毛江鴻　朱垚鋒　徐亦冬

摘要：隨著土木工程科技化程度的提高和服役結(jié)構(gòu)性能的降低，對工程結(jié)構(gòu)進行試驗研究越來越重要。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)試驗過程也逐漸依賴網(wǎng)絡進行設備、材料的購置，該方式可引入土木工程結(jié)構(gòu)試驗的課程教學中。傳統(tǒng)土木工程結(jié)構(gòu)試驗教學方法以課內(nèi)理論和試驗為主，學生缺乏獨立思考的空間。文章提出設置網(wǎng)絡信息平臺進行試驗材料購置的實踐環(huán)節(jié)，通過網(wǎng)絡的互動，增加學生試驗參與度，增強學生對結(jié)構(gòu)試驗的認識。

關(guān)鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)試驗；網(wǎng)絡平臺；自主學習；教學改革

中圖分類號：TU317；G642423 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）05011505

土木工程結(jié)構(gòu)試驗是土木工程專業(yè)必修課，包括科學研究性試驗和生產(chǎn)鑒定性試驗。該課程具有較強實踐性，對土木工程人才培養(yǎng)起著重要作用。然而，在傳統(tǒng)的教學過程中，實踐環(huán)節(jié)以試驗指導書為依據(jù)統(tǒng)一開展[1]。該傳統(tǒng)教學模式降低了學生的參與程度，一成不變的試驗指導書使學生產(chǎn)生依賴性，逐漸成為試驗“參觀者”，沒有真正參與試驗訓練。目前，土木工程結(jié)構(gòu)試驗的教學改革方向主要是課程教學體系和課外創(chuàng)新訓練平臺建設[2]、多層次創(chuàng)新實驗教學體系[3]、創(chuàng)新性實驗平臺[4]等。但是，上述改革存在教學成本高，同時難以讓學生切身參與試驗環(huán)節(jié)等問題。

文章提出將試驗準備階段的部分工作，主要是試驗材料的準備，從實驗員下放給學生，可通過網(wǎng)絡信息平臺實現(xiàn)。該實踐方式已具備良好的可行性，根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心第30次調(diào)查，截至2012年6月末，中國網(wǎng)民人數(shù)為5.38億，18～24歲的年輕人是中國互聯(lián)網(wǎng)的主力軍，從職業(yè)結(jié)構(gòu)上看，學生網(wǎng)民占比達到28.6%[5]。大學生完全具備通過網(wǎng)絡購物開展試驗材料準備的能力。

據(jù)此，文章提出如下實踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性教學體系：與網(wǎng)絡平臺相結(jié)合，網(wǎng)上購買試驗用品，用購買的試驗用品進行試驗，編寫試驗報告。通過該實踐環(huán)節(jié)，可使學生對材料參數(shù)有全面認識，實現(xiàn)試驗材料的比選，同時培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)的交流能力。該實踐環(huán)節(jié)具有自主性、靈活性和開放性，有利于學生自主學習意

識的激發(fā)、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，有利于學生熟練運用網(wǎng)絡平臺吸收知識、增長技能，深入了解試驗過程，相比傳統(tǒng)課程增加了試驗參與性，達到改善結(jié)構(gòu)試驗教學質(zhì)量、培養(yǎng)應用型人才的目的。

一、土木工程結(jié)構(gòu)試驗實踐環(huán)節(jié)特點及難點

（一）試驗環(huán)節(jié)模式固定

學生完成理論學習后，到實驗室觀看指導教師操作演示并進行分組試驗，該教學模式有利于教學組織。學生所做試驗內(nèi)容基本固定，實驗流程和操作由實驗室統(tǒng)一安排，同時，試驗設備及材料有限，學生對試驗設備及材料接觸時間短，導致對所用設備、傳感器原理的理解不深，造成自主學習和思考能力培養(yǎng)不足。

