簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的研究與實踐
作者:時間:2010-06-25 11:13:50 來源:百度文庫 閱讀次數:1170次 ]
摘要:本文從土木工程專業《鋼結構》和《結構檢驗與試驗》課程教學現狀出發,就鋼結構課程設計與簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的教學方式、教學學時、教學內容、學生能力培養等方面進行了研究與探索,以使專業教學能夠適應當前建筑市場的要求,培養出合格的應用型土木工程專業人才。
關鍵詞:鋼結構;鋼桁架;非破壞性實驗教學;研究
土木工程結構試驗是土木工程專業本科生必修的實踐性課程,通過試驗使學生掌握土木工程結構試驗方法和技能,培養學生觀察、分析試驗現象的能力,學習分析處理實驗數據的方法,掌握建筑結構動力、靜力實驗技術。簡支鋼桁架非破壞試驗是土木工程結構試驗教學的重要實驗之一,是屬于設計性實驗,不僅是驗證、鞏固和加深課堂所學的專業基礎理論知識、使學生初步掌握土木工程結構試驗的理論和方法,更重要的是培養學生查閱文獻、確定試驗方法、選擇儀器設備、實驗操作、綜合分析和解決問題的能力,培養學生自主設計實驗的能力。
《鋼結構》是土木工程專業重要的專業課,它有機地融合了理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料等課程的內容,既講授各種鋼結構形式的基本原理和功能,也闡述了各種結構形式的設計計算方法,具有很強的綜合性,我們開設《鋼結構》課程的主要目的,是為了讓學生在畢業后既能夠從事結構設計,又能從事施工管理等工作。
“簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐”項目主旨是為了改革傳統的教學模式,融專業教學與實驗、實踐訓練于一體,夯實專業基礎知識,強化技能訓練,注重對學生實踐能力和創新能力的培養與鍛煉。
1、鋼結構簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的發展現狀
簡支鋼桁架非破壞性靜載試驗,目前高校對該實驗一般采取如下步驟:首先擬定加載方案,對測點布置進行設計,并計算出桁架桿件內力、桁架結構的撓度。經過試驗,對桁架節點位移、桿件的內力、支座處上弦桿轉角的測量,對桁架結構的工作性能做出分析,并驗證理論計算的準確性。
鋼結構是土木工程專業的專業主干課程之一,由于現有的條件都只是局限于課堂理論教學,在理論教學完成之后,安排二周的時間進行鋼桁架課程設計,多少帶有一些從理論到理論的味道,抽象的成分比較濃,學生的實際動手能力較差。
目前,在所有的高校中,鋼結構簡支鋼桁架的設計計算和簡支鋼桁架非破壞性試驗教學兩者基本是單獨進行的,沒有有機的結合在一起,知識點單一,不利于綜合運用,學科間的內容相互交差滲透與融合很少,學生對學科之間的相互聯系缺乏全面系統了解,不利于學生綜合運用知識、邏輯思維、創新精神及能力的培養。
2、簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐
針對目前應用型本科院校土木工程專業《鋼結構》和《建筑結構檢驗與試驗》課程教學存在的問題,簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐課題組突破傳統思維模式,轉變教學思想觀念,把簡支鋼桁架非破壞性試驗的主要目的是驗證課堂理論的教學思路轉變到培養學生動手能力、創新能力上來,把學科間相互獨立的試驗、設計擴展到學科間的交差、融合的思路上來。變單獨完成鋼桁架設計為合并在結構實驗一起完成:在鋼桁架非破損實驗中增加鋼桁架的設計、加工和制作過程。這些工序由學生在老師的指導下完成,然后自主設計實驗方法,選擇實驗儀器,完成非破損實驗等。鋼結構構件的加工、制作也由師生一起完成。加強課程與課程之間的互動及學科與學科之間的相互滲透和支撐,把鋼桁架設計課時與桁架實驗課時合并,打破各專業課教學單獨進行的模式、理論教學和實踐環節脫離開來的格局。創建一種跨學科的新型試驗、實踐教學途徑。
