1土木工程仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀及存在問題

仿真模擬實(shí)驗(yàn)是相對(duì)于實(shí)物實(shí)驗(yàn)而言的,兩者的主要區(qū)別在于:實(shí)物實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)的對(duì)象以及使用的實(shí)驗(yàn)工具都是實(shí)物;而在仿真實(shí)驗(yàn)中,用的是虛擬的儀器以及設(shè)備。早在20世紀(jì)30年代仿真技術(shù)就出現(xiàn)了,到90年代發(fā)展到了成熟階段。近幾年來,虛擬現(xiàn)實(shí)、交互仿真等先進(jìn)的仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。利用計(jì)算機(jī)技術(shù),很多高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開發(fā)出仿真系統(tǒng)不僅使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具可視化和直觀性,且有反復(fù)操作的特性,使實(shí)驗(yàn)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(yàn)室,經(jīng)過兩年的建設(shè),初見成效,初具規(guī)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(shè)過程中也遇到一些問題:達(dá)到軟硬件條件的最合理配備,結(jié)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(yīng)的產(chǎn)品;相關(guān)專業(yè)教師參與研究的積極性較弱;與大型設(shè)計(jì)、施工企業(yè)合作還有很大的研究開發(fā)空間;管理方式和管理制度還有不斷完善的空間。這些問題的出現(xiàn),要求我們對(duì)土木工程仿真模擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)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(yàn)室建設(shè)模式研究

土木工程仿真模擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在我國大部分高校起步較晚,國家近年來的政策也在引導(dǎo)各個(gè)高校加強(qiáng)這類實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。其建設(shè)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(shè)要緊緊把握土木工程專業(yè)建設(shè)的前沿,做到有針對(duì)性,實(shí)效性。

2.1突出教師的主體地位,全員、全過程參與建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主體以往都是實(shí)驗(yàn)員,相關(guān)任課教師較少參于。建設(shè)之初,該校就把專業(yè)教師定為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)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(yàn)室的教師團(tuán)隊(duì)。實(shí)驗(yàn)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(yàn)室的教師參與實(shí)驗(yàn)室模擬仿真儀器的設(shè)計(jì)、采購、調(diào)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(yàn)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(chǔ)。

2.2實(shí)驗(yàn)室硬件、軟件建設(shè)并重

在開設(shè)了土木工程專業(yè)的高校中,大多數(shù)都具有一定的基礎(chǔ)硬件,對(duì)于基礎(chǔ)性、傳統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)不存在問題,但專業(yè)仿真模擬實(shí)驗(yàn)軟件費(fèi)用較高,加之管理部門認(rèn)識(shí)上的偏差,資金往往不易到位。根據(jù)土木專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn),仿真模擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用研究通常要使用一些高檔軟件,這就需要建設(shè)過程中軟件和硬件一起抓。土木仿真模擬實(shí)驗(yàn)室購置的計(jì)算機(jī)設(shè)備性能優(yōu)良,還相繼購置了一些先進(jìn)的專業(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,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式改變了,并有效調(diào)整和重組了原有的設(shè)備,使實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的配置達(dá)到了最優(yōu)化。另配備投影儀和視頻展臺(tái)等教學(xué)演示設(shè)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(tǒng)一組網(wǎng),學(xué)院內(nèi)部實(shí)現(xiàn)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(yàn)室范圍內(nèi)安裝了無線網(wǎng)絡(luò),利于多種形式的實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,同時(shí)滿足了專業(yè)及技術(shù)發(fā)展的需求。2.3加強(qiáng)與企業(yè)單位聯(lián)合共建土木工程是工程實(shí)踐性較強(qiáng)的工程技術(shù)科學(xué),加強(qiáng)建設(shè)仿真模擬實(shí)踐環(huán)節(jié)是很重要的。為使實(shí)踐效果提高,學(xué)生在校內(nèi)不但可以做一些仿真模擬實(shí)驗(yàn),還能根據(jù)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(yàn)。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(yàn)室的建設(shè),將會(huì)花費(fèi)一筆不小的開支,就學(xué)校自身的實(shí)力是很難達(dá)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(xí)基地。企業(yè)可以設(shè)立聯(lián)合基金,鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),校企優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),同時(shí)實(shí)驗(yàn)室可以協(xié)助企業(yè)及社會(huì)開展培訓(xùn),促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室自身發(fā)展。

2.4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開放與創(chuàng)新

土木仿真模擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)面向?qū)W校所有的教師和學(xué)生開放,為教師和學(xué)生提供創(chuàng)新的平臺(tái)。為保證教師和學(xué)生的科研創(chuàng)新,在實(shí)驗(yàn)室值班教師的指導(dǎo)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(yàn),仿真模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但展現(xiàn)了學(xué)科優(yōu)勢(shì),還能拓寬學(xué)生的視野,學(xué)生個(gè)性化的需求得到滿足,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力,使實(shí)驗(yàn)室成為培養(yǎng)人才科科研的基地。開放性實(shí)驗(yàn)室不僅要在學(xué)校開放,還要對(duì)外進(jìn)行開放。例如非本校生可以收取一定的費(fèi)用作為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展基金。增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室活力的重要前提是對(duì)外開放交流,這樣可以提高研究質(zhì)量、出更多的成果、培養(yǎng)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(shí)驗(yàn)室開展合作研究工作,達(dá)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(yùn)行機(jī)制

良好的運(yùn)行機(jī)制能夠保證實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和良性發(fā)展。該校建立了完善科學(xué)的運(yùn)行機(jī)制,實(shí)行實(shí)驗(yàn)室主任負(fù)責(zé)制。實(shí)驗(yàn)室日常的管理和運(yùn)作由實(shí)驗(yàn)室主任負(fù)責(zé),實(shí)驗(yàn)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(yàn)室在科學(xué)研究以及實(shí)驗(yàn)中的強(qiáng)大作用,實(shí)驗(yàn)室教師實(shí)行值班制度,這對(duì)于教師和學(xué)生的科研與實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)擔(dān)任專業(yè)課程的仿真模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué),加強(qiáng)鍛煉實(shí)驗(yàn)室教師的動(dòng)手能力。強(qiáng)化校、院二級(jí)實(shí)驗(yàn)室管理觀念。在校教務(wù)處、資產(chǎn)處的積極支持下,根據(jù)專業(yè)學(xué)科特點(diǎn),以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的宗旨,統(tǒng)籌規(guī)劃、合理設(shè)置、優(yōu)化管理,最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室人、財(cái)、物的投資效益。

3結(jié)語

我國土木工程學(xué)科及教育的發(fā)展,除了要對(duì)國外的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒外,還要結(jié)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(shè)仿真模擬實(shí)驗(yàn)室的模式。實(shí)踐證明,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性可以通過仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)來提高,也不受原來的實(shí)驗(yàn)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(lì)教師自身開發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,從而更加有效的提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。