土木工程结构实验教学体系的改革与实践

杨艳敏，郭靳时，王 勃

(吉林建筑大学 土木工程学院，长春 130118)

土木工程结构实验教学体系的改革与实践

杨艳敏，郭靳时，王 勃

(吉林建筑大学 土木工程学院，长春 130118)

通过对土木工程专业结构实验教学体系改革，提出了在精心设计实验项目、教学方法多元化、完善实验教学环境、自主研发实验装置及产学研平台建设环节上进行实践，实现了土木工程专业结构实验理论教学、实验教学、科学研究、社会实践的有机结合，提升了学科建设水平和人才培养质量。

结构实验；教学体系；教学环境；产学研合作

土木工程结构实验是土木工程专业中一门实践性和应用性很强的专业课程[1]。目前，土木工程专业结构实验教学存在四个主要的问题：传统的教学方法导致学生自主实验能力不足；实验教学内容与工程实际应用脱节；传统实验教学手段单一；缺少自主研发的多功能实验装置，可扩展性差。以上诸多问题导致学生得不到基本的工程技能训练，并缺乏解决工程实际问题的能力，束缚了学生创新及综合能力的培养，使所学知识缺乏系统性、完整性。因此，通过构建结构实验教学体系，在实验中培养学生的工程素质，真正实现以学生为主体的实验教学活动，全面推进大学生素质教育。

课程体系是实现人才培养目标，体现人才培养模式及教学模式的具体课程框架[2]。结合吉林建筑大学土木工程专业特点及学科发展，对实验教学体系进行了以“突出创新、强化实践”为主题、以能力培养为核心的教学改革。通过精心设计实验项目、教学方法多元化、完善实验教学环境、研发实验装置及产学研平台建设，科学定位了实验在土木工程人才培养中的重要性。

1 突出实验课程在人才培养中的地位

通过制定新的实验大纲，突出“大土木工程”观，优化课程体系，注重从实际工程中提炼实验项目，精心设计综合设计性实验；结合学科发展特色，将科研成果及时转变为优质的实验教学资源，科学设计研究性实验。

经凝练整合后的实验内容覆盖了土木工程学科的主干课程，包括：静载实验，动载实验；基础实验，综合设计性实验，创新型实验；无损实验，破损实验；混凝土构件，钢构件；受弯构件，受压构件等内容。学生通过自主设计、自主施工、自主实验，且从无损检测到破损实验，通过内容丰富的综合训练项目，充分调动了每名学生的学习积极性，实现了理论与实际相结合、分析与实验相结合、系统知识与工程相结合。我校购置了美国MTS液压加载系统、英国IMP数据采集系统等国内、外先进设备，新开设了火灾实验、18 m高的落锤抗冲击实验及三向六自由度的地震模拟振动台实验等，为拓展实验项目、增加实验内容提供了前提保障，充分体现了实验课程在人才培养中的重要性。

2 教学方法多元化

实验理论教学中尝试“基于问题、基于项目、基于案例”进行学习，以工程实际为背景，以工程技术为主线；在实验环节中，通过参观、工程实践、教师引导等多元化的教学方法深化教学改革。构建以学生为主体、以引导和共同研讨为主的互动式教学方法，注重教学方法的趣味性和科学性，侧重在实践中推动素质教育。如：理论课讲解应变片的粘贴技术，下课前20 min带领学生到实验室参观硕士研究生的操作，学生反映很好。我校结构实验为独立设课，因此，实验课程设置具有一定的灵活性，针对理论教学、实验教学、课外实践3个方面展开探讨。在实验教学环节之前，利用多媒体课件向学生介绍所有的实验内容及实际操作图片与视频录像，避免了实验的盲目性，提高学生的感性认识及学习兴趣。同时在课程安排上做了调整[2]，将结构实验课程由第7学期调整为第6学期，避开大四就业及考研时间点，以达到最好的教学效果。

3 构建创新、开放式的实验教学环境

创新环境既可以营造创新氛围，又能够提供必要的硬件条件和技术支持。实验室的硬件设施在人才培养中起着举足轻重的作用，吉林建筑大学土木工程实验中心是结合土木工程学科特点、人才培养目标、着眼于未来学科发展水平、社会服务功能等统筹布局而建设的创新实验平台。该实验中心与学科建设相融合、与科研和工程实际相结合，构建了技术先进、设备一流的实验教学环境，为学生营造了良好的创新实践基地。

开放的实验教学环境可以提高教学的趣味性和科学性，结合建设新校区的契机，重新调整专业实验室。经整合后的专业实验室面向全校学生开放，并制定开放计划，探索综合实验教学环境。不仅能优化实验室的资源配置，同时有利于引导学生融会贯通所学专业知识，提高综合与创新能力[3]。

