工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗教學現(xiàn)狀及創(chuàng)新
工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性、經(jīng)驗性和實踐性很強的課程，下面是小編搜集整理的一篇工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗教學探究的論文范文，供大家閱讀查看。
工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的概念原理及理論發(fā)展很多都是建立在實驗基礎(chǔ)之上，因此，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學的一個重要組成部分。實驗教學在激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，拓展學生的創(chuàng)新思維，增長學生的創(chuàng)新技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新品格等方面的作用是其他任何教學形式所不能替代的[1-5].通過做實驗，不僅能夠加深學生對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理的理解，讓學生對建筑工程結(jié)構(gòu)的受力過程及破壞形態(tài)有更加直觀的認識，而且還能提高學生的實踐動手能力，培養(yǎng)學生對土木工程專業(yè)的興趣及研究熱情[6-7].
筆者結(jié)合學校工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗教學的現(xiàn)狀及存在的問題，對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的實驗教學方法、實驗考核方式進行改革探討，使學生更好地了解、掌握和運用工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理知識解決實際工程問題，培養(yǎng)學生的工程意識和科研素養(yǎng)，為今后從事土木工程領(lǐng)域的技術(shù)工作或科學研究打下堅實基礎(chǔ)。
一、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗教學現(xiàn)狀
學校工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗經(jīng)過2008年的教學改革，已獨立于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程成為土木工程基礎(chǔ)實驗課程的一個重要組成部分。該實驗課總共10學時，包括鋼筋混凝土超筋梁和少筋梁的正截面受彎性能試驗、鋼筋混凝土梁斜截面斜壓和斜拉破壞試驗等4個演示試驗及鋼筋混凝土適筋梁正截面受彎性能試驗、鋼筋混凝土梁斜截面抗剪性能試驗、鋼筋混凝土柱偏心受壓性能試驗、鋼柱軸心受壓失穩(wěn)試驗及磚砌體受壓性能試驗等5個實際操作試驗。以往的實驗教學步驟大致為：(1)實驗指導教師在每學期初與理論課授課教師根據(jù)授課進度及時間，確定每項實驗的具體安排;(2)實驗指導教師將實驗指導書及實驗報告分發(fā)給學生，學生根據(jù)要求在每項實驗前先進行預習;(3)實驗指導教師準備實驗試件;(4)學生分組完成實驗，教師巡回指導;(5)學生撰寫并提交各自的實驗報告;(6)實驗指導教師根據(jù)學生的實驗操作情況及實驗報告完成情況給出成績。以上模式經(jīng)過多年的實踐，雖然培養(yǎng)了學生的基本實驗技能，但仍然存在以下問題。
(一)實驗前預習準備不夠充分
雖然每學期初，實驗指導教師將實驗指導書及實驗報告發(fā)給學生，并多次提醒要課前預習，但由于缺乏有效的考核機制，很多學生未預習就參加實驗。由于學生缺乏有效的預習，導致實驗效果大打折扣，學生未得到應有的實驗鍛煉。
(二)學生創(chuàng)造性調(diào)動不夠充分
以往每學期開始，實驗指導教師會將標準統(tǒng)一的實驗報告交給學生。每位學生在實驗完成后，根據(jù)實驗報告的格式將空白處補充完整，缺乏對學生主觀能動性的調(diào)動。實驗課變成了簡單的機械式的重復體力勞動，未能起到理論與實踐融會貫通，激發(fā)學生學習興趣的作用。
(三)實驗報告存在抄襲現(xiàn)象
由于實驗分組進行，抄襲現(xiàn)象難以避免，實驗指導教師也無法分辨。
(四)實驗報告批改后缺乏交流
以往學生在提交實驗報告后，整個實驗過程就意味結(jié)束。實驗指導教師會根據(jù)實驗報告完成情況登錄實驗成績。此時，雖然很多學生的實驗報告在實驗結(jié)果分析中存在很多問題，但是由于此時成績已定，實驗報告也已交學校存檔，學生無法知曉實驗結(jié)果分析中的錯誤，即使知道了，由于實驗成績已定，也缺乏改正錯誤的動力。
二、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗教學的改革與創(chuàng)新
(一)實驗預習環(huán)節(jié)
針對學生實驗預習不充分的問題，主要采取以下措施加以防范。
(1)結(jié)合實驗中心開放式學生選課系統(tǒng)的建設(shè)，在系統(tǒng)里增加了學生的預習考核模塊。針對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗指導書中的相關(guān)內(nèi)容，實驗中心建立了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗題庫，每位學生在選課前均要在網(wǎng)絡上參加實驗預習考核，考核隨機從題庫中抽取10道選擇題，學生只有答對8道題以上才有資格進行選課，進入實驗時間選擇界面。這一舉措有效地提高了學生的實驗預習效果。