（二）學生課外學習任務偏少

理論教學中以試驗方法、試驗設備等內(nèi)容教學為主，學生缺乏主觀認識，教師難以布置課外學習任務。試驗教學過程中，為便于試驗順利開展，教師為學生做好一切準備工作，減少了學生主動對試驗設備、傳感器及輔助材料的原理及要求方面的認知過程，缺少自主學習這一重要過程。因此，學生學習任務較為輕松，難以對所做試驗進行總結(jié)和深入思考，在這種學習模式下，學生始終處于被動局面。

（三）從面到點的教育缺乏

高等建筑教育

土木工程結(jié)構(gòu)試驗相關(guān)教材內(nèi)容編寫豐富全面，涉及面也較廣泛。因此，許多學生在有限的學習時間里對其只能了解性地學習，沒有深刻理解。此外，學生無法參與試驗的完整流程，完成課程學習后也不具備獨立開展科研性和生產(chǎn)性試驗的能力。

二、土木工程試驗實踐環(huán)節(jié)自主學習的探索

（一）教學探索的背景

浙江省某大學的問卷調(diào)查表明，大部分學生上網(wǎng)目的是娛樂和消遣[6]。本科生每天使用電腦時間平均為2.58小時左右[7]。網(wǎng)絡是與實際社會聯(lián)系的交流方式，從中可以學到很多書本無法學習的知識，網(wǎng)絡商店為大學生提供了豐富優(yōu)質(zhì)的學習途徑，包括書籍、網(wǎng)絡教學、試驗器材等。如：學生在淘寶或京東等購買試驗用品時，需主動了解該產(chǎn)品型號、使用方式、產(chǎn)品參數(shù)等，化被動學習為主動學習，而網(wǎng)絡中具備即時的買賣雙方交流過程，交流過程是知識塑造的過程，從而積累經(jīng)驗。

（二）互動教學環(huán)節(jié)設置

基于上述問題及背景，文章提出在傳統(tǒng)試驗的基礎上，增設完整流程的自主學習實踐環(huán)節(jié)，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)和自主學習的實踐環(huán)節(jié)對比

（三）傳統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)

以浙江大學寧波理工學院土木工程結(jié)構(gòu)試驗的《結(jié)構(gòu)試驗指導書》為例，設置了如下試驗內(nèi)容：電阻應變片的粘貼技術(shù)、靜態(tài)電阻應變儀的操作試驗、等強度梁應變測定試驗、簡支桁架靜載非破壞試驗、回彈法檢測混凝土強度、超聲回彈綜合法檢測混凝土強度、鋼筋銹蝕性狀檢測等。要求學生參與試驗過程，掌握常用加載設備、量測儀的使用，正確進行試驗數(shù)據(jù)的測讀和處理，編寫試驗報告。

（四）自主學習的實踐環(huán)節(jié)

實踐期間依據(jù)試驗指導書內(nèi)容，學生找到相關(guān)試驗后，通過文獻和資料查閱了解試驗內(nèi)容，對試驗中用到的試驗用品進行檢索并編寫采購計劃。試驗用品以易耗品為主，然后分組進行試驗用品添置，學生可網(wǎng)上購買，編寫試驗用品采購報告，報告內(nèi)容寫明購買理由、產(chǎn)品參數(shù)、使用方法、購買途徑等，再利用自己采購的試驗用品進行試驗，最后編寫試驗報告。

1.試驗用品添置與采購

試驗用品的添置與采購在結(jié)構(gòu)試驗課程中是必不可少的重要環(huán)節(jié)，如何讓學生選擇適合試驗的試驗用品具有非?，F(xiàn)實的意義。學生在網(wǎng)上購物具有一定經(jīng)驗，了解網(wǎng)絡購物流程，但在網(wǎng)絡平臺購買試驗用品經(jīng)驗不足，因此，自主添置與購買試驗用品能提高學生利用網(wǎng)絡平臺獨立開展結(jié)構(gòu)試驗的能力。

