课程简介

一、课程发展的主要历史沿革

    结构试验与检测加固课程是土木工程专业重要的专业基础课程，是一门实践性很强的专业技术课程。本课程的任务是通过理论和实验的教学环节，使学生掌握结构试验、检测鉴定与加固等方面的基本知识和基本技能，并能根据工程设计、施工和科学研究任务的需要，完成一般建筑结构的试验设计与试验规划，能对危旧工程结构进行可靠性检测鉴定与加固设计，并通过一系列实验活动得到一定的实践训练。该课程内容丰富，实用性强，特别注重实验技能的培养，是一门涉及材料、结构、机械液压、仪器仪表、自动控制等多学科且发展迅速的课程。随着科学技术的进步，新型实验设备与自控技术的不断发展，新型加固材料与加固技术的不断推新，该课程的内容也在不断扩充和更新，理论不断丰富和深化，分析方法及实验手段不断完善和发展。
    我校1956年并校，并校之初即已开设有建筑结构试验课程和设置有混凝土教研组及结构实验室，属于当时的建筑工程系。教研组和结构实验室共同负责建筑工程系学生以及建筑系等学生的建筑结构试验课程教学与实验工作。当时建工系的学生分为工民结及工民建等多个专业，其中工民结专业尤以结构方面为重点，特别注重学生科研动手能力的培养，因此结构试验课程为主要的教学内容。并校之初，钢筋混凝土教研组的人数已达20人左右，有赵文钦、张剑霄、姜维山、刘洪廷、卫云亭、顾智华、方雪兰、宋金声、严鸿森、刘志鸿、童岳生、司徒戎生、王清敏、丰定国、李振权、刘金彪、邱登莽等一批国内知名的教授；当时的结构实验室也有8人左右，有赵文钦、张剑霄、姜维山、童岳生、丰定国、等知名教授长年深入结构实验室从事科学试验研究与试验教学工作指导，有欧阳蒲、李德成、付恒青、李书信、周小真等教授执教与管理，还有一帮年富力强、经验丰富、专业配套的教辅队伍，保障了实验教学与科研任务的顺利完成。以后随着发展，教研组及实验室的人员不断增加，80年代教研组教师最多达40多人，结构实验室高峰时期的专职人员达20多人。
    在并校之初，结构试验这门课程采用的是由哈工大文兆翔翻译的苏联教材，并为本科生开设了包括无损检验、结构静载试验仪器设备参观、电阻应变仪使用和梁共振在内的四个实验项目。后来随着我国经济建设的发展以及教学改革，逐步采用学校自编教材。编写教材的过程不断发展及完善，由抄笔记、自印讲义到正式出版。值得提出的是，我校是全国开设结构试验课程最早的高等学校之一，自编自印的结构试验教材在全国最早开始使用，且一直沿用至85年全国首套结构试验统编教材出版。从60年代，我校钢筋混凝土结构教研组的教师，参加编写了我国首批高等学校试用教材中的钢筋混凝土结构教材，当时称为通用教材，该教材由3个院校（清华、同济、我校）编写，并由当时的中国工业出版社出版。除此以外，60年代还自己编写了钢筋混凝土结构及砖石结构方面的教材，由人民教育出版社出版。随着我国各方面事业的发展，教材的编写及出版进一步发展完善。自70年代开始，编写及出版了全套的教材，其中包括建筑结构试验、钢筋混凝土结构、砖石结构、抗震结构、特种结构等等，基本上建立了较为完整的体系。86年何保康教授将美国哈佛大学G.M.Sabnis等编著的《结构模型和试验技术》引入我校，并组织教研室钱国芳、付恒箐教授翻译出版；92年由付恒箐教授主编的《建筑结构试验》正式出版发行。自此以后，特别是改革开放以来，我校钢筋混凝土结构教研室教师所编写的教材及科技书籍，门类及数量更是大有发展，据估计至少有60本。在教材建设方面，还有一事应当提出，70年代由当时的建设部组织成立了高等院校教材编审委员会，其中结构类教材编审委员会有清华、同济、浙大、南工、哈建院、重庆建院、天大以及我校组成，我校钢筋混凝土结构教师代表我校属于该委员会的成员。
    结构试验与检测加固的课程内容，与我国有关设计规范、试验检验标准密切相关。我国自60年代开始有自己的结构设计规范及试验检验规程；70年代、80年代以及2000年以后所有历次相关规范的修订，我校钢筋混凝土结构教研组的教师，有的参加规范科研项目的研究，有的参加规范与规程的编制或修订。研究的项目主要有钢筋混凝土柱抗震性能、钢筋混凝土构件及结构的抗震性能、砌体结构的抗震性能、钢筋混凝土构件接头的抗震性能等。所进行的试验及规模都是比较大的，取得了不少成果，有的被有关国家规范所采用。我国的建筑抗震设计规范、混凝土结构设计规范和砌体结构设计规范等，都曾有教师作为我校代表参加过编制。
    在科研方面，除结合规范要求的项目以外，还结合需要进行过其他研究。早期的研究主要有：钢筋混凝土结构的抗震性能、结构极限平衡、预应力混凝土结构、偏压构件、砌体结构抗震、厂房排架柱、薄壳结构承载性能、以及结构的分析计算等。以后科研更是大为发展，取得不少成果。钢筋混凝土结构教研组在文革前已开始招收培养硕士研究生，前后培养的研究生有刘洪廷、王崇昌、赵鸿铁等。
    1995年，我校工民建专业改制组合为建筑工程专业，并以优秀成绩首次通过国家建设部组织的全国高等教育建筑工程专业教育评估；1998年全国高等教育专业目录调整后，为适应“大土木”发展的需要，我校在建筑工程专业的基础上，拓宽为土木工程专业，内设有建筑工程、岩土工程、道桥工程三个专业方向。2000年又以优秀成绩通过全国高等教育土木工程专业评估委员会的专业复评。在专业的整个发展过程中，结构试验课程的内容不断丰富、整合和更新，以适应“大土木”的要求。近年来注重教材建设，先后正式出版了四本教材，即《土木工程结构试验》（姚谦峰、陈平主编，中国建筑工业出版社2001），《建筑物可靠性鉴定和加固》（姚继涛、马永欣等编著，科学出版社，2003），《结构试验》（马永欣、郑山锁编著，科学出版社，2001），《结构试验与检测加固》（熊仲明、朱军强等编著，中国建筑工业出版社2006）。其中《土木工程结构试验》目前已经第六次印刷，在全国20多个土木建筑类高等学校中广泛使用，应用效果良好；《结构试验》（科学出版社）已被全国10多所大学采用。在新教材的编写中，吸纳了工程结构试验领域的最新研究成果及试验设备发展领域的最新进展，突出了新体系、新内容和新规范的特点，为我国培养适应“大土木”要求的综合型高素质人才提供了条件。
    我校土木工程专业是全国高等教育土木工程专业指导委员会和全国高等教育土木工程专业评估委员会委员单位；也是教育部所属全国土木工程专业教学研究会副会长单位；还是高等教育出版社土木工程系列教材编委会副主任单位。我校的结构与抗震实验室是原冶金工业部、目前的陕西省及教育部重点实验室，是全国土木工程领域规模最大，设备最先进的结构实验室之一，是我国土木类重要的科学研究与人才培养基地。

