程學(xué)磊 海 然 劉俊霞 惠 存
中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院(450007)
2020 年春,突如其來的新冠肺炎疫情打破了原定常規(guī)教學(xué)計(jì)劃,高等學(xué)校無法如期開學(xué)。對于土木工程專業(yè)而言,理論課程可以通過線上教育開展教學(xué),雖然教學(xué)效果不如課堂教學(xué),但教師與學(xué)生經(jīng)過短時(shí)間的適應(yīng)和磨合,也基本能保障正常教學(xué)。土木工程是距離實(shí)際應(yīng)用最近的學(xué)科之一,特別是本科教育,以基礎(chǔ)為本。土木工程材料與土木工程測量是土木建筑類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,由理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)組成[1-2]。在疫情期間,如何保障土木工程教學(xué)的成果與質(zhì)量,通過試驗(yàn)操作切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力和想象能力,是土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的當(dāng)務(wù)之急[3-6]。由于土木工程專業(yè)本科四年每學(xué)期均有對應(yīng)的緊張學(xué)習(xí)任務(wù),疫情期間牽涉的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)比較多,如土木工程材料、土木工程測量,混凝土結(jié)構(gòu)、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)等均有實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。在新冠肺炎疫情結(jié)束時(shí)間不確定的條件下,把本學(xué)期需要完成的土木工程實(shí)踐教學(xué)任務(wù)向暑假或下學(xué)期推移,無疑會增加學(xué)校、教師與學(xué)生的負(fù)擔(dān)。在此背景下,我校建筑工程學(xué)院積極貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于疫情防控工作的重要講話精神,按照中原工學(xué)院《關(guān)于做好2020 年春節(jié)學(xué)期延遲開學(xué)期間教學(xué)工作安排的通知》 要求,安排部署線上教學(xué)工作。為更好地配合理論教學(xué),學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)召集全體教師開會,圍繞2019-2020 學(xué)年第二學(xué)期開展的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了認(rèn)真籌備,堅(jiān)持“停課不停教、停課不停學(xué)”,采用線上虛擬教學(xué)的方式完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。
我校建筑工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心擁有河南省首批虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,且申報(bào)并獲批了兩項(xiàng)河南省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、一項(xiàng)校級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。本次土木工程測量實(shí)驗(yàn)采用的是潤尼爾開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與資源共享平臺。通過該虛擬仿真系統(tǒng),讓學(xué)生進(jìn)行了全站儀的使用和立井兩井定向?qū)嶒?yàn),這兩組實(shí)驗(yàn)也是土木工程測量課程中最為重要和經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)[7]。
通過該虛擬仿真全站儀的使用實(shí)驗(yàn)(如圖1 所示),讓學(xué)生生動地了解了全站儀的基本結(jié)構(gòu),認(rèn)識其主要部件的名稱和作用;能進(jìn)行全站儀的正確對中、整平、瞄準(zhǔn)和讀數(shù),掌握了全站儀測量水平角和豎直角的操作、記錄和計(jì)算方法。
圖1 全站儀的使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
圖2 兩井定向測量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
通過虛擬仿真系統(tǒng)立井兩井定向?qū)嶒?yàn)(如圖2所示),同學(xué)們能夠確定地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對位置關(guān)系;能夠確定相鄰礦井的各巷道間及巷道與老塘(采空區(qū))間的相互關(guān)系,并正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱;掌握了立井兩井定向?qū)嶒?yàn)的操作要點(diǎn)和數(shù)據(jù)分析方法。
同時(shí),結(jié)合觀看線上搜集的土木工程測量實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻,同學(xué)們加深了對全站儀的操作熟練程度,學(xué)會了對地貌的基本測量方法,提高了數(shù)據(jù)采集速度,增加了對測繪工作的了解和興趣。
土木工程測量可謂“差之毫厘,謬以千里”。通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué),同學(xué)們更加深刻地認(rèn)識到了“數(shù)據(jù)精確”的重要性,增強(qiáng)了責(zé)任感。
混凝土試塊制備與養(yǎng)護(hù)是土木工程材料實(shí)驗(yàn)的基本功。為做到停課不停學(xué),我們鼓勵學(xué)生在家里采用“用食材模擬土木工程實(shí)驗(yàn)材料,用家庭廚具、食具模擬實(shí)驗(yàn)工具”的方法進(jìn)行混凝土試塊制備實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)所用的材料和工具如表1 所列,混凝土試塊詳細(xì)制備過程如下:
首先,用濕毛巾將實(shí)驗(yàn)臺與攪拌桶擦拭一遍(圖3a),將稱量好的食材(圖3b)倒入攪拌桶,之后將水泥加入并攪拌均勻;將稱量好的自來水倒入攪拌桶中(圖3c),接著慢速攪拌 7 min 后,再快速攪拌 1 min;為方便混凝土試塊脫模,用毛刷蘸潤滑油涂抹模具內(nèi)壁(圖3d),之后將拌和好的混凝土砂漿注入模具(圖3e);攪拌桶要及時(shí)清理干凈;最后,模具放入振動臺,振動(3 min)密實(shí)(圖3f),并將制作好的混凝土試塊放入養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù),分別養(yǎng)護(hù)3 d(短期)、7 d(中期)和 28 d(長期),測試其抗壓強(qiáng)度。
表1 土木工程材料實(shí)驗(yàn)與模擬實(shí)驗(yàn)材料工具對照表
圖3 土木工程材料“食材”實(shí)驗(yàn)
通過以上土木工程材料模擬實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生對混凝土試塊制備有一個初步的感性認(rèn)識,便于其掌握混凝土試塊強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)原理,達(dá)到了土木工程材料實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。此外,我們制作了該“食材模擬”實(shí)驗(yàn)的小視頻,并被我校新聞報(bào)道,受到學(xué)校和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及廣大師生的好評,詳見中原工學(xué)院主頁新聞“身邊的榜樣 為你喝彩:建筑工程學(xué)院戰(zhàn)‘疫’時(shí)刻 實(shí)踐教學(xué)不停歇”(https://www.zut.edu.cn/info/1041/23914.htm)。
土木工程專業(yè)是實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的工科專業(yè),新冠肺炎疫情期間通過土木工程測量虛擬仿真系統(tǒng)和土木工程材料“食材”方法做到了“停課不停教、停課不停學(xué)”線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)。結(jié)合廣泛搜集的線上資源,幫助學(xué)生更好地理解理論知識,切實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力和想象能力。在打牢專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,也培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任感、使命感。