2.1教學模式的轉變
改變傳統的滿堂灌教學模式,采用啟發式教學、自主式教學、發現式教學、互動式教學,在討論中,引導學生思考問題,達到新的高度。這樣做,既可提高學生的注意力,引導學生思考,激發他們大膽質疑,促進同學之間的合作研究,也可鍛煉學生的思維能力,實現學生對教學過程的自我參與,實現教學的互動。 鋼桁架的設計就是老師講授完鋼結構的設計原理和設計方法以后,有意識的指導學生查閱規范,自行設計計算,每個學生拿出自己的設計方案進行交流比較,讓大家的積極性和創造性得到充分發揮,最后進行鋼桁架的制作,我們在歸納綜合各自的優缺點的基礎上統一,定一個最優方案,完成制作工序。
2.2合理安排教學課時
在不改變教學大綱要求的基礎上,根據教學計劃安排,鋼結構的課程設計教學時數是兩周,簡支鋼桁架非破壞性試驗的課時是4課時,我們把鋼結構的課程設計完成時間與鋼桁架實驗合并在一起進行,課時總數不變,只是把兩門課的實踐時間調整到一起。結構試驗室采取的是開放式方式,學生課余時間可以在結構實驗室完成設計施工及試驗工作,大多數時間由學生自主掌握,老師全程跟蹤管理。
2.3科學調整教學內容
指導鋼結構設計制作和結構檢驗與試驗的老師密切協作,早期就詳細制訂了鋼桁架設計任務書和試驗指導書以及周密的教學計劃,鋼桁架要驗證的實驗數據與鋼結構設計計算過程的數據是一一對應的,要求學生在實驗過程中目標明確,理論計算與實驗結構進行分析對比。
我們指導學生設計制作的鋼桁架是工程實際的縮尺模型——6米的梯形桁架,在完成設計制作之前,課題組老師指導學生查閱現行鋼結構設計規范、施工驗收規范、桁架標準圖集,同時帶領大家去鄰近工廠,現場觀看桁架的各種結構類型,在參觀學習中勾畫自己要設計的桁架模型,通過查閱有關文獻之后,完成桁架的設計計算及施工制作工作,從理論到實踐,再從實踐到理論,最終回到實踐中。
鋼桁架結構非破損實驗的測點布置與貼片技術、試驗荷載加載技術、結構試驗量測技術、試驗數據處理技術等工作的完成也由學生自己設計,自己操作,重要的是最后的實驗數據和鋼桁架設計計算結果的驗證處理,使學生充分明白,現行的結構計算理論是建立在結構實驗基礎之上的,是非�？煽康�,理論來自實踐,又可以用來指導實踐,培養他們科學實驗的方法,建立和發展結構設計理論。
2.4注重學生能力培養
開放性試驗與課程設計緊密結合,學生在老師指導下,查閱文獻資料,自行設計試驗構件和試驗方案,并實際實施,整理、分析試驗數據,理論計算結果與試驗數據對比,整個過程就是讓學生熟悉科研工作基本流程,掌握科學分析的基本方法的過程,課堂講授和實驗、實踐性教學相結合,“教”與“學”的互動,以學生為主體,一方面拓寬了學生的眼界,另一方面也提高了他們的工程應用能力和科研創新能力。
3、結語
知識、能力、素質是高等教育的三要素。我們在傳授給學生知識的同時,張揚培養能力,呼喚提高素質�！敖塘耸裁础边@應該算是人們很早關注的目標,“學生學了什么”這是又一個層面的問題,“學生學會了什么”又進了一層,“學生會做什么”則是比較好地反映出現代教育的關注目標。要想達到這個目標,就一定要想辦法讓學生真正學會。而理論與實踐相結合才能使學生真正高效率地學會,學會理論實際上是讓學生能夠“擁有一個智慧的腦”,能夠站到大師們的肩上去分析問題并探求解決問題的方法和途徑,而參加實踐則是在智慧腦的指導下練就一雙靈巧的手,這樣才能更好的開展創新實踐活動。所以,“簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的研究與實踐”充分肯定了理論教學在本科教育中的地位和作用,在學生學會理論的前提下,研究在理論的指導下開展實踐活動,改革傳統的教學模式,融專業教學與實驗、實踐訓練于一體,夯實專業基礎知識,強化技能訓練,充分培養學生理論結合實際的能力,嘗試探究一條應用型本科院校土木工程專業人才培養的新途徑。