二、教学内容

1. 课程内容体系结构
    《结构试验与检测加固》是一门以试验为手段的科学，研究和发展工程结构的新材料、新体系、新工艺，检验和修正工程结构的计算分析和设计理论，并不断探索工程新理论、新技术，对工程结构科学的发展起着重要的作用，具有很强的实践性。该课程是研究各种工程结构在各种荷载作用下科学试验规划、试验、数据测量与分析，以及对已有建筑物的现场检测、可靠性鉴定和维修加固等内容，同时也是一门涉及学科较广、综合性较强的课程。该课程主要涉及数学、力学、材料、结构、机械液压、电子仪表和计算机控制理论等方面的知识，其先行课程主要有：工程数学、理论力学、机械设计基础、材料力学、结构力学、建筑材料、施工技术、混凝土结构、砌体结构和钢结构等。课程内容按教学性质主要可分为以下3种类型：（1）知识和认识型，包括结构试验的分类，试验荷载的模拟，仪器仪表的用途与要求，静动载试验方法，结构可靠性，检测鉴定标准，结构无破损检测方法、加固材料与加固方法等各类专业基础名词、术语和概念等；（2）技能型，例如根据各种结构作用荷载及实验目的，规划设计加载方案、测试方案、数据采集分析方法，亲自动手完成试验过程，提交试验报告等；（3）逻辑推理和综合分析，例如根据试验结果或现场检测与分析结果，结合国家现行的检验标准规程，对试验对象或所提出的理论进行准确的评判，对已有危旧建（构）筑物的可靠性提出鉴定意见，并对建筑物的处理提出合理化建议等。
    《结构试验与检测加固》的课程内容体系结构为：

