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混凝土结构系列化实验教学改革

2015-06-27鲁良辉徐淳翌周军文张亚兴

常州工学院学报 2015年6期
关键词:构件钢筋实验教学

鲁良辉,徐淳翌,周军文,张亚兴

(常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213002)

混凝土结构系列化实验教学改革

鲁良辉,徐淳翌,周军文,张亚兴

(常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213002)

依托钢筋混凝土梁基本构件实验,结合土木工程专业各类实验项目进行系统化整合,充分发挥学生的主观能动性,参与构件制作、实验操作和数据整理的全过程,培养学生的实践创新能力。

混凝土结构试验;实验教学改革;创新能力

Abstract:A systematic practical teaching platform is established based on test projects in civil engineering and the reinforced concrete beam experiment.Students can participate in the complete process of component production,experimental operation and data processing,and their practical innovation abilities thus can be cultivated.

Key words:concrete structure test;experimental teaching reform;innovation ability

0 引言

在创新教育的新形势下,实验教学是培养工科学生创新意识和创新能力的重要教学手段。常州工学院土木建筑工程学院从实验内容、实验方法和实验组织方面进行了一系列的改革,针对钢筋混凝土基本构件试验,让学生分组进行构件的设计、选材及混凝土配合比计算,完成施工制作,最后进行破坏试验。结合多门学科、多项实验,形成一个分阶段、分步骤的系列化综合性实验项目。经过本次教学实践,在学生专业素质、动手能力、创新能力的培养方面取得了良好的效果,学生熟知并掌握了各项施工工艺流程及与钢筋混凝土结构相关的系列检验、检测手段和方法,毕业后可以很快适应行业技术工作。

1 实验教学改革设计

1.1 原实验教学存在的弊端

常州工学院土木建筑工程学院土木工程专业大二(下)专业基础课“混凝土结构基本原理”中有一课内实验“钢筋混凝土梁抗弯、抗剪试验”,4学时,实验目的是要求学生通过观测钢筋混凝土梁在荷载作用下产生弯曲、剪切破坏的现象,了解梁裂缝发展趋势和破坏机理。受课时和实验条件限制,原实验设置为2节实验演示课,通过播放录像让学生观看的方式完成。在大三(下)的专业课程“结构试验”中有一综合实验课“钢筋砼构件承载力试验”,同样受课时和条件限制,试件都是委托预制加工厂加工制作,成型后运至实验室,实验准备、试件设备安装、液压加载等过程都由实验室专业老师完成,学生只是进行仪表观测记录,动手操作少,实验思路不清晰,也不了解材料性能和试件制作过程,实验教学效果较差。

1.2 实验改革思路

国内外高校对土木工程专业的实践教学都极为重视,但是各门课程实验都相对独立,实验时间也局限于课内,造成重复性实验和材料的浪费,因此,土木工程结构实验教学改革势在必行。

钢筋混凝土基本构件实验是一个综合性的大实验,无法在一门课程的实验内完成,传统教学中各门课程实验都相对独立,影响学生学习知识的连贯性,因此,很多高校都在推行实验室开放教学,促进学生动手实践,但真正做到各门课程实验开放贯通的较少。

本次实验改革立足于实验室建设,结合土木工程专业的特点,对土木工程专业实验课程进行整合,将各项实验内容和检测手段融入到一个综合性大实验中,使结构试验不再脱离工程实践,给学生创造一个校内实践创新的大平台,通过这个平台掌握各项土木工程的基本技能。

通过本次土木工程结构实验教学改革,融合多门课程实验,形成一个一体化多层次的实践教学体系,将各项独立实验通过优化组合演变为有机的系统性分阶段系列实验,如图1所示。整个实验过程分2个阶段,第一阶段为实验准备阶段,引入了材料实验的内容;第二阶段为实验阶段,涉及“混凝土基本构件试验”“结构试验”“土木工程测试技术”3门实验课程的内容。

图1 实验过程设计框图

1.3 实验组织

由于实验的综合性与复杂性,要完成此项系列化实验必须制定详细的实施方案,分阶段、分步骤组织学生进行实验操作,完成整根钢筋混凝土梁“设计—制作—检测—加载—破坏”的全过程。

指导教师方面,要求教师与实验室人员全程参与,从理论教学到实践教学,指导学生完成一系列土木工程结构实验。同时,联合校外企业和实践基地,聘请校外技术人员,指导学生实践,切实有效地做到校企联合办学。

学生方面,可对学生进行固定分组,6~10人为1个小组,每组设1名小组长,一些具体的工作由小组长负责安排和完成,以便整个过程能有序进行。本项实验还涉及到大二、大三2个年级的实验课程教学,整个实验过程是交叉进行的,可在大三学生中选择较为优秀的学生参与到整个实验过程。由于大三学生已经具有了一定的专业理论基础,其在实验过程中不仅仅是参与者,同时也能起到指导大二学生的作用,促进学生之间的交流和学习。

2 实验教学过程控制

2.1 第一阶段实验

2.1.1 实验准备阶段

在大二学生学完“混凝土结构基本原理”抗弯和抗剪内容后,对学生进行分组,由各小组按规定截面尺寸进行各种破坏特征下的钢筋混凝土梁构件设计计算,钢筋采用HRB335钢筋,混凝土按C20 设计强度进行配合比设计,计算水泥、石子、砂、水的用量。