參考文獻:
[1]鄧宇,《鋼結構課程的教學初探》[J]. 廣西工學院學報,2007 (6)
[2]劉明,《土木工程結構試驗與檢驗》[M].北京:高等教育出版社,2009.3
關鍵詞:鋼結構;鋼桁架;非破壞性實驗教學;研究
土木工程結構試驗是土木工程專業本科生必修的實踐性課程,通過試驗使學生掌握土木工程結構試驗方法和技能,培養學生觀察、分析試驗現象的能力,學習分析處理實驗數據的方法,掌握建筑結構動力、靜力實驗技術。簡支鋼桁架非破壞試驗是土木工程結構試驗教學的重要實驗之一,是屬于設計性實驗,不僅是驗證、鞏固和加深課堂所學的專業基礎理論知識、使學生初步掌握土木工程結構試驗的理論和方法,更重要的是培養學生查閱文獻、確定試驗方法、選擇儀器設備、實驗操作、綜合分析和解決問題的能力,培養學生自主設計實驗的能力。
《鋼結構》是土木工程專業重要的專業課,它有機地融合了理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料等課程的內容,既講授各種鋼結構形式的基本原理和功能,也闡述了各種結構形式的設計計算方法,具有很強的綜合性,我們開設《鋼結構》課程的主要目的,是為了讓學生在畢業后既能夠從事結構設計,又能從事施工管理等工作。
“簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐”項目主旨是為了改革傳統的教學模式,融專業教學與實驗、實踐訓練于一體,夯實專業基礎知識,強化技能訓練,注重對學生實踐能力和創新能力的培養與鍛煉。
1、鋼結構簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的發展現狀
簡支鋼桁架非破壞性靜載試驗,目前高校對該實驗一般采取如下步驟:首先擬定加載方案,對測點布置進行設計,并計算出桁架桿件內力、桁架結構的撓度。經過試驗,對桁架節點位移、桿件的內力、支座處上弦桿轉角的測量,對桁架結構的工作性能做出分析,并驗證理論計算的準確性。
鋼結構是土木工程專業的專業主干課程之一,由于現有的條件都只是局限于課堂理論教學,在理論教學完成之后,安排二周的時間進行鋼桁架課程設計,多少帶有一些從理論到理論的味道,抽象的成分比較濃,學生的實際動手能力較差。
目前,在所有的高校中,鋼結構簡支鋼桁架的設計計算和簡支鋼桁架非破壞性試驗教學兩者基本是單獨進行的,沒有有機的結合在一起,知識點單一,不利于綜合運用,學科間的內容相互交差滲透與融合很少,學生對學科之間的相互聯系缺乏全面系統了解,不利于學生綜合運用知識、邏輯思維、創新精神及能力的培養。
2、簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐
針對目前應用型本科院校土木工程專業《鋼結構》和《建筑結構檢驗與試驗》課程教學存在的問題,簡支鋼桁架非破壞性試驗的研究與實踐課題組突破傳統思維模式,轉變教學思想觀念,把簡支鋼桁架非破壞性試驗的主要目的是驗證課堂理論的教學思路轉變到培養學生動手能力、創新能力上來,把學科間相互獨立的試驗、設計擴展到學科間的交差、融合的思路上來。變單獨完成鋼桁架設計為合并在結構實驗一起完成:在鋼桁架非破損實驗中增加鋼桁架的設計、加工和制作過程。這些工序由學生在老師的指導下完成,然后自主設計實驗方法,選擇實驗儀器,完成非破損實驗等。鋼結構構件的加工、制作也由師生一起完成。加強課程與課程之間的互動及學科與學科之間的相互滲透和支撐,把鋼桁架設計課時與桁架實驗課時合并,打破各專業課教學單獨進行的模式、理論教學和實踐環節脫離開來的格局。創建一種跨學科的新型試驗、實踐教學途徑。
2.1教學模式的轉變
