基于模拟创新实践平台的土木工程专业实习机制
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摘要：土木工程是一门强调实践性和应用性的工程学科，教学过程中十分重视实习、实践环节对学生专业技能的培养。本文分析了土木工程专业在实习教学中存在的问题，然后介绍基于土木工程模拟创新实践平台的实习教学新模式，为土木工程专业实现“习而学”的工程教育理念提供了参考和借鉴经验。
关键词：土木工程；教学实践；模拟创新实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）24-0029-02
强调实践性和应用性是土木工程专业的重要特征，不仅需要从业者拥有扎实的理论知识储备，还要求具备较强的动手实践能力。在土木工程专业的本科教学过程中，教学实践是十分重要的一个环节，也是实现“习而学”工程教育理念的重要途径。通过“习”的工程实践，使“学”的理论知识得到应用，培养学生的动手实践、分析处理问题和应用创新等能力。
一、现有实习教学中存在的问题
教学实践贯穿了土木工程专业本科四年的教学全过程，并起到了不可替代的重要作用。目前土木工程的教学实践主要分为课程实习和专业实习两大类，其中课程实习（包括测量实习、力学实验和工程地质等）主要是结合所学专业课程知识，训练学生的实际动手能力，实践过程中以任课老师集中指导和学生实际操作为主。课程实习一般在校园内的实习基地开展，学生在任课教师的指导下完成相关实习活动，由于是在学校和教师主导下进行，因此课程实习的学习情况和实习效果能得到有效控制。专业实习（包括生产实习和毕业实习）主要是对学生进行工程应用能力和专业综合能力训练，一般安排学生分散进入企业进行生产实践，由企业工程技术人员担任实习指导教师，学校教师则不定期到现场进行检查和指导。在实习结束后，学校教师根据学生提交的实习报告，给出最终的专业实习成绩。专业实习更多依赖于企业，且实践基地的建设情况对实习质量的影响尤其重要。目前，在专业实习的组织和安排过程中常受一些因素的限制，最终影响了学生实习的质量，下面以土木工程专业在实习中常遇到的问题为例进行说明和分析。
1.实习地点确定困难。无论是设计单位还是施工企业，受办公条件和场地的限制，单一企业能接收的学生数量十分有限，通常最多为3—5人，因此专业实习通常需要将学生分散后派往不同企业。但当学生数量较多时，学校建立的实践基地通常难以满足需求，因此常常需要专业教师通过自己行业的人脉关系联系实习地点，这不仅消耗了教师大量的精力和资源，不具有可持续性，并且联系的实习企业也通常不具备相关指导经验，实习内容随意性较大。正式由于这些现实问题导致专业实习不仅组织困难，而且教学效果难以达到预期。
2.企业参与教学实践的积极性不高，投入实习的资源较少。尽管在目前全国土木行业高速发展和对相关专业技术人员需求旺盛的背景下，部分人才競争力较弱的中小企业为争取毕业生进入公司，会主动与学校取得联系，合作建立实习、实践基地，为学生提供相应的专业技术指导。但多数学生仅将实习企业作为学习平台，在毕业后大多选择进入其他心仪的大型企业，而真正通过实践学习留在实习企业的学生并不多。上述现状导致企业在为学生提供实践机会的过程中往往是单向付出，回报较少，最终降低了企业参与教学实践的积极性。此外，由于学校的实习经费有限，为学生提供实习场地的企业难以获得相应回报和额外收入，因此对于教学实习投入的资源和人力也较少。
3.实践基地流动性较大，不利于统一管理。由于土木工程专业的特殊性，项目的建设都具有周期性特征，建设工地在项目建成后就会撤离，因此即使学校与企业建立了长期合作关系，但要将实习、实践基地建成集吃住练为一体的固定教学点也面临许多困难，这也造成土木工程专业的教学实践基地缺乏稳定性，管理难度较大。同样，随着建设项目的流动，校外实习指导教师也会进行相应的替换，无法建立相对稳定的校外指导教师队伍。校外实习指导教师教学经验的缺乏以及教学素质的参差不齐，也导致了学生实习质量难以保证。