由学生自主查阅《混凝土结构试验方法标准》,各小组独立编写混凝土梁抗弯和抗剪实验方案,确定构件的测试方案、加荷制度和观测装置。

2.1.2 构件制作过程

构件制作由于场地限制,学校与附近的预制构件厂联系,安排学生到生产现场进行实际操作。构件的制作是一个复杂繁琐的过程,作为土木工程专业的学生有必要了解整个施工工艺:绑钢筋—立模板—浇混凝土。由于学生还未进行过施工实习,对操作不熟练,为此,特聘请企业方的技术工人讲解技术要领并指导学生操作,使其清楚地了解受力筋、箍筋的位置和形式,绑扎搭接的要求,从而形象地理解了搭接长度、钢筋间距、保护层厚度等概念。在实践过程中,学生还学会了混凝土搅拌、振捣的操作技能。这次构件的制作过程让学生对书本上的抽象概念和图表有了感性认识,有利于下阶段的学习应用,为今后的施工实习打下基础。

构件制作过程耗时较长,学生利用2个周末完成整个过程,先进行钢筋绑扎,再立模板,浇混凝土,并制作好混凝土试块。

2.1.3 原材料实验

混凝土按配合比拌合后,制作好混凝土试块。混凝土和钢筋原材料的实验在前期“土木工程材料实验”课程学习时做过,此次由学生自己动手,各小组利用课余时间到实验室完成本项实验,记录下具体数据进行分析统计,结合实际,重新演练,操作更为熟练,印象也更深刻。

2.2 第二阶段实验

2.2.1 应变片粘贴

应变片粘贴是“结构试验”的重要实验项目,在绑扎好钢筋后,进行钢筋应变片的粘贴,主要由三年级的学生负责实验操作,可让二年级的小组长也参与到本次实验中,提前进行预演。在实验过程中先由老师讲解指导,学生再分组操作。该实验使学生掌握了电阻应变片的选择、粘贴、检查和引线焊接等工艺。学生在实验过程中专心细致,兴趣浓厚。

2.2.2 “混凝土基本构件试验”课程实验

以往因条件限制,“混凝土基本构件试验”大多作为演示性实验,通过观看实验录像让学生了解一些破坏特征,学生看过即忘,无法留下印象。由于大二学生在实验设备、仪器操作上还未经过培训,本次实验结合了大三的“结构试验”课程和大二的“混凝土基本构件试验”课程,组成一个综合实验小组,由三年级学生操作仪器仪表,二年级学生负责记录测度数据,观察记录实验过程,描述试验现象与破坏特征,对破坏后的试件进行混凝土裂缝宽度检测。在实验过程中应明确人员分工和任务,以培养学生的团结协作能力。

2.2.3 “土木工程测试技术”课程实验

利用本次混凝土试件还可进行“土木工程测试技术”实验,采用回弹法检测混凝土强度和混凝土内部空洞及浅裂缝深度,让学生了解土木工程的常规测试技术,对比试块强度与构件强度,分析误差原因,提高学生的综合分析能力,有利于学生毕业后从事工程监理和检测工作。

2.2.4 拓展创新性实验

在本次实验的基础上,可以拓展一些创新型的实验项目,如,组织优秀的学生申请了大学生创新实验项目《碳纤维布加固混凝土梁抗弯性能试验研究》,对部分少筋梁采用碳纤维布加固。在老师的指导下,学生查阅资料,设计实验方案,动手操作,完成实验数据的分析整理,撰写相关论文,其科研能力得到提高。

3 结语

本次土木工程专业混凝土结构系列化实验教学改革具有很重要的意义,是对实验课程教学的创新改革,主要的创新点体现在以下几方面:

1)对“结构试验”课程中实验教学部分进行了探讨性改革设计,根据课程的连续性进行设置与安排,重新整合并充分利用实验教学资源,形成一个连贯的系列化试验,优化了资源,节约了成本。

2)突出实验教学部分的实践过程,学生全程参与实验,包括制订实验方案、设计及制作试件、实验加载、过程控制、收集并整理实验数据等,增强了学生的实践动手能力和综合分析能力。

3)加强实验室的开放力度,让学生能够充分利用课余时间走入实验室,将理论与实践结合在一起,拓展了第二课堂。

[1]李琮琦,曹大富.建筑结构实验教学的改革与实践[J].淮海工学院学报(社会科学版),2010,8(2):122-124.

[2]陈刚,郑七振.混凝土结构课程试验教学改革[J].实验科学与技术,2008(6):106-108.

[3]鲁良辉,赵风华,施维成.“钢筋混凝土结构”课程的创新实践教学 [J].常州工学院学报,2013,26(3/4):86-89.

责任编辑:唐海燕

Teaching Reform of Concrete Structure Tests

LU Lianghui,XU Chunyi,ZHOU Junwen,ZHANG Yaxing

(School of Civil Engineering and Architecture,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

10.3969/j.issn.1671- 0436.2015.06.020

2015- 11- 12

常州工学院教学改革研究课题(A-3002-13-012);常州工学院大学生实践创新创业训练计划项目(A3-4604-14-046)

鲁良辉(1974— ),女,讲师。

G642.0

B

1671- 0436(2015)06- 0090- 03

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