淺述鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)思與探索

米瑩

吉林廣播電視大學(xué) 吉林 吉林 130000

在土木工程專業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)是一門很重要的課程，實(shí)踐過程中，主要是將實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)載體，向?qū)W生傳遞鋼結(jié)構(gòu)基本原理、構(gòu)成等基礎(chǔ)知識。但縱觀當(dāng)前實(shí)際的教學(xué)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)還存在一些不足和缺陷，在此情況下，必須要對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，從而為鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)質(zhì)量和效率提供保障。

1 鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課課程開設(shè)現(xiàn)狀分析

首先，目前，很多學(xué)校在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，都會受到實(shí)驗(yàn)場地的限制，且實(shí)驗(yàn)器材也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，加之參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生數(shù)量眾多，因此，很難取得理想化的教學(xué)效果，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)十分擁擠，很多學(xué)生甚至從未接觸過實(shí)驗(yàn)器具。此外，有很多實(shí)驗(yàn)都會涉及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定，故安全問題至關(guān)重要，實(shí)驗(yàn)過程中常使學(xué)生保持一定距離，如此便會對后排同學(xué)的視線產(chǎn)生遮擋，學(xué)習(xí)效果較差。

其次，器材設(shè)備是鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)開展的基礎(chǔ)和前提，但從當(dāng)前實(shí)際情況來看，由于很多設(shè)備的性能都不夠穩(wěn)定，因此也對實(shí)驗(yàn)效果產(chǎn)生了直接影響。例如，在實(shí)驗(yàn)過程中，力很難達(dá)到預(yù)定值，若用力過大還會對設(shè)備造成損壞，使其無法繼續(xù)應(yīng)用，劣質(zhì)的實(shí)驗(yàn)器材很難滿足實(shí)際的教學(xué)需求。

最后，受到學(xué)校條件和實(shí)驗(yàn)場地等因素的限制，在當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中幾乎很少進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而也增加了學(xué)生對某些知識的理解難度。偶爾開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程受到場地、班級人數(shù)等因素的影響，常敷衍了事，形式化明顯，學(xué)生根本學(xué)不到真正的知識[1]。

2 新型鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)思與實(shí)踐

2.1 對原有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造

如下圖，反響軸壓實(shí)驗(yàn)控制軟件、集成液壓泵站、伺服加載系統(tǒng)等共同構(gòu)成了全新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室中，還包括網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、觸摸電視機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等，能夠?qū)φ麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行完整記錄，在實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)問題和故障時(shí)，工作人員看通過錄像直播系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)。下圖中左、右兩個(gè)液壓作動器能夠施加壓力和拉力，最大加載值可達(dá)30t，中間位置的液壓作動器可施加正向壓力。相比之下，全新的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，更加能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基本要求，構(gòu)件的長度可實(shí)現(xiàn)自由調(diào)節(jié)，如此也為實(shí)驗(yàn)提供了便利條件，學(xué)生通過屏幕便可對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行清晰了解，從根本上避免了實(shí)驗(yàn)過程中的安全問題[2]。

以某學(xué)校為例，該校在2016年為鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)配置的實(shí)驗(yàn)廠房，面積約為400㎡，在整個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺中，反力實(shí)驗(yàn)鋼架屬于最為核心的部分，能夠滿足常規(guī)性實(shí)驗(yàn)和提高類設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的基本要求，可實(shí)現(xiàn)一架多功能化的目標(biāo)。此外，在該實(shí)驗(yàn)平臺中，還涉及了吊車桁架，為試件的就位和安裝提供了極大便利，同時(shí)也保障了實(shí)驗(yàn)的安全性，加之實(shí)驗(yàn)場地寬敞明亮，可同時(shí)容納5個(gè)班級的學(xué)生，不會出現(xiàn)視線被遮擋的問題，為學(xué)生提供了更多親自參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，教學(xué)效果尤為顯著。

2.2 開發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

新實(shí)驗(yàn)室在場地面積上實(shí)現(xiàn)了突破，但隨著學(xué)生數(shù)量的不斷增加，仍無法完全滿足專業(yè)教學(xué)需求，在此情況下，很多學(xué)生被迫無法參與所有實(shí)驗(yàn)，加之個(gè)別實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)較高。為確保教學(xué)的安全性和系統(tǒng)性，目前，個(gè)別學(xué)校開始嘗試著開發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，即通過實(shí)體建模的方式，通過電腦對各種構(gòu)件體系和進(jìn)行屈曲和加載，同時(shí)借助程序系統(tǒng)對模型進(jìn)行拆分和觀察。還有很多實(shí)驗(yàn)甚至可以通過動畫進(jìn)行展示，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈活性和多樣性，既節(jié)約教學(xué)時(shí)間，同時(shí)也提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率[3]。

2.3 開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式

若想最大限度地發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)室在鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)教學(xué)中的重要作用和價(jià)值，可嘗試著引進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式。實(shí)踐過程中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都要配備專業(yè)的指導(dǎo)教師，同時(shí)與鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究，課余時(shí)間還可通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告書申請的該方式與教師進(jìn)行交流，并由教師進(jìn)行審閱，提出意見和建議，之后由學(xué)生獨(dú)立的完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在此過程中，教師扮演著引導(dǎo)者的角色，從根本上避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生過于依賴教師的問題，對于學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考能力的提升很有幫助。學(xué)生在制作和加工試件的過程中，也能強(qiáng)化對相關(guān)知識的認(rèn)識和理解，加深記憶。但如此也要求教師花費(fèi)更多的精力和時(shí)間對學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督和引導(dǎo)，以促進(jìn)其綜合能力的全面提升。

在國外，很多鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室開放程度都比較高，甚至可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)開放，但在國內(nèi)目前還很難實(shí)現(xiàn)。國外還有一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備是對全校師生開放，且其他的單位或者個(gè)人在經(jīng)過允許之后也可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)資料和設(shè)備的共享。但相應(yīng)的管理措施也要落實(shí)到位，如此才能確保實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)行，井然有序[4]。

在課程體系方面，可分層次的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化與工業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)系。在設(shè)備和經(jīng)費(fèi)方面，在國外，很大一部分經(jīng)費(fèi)都是由學(xué)生自籌，責(zé)任教授負(fù)責(zé)對設(shè)備和器材進(jìn)行管理維護(hù)，以確保其性能的充分穩(wěn)定發(fā)揮。

3 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是不可或缺的重要內(nèi)容的環(huán)節(jié)，不僅可調(diào)動學(xué)生的參與興趣，同時(shí)也能降低其學(xué)習(xí)和理解難度。但受到實(shí)驗(yàn)場地、學(xué)生人數(shù)、設(shè)備器材、經(jīng)費(fèi)等多種因素的限制和影響，還無法真正發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)的真正價(jià)值。鑒于上述，創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺很有必要，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造更加廣闊的學(xué)習(xí)空間，使其在實(shí)踐操作的過程中熟練掌握相關(guān)專業(yè)知識，提升教學(xué)質(zhì)量。