吉林建筑大学系统地开展了以创新性实验、训练项目、竞赛活动、科学研究项目、社会创新实践为载体的教学活动。已成功举办了多届形式多样、内容新颖的结构设计大赛，通过结构实验验证了结构设计模型的受力合理性，注重学生科技创新能力的培养；结合学校开展的专业指导教师制，学生参与课题工作，实现了实验内容和工程背景及科研项目相结合。由于实验对象不是固定不变的结构，而是在一定范围内可自由搭设[4]。因此，在设计、制作及实验过程中，学生积累大量学术资料，培养了学生应具有的职业素养、学科素养。

4 自主研发实验装置

积极跟踪土木工程学科实验技术的发展，保证实验技术的先进性。实践表明，创新型结构实验项目很大程度上依赖于结构实验装置，我校师生积极开展自主创新型实验项目所需的多套结构实验加载装置。设计和开发综合性实验的钢模和实验装置共计34个，其中旧式的四柱反力架既可以合并又可拆分为2个，每个上面附有电动机，横梁可自由升降，大大节省了实验前的安装准备时间，为学生创新型实验提供了前提保障。我校自主研制的地震模拟振动台台面获得多项专利，充分调动了师生能动性。自主研发的四连杆加载装置通过附属连接件可做K型节点实验，可实现多功能，该装置的研制成功很好地体现了“集约”的教学理念[5]。

5 科学设计产学研合作教育运行机制

实验教学平台是实验教学体系运行的基础，通过搭建产学研相结合且具有土木特色的类型完善的实验教学平台，并注重从实际工程、科研成果中提炼实验项目，按照学生的认知规律系统地组织实验教学。学校新建的结构实验中心是具有土木工程特色的专业教学、科研基地，吸引国内、外专家学者来实验中心考察、合作。此外，与省内有影响的建筑工程检测公司、建筑企业、科学研究院、抗震示范中心组成的课外平台，涵盖了实际工程检测项目、校企合作项目、科研项目、亲自体验的地震模拟项目等一系列以实验为核心的课外活动，为学生认知工程、熟悉工程提供了良好的实践条件，成为培养学生创新精神与实践能力的平台。我校学生配合省内科研机构完成的科研项目，获得了委托方的高度评价与认可；结合社会服务项目，学生参与的实际工程检测得到了认可与好评，学生的创新实践能力得以大幅度提升。学生参与完成的论文、项目为其就业提供优势，大幅度提升了就业率及考研率。

6 结束语

通过构建新型实验教学体系，实现了理论与实验教学相结合、实验内容和工程背景及科研项目相结合、课内实验和课外科技活动相结合。在实验项目、教学方法、实验教学环境、实验装置及产学研平台建设上得以综合提升与完善，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的工程素质和创新能力。

[1] 邹建.《结构试验》开放试验教学的研究[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2012，13(4)：101-102.

[2] 周淼，张素华.建筑结构试验与检测实验教学改革探讨[J].实验科学与技术，2010，8(5)：93-94.

[3] 孙 曜，暨仲明.多模式开放型实验教学体系[J].实验室研究与探索，2010， 29(1)：141-143.

[4] 刘承斌，余世策，蒋建群，等.结构实验教学实验项目内容的改革尝试[J].实验室科学，2010，13(2)：12-13.

[5]余世策，蒋建群， 刘承斌.钢筋混凝土实验教学综合改革[J].实验室研究与探索，2013，32(6)：154-157.

Reform and Practice of Structural Experiment Teaching System of the Civil Engineering Major

YANG Yanmin,GUO Jinshi,WANG Bo

(Institute of Civil Engineering，Jilin Jianzhu University， Changchun 130118, China)

Through the teaching system reform of structural experiment of the civil engineering major, this paper puts forward creative modes that bases on the elaborate designed experiment item, multilateral teaching method, improved experiment teaching environment, experimental device of independent development and platform construction sectors of university-industry cooperation to practice. It realizes the organic combination of theory teaching, environment teaching, scientific research and social practice of structural experiment of civil engineering major. At the same time, the level of discipline construction and the quality of talent training are enhanced.

structural experiment； teaching system； teaching environment； university-industry cooperation

2014-02-26；修改日期: 2014-05-22

吉林省高等教育教学研究课题2项：吉林建筑工程学院质量工程项目(2011-10)。

杨艳敏(1969-)，女，硕士,教授，主要从事教学、科研工作。

G642.0；G423.07

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.021