土木工程实验课程的教学模式研究

马辉

摘 要：实验课是工科学生不可或缺的课题，实验教学在土木工程专业学生的培养中是不可缺少的重要组成部分。土木工程实验既是一门科学又是一种技术，是研究和发展土木工程新结构、新材料、新工艺以及检验结构分析和设计理论的重要手段，在结构工程科学研究和技术创新等方面起着重要作用。学生必须掌握实验课的基本理论，操作方法;指导学生在实验课程中将在课堂上所学到的理论知识应用到实战当中往，要做到能把课本上的知识机动适当的应用。提高学生的质疑、推理、判断、反思、交流、合作等能力、特别是创新精神和实践能力。

关键词：实验探究;技能培养;土木工程实验

1 充分理解如何进行实验探究

土木工程实验课程是突出科学的探究活动，倡导探究性学习。科学探究是一种多侧面的活动，学生积极主动地获取知识，领悟科学的思想观念，领会科学的研究方法，而进行的多种活动都属于探究。进行科学探究，通常以问题为引入，然后作出假设，常通过观察、实验、调查等多种途径来获得事实和证据。探究需要推理和判断，需要正确地表达和与人交流，所以科学探究通常包括：提出问题，作出假设，制定计划，收集证据，得出结论，表达和交流。实验是常见的探究实践活动。实验能让学生通过动手操作来增加感性认识，加深对所学知识的理解，培养学生动手操作能力。探究性实验，还能提高学生的质疑、推理、判断、反思、交流、合作等能力、特别是创新精神和实践能力。

2 实验技能培养应充分重视

土木工程实验课程是研究和发展结构计算理论的重要实践，从材料的力学性能到验证由各种材料构成不同类型结构和构件的基本计算方法，以及近年来发展的大量大跨、超高、复杂结构的计算理论，都离不开试验研究。因此，土木工程实验课程在土木工程结构科学研究和技术革新方面起着重要的作用，与结构设计、施工及推动土木工程学科的发展有着密切的关系。土木工程实验课程中的试验荷载要与结构在实际中的受力情况相一致，试验时的荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利的工作情况。当采用等效荷载时，试验荷载的大小要根据相应的等效条件换算得到，同时要注意荷载图式的改变对结构的各种影响。结构试验的加载制度要根据不同的结构按照相应的规范或标准的规定进行设计。

土木工程实验相关课程与材料力学、结构力学、混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基基础和桥梁结构等课程直接有关，并涉及物理学、机械与电子测量技术、数理统计分析等内容。通过实验课程的学习，使学生掌握土木工程实验课程方面的基础知识和基本技能，掌握一般工程结构试验规划设计、结构试验、工程检测和鉴定的方法，以及根据试验结果作出正确的分析和结论的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础。土木工程实验课程它的任务是在结构或实验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。通过本门课程的学习，在理论上让学生掌握结构试验的知识，工程结构试验的量方法、程结构试验过程、可靠性鉴定等。

工程结构试验的大量方法与土木工程实验课程中的试验荷载要与结构在实际中的受力情况相一致，试验时的荷载应使结构处于某一种实际可能的最不利的工作情况。当采用等效荷载时，试验荷载的大小要根据相应的等效条件换算得到，同时要注意荷载图式的改变对结构的各种影响。结构试验的加载制度要根据不同的结构按照相应的规范或标准的规定进行设计。试验规划是指导整个试验工作的纲领性技术文件，因而试验规划的内容应尽可能地细致和全面。科学研究性试验的规划，首先应根据研究课题，了解其发展现状和前景，并通过收集和查询有关文献资料，确定实验研究的目的和任务，确定试验的规模和性质;在此基础上决定试件设计的主要组合参数，并根据试验设备的能力确定试件的外形和尺寸;进行试件设计及制作;确定加载方法和设计支承系统;选定量测方法;进行设备和仪表的率定;作好材料性能试验或其他辅助试件的试验;制定试验安全防护措施;提出试验进度和技术人员分工;编写材料需用计划，经费开支及预算，试验设备、仪表及附件清算等。试验准备试验准备阶段是将规划阶段确定的试件按要求制作安装与就位，将加载设备和测试仪表安装就位，并完成辅助试验工作。试件制作完毕后，要进行实际几何尺寸的测量和外观质量检查，达到设计要求的才能安装就位。加载设备和测试仪表安装就位前，应完成相应的设备调试与仪表标定工作，性能正常的才可正式安装。辅助试验完成后，要及时整理试验结果并作为结构试验的原始数据，对试验规划阶段确定的加载制度控制指标进行必要的修正。

