在“結構試驗”中充分調動學生主動性的思考

白宏思

摘 ? ?要：傳統(tǒng)的“結構試驗”教學中“重在參與”的思路限制了學生的主動性，文章對結構試驗中的理論分析、構件尺寸、安裝方案、加載方案、試驗組織等環(huán)節(jié)提出了一些改進的方案，以期望能充分調動學生主動性，提高“結構試驗”的教學效果。

關鍵詞：結構試驗;試驗設計;教學改革

中圖分類號：G642.3 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）09-0041-02

結構試驗是研究工程結構新材料、新體系、新工藝、新理論、新方法的重要手段，在結構工程學科的科學研究、技術創(chuàng)新與開發(fā)中起著重要的作用，與結構設計、施工基礎以及土木工程學科的研究和發(fā)展有著密切的關系[1]。“結構試驗”課程是一門專門介紹結構試驗基本知識的課程。雖說是一門專業(yè)選修課，但“結構試驗”是土木工程專業(yè)本科生和碩士研究生均開設的一門課程。以石河子大學水利建筑工程學院的開設情況為例，在本科階段，“結構試驗”安排在大三上學期，同期開設的課程有“混凝土結構基本原理”、“鋼結構基本原理”、“砌體結構”等專業(yè)主干課程?！敖Y構試驗”中的內容與這些主干課程相輔相成。主干課程中的基本原理通過試驗的演示更為具體形象，結合主干課程中理論的講解，試驗課程中的試驗和原理也易于接受。在碩士研究生階段，“結構試驗”安排在研一第一學期，旨在培養(yǎng)學生進行試驗設計、數據處理的能力，為后期試驗研究打下基礎。

“結構試驗”課程中涉及的試驗有很多，如鋼筋混凝土簡支梁試驗、鋼筋混凝土柱試驗、鋼桁架試驗等。本文僅以鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗為例，對本科生結構試驗教學進行一些教學改革，以期望能全面調動學生主動性。

鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗，在“混凝土基本原理”課程就有涉及。通過鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗，學生對混凝土梁的受力狀態(tài)由無裂縫工作到帶裂縫工作再到混凝土壓碎有了直觀的認識。調整簡支梁的配筋率，可將不同配筋率下混凝土梁的破壞形態(tài)展現在學生面前。鋼筋混凝土簡支梁的受彎試驗激發(fā)了學生對“混凝土基本原理”課程的興趣，也有助于專業(yè)課教師對混凝土受彎工作性能的講授。

在“結構試驗與檢測”課程中，也會遇到鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗。但是這一次需要學生掌握的是靜力試驗的整個流程，包括試驗前期調查分析、試驗構件的設計、試驗荷載的施加、測量方案的設計、試驗數據的處理等方面。

一、傳統(tǒng)“結構試驗”教學存在的問題

傳統(tǒng)試驗教學內容過于刻板，不利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的試驗教學方法，以教師提供的試驗指南為主，一般有較為詳細的試驗方案[2-3]。試驗指南中給出了試驗梁的尺寸、配筋、混凝土的等級，對荷載的施加大小及方案也有具體的規(guī)定，也規(guī)定了具體的量測方案。需要學生做的就是參與試驗，然后對試驗數據進行處理。由于試驗構件有限，學生的試驗報告基本上千篇一律。這種做法顯然不能激起學生的興趣，不能充分發(fā)揮學生主觀能動性，也不利于對學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的試驗教學形式過于單一，不利于學生協(xié)作能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的試驗教學方法通常都以一個學生或一組學生為單位，教師將試驗任務分配每個或每組學生。學生只是被動地接受分配的任務，學生之間的討論很有限，不能將學生的長處發(fā)揮到最好，不利于學生協(xié)作能力的培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土簡支梁受彎試驗的試驗教學流程圖見圖1（a），側重于數據處理能力，對于試驗更多的是觀摩性質的，并不能很好地調動全體學生的主觀能動性，不利于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

二、改進“結構”試驗教學的策略

要培養(yǎng)出既有專業(yè)知識又有工程素質的適應社會要求的應用型土木工程人才，需要以能力培養(yǎng)為主線，構建與理論教學相輔相成的實踐教學體系[4]。要更為全面地鍛煉學生的試驗操作能力，需要讓學生參與試驗的全過程。

本文對傳統(tǒng)的靜力試驗的試驗教學流程進行了一些改進，見圖1b，這樣就能更好地調動學生的主動性，讓學生參與試驗的全過程。

圖1 ?試驗教學流程圖

（一）優(yōu)化試驗教學內容

在理論分析階段，由于學生在“混凝土結構基本原理”中對計算理論已進行系統(tǒng)的學習，在稍作復習的基礎上，更注重于計算理論的理解與應用。對于學有余力的學生可以增加數值模擬的介紹[5]。這樣可以使鋼筋與混凝土的應力分布可視化，能激發(fā)學生的興趣。

對試件進行設計時，可結合相似原理，讓學生從實際結構中選取合適的相似比來進行試件的設計?；炷亮簩嶋H出現的部位，都可作為設計試驗構件的原型構件，例如，學生所在教室中的梁、學生所在宿舍中的梁、學生食堂中的梁等等。這樣就使得試件設計的選題更貼近生活，同時也引導學生從實踐中發(fā)現問題，鍛煉學生從實踐中提煉問題的能力。這種培養(yǎng)對于土木工程專業(yè)這類實踐性強的專業(yè)尤為可貴。當學生通過相似原理所設計的構件方案有限時，則可通過調整混凝土或鋼筋的強度等級來豐富構件的尺寸和數量。

