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