三、教学条件

    《结构试验与检测加固》课程所选用的教材，均能反映现代结构试验研究领域和科学技术的最新发展水平，具有先进性和前瞻性，符合教学大纲的要求。多年来，除选用一些我校主编的土木工程学科专业指导委员会推荐教材《土木工程结构试验》和《建构筑物可靠性鉴定和加固》等，还编写了大量的结构试验的辅导教材及实验指导书等。据不完全统计，教研室实验室共编写试验系列教材及教辅教材共10余部，例如付恒箐教授主编的《建筑结构试验》，姚谦峰、陈平教授主编的《土木工程结构试验》，马永欣、郑山锁教授主编的《结构试验》，姚继涛教授主编的《建筑物可靠性鉴定和加固》，熊仲明教授主编的《结构试验与检测加固》，龚安礼、王泽军等编写的《结构试验与检测加固实验指导书》、王泽军、喻磊编写的《结构试验与检测加固》教学课件、刘云高工编写的《结构试验100题问答》，张兴虎高工汇编的《土木工程专业本科生结构实验教学录像》、刘熙、郭昕编著的《结构实验室数据库查询系统》、王泽军、龚安礼、喻磊编汇的《建构筑物动力特性现场实测开放性试验教学录像》等。
    为促进学生拓宽知识面和主动学习，在鼓励学生充分利用学校图书馆、计算中心、现代教育中心等教学资源的基础上，学院还单独建立了院级图书和期刊资料室，收藏各种图书、参考资料以及中外文期刊达4万5千余册，其中与本课程相关的参考资料达1万余册。并且还与学校图书馆合作，建立了便捷的校内网络图书、期刊查询系统；此外，通过教育网，实现了与兄弟院校相关专业图书、期刊、毕业论文等资料的资源共享。以上措施，提高了学生查阅国内外最前沿学术资源的效率，极大地激发了学生学习的主动性。
    本课程的实验教学在结构与抗震实验室进行。实验室组建于1956年并校初期，由原西北工学院、东北工学院、青岛工学院、苏南工专四所院校土木类专业人员、设备组合而成。1998年前为原冶金工业部重点实验室，1998年后为陕西省重点实验室，2005年又获准建设教育部重点实验室。它是我国西部地区门类最全、规模最大的土木工程研究中心，也是全国土木工程领域大型重点实验室之一。实验室以结构工程国家重点学科、土木工程博士后流动站、土木工程一级学科博士授权单位和相关八个硕士点为依托，经过近50年来几代人的不懈努力，形成了在全国土木工程领域具有良好影响的八个特色研究方向，树立了独具特色结构实验教学方法，为全国土木建筑工程行业的科技进步，土木工程类高校结构实验教学与人才培养做出了突出贡献。为提高实验教学与科研水平，学校加大了对实验室的投资力度，新扩建成的土木实验大楼使供本课程教学试验的实验室建筑面积达到3000m2，有国内一流的大型电液伺服程控试验机系统，大型地震模拟振动台系统及多套高速数据采集分析系统等先进的实验设备仪器300余台（套），固定资产达2000多万元，形成了完全能够满足教学要求的设备先进、配套齐全、全天候开放的国内一流实验室，为实践性教学创造了良好的教学环境。
    学院投入大量资金，建设了土木工程结构计算中心及局域网，全部教师、学生宿舍和各实验室均配备了微机并与校园网相连，学院还投入近30万元购置和自制与本课程相关的系列软件和网络课件，课内外教学和答疑的软、硬件教学环境已经建立，网络教学已初具规模。在此网络平台上，不仅满足了本课程的教学需要，而且将最新的学科前沿知识引入了课内外的教学中，已形成了立体交叉、方便快捷的各种途径和手段。

四、教学方法与教学手段

   本课程的教学内容需通过课堂教学、实验教学、实验观摩等教学环节来全面掌握，其中课堂教学和实验教学是关键。在课堂教学中，我们采用了下述教学方法：
   （1）注重课堂教学内容的逻辑性和科学性
    对结构试验与检测加固课程，以“结构试验、检测技术与加固方法”为主线，同时辅以必要测试原理和技术要求等内容。在课堂讲授时，应注意各部分内容之间的内在联系，从上一部分内容自然过渡到下一部分内容，使学生思路清晰，易于掌握。 注重知识基本点、重点、难点和方法的讲授。在教研室集体备课中，强调课堂教学的内容不一定和课本上的内容完全一样，应该是把课本上的内容提炼出来讲给学生，并要求教师把基本的、重要的、困难的知识点讲述清楚，让学生掌握方法并能举一反三。要求教师讲课时一定要有重点，重点要简明扼要，易于掌握。 注重教学内容的不断更新和扩展，对已经过时和陈旧的内容，在编写教材时应坚决删除。要求讲课时及时补充一些学科的发展前沿和动态，列举足够数量的工程试验实例加以分析，培养学生的学习兴趣和创新意识。
   （2）启发式教学方法
    启发式教学最重要的是引导和启发学生思考，并给学生留出充分的思考空间，以便启发和引导学生思考。为此，要求教师按照“提出问题→分析问题→解决问题→结论和讨论”的思路，组织好课堂教学。
   （3）互动教学方法
    实行教学互动，要求教师和学生之间要有对话和交流，同时学生对老师提出的问题要有响应。 实现教学互动，首先要发挥教师在课堂教学中的主导作用，要求教师精心设计教学过程中不同阶段能够启发学生思考的问题。其次是要尊重学生在教学活动中的主体地位，使学生对老师提出的问题要有响应，要积极地去思考问题和回答问题。在互动教学中，教师要善于引导学生思考。