首先，應對試驗整體過程進行了解，知道試驗中用到的儀器、設備與用品，并具體分析試驗用品的規(guī)格、型號、使用方法，上網(wǎng)查閱相對應的產(chǎn)品。其次，掌握常用、簡便、安全的購買途徑，對產(chǎn)品進行篩選和購買。上述步驟中，購買符合試驗規(guī)格的試驗用品是關(guān)鍵。最后，對不同店鋪進行比較，確認其使用方法、產(chǎn)品參數(shù)，可以與店家交流，以期正確購買試驗用品，以免在試驗過程中出現(xiàn)量程不符、精度低等問題。編寫采購報告，采購報告應寫明購買理由、產(chǎn)品參數(shù)、使用方法、購買途徑、付款明細表等內(nèi)容。

2.考核方式

自主學習的實踐環(huán)節(jié)考核為三大模塊：過程的參與度、知識的消化率以及效果考察。過程參與度，要求記錄買賣方的聊天記錄、發(fā)貨記錄，對比不同賣家產(chǎn)品的參數(shù)、查看其他買家對商品評價等。知識消化率，考核對象包括產(chǎn)品參數(shù)的合理性、適用性，考核方式可以從試驗效果角度考察。效果考察，根據(jù)所做試驗效果評估，允許試驗失敗，但需要分析其中存在的問題。上述考核方式有利于學生擴展應用能力，增強學生之間的交流，提高互動性。

三、自主學習實踐案例

文章以浙江大學寧波理工學院《結(jié)構(gòu)試驗指導書》中的等強度梁應變測試試驗、鋼桁架靜力試驗為例，以電阻應變片購置、粘貼為例詳細闡述自主學習實踐環(huán)節(jié)。

（一）試驗準備階段

指導教師在課堂教學中，明確試驗目的、量測要求、試驗進度、經(jīng)費預算，介紹實驗室已有的等強度梁試件、加載砝碼等裝置，課后要求學生指定參加人員及其任務分工、編制材料清單。試驗所用到的材料以易耗品為主，如應變片、導線、粘結(jié)劑等。通過網(wǎng)絡資料檢索和分析可知，常用的應變測試手段可分為機測、電測、光測等種類，機測主要有千分表、手持式應變儀等，電測主要有電阻應變片，光測主要為光纖光柵傳感技術(shù)，要求學生在網(wǎng)絡交易平臺中查閱相關(guān)產(chǎn)品，對其進行綜述并進行課題匯報。

（二）試驗材料的自主購買

實踐案例中，可以購置的材料清單包括應變片、傳輸電線、粘結(jié)劑等，重點介紹電阻應變片的購置過程、知識塑造及其考核環(huán)節(jié)。

1. 應變片選擇

通過淘寶平臺搜索關(guān)鍵詞——應變片，選擇相關(guān)店鋪選項，得到19家店鋪，832件寶貝。根據(jù)店鋪動態(tài)評分，與同行業(yè)相比評分選擇優(yōu)秀店鋪，并比較其店鋪中的產(chǎn)品。

圖2 淘寶中檢索應變片獲得的相關(guān)信息

每件產(chǎn)品都有詳細說明，通過查閱網(wǎng)絡交易平臺，可以查詢到應變片的關(guān)鍵參數(shù)為應變片類型（考慮靜態(tài)、動態(tài)、野外、測試周期、精度），敏感柵的柵長（考慮應變梯度、應變測試區(qū)域大?。?，敏感柵的結(jié)構(gòu)（考慮應變梯度、應力維數(shù)、安裝空間），應變片的電阻，溫度補償系數(shù)等。通過比選，等強度梁應變測試中可選擇的應變片類型如表1。

BE酚醛-縮醛基底，康銅箔制成，全密封結(jié)構(gòu)，可溫度自補償，柔韌性好，粘貼方便，性能穩(wěn)定，用于一般精度傳感器（0.05級）和應力分析。BX縮醛基底，康銅箔制成，用于較高精度傳感器（0.03級）和

