，多数院校还是侧重传统的钢筋混凝土框架结构，这就使毕业设计缺乏创新。

2.3 实践手段单一

从土木工程专业课程的实践手段分析，往往是传统的课堂实验、实习和课程设计，实践手段单一，部分学校没有专门实验室或欠缺相应的实验条件，难以满足结构类课程实践教学需要，更谈不上实践教学效果的保证和提升。

2.4 实践效果不佳

3 土木工程教学模型库建设思路及内容

在土木工程教学中，加强仿真模拟实践教学，是实施教学改革的一个非常重要的环节。近年来教研室在仿真平台建设内容方面开展了有益的探索。通过直观仿真方法向学生介绍专业知识并配合动手训练，从而加深了学生对应用知识的理解和综合能力的提升。土木工程仿真模拟实践教学，可采用多种手段，包括计算机仿真技术、视频、实物等。

3.1 建设方案提出

土木工程仿真实践平台建设是一个系统工程，不可能一蹴而就，需分阶段逐步实施。学校首先选择教学模型库作为首要建设任务。针对土木工程专业培养计划，选择了重要的几门专业课程作为建设重点，建立混凝土结构、钢结构、房屋建筑学、建筑施工、建筑构造等课程的建筑模型库。模型主要以采购成品缩尺模型为主，自制加工模型为辅，尽量达到简单易行、特色突出。

3.2 主要建设内容

3.2.1 实体模型库建设

实物、实体模型在土木工程仿真实践教学中的作用日益显现，实物具有直观的特点，学生体会深入。学校先后购入十余种各式高层建筑1∶10缩尺实物建筑结构模型，涵盖了高层建筑结构理论教学基本体系内容，如框架模型、剪力墙模型、框剪模型、筒体模型等，同时匹配各种混凝土、钢结构梁柱节点、楼板、基础等配筋模型，形成了较为完善的高层建筑结构实体仿真模型库，同时配备各类钢筋混凝土结构构造，如配筋楼板、配筋梁柱节点；各类施工工艺模拟模型；各类钢结构模型及钢梁钢柱连接构造；绿色建筑节能构造等模型，目前模型的规模达百余件，基本涵盖土木工程主要专业课程，同时兼故考虑了新材料、新工艺的内容。任课教师可在实验室教学，同时也方便将各类小型配件模型带入课堂，这种实践教学方法收到了很好的效果。

3.2.2 工程图片库建设

重点在钢结构、高层建筑结构、砌体结构、木结构、钢-混组合结构这几方面的仿真图片内容上进行了研究，搜集、整理了大量的三维仿真图片及工程相关构件的实体图像，从结构的认识，结构受力变化及变形，结构的破坏、结构的防灾减灾等方面都有完备图片资料，随时调用学习，同时针对施工常用工艺，建立完善了三维仿真动画库，通过动画演示，学生不出课堂便能掌握各种建筑施工工艺。

3.2.3 实际工程库建设

实体工程的优点是能够加深直观印象，对学生理解理论知识、改善教学效果会起到重要的促进作用。难点是代表性工程较难选定、施工现场授课较难协调。学校近年来加强土木工程实习基地的建设，从学校周边区域遴选出了几个有代表性的设计、施工企业，并建立了长期的合作框架，使学生在施工现场工程技能水平方面有了更大的提升。

通过持续建设，现在的建筑模型为已初具规模，在学生的实践中发挥了重要的效果，搭建学生科技创新能力训练平台，同时，我们注意教学过程研究，不断完善现有的实践教学体系，为后续的仿真模拟实践平台建设打下了良好的基础。

4 结语

土木工程专业中各门专业课程，理论联系实际紧密，其工程应用价值高，同时也是学生综合工程素质建立的基础。在各门专业课程教学中对学生动手实践能力的培养突显重要；对其工程素质的培养可以是多方面的；对其研究任重道远。针对不同课程，探索科学的、特色鲜明的工程仿真实践教学内容是今后土木工程专业很有价值的一个研究领域，必将会推动土木工程教学水平的进一步提升，为良好工程素质人才的培养奠定坚实基础。

参考文献

[1] 魏刚.土木工程仿真模拟课程教学实践[C]//高校土木工程专业建设论文集.2010.

[2] 安静波，王春和.高层建筑结构设计课程的教学改革与实践[J].高等建筑教育，2014（2）：44-46.endprint