在構件的安裝方案設計時，先給出實驗室的條件圖或者帶學生去實驗室實地觀察。了解實驗室的場地、儀器等試驗條件，然后讓學生根據各自設計的試驗構件來設計構件吊裝就位方案。并結合課本中對構件防護的要求，在構件設計中增加預埋板、預埋箍等補強措施，保證試驗順利進行。

根據學生對構件的尺寸和配筋的設計，則要引導學生進行加載方案的設計。要確定加載方案，首先要確定加載圖式。在對加載圖式進行講解時，對于均布荷載的等效荷載主要有四分點兩集中力加載、四分點四集中力加載兩種。此時也可以適當引導學生對不同加載圖式進行選擇和計算，允許不同加載圖式的出現，重點引導學生對等效荷載的理解。確定好加載圖式后，引導學生對構件開裂荷載、極限荷載進行計算。并根據計算的開裂荷載設計預加載方案，根據計算的極限荷載設計正式加載方案。

由于有不同的加載圖式出現，此時為了更好地反映構件的性能，需要引導學生合理布置測量儀器，以期望得到合理的數據。此時學生可能會布置較多的測量儀器和設備，那么就需要限定測量儀器和設備的數量，引導學生精簡布置測點，突出重點，同時還要考慮設備布置要便于試驗觀測。

在確定試驗構件、安裝方案、加載方案、測量方案后，準備工作基本就緒。但是要真正順利進行試驗，試驗的組織設計必不可少。有多少測點，需要多少人觀測，抑或是安裝方案需要多少人幫忙既高效又安全，這都需要事先安排。否則試驗現場就會出現混亂，試驗中的不確定因素也會增多。制定詳細的組織方案，能讓學生通盤考慮一個試驗需要多少工作，這既鍛煉了學生的組織能力，又可以培養(yǎng)學生的協(xié)同能力。

經過以上這幾步，學生們基本每人都有一套與眾不同的詳盡的試驗大綱。限于時間和場地的原因，不可能做到每個人的試驗大綱都得以實施，此時就需要進行評比、篩選。為提高效率，評比以小組為單位討論后，再進行全班討論，根據試驗經費選擇3到5個合適的試驗大綱進行試驗。

在試驗結束后，指導學生填寫試驗報告。根據學生的試驗報告，總結試驗全過程經常出現的問題。此時還可組織學生討論試驗過程中可改進的地方。這樣有利于學生對整個試驗過程的理解，并且能很好地調動學生的能動性，激發(fā)學生的興趣。

（二）完善試驗教學體系

傳統(tǒng)的靜力試驗教學體系將理論教學和實踐教學區(qū)別得很清楚，講授完理論，再進實驗室做試驗。在此，則將理論教學與實踐教學穿插起來，一旦講到與實踐相關的知識，則引導學生到現場去觀摩去體驗。這樣更利于理論知識的講解，也利于學生理解。

改革后的課堂也由全程講授演變?yōu)樯僦v授多討論。這樣能倒逼學生開動腦筋，將理論聯(lián)系實際，更好地利用理論知識解決實際問題。

（三）變革試驗考核體系

傳統(tǒng)靜力試驗教學中考核方式是提交試驗報告。改進后的考核方法則可綜合學生在試驗全過程的表現來考核學生。在試驗大綱的評比遴選過程中，既可以很直觀地評價學生的工作，也是學生進行交流的一個重要平臺。通過評比使學生了解到自己所設計的試驗方案的不足，也看到別人的長處，利于學生進步。對于試驗報告的評價不再是試驗考核的唯一重點了。通過建立多途徑考核方式，也可以調動學生的積極性。既豐富了學生的理論知識體系，又提高了他們的動手能力。

試驗教學作為土木工程專業(yè)重要的教學環(huán)節(jié)，對于學生動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。對傳統(tǒng)鋼筋混凝土受彎梁試驗教學進行改革，有利于培養(yǎng)學生良好的分析問題和解決問題的習慣，有助于激發(fā)學生的能動性，以期望全面調動學生主動性，取得較好的試驗教學效果。

參考文獻：

[1]周明華.土木工程結構試驗與檢測[M].南京：東南大學

出版社，2011：1-7.

[2]陳友蘭，譚菊香.土木工程專業(yè)《結構試驗》課實驗教學

改革探討[J].長沙鐵道學院學報：社會科學版，2006，（2）.

[3]郭蓉，趙少偉，周明杰等.提高土木工程專業(yè)結構試驗教

學水平的思考[J].實驗室科學，2007，（3）.

[4]于業(yè)栓，邢德進，鄭桂蘭.執(zhí)業(yè)資格制度下的應用型科技

大學土木工程專業(yè)教學改革[J].黑龍江教育：高校研究

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[5]張譽，賈彬，郭文數.數值模擬試驗在土木工程專業(yè)結構

試驗教學中的應用[A].土木建筑教育改革理論與實踐

[C].2008.