土木工程仿真模擬實驗室建設研究論文
1土木工程仿真實驗室建設現狀及存在問題
仿真模擬實驗是相對于實物實驗而言的,兩者的主要區別在于:實物實驗中,實驗的對象以及使用的實驗工具都是實物;而在仿真實驗中,用的是虛擬的儀器以及設備。早在20世紀30年代仿真技術就出現了,到90年代發展到了成熟階段。近幾年來,虛擬現實、交互仿真等先進的仿真技術應用領域不斷拓展。利用計算機技術,很多高校在實驗教學中開發出仿真系統不僅使實驗結果具可視化和直觀性,且有反復操作的特性,使實驗教學模式得到了改變,促進了教學質量的提高。山東科技大學于2012年建立了土木工程仿真模擬實驗室,經過兩年的建設,初見成效,初具規模。土木工程仿真模擬技術實際上屬于新生事物,在建設過程中也遇到一些問題:達到軟硬件條件的最合理配備,結合土木工程學科的特點,關鍵必須配備先進的模擬軟件,目前市場缺發相應的產品;相關專業教師參與研究的積極性較弱;與大型設計、施工企業合作還有很大的研究開發空間;管理方式和管理制度還有不斷完善的空間。這些問題的出現,要求我們對土木工程仿真模擬實驗室的建設要不斷研究,在研究中使其得到全面發展。
2土木工程仿真模擬實驗室建設模式研究
土木工程仿真模擬實驗室建設在我國大部分高校起步較晚,國家近年來的政策也在引導各個高校加強這類實驗室的建設。其建設模式要不斷完善和創新,只有創新再能夠不斷發展,同時它的建設要緊緊把握土木工程專業建設的前沿,做到有針對性,實效性。
2.1突出教師的主體地位,全員、全過程參與建設
實驗室建設的主體以往都是實驗員,相關任課教師較少參于。建設之初,該校就把專業教師定為實驗室建設的主體,以學校骨干教師和和企業的技術骨干為主,組建了實驗室的教師團隊。實驗室教師必須深入了解土木工程相關技術。為讓教師的技術水平提高,則完全由實驗室的教師參與實驗室模擬仿真儀器的設計、采購、調試工作,企業的技術骨干起到協助的作用。采取這樣的做法,能夠使實驗室教師深入地了解土木工程前沿技術,為教師和學生進行仿真模擬的創新研究打下了基礎。
2.2實驗室硬件、軟件建設并重
在開設了土木工程專業的高校中,大多數都具有一定的基礎硬件,對于基礎性、傳統性實驗的開設不存在問題,但專業仿真模擬實驗軟件費用較高,加之管理部門認識上的偏差,資金往往不易到位。根據土木專業的學科特點,仿真模擬實驗項目的應用研究通常要使用一些高檔軟件,這就需要建設過程中軟件和硬件一起抓。土木仿真模擬實驗室購置的計算機設備性能優良,還相繼購置了一些先進的專業軟件,軟件主要包括材料力學仿真、建筑材料仿真、建筑施工仿真、工程管理仿真。這樣一來,傳統實驗室建設模式改變了,并有效調整和重組了原有的設備,使實驗室儀器設備的配置達到了最優化。另配備投影儀和視頻展臺等教學演示設備。同時提升了網絡環境,與學院的辦公網絡統一組網,學院內部實現了局域網互聯、資源共享,具備網上辦公和網上教學的特點,實驗室范圍內安裝了無線網絡,利于多種形式的實驗的進行,同時滿足了專業及技術發展的需求。2.3加強與企業單位聯合共建土木工程是工程實踐性較強的工程技術科學,加強建設仿真模擬實踐環節是很重要的。為使實踐效果提高,學生在校內不但可以做一些仿真模擬實驗,還能根據學校的條件,去到生產企業中做一些真實的實驗。另外,一個完善的且具有較高水平的土木仿真模擬實驗室的建設,將會花費一筆不小的開支,就學校自身的實力是很難達到的,因此,聯合企業共建是一個很好的選擇,一些高校與校外企業建立了校外實習基地。企業可以設立聯合基金,鼓勵學生結合生產實際開展創新實踐活動,校企優勢互補,同時實驗室可以協助企業及社會開展培訓,促進實驗室自身發展。
2.4加強實驗室開放與創新
土木仿真模擬實驗室應面向學校所有的教師和學生開放,為教師和學生提供創新的平臺。為保證教師和學生的科研創新,在實驗室值班教師的指導下,查閱仿真模擬相關資料,研究相關的創新和實驗,仿真模擬實驗教學不但展現了學科優勢,還能拓寬學生的視野,學生個性化的需求得到滿足,培養了他們的創新能力,使實驗室成為培養人才科科研的基地。開放性實驗室不僅要在學校開放,還要對外進行開放。例如非本校生可以收取一定的費用作為實驗室的發展基金。增強實驗室活力的重要前提是對外開放交流,這樣可以提高研究質量、出更多的成果、培養更多的人才。合作研究、開放課題等多種形式吸引外單位研究人員到實驗室開展合作研究工作,達到活躍學術思想、促進相關技術創新的目的。
2.5建立良好科學的運行機制
良好的運行機制能夠保證實驗室的正常運轉和良性發展。該校建立了完善科學的運行機制,實行實驗室主任負責制。實驗室日常的管理和運作由實驗室主任負責,實驗室主任也是學校和企業之間的關系紐帶。為了發揮實驗室在科學研究以及實驗中的強大作用,實驗室教師實行值班制度,這對于教師和學生的科研與實驗是有利的,任課教師和企業技術人員要進行定期交流,聘用施工企業技術骨干、校外設計擔任專業課程的仿真模擬實驗教學,加強鍛煉實驗室教師的動手能力。強化校、院二級實驗室管理觀念。在校教務處、資產處的積極支持下,根據專業學科特點,以提高實驗教學質量、培養學生創新能力的宗旨,統籌規劃、合理設置、優化管理,最大限度地發揮實驗室人、財、物的投資效益。
3結語
我國土木工程學科及教育的發展,除了要對國外的先進教學經驗進行借鑒外,還要結合國情以及各個高校自身情況,不斷摸索出一條符合我國實際的建設仿真模擬實驗室的模式。實踐證明,學生實驗的積極性可以通過仿真實驗室的建設來提高,也不受原來的實驗教學方法的限制,促進了學生動手能力以及創新能力的提高。與此同時,鼓勵教師自身開發仿真實驗項目,從而更加有效的提高應用型人才培養質量。
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