1土木工程仿真實驗室建設(shè)現(xiàn)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(qū)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(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、交互仿真等先進的仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。利用計算機技術(shù),很多高校在實驗教學(xué)中開發(fā)出仿真系統(tǒng)不僅使實驗結(jié)果具可視化和直觀性,且有反復(fù)操作的特性,使實驗教學(xué)模式得到了改變,促進了教學(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驗室,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,關(guān)鍵必須配備先進的模擬軟件,目前市場缺發(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、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),要求我們對土木工程仿真模擬實驗室的建設(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驗室建設(shè)模式研究
土木工程仿真模擬實驗室建設(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)各個高校加強這類實驗室的建設(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,做到有針對性,實效性。
2.1突出教師的主體地位,全員、全過程參與建設(shè)
實驗室建設(shè)的主體以往都是實驗員,相關(guān)任課教師較少參于。建設(shè)之初,該校就把專業(yè)教師定為實驗室建設(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,組建了實驗室的教師團隊。實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,則完全由實驗室的教師參與實驗室模擬仿真儀器的設(shè)計、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)生進行仿真模擬的創(chuàng)新研究打下了基礎(chǔ)。
2.2實驗室硬件、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,對于基礎(chǔ)性、傳統(tǒng)性實驗的開設(shè)不存在問題,但專業(yè)仿真模擬實驗軟件費用較高,加之管理部門認(rèn)識上的偏差,資金往往不易到位。根據(jù)土木專業(yè)的學(xué)科特點,仿真模擬實驗項目的應(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。土木仿真模擬實驗室購置的計算機設(shè)備性能優(yōu)良,還相繼購置了一些先進的專業(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)實驗室建設(shè)模式改變了,并有效調(diào)整和重組了原有的設(shè)備,使實驗室儀器設(shè)備的配置達(dá)到了最優(yōu)化。另配備投影儀和視頻展臺等教學(xué)演示設(shè)備。同時提升了網(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,實驗室范圍內(nèi)安裝了無線網(wǎng)絡(luò),利于多種形式的實驗的進行,同時滿足了專業(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踐性較強的工程技術(shù)科學(xué),加強建設(shè)仿真模擬實踐環(huán)節(jié)是很重要的。為使實踐效果提高,學(xué)生在校內(nèi)不但可以做一些仿真模擬實驗,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(shè),將會花費一筆不小的開支,就學(xué)校自身的實力是很難達(dá)到的,因此,聯(lián)合企業(yè)共建是一個很好的選擇,一些高校與校外企業(yè)建立了校外實習(xí)基地。企業(yè)可以設(shè)立聯(lián)合基金,鼓勵學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實際開展創(chuàng)新實踐活動,校企優(yōu)勢互補,同時實驗室可以協(xié)助企業(yè)及社會開展培訓(xùn),促進實驗室自身發(fā)展。
2.4加強實驗室開放與創(chuàng)新
土木仿真模擬實驗室應(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。為保證教師和學(xué)生的科研創(chuàng)新,在實驗室值班教師的指導(dǎo)下,查閱仿真模擬相關(guān)資料,研究相關(guān)的創(chuàng)新和實驗,仿真模擬實驗教學(xué)不但展現(xiàn)了學(xué)科優(yōu)勢,還能拓寬學(xué)生的視野,學(xué)生個性化的需求得到滿足,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力,使實驗室成為培養(yǎng)人才科科研的基地。開放性實驗室不僅要在學(xué)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(fā)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(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驗室開展合作研究工作,達(dá)到活躍學(xué)術(shù)思想、促進相關(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驗室的正常運轉(zhuǎn)和良性發(fā)展。該校建立了完善科學(xué)的運行機制,實行實驗室主任負(fù)責(zé)制。實驗室日常的管理和運作由實驗室主任負(fù)責(zé),實驗室主任也是學(xué)校和企業(yè)之間的關(guān)系紐帶。為了發(fā)揮實驗室在科學(xué)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(xué)生的科研與實驗是有利的,任課教師和企業(yè)技術(shù)人員要進行定期交流,聘用施工企業(yè)技術(shù)骨干、校外設(shè)計擔(dān)任專業(yè)課程的仿真模擬實驗教學(xué),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(wù)處、資產(chǎn)處的積極支持下,根據(jù)專業(yè)學(xué)科特點,以提高實驗教學(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)揮實驗室人、財、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,除了要對國外的先進教學(xué)經(jīng)驗進行借鑒外,還要結(jié)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(shè)仿真模擬實驗室的模式。實踐證明,學(xué)生實驗的積極性可以通過仿真實驗室的建設(shè)來提高,也不受原來的實驗教學(xué)方法的限制,促進了學(xué)生動手能力以及創(chuàng)新能力的提高。與此同時,鼓勵教師自身開發(fā)仿真實驗項目,從而更加有效的提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。
