建筑结构试验课程教学方法研究与探索

惠存　魏明汉　林国华

摘要：建筑结构试验课程是土木工程和城市地下空间工程专业的必修课，现有的教学方法已不太适应新时代的教学要求。本研究通过开设实践性和综合性试验、鼓励学生参与教师的纵向横向课题研究、改革考核形式等方法.充分利用力学与工程结构省级虚拟仿真试验中心，并开放工程结构试验室，形成多层次教学体系和多样化的教学方法。多样化能力培养的试验教学新体系和开放的教学模式，有利于学生实践操作能力、虚拟技术应用能力和创新实践能力的培养。

关键词：建筑结构试验；教学方法；课程改革；实践教学

建筑结构试验课程是土木工程和城市地下空间工程专业的一门必修课，该课程在介绍建筑结构试验传统方法和技术手段的基础上，增加了国内外最新试验理论和技术方法，目的是促进理论与实践的共同发展。根据学校土木工程和城市地下空间工程专业的培养方案，在学生修完材料力学、结构力学、混凝土结构设计原理及钢结构基本原理等课程后开设建筑结构试验课程。学生此时具有一定的专业知识和基础理论，通过该课程的学习可以把多门课程的基础知识综合到一起，有助于学生对所学基础知识和基本理论的理解与综合运用，做到理论学习和试验实践的统一，有利于学生工程实践能力的提高。试验的过程，也是对知识进行融会贯通的过程。

现代建筑结构的发展越来越复杂，有些甚至超过了现有规范的规定，给工程设计、施工和监测带来了新的技术挑战，而结构试验是发展结构理论和解决工程设计问题的重要手段，所以说无论学生今后走上工作岗位还是继续深造，本课程的重要性都是不可替代的。

一、课程教学现状及存在的问题

（一）课程教学现状

作为土木工程和城市地下空间工程专业的必修课，建筑结构试验课程在介绍建筑结构试验传统方法和技术手段的基础上，介绍了国内外最新试验理论和技术方法，实现了理论与实践的共同发展。其主要目标是通过理论教学和实践教学，使学生掌握建筑结构试验的基本知识和基础理论，并能根据设计、施工和科研任务的需要，完成一般建筑结构的试验设计和分析工作。

按照土木工程专业教学指导委员会的要求，所有开设土木工程专业的高校都应开设建筑结构试验课程。学校建筑结构试验课程主要讲解内容为：建筑结构试验分类，结构试验试件设计，结构模型设计的相似条件，试验加载装置的设计，结构试验的加载制度，测点的选择与布置，儀器的选择与测读的原则，液压加载系统，数据采集方法，应变测量基本原理和方法，电桥的接法，受弯构件和受压构件的静力加载试验的原理和方法等。

（二）存在的问题

在试验教学和与学生沟通过程中，发现学校建筑结构试验教学主要存在以下问题。

第一，以理论教学为主实践教学为辅，未制订针对试验教学的培养计划，而且理论课时远远高于试验课程的学时。

第二，结构试验所用仪器设备一般情况下都比较大而且价格高，需要占用较大的空间，学校不仅需要投入较大的财力采购设备，而且需要建设大型实验室满足基本教学和科研需求，这些条件目前学校尚无法满足。

第三，试验课的上课方式以教师讲解为主，学生自己动手的时间不多。所有内容都由教师详细讲解，学生只要按教师所讲解的步骤模仿操作，测试并记录一些规定数据即可，甚至部分实验仅仅是演示，学生未亲自动手操作，这样无法调动学生的积极性，也无法充分发挥学生的创新实践能力。

二、教学改革思路探索

（一）加大经费投入，提供宽阔场地

从学校整体规划和土木工程学科发展和专业需求出发，学校要及时更新设备，提供宽阔的试验场地满足大型教学科研试验，为试验教学改革提供物质上的保证，保证学生掌握最新科学技术，达到培养创新型人才的目的。