二、土木工程模拟创新实践平台的构建
要实现“习而学”的工程教育理念，需要为学生提供可对土木工程真实过程中各环节进行重复的实践平台。为此，贵州理工学院依托全国双创示范平台和贵州省省级双创示范基地，构建面向土木工程专业的模拟创新实践平台，为学生的专业实践提供了保障，目前实践平台包含已建和在建子平台共3个。
1.模拟制作平台。学生基于该平台可根据提供的材料依据施工流程组装成不同的结构体系，从而实现对土木工程施工阶段的模拟。其中，大一、大二学生由于还未进入主要专业课程学习，因此主要采用铁丝、木片和硬纸板等常见手工材料制作结构模型；大三、大四的同学在学习土木工程材料和土木工程施工等相关专业课程后，可基于工程材料制备相应的结构或构件模型，例如混凝土结构模型或由短钢筋和钢材组成的钢结构模型。
2.模拟加载平台。学生基于该平台可对荷载作用下结构的性能进行学习和研究，从而实现对结构试验环节的模拟。随着社会的发展进步，为满足人们对结构性能和功能的多样性要求，各种新材料、新型结构体系和创新施工方式不断涌现。而在实际工程中对于这些新技术，首先需要制作结构或构件的缩尺试件，然后通过不同类型的加载试验（例如构件的疲劳试验，结构的抗震试验、大跨结构或高层结构的风洞试验等）对结构体系和技术措施的可靠性和安全性进行验证，并对关键参数的取值进行优化，最后新技术才能运用于实际工程。但一般的土木工程的试验仪器通常体积较大且价格昂贵，还需要受过专业培训的人员进行专人操作，因此并不适用于面向本科生的专业实践。在建设模拟加载平台时，可专门采购或自制一些体积较小，价格较低且易于操作的加载设备，例如用于结构抗震试验的小型振动加载台、用于结构风洞试验的变频鼓风机系统和用于模拟桥梁结构移动荷载的遥控载重车加载系统。
3.模拟设计平台。学生基于该平台可对自己所学的理论知识和工程概念进行综合检验，也是对结构设计环节的模拟。目前，土木工程专业本科生普遍由于工程概念和理论知识的架构体系构建不够完善，因此对于结构分析和设计的能力较弱，尽管学校已开设不同结构体系的设计原理和设计方法相关课程，但学生普遍仅能解答课后习题，而对结构的分析和设计缺乏整体把握的能力。而贵州理工学院通过多次开展结构竞赛，让学生在给定工程背景的条件下，应用有限元分析软件对结构在特定荷载下的力学性能进行分析，或应用PKPM、YJK等设计软件并结合相关规范完成结构的设计，再利用CAD、天正和探索者等制图软件绘制结构施工图。此外，针对已逐步成为未来土木工程发展趋势的建筑信息模型（BIM），贵州理工学院也逐步引入Revit等相关设计软件，并安排软件开发和推广的技术人员走进校园，为老师和同学提供相应的指导，通过组织同学参加全国BIM建模大赛，既取得了不错的成绩，也增强了与其他院校的交流。同学通过模拟设计平台，逐步建立对结构分析和设计的整体概念，将所学专业知识进行了有效的整合，有利于提升学生在未来职场中的竞争力。
三、结语
教学实践是土木工程专业教学过程中一个十分重要的环节。传统依赖于企业的专业实习受多种因素的限制，学生的实践学习效果难以达到预期目标。而贵州理工学院依托全国双创示范平台和贵州省省级双创示范基地建立的模拟创新实践平台，为学生的实践学习提供了新途径，也为土木工程专业实现“习而学”的工程教育理念提供了参考和借鉴经验。
参考文献：
[1]周臻.依托结构竞赛构建开放式创新研学平台[J].高等建筑教育，2011，20（6）：129-132.
[2]周臻，陆金钰.基于“习而学”理念构建土木工程模拟创新实践平台[J].教育教学论坛，2016，（7）：146-147.
[3]王晓强.应用型本科院校土木工程专业实习环节教学实践与探讨[J].福建建材，2014，（3）：110-112.
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