改變傳統的滿堂灌教學模式,采用啟發式教學、自主式教學、發現式教學、互動式教學,在討論中,引導學生思考問題,達到新的高度。這樣做,既可提高學生的注意力,引導學生思考,激發他們大膽質疑,促進同學之間的合作研究,也可鍛煉學生的思維能力,實現學生對教學過程的自我參與,實現教學的互動。 鋼桁架的設計就是老師講授完鋼結構的設計原理和設計方法以后,有意識的指導學生查閱規范,自行設計計算,每個學生拿出自己的設計方案進行交流比較,讓大家的積極性和創造性得到充分發揮,最后進行鋼桁架的制作,我們在歸納綜合各自的優缺點的基礎上統一,定一個最優方案,完成制作工序。
2.2合理安排教學課時
在不改變教學大綱要求的基礎上,根據教學計劃安排,鋼結構的課程設計教學時數是兩周,簡支鋼桁架非破壞性試驗的課時是4課時,我們把鋼結構的課程設計完成時間與鋼桁架實驗合并在一起進行,課時總數不變,只是把兩門課的實踐時間調整到一起。結構試驗室采取的是開放式方式,學生課余時間可以在結構實驗室完成設計施工及試驗工作,大多數時間由學生自主掌握,老師全程跟蹤管理。
2.3科學調整教學內容
指導鋼結構設計制作和結構檢驗與試驗的老師密切協作,早期就詳細制訂了鋼桁架設計任務書和試驗指導書以及周密的教學計劃,鋼桁架要驗證的實驗數據與鋼結構設計計算過程的數據是一一對應的,要求學生在實驗過程中目標明確,理論計算與實驗結構進行分析對比。
我們指導學生設計制作的鋼桁架是工程實際的縮尺模型——6米的梯形桁架,在完成設計制作之前,課題組老師指導學生查閱現行鋼結構設計規范、施工驗收規范、桁架標準圖集,同時帶領大家去鄰近工廠,現場觀看桁架的各種結構類型,在參觀學習中勾畫自己要設計的桁架模型,通過查閱有關文獻之后,完成桁架的設計計算及施工制作工作,從理論到實踐,再從實踐到理論,最終回到實踐中。
鋼桁架結構非破損實驗的測點布置與貼片技術、試驗荷載加載技術、結構試驗量測技術、試驗數據處理技術等工作的完成也由學生自己設計,自己操作,重要的是最后的實驗數據和鋼桁架設計計算結果的驗證處理,使學生充分明白,現行的結構計算理論是建立在結構實驗基礎之上的,是非�？煽康�,理論來自實踐,又可以用來指導實踐,培養他們科學實驗的方法,建立和發展結構設計理論。
2.4注重學生能力培養
開放性試驗與課程設計緊密結合,學生在老師指導下,查閱文獻資料,自行設計試驗構件和試驗方案,并實際實施,整理、分析試驗數據,理論計算結果與試驗數據對比,整個過程就是讓學生熟悉科研工作基本流程,掌握科學分析的基本方法的過程,課堂講授和實驗、實踐性教學相結合,“教”與“學”的互動,以學生為主體,一方面拓寬了學生的眼界,另一方面也提高了他們的工程應用能力和科研創新能力。
3、結語
知識、能力、素質是高等教育的三要素。我們在傳授給學生知識的同時,張揚培養能力,呼喚提高素質�！敖塘耸裁础边@應該算是人們很早關注的目標,“學生學了什么”這是又一個層面的問題,“學生學會了什么”又進了一層,“學生會做什么”則是比較好地反映出現代教育的關注目標。要想達到這個目標,就一定要想辦法讓學生真正學會。而理論與實踐相結合才能使學生真正高效率地學會,學會理論實際上是讓學生能夠“擁有一個智慧的腦”,能夠站到大師們的肩上去分析問題并探求解決問題的方法和途徑,而參加實踐則是在智慧腦的指導下練就一雙靈巧的手,這樣才能更好的開展創新實踐活動。所以,“簡支鋼桁架非破壞性試驗教學的研究與實踐”充分肯定了理論教學在本科教育中的地位和作用,在學生學會理論的前提下,研究在理論的指導下開展實踐活動,改革傳統的教學模式,融專業教學與實驗、實踐訓練于一體,夯實專業基礎知識,強化技能訓練,充分培養學生理論結合實際的能力,嘗試探究一條應用型本科院校土木工程專業人才培養的新途徑。
參考文獻:
[1]鄧宇,《鋼結構課程的教學初探》[J]. 廣西工學院學報,2007 (6)
[2]劉明,《土木工程結構試驗與檢驗》[M].北京:高等教育出版社,2009.3
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