2%應力分析。BHF用于高精密傳感器（0.02級）和高精度應力分析。上述基底材料均能用于等強度梁的應變測試，教學過程中可讓不同試驗組分別選用某種應變片，進行對比試驗。

2.商家交流

選定某一應變片類型后可通過即時軟件與商家進行溝通，可就試驗中可能遇到的問題獲取更多信息（表2）。

3. 產(chǎn)品購置

依據(jù)試驗目的，要求學生通過等強度梁的試驗，掌握應變片的粘結(jié)技術(shù)、應變儀的橋路連接方式，文章擬對等強度梁進行1/4橋、半橋及全橋的應變測試，原理如圖3。

圖3 等強度梁的橋路連接方式

學生需依據(jù)試驗手冊，了解試驗目的，計劃應變片采購數(shù)量，文中至少需采購5個應變片，分別對應R1、R2、R3、R4和溫度補償。如果考慮試驗過程中的損壞，需再購置2～4個應變片作為備用。

（三）試驗的開展

傳統(tǒng)試驗時，學生根據(jù)試驗指導書文字說明以及觀摩進行應變的粘結(jié)和測試。此次實踐案例中，學生可通過查閱相關(guān)店鋪網(wǎng)址提供的圖文、視頻等信息課前進行預習，如在某店鋪中就對應變片粘結(jié)過程進行了詳盡的圖片展示，如圖4所示。

圖4 網(wǎng)上可查閱的應變片粘貼教程

學生可通過本環(huán)節(jié)掌握應變片的粘結(jié)方法，印象會非常深刻。最后，利用學生自行采購的試驗用品進行加載試驗，記錄和分析數(shù)據(jù)，獲取試驗經(jīng)驗。

（四） 自主學習效果跟蹤監(jiān)測

為了監(jiān)督學生自主學習并考察效果，需設置多個環(huán)節(jié)進行考核和評價。材料購置前，要求學生依據(jù)試驗手冊，熟悉應變片的關(guān)鍵參數(shù)（電阻值、柵格長度、基底材料）等，并分組進行多媒體匯報。材料購置過程中要求存儲與商家的詳細聊天記錄，涉及關(guān)鍵參數(shù)的內(nèi)容在課堂上公開展示，教師可針對學生與商家交流過程匯總出現(xiàn)的錯誤進行討論，通過該方式讓學生更好地接受專業(yè)知識。試驗實施階段，部分學生先通過自主學習獲取應變片粘貼技術(shù)并演示操作，其余學生觀摩后在鋼桁架靜力試驗中操作。試驗總結(jié)階段，試驗成績的評定與學生粘貼在鋼桁架上應變片數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、精度相關(guān)，因此，需親自動手操作才能獲取相應成績。

四、結(jié)語

文章通過分析其他學校的創(chuàng)新教學體系，針對傳統(tǒng)教學中存在的模式單一等問題，提出了結(jié)合網(wǎng)絡平臺的結(jié)構(gòu)試驗創(chuàng)新性教學體系。將網(wǎng)絡平臺應用于土木工程結(jié)構(gòu)試驗課程教學中，通過自主學習環(huán)節(jié)，提高學生的實踐能力，具有較好的操作性。

結(jié)合網(wǎng)絡平臺教學的土木工程結(jié)構(gòu)試驗實踐環(huán)節(jié)能讓學生更好地提升自主學習能力，對指標參數(shù)的理解從簡單的接受轉(zhuǎn)化為獨立思考和探索。同時，該方式增加了學生的實踐能力，為今后的學習與工作提供寶貴經(jīng)驗。同時，文章提出的教學方式可擴展到其他課程的教學中，如土木工程材料試驗、土力學試驗、鋼筋混凝土試驗等課程。參考文獻：

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