1土木工程仿真实验室建设现状及存在问题
仿真模拟实验是相对于实物实验而言的,两者的主要区别在于:实物实验中,实验的对象以及使用的实验工具都是实物;而在仿真实验中,用的是虚拟的仪器以及设备。早在20世纪30年代仿真技术就出现了,到90年代发展到了成熟阶段。近几年来,虚拟现实、交互仿真等先进的仿真技术应用领域不断拓展。利用计算机技术,很多高校在实验教学中开发出仿真系统不仅使实验结果具可视化和直观性,且有反复操作的特性,使实验教学模式得到了改变,促进了教学质量的提高。山东科技大学于2012年建立了土木工程仿真模拟实验室,经过两年的建设,初见成效,初具规模。土木工程仿真模拟技术实际上属于新生事物,在建设过程中也遇到一些问题:达到软硬件条件的最合理配备,结合土木工程学科的特点,关键必须配备先进的模拟软件,目前市场缺发相应的产品;相关专业教师参与研究的积极性较弱;与大型设计、施工企业合作还有很大的研究开发空间;管理方式和管理制度还有不断完善的空间。这些问题的出现,要求我们对土木工程仿真模拟实验室的建设要不断研究,在研究中使其得到全面发展。
2土木工程仿真模拟实验室建设模式研究
土木工程仿真模拟实验室建设在我国大部分高校起步较晚,国家近年来的政策也在引导各个高校加强这类实验室的建设。其建设模式要不断完善和创新,只有创新再能够不断发展,同时它的建设要紧紧把握土木工程专业建设的前沿,做到有针对性,实效性。
2.1突出教师的主体地位,全员、全过程参与建设
实验室建设的主体以往都是实验员,相关任课教师较少参于。建设之初,该校就把专业教师定为实验室建设的主体,以学校骨干教师和和企业的技术骨干为主,组建了实验室的教师团队。实验室教师必须深入了解土木工程相关技术。为让教师的技术水平提高,则完全由实验室的教师参与实验室模拟仿真仪器的设计、采购、调试工作,企业的技术骨干起到协助的作用。采取这样的做法,能够使实验室教师深入地了解土木工程前沿技术,为教师和学生进行仿真模拟的创新研究打下了基础。
2.2实验室硬件、软件建设并重
在开设了土木工程专业的高校中,大多数都具有一定的基础硬件,对于基础性、传统性实验的开设不存在问题,但专业仿真模拟实验软件费用较高,加之管理部门认识上的偏差,资金往往不易到位。根据土木专业的学科特点,仿真模拟实验项目的应用研究通常要使用一些高档软件,这就需要建设过程中软件和硬件一起抓。土木仿真模拟实验室购置的计算机设备性能优良,还相继购置了一些先进的专业软件,软件主要包括材料力学仿真、建筑材料仿真、建筑施工仿真、工程管理仿真。这样一来,传统实验室建设模式改变了,并有效调整和重组了原有的设备,使实验室仪器设备的配置达到了最优化。另配备投影仪和视频展台等教学演示设备。同时提升了网络环境,与学院的办公网络统一组网,学院内部实现了局域网互联、资源共享,具备网上办公和网上教学的特点,实验室范围内安装了无线网络,利于多种形式的实验的进行,同时满足了专业及技术发展的需求。2.3加强与企业单位联合共建土木工程是工程实践性较强的工程技术科学,加强建设仿真模拟实践环节是很重要的。为使实践效果提高,学生在校内不但可以做一些仿真模拟实验,还能根据学校的条件,去到生产企业中做一些真实的实验。另外,一个完善的且具有较高水平的土木仿真模拟实验室的建设,将会花费一笔不小的开支,就学校自身的实力是很难达到的,因此,联合企业共建是一个很好的选择,一些高校与校外企业建立了校外实习基地。企业可以设立联合基金,鼓励学生结合生产实际开展创新实践活动,校企优势互补,同时实验室可以协助企业及社会开展培训,促进实验室自身发展。
2.4加强实验室开放与创新
土木仿真模拟实验室应面向学校所有的教师和学生开放,为教师和学生提供创新的平台。为保证教师和学生的科研创新,在实验室值班教师的指导下,查阅仿真模拟相关资料,研究相关的创新和实验,仿真模拟实验教学不但展现了学科优势,还能拓宽学生的视野,学生个性化的需求得到满足,培养了他们的创新能力,使实验室成为培养人才科科研的基地。开放性实验室不仅要在学校开放,还要对外进行开放。例如非本校生可以收取一定的费用作为实验室的发展基金。增强实验室活力的重要前提是对外开放交流,这样可以提高研究质量、出更多的成果、培养更多的人才。合作研究、开放课题等多种形式吸引外单位研究人员到实验室开展合作研究工作,达到活跃学术思想、促进相关技术创新的目的。
2.5建立良好科学的运行机制
良好的运行机制能够保证实验室的正常运转和良性发展。该校建立了完善科学的运行机制,实行实验室主任负责制。实验室日常的管理和运作由实验室主任负责,实验室主任也是学校和企业之间的关系纽带。为了发挥实验室在科学研究以及实验中的强大作用,实验室教师实行值班制度,这对于教师和学生的科研与实验是有利的,任课教师和企业技术人员要进行定期交流,聘用施工企业技术骨干、校外设计担任专业课程的仿真模拟实验教学,加强锻炼实验室教师的动手能力。强化校、院二级实验室管理观念。在校教务处、资产处的积极支持下,根据专业学科特点,以提高实验教学质量、培养学生创新能力的宗旨,统筹规划、合理设置、优化管理,最大限度地发挥实验室人、财、物的投资效益。
3结语
我国土木工程学科及教育的发展,除了要对国外的先进教学经验进行借鉴外,还要结合国情以及各个高校自身情况,不断摸索出一条符合我国实际的建设仿真模拟实验室的模式。实践证明,学生实验的积极性可以通过仿真实验室的建设来提高,也不受原来的实验教学方法的限制,促进了学生动手能力以及创新能力的提高。与此同时,鼓励教师自身开发仿真实验项目,从而更加有效的提高应用型人才培养质量。
作者：李楠 单位：山东科技大学资源与土木工程系