(2)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗中的每項實驗均為實體構(gòu)件的破壞實驗，因此實驗前要求每組學生根據(jù)實驗指導教師提前提供的試件材料力學性能參數(shù)(混凝土立方體抗壓強度、鋼筋或鋼材的屈服強度及抗拉強度、砂漿和磚的抗壓強度等),對自己即將要進行的試件進行理論分析與計算。計算結(jié)果要求在實驗前一周通過電子郵件提交給實驗指導教師，只有完成計算且無誤的小組才能開始下一步的實際操作實驗。同時，實驗過程中，每組學生也需要根據(jù)自己的計算結(jié)果進行分級加載。
(二)實驗報告內(nèi)容
對實驗報告內(nèi)容及提交方式進行了改革。改每人提交實驗報告為以小組為單位提交實驗報告;改紙質(zhì)實驗報告為提交電子版實驗報告;改固定格式的實驗報告為開放式的實驗研究報告。
以上改革措施改變了以往單一的、統(tǒng)一的實驗報告對學生思維的束縛，實驗指導教師僅僅提供實驗報告的基本內(nèi)容，學生需根據(jù)自己實驗過程中的發(fā)現(xiàn)，結(jié)合自身的思考撰寫小組的實驗報告，從而將普通的實驗報告變?yōu)閷嶒炑芯繄蟾妗Ｒ凿撝S心受壓失穩(wěn)實驗為例，學生在實驗結(jié)果分析中發(fā)現(xiàn)自己實驗做出的試件破壞承載力與理論計算有很大差異。進一步分析產(chǎn)生誤差的原因可知，雖然實驗進行的是軸心受壓鋼柱，但由于實驗準備中的對中問題，完全的軸心受壓只是理想狀態(tài)，任何一根軸心受壓鋼柱實際上都存在一定的偏心，從而改變了鋼柱的實際受力狀態(tài)。學生通過分析鋼柱中部截面四周應變片在整個受力過程中的數(shù)值變化，從理論上計算出實驗中鋼柱實際偏心距的大小，然后用計算得到的偏心距對破壞承載力理論分析結(jié)果進行修正，進而解決了實驗值與理論計算值相差較大的問題。通過類似問題的分析，學生提高了分析問題與解決問題的能力，加深了對理論知識的理解，得到了進行簡單科學研究的鍛煉。
由于將實驗報告改為電子報告形式，學生在撰寫報告時計算機應用水平也得到了進一步提升。學習應用ORIGIN或EXCEL軟件進行實驗數(shù)據(jù)處理分析及關(guān)系曲線制作;應用AUTOCAD軟件繪制實驗加載裝置圖及測點布置圖等;應用WORD及POW-ERPOINT軟件進行實驗報告及匯報文件的處理。
(三)實驗考核方法
考核方法是引導學生相關(guān)學習的指揮棒，考核的'目的是讓學生掌握基本的實驗技能及實驗數(shù)據(jù)分析處理方法，而不是簡單地給出成績，因此，此次改革對原有的實驗考核方法進行了較大改動。
1.實驗操作技能與實驗報告考核并重
在新的考核方式中，總成績包括實驗預習、實驗技能操作和實驗報告三個部分。實驗預習占10%,主要根據(jù)學生網(wǎng)上預習的成績及提交的理論計算成果評定;實驗技能操作占20%,主要根據(jù)學生在實驗過程中的實際表現(xiàn);實驗報告占70%.
2.以小組答辯的方式完成實驗報告考核
參照學校組織學生進行SRTP(本科生科研訓練計劃)答辯的形式，組織完成實驗報告的學生進行小組答辯。每組學生在小組答辯前，需提交1份小組實驗報告電子版，同時小組內(nèi)每位學生需提交一份個人小結(jié)，小結(jié)主要包括個人在整個實驗中所完成的工作，在實驗操作及實驗結(jié)果分析過程中有何收獲及對實驗課程教學的建議等。小組答辯時，每組準備一份匯報材料(POWERPOINT文件),先進行實驗情況的介紹。介紹完畢后，實驗教師指導組(三人)針對小組匯報、實驗報告中的相關(guān)內(nèi)容對學生提問，同時學生將在實驗操作及實驗結(jié)果整理過程中遇到的問題與教師進行交流。實驗指導教師所提問題包括三個層次：一是，實驗基本操作問題;二是，實驗數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析問題;三是，拓展研討問題。
在小組答辯過程中，學生如能準確回答出第一、二層次的問題即可獲得良好成績。如在此基礎(chǔ)上能對拓展研討問題進行準確分析，并提出自己的見解則可獲得優(yōu)秀。
3.個體考核與分組捆綁考核相結(jié)合
實驗指導教師針對每組提交的實驗報告先根據(jù)完成情況給出小組成績，然后小組個人根據(jù)答辯情況乘以相應的修正系數(shù)，其中答辯成績?yōu)閮?yōu)的修正系數(shù)為1.0,答辯成績?yōu)榱嫉男拚禂?shù)為0.85,答辯成績?yōu)橹械男拚禂?shù)為0.7,答辯成績?yōu)榧案竦男拚禂?shù)為0.6,答辯成績?yōu)椴患案竦男拚禂?shù)為0.5.
通過小組答辯與個人交流相結(jié)合，個體考核與分組捆綁考核相結(jié)合，評判出學生的考核成績。這樣一方面提高學生團隊協(xié)作的能力，另一方面可以根據(jù)每個學生的學習態(tài)度和分析問題與解決問題的能力，給出與其實驗操作與實驗分析能力相適合的個體成績。
4.實驗報告二次提交
學生分組答辯后，需根據(jù)答辯過程中與實驗指導教師的交流情況，對實驗報告中的錯誤進行修改，對老師提出的拓展研討問題提供書面研究分析，再提交實驗報告。實驗指導教師根據(jù)二次提交報告的修改與補充情況，給出最終的實驗報告成績。
通過實驗報告的二次提交，一方面可以讓學生對自己在實驗數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析中所存在的問題有充分認識，從而避免在今后的實際工程中或科學研究中犯類似錯誤;另一方面，通過開展分析討論，提高學生獨立思考問題與解決問題的能力。
三、結(jié)語
通過以上方法和措施在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗課程教學改革中的應用，課后根據(jù)理論課教師和學生的信息反饋，學生們對各項知識點的理解和掌握以及應用有了很大的提高。通過教改切實提高了學生做實驗的興趣，激發(fā)了學生學習工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的積極性、主動性和創(chuàng)造性，不僅使學生深入理解和掌握了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的基本理論知識，而且著力培養(yǎng)了學生通過實驗研究解決實際工程問題及開展科學研究的能力。
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