浅述钢结构教学创新实验平台的构思与探索

米莹

吉林广播电视大学 吉林 吉林 130000

在土木工程专业中，钢结构是一门很重要的课程，实践过程中，主要是将实验作为教学载体，向学生传递钢结构基本原理、构成等基础知识。但纵观当前实际的教学现状，发现还存在一些不足和缺陷，在此情况下，必须要对实验教学模式进行创新，从而为钢结构教学质量和效率提供保障。

1 钢结构教学实验课课程开设现状分析

首先，目前，很多学校在进行钢结构实验教学的过程中，都会受到实验场地的限制，且实验器材也远远不足，加之参与实验的学生数量众多，因此，很难取得理想化的教学效果，实验室内十分拥挤，很多学生甚至从未接触过实验器具。此外，有很多实验都会涉及钢结构构件的稳定，故安全问题至关重要，实验过程中常使学生保持一定距离，如此便会对后排同学的视线产生遮挡，学习效果较差。

其次，器材设备是钢结构教学实验开展的基础和前提，但从当前实际情况来看，由于很多设备的性能都不够稳定，因此也对实验效果产生了直接影响。例如，在实验过程中，力很难达到预定值，若用力过大还会对设备造成损坏，使其无法继续应用，劣质的实验器材很难满足实际的教学需求。

最后，受到学校条件和实验场地等因素的限制，在当前的钢结构课程教学中几乎很少进行实验，进而也增加了学生对某些知识的理解难度。偶尔开设的实验课程受到场地、班级人数等因素的影响，常敷衍了事，形式化明显，学生根本学不到真正的知识[1]。

2 新型钢结构教学创新实验平台的构思与实践

2.1 对原有实验室进行改造

如下图，反响轴压实验控制软件、集成液压泵站、伺服加载系统等共同构成了全新的实验系统。在实验室中，还包括网络硬盘录像机、触摸电视机、网络摄像机等，能够对整个实验过程进行完整记录，在实验室出现问题和故障时，工作人员看通过录像直播系统及时发现。下图中左、右两个液压作动器能够施加压力和拉力，最大加载值可达30t，中间位置的液压作动器可施加正向压力。相比之下，全新的实验室系统，更加能够满足钢结构教学实验课程的基本要求，构件的长度可实现自由调节，如此也为实验提供了便利条件，学生通过屏幕便可对实验现象进行清晰了解，从根本上避免了实验过程中的安全问题[2]。

以某学校为例，该校在2016年为钢结构专业配置的实验厂房，面积约为400㎡，在整个教学实验平台中，反力实验钢架属于最为核心的部分，能够满足常规性实验和提高类设计创新实验的基本要求，可实现一架多功能化的目标。此外，在该实验平台中，还涉及了吊车桁架，为试件的就位和安装提供了极大便利，同时也保障了实验的安全性，加之实验场地宽敞明亮，可同时容纳5个班级的学生，不会出现视线被遮挡的问题，为学生提供了更多亲自参与实验的机会，教学效果尤为显著。

2.2 开发网络虚拟仿真实验室

新实验室在场地面积上实现了突破，但随着学生数量的不断增加，仍无法完全满足专业教学需求，在此情况下，很多学生被迫无法参与所有实验，加之个别实验危险系数较高。为确保教学的安全性和系统性，目前，个别学校开始尝试着开发网络虚拟仿真实验室，即通过实体建模的方式，通过电脑对各种构件体系和进行屈曲和加载，同时借助程序系统对模型进行拆分和观察。还有很多实验甚至可以通过动画进行展示，提升了实验教学的灵活性和多样性，既节约教学时间，同时也提升了实验教学效率[3]。

2.3 开放式实验室管理模式

若想最大限度地发挥出实验室在钢结构专业教学中的重要作用和价值，可尝试着引进开放式实验室管理模式。实践过程中，每个实验室都要配备专业的指导教师，同时与鼓励和引导学生进行创新性实验研究，课余时间还可通过实验报告书申请的该方式与教师进行交流，并由教师进行审阅，提出意见和建议，之后由学生独立的完成实验项目。在此过程中，教师扮演着引导者的角色，从根本上避免了传统教学模式下学生过于依赖教师的问题，对于学生独立学习、独立思考能力的提升很有帮助。学生在制作和加工试件的过程中，也能强化对相关知识的认识和理解，加深记忆。但如此也要求教师花费更多的精力和时间对学生进行监督和引导，以促进其综合能力的全面提升。

在国外，很多钢结构专业的实验室开放程度都比较高，甚至可实现24小时开放，但在国内目前还很难实现。国外还有一些实验设备是对全校师生开放，且其他的单位或者个人在经过允许之后也可以进行实验室开展实验，真正实现实验室内资料和设备的共享。但相应的管理措施也要落实到位，如此才能确保实验室的高效运行，井然有序[4]。

在课程体系方面，可分层次的进行实验，强化与工业领域的联系。在设备和经费方面，在国外，很大一部分经费都是由学生自筹，责任教授负责对设备和器材进行管理维护，以确保其性能的充分稳定发挥。

3 结束语

综上所述，在土木工程钢结构专业教学中，实验是不可或缺的重要内容的环节，不仅可调动学生的参与兴趣，同时也能降低其学习和理解难度。但受到实验场地、学生人数、设备器材、经费等多种因素的限制和影响，还无法真正发挥出实验的真正价值。鉴于上述，创新钢结构教学实验平台很有必要，能够为学生创造更加广阔的学习空间，使其在实践操作的过程中熟练掌握相关专业知识，提升教学质量。