试验加载测试阶段对试件施加外荷载是整个试验工作的中心环节，参加试验的每个工作人员应各就各位，各尽其职，做好本岗工作，试验期间一切工作都要按照试验的程序进行。对试验起控制作用的重要数据应随时整理和分析，必要时还应跟踪观察其变化情况，并与事先计算的理论数据进行比较，如有反常现象应立即查明原因，排除故障，否则不得继续加载试验试验工程中除认真读数和记录外，必须仔细观察结构的变形，混凝土结构的裂缝出现、走向及宽度，构件的破坏特征等。试件破坏后要绘制破坏特征图，有条件的可拍成录像，作为原始资料保存，以便研究分析时使用。试验资料整理分析阶段对试验起控制作用的重要数据应随时整理和分析，必要时还应跟踪观察其变化情况，并与事先计算的理论数据进行比较，如有反常现象应立即查明原因，排除故障，否则不得繼续加载试验。试验工程中除认真读数和记录外，必须仔细观察结构的变形，混凝土结构的裂缝出现、走向及宽度，构件的破坏特征等。试件破坏后要绘制破坏特征图，有条件的可拍成录像，作为原始资料保存，以便研究分析时使用。通过试验准备和加载试验阶段，获得了大量数据和有关资料后，一般不能直接回答试验研究所提出的各类问题，必须将数据进行科学的整理、计算，做到去粗取精，去伪存真，最后根据试验数据和资料编写试验报告。

3 开展形式多样的实验活动

为培养学生的独立性，自主性，创造性，应多开展形式多样的开放性实验，更好地培养科学的探究能力，有利于培养学生的创造思维能力和实践能力。

示范验证式传统实验

传统的实验，着重实验技能的训练，其优势在于能让学生亲自操作，亲自体验。其实实验过程具有很强的规范性，主要包括：解读实验目的、原理→选择实验材料→确定实验方法步骤→熟悉仪器的使用→实施操作→体验科学的方法和技能。可通过加强此类传统的实验，规范学生的动手操作技能。验证性实验，其结果已有定论，侧重体验科学探究的过程和方法。

自主探究式实验

学生平时通过观察，会提出不少的问题，可把主动权交给学生，让学生提出自己感兴趣的问题，以自己独特的视角去观察，以自己独特的思维方式去探究。尽量让学生自己设计实验方案，自主探究。特别是材料、方法的改进实验以及开放性的拓展实验。课内外结合实验教材中的不少实验，可延伸到课外，对一些实验时间长，实验难度大的探究，可让学生在课外进行然后让他们在课堂上汇报实验的情况，全班进行讨论、交流、评议。通过汇报，让全班同学也得到收获。

4 结论

土木工程的实验课程对学生相当重要，通过本门课程的学习，可以使学生在理论上，掌握结构试验的知识，工程结构试验的量方法、程结构试验过程、可靠性鉴定等。土木工程相关实验以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载或其他因素作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。这种实验技能不但能让学生的理论知识更加扎实，还能培养学生的创新能力和探索精神。

项目支持：滨州学院实验技术研究项目（BZXYSYXM201811）：基于工程应用型人才培养的BIM 课程改革研究

滨州学院教学改革研究项目（BYJYYB201527）：土木工程专业本科人才培养模式创新研究。

参考文献

[1]马芸.探讨建立土木工程模拟实验的教学模式[J].卷宗，2015（9）：144-144.

[2]陈华，吴辉琴.土木工程专业实验教学模式的改革研究[J].中国科教创新导刊，2012（19）：188-188.

[3]姜伟，张兆强，刘少东.基于“三创”理論的土木工程专业实验教学模式改革研究[J].长江大学学报（自科版），2009，6（4）：338-339.

（作者单位：滨州学院  建筑工程学院）