（二）改革传统教学方法，提高学生动手能力

建筑结构试验课程通常采用演示试验，课程的考核采用试验报告的形式。学校应开设新的综合性试验，以学生为中心，调动学生的积极性，培养学生的创新能力。在做分组试验时，以学生自主发挥为主，以教师指导为辅，即便试验失败，学生也可在对比过程中发现问题和不足。

（三）开设综合性试验

通过综合性试验，学生自主动手能力会得到充分发挥，根据试验设备的具体情况，教师将学生分成若干小组，由小组成员共同设计试验，共同完成结构的制作，并粘贴应变片、安装位移计。学生自主完成整个试验过程，既锻炼了动手能力，也培养了团队协作水平，在试验过程中培养学生的综合能力。

（四）鼓励学生参与科研项目

学院土木工程和城市地下空间工程专业教师多数都有自己的研究方向和研究课题，可鼓励学生积极参与，培养学生的实践能力，为读研深造和今后的工作打下良好的基础。

（五）改革考核模式，建立测评体系

建立新的考核测评体系，主要包括试验方案设计能力、实际操作能力和创新能力等，对其采用不同的形式进行考核，然后将各部分所得分数进行相加获得最终的考核结果。

（六）开设虚拟仿真试验教学

中原工学院力学与工程结构虚拟仿真试验教学中心于2013年被评为首批河南省本科学校虚拟仿真试验教学中心，在土木工程和城市地下空间工程专业的人才培养过程中已积累了较为丰富的经验，教学成果获得了广大师生的认可。在此基础上，可通过购置和自主研发虚拟仿真试验软件，采用虚实结合以实为主的方法。学校目前拥有虚拟施工、虚拟力学和三维构造空间等软件，基本可以满足试验教学需求，应充分利用现有软件实现多层次培养。

通过课程教学改革，要实现以下目标：解决学生理论基础知识掌握较为扎实，但动手能力和试验操作能力较弱的问题，最终实现基础理论知识和实践动手能力协同发展：通过开设综合性试验，锻炼学生的动手能力、试验操作能力和团队协作能力；充分利用学校虚拟仿真实验室，实现多层次培养目标：制订符合学校实际情况的建筑结构试验课程教学计划，加快实现学校土木工程专业和城市地下空间工程专业的培养目标。

三、课程改革实施方案

第一，学生的感受是最真切的，要深入到学生中去，了解学生的实际需要，听取学生对课程的意见和建议，认真总结存在的问题并提出解决方案。

第二，与兄弟院校进行广泛交流，了解其他高校建筑结构试验课程的教学方法，学习其经验，提高学校课程的教学水平。

第三，开设综合性试验。教师应通过综合性试验，让学生主导整个试验过程，使他们的动手能力得到充分发挥，学生在完成试验的过程中，可以相互比较设计方案和操作过程，发现自己的不足，最终提高个人的综合能力。

第四，充分利用学校力学与工程结构省级虚拟仿真试验教学中心的相关设备和软件，让学生在完成培养大纲要求的实践试验的基础上，通过虚拟仿真软件，完成更多的试验课程，对相关知识有更为清晰和系统的理解。

第五，开放结构试验室。鼓励和引导学生积极参加试验室开放项目，充分考虑学生年级的差别、能力的差异和兴趣爱好的不同，通过设置基础性试验和综合提高试验，达到全面培养人才的目的。

通过以上建筑结构试验课程的建设和改革，可以使土木工程专业和城市地下空间工程专业的学生获得工程结构试验方面的基础知识和实践能力，最终实现理论知识和实际应用水平的良好结合，提高学生的综合能力。

四、结语

通过开设实践性和综合性试验、鼓励学生参与教师的纵向横向课题研究、改革考核形式等方法，充分利用学校力学与工程结构省级虚拟仿真试验中心，开放学校工程结构试验室，形成多样化能力培养的试验教学新体系和开放的教学模式，有利于学生实践操作能力、虚拟技术应用能力和创新实践能力的培养，符合学校定位和学科发展实际以及学生需求的实践教学特色。

责编：黎明