实验教学
教学理念与改革
实验教学理念与改革思路（学校实验教学相关政策，实验教学定位及规划，实验教学改革思路及方案等）
学校实验教学相关政策
随着知识经济时代的到来，自主创新能力已成为一个国家科技事业发展的决定性因素，是国家竞争力的核心。为了满足社会对创新人才的需求，高等学校已将创新能力定位为人才培养的重要目标之一，并将实验教学定位为创新性人才培养工程的重要环节之一。针对长期以来国内高校实验教学附属于理论教学、重验证而轻探究的现实，实验教学的迫切改革已成为客观的必然。
广东工业大学是一个理工科门类齐全的省属重点院校，担负着为广东省经济建设培养理工科人才的重任，在广东省建设飞速发展的今天，为社会输送具有创新能力和实践技能的建筑技术人才更成为我们的重要使命。长期以来，我校一贯重视实验教学，重视学生工程意识和实践能力的培养，重视学生创新能力的形成，特别是在向高等教育大众化转型和发展的今天，我们以改革的态度，将实验教学真正纳入到人才培养目标中，树立先进的教育理念和实验教学观念，建立符合创新性人才要求的实验教学体系，改革和创新实验内容和实验方法，并用结构合理的实验队伍和新的体制和运行机制保证实验教学和改革的顺利实施，促进学生知识、能力、素质协调发展。
实验教学定位及规划
土木与交通工程学院历来重视实验教学，在教学中突出实践环节和地位，以培养学生动手能力为目的，进行实验教学的安排。实验教学与教师的科研相结合，以科研促教学，形成基础规范实验和创新特色实验相结合的特点,以科研提高实验教学水平,实验教学近年的发展规划主要有：
（1）大型结构构件的拟动力混合试验
拟动力混合试验目前在国内仅有清华大学等很少大学校开展,通过这个实验可以培养学生构件设计制作、应用新型测量和数据采集设备的能力，同时培养学生应用商用计算软件、编制简单计算接口程序的能力。通过实验可以使学生了解结构动力研究的最新的发展趋势,为学生以后从事超高层建筑、大跨度结构及桥梁结构设计施工的工作提供技术基础。
拟动力试验的目的是真实模拟地震对结构的作用,是用计算机直接参与实验的执行和控制,包括利用按地震实际反应计算得到的位移时程曲线驱动和控制电液饲服加载器(作动器)对结构施加荷载。拟动力实验克服了地震台台面尺寸对结构模型尺寸的限制，同时可以针对结构上部某重要构件进行拟动力抗震模拟实验。而拟动力混合试验是利用拟动力试验设备对结构重要构件进行拟动力抗震实验，整个结构进行有限元动力仿真分析，而进行拟动力试验的结构重要构件在有限元模型中以一种特殊单元“试验单元”形式出现，实现该构件拟动力试验与有限元模型间数据的实时传输通信。拟动力混合实验实现的实验与有限元分析的“无缝”对接，解决了在做结构构件实验时无法了解结构整体性能的缺陷，同时对整体有限元分析提高了分析精度。
土木工程实验中心目前拥有美国MTS大型拟动力实验系统，该系统具有1000KN、500KN、250KN共6支双作用作动器，配有400L/min超大液压源系统。同时中心拥有美国伯克利加州大学开发的开放式有限元分析工具Opensees，实验中心同时拥有由美国伯克利加州大学与MTS共同开发的接口软件，可以实现混合拟动力的实时数据通讯。
（2）足尺或大尺寸结构模型的拟静力实验
通过这个实验培养学生对土木工程实验室中大型剪力墙的认识, 对液压饲服作动器的简单了解, 从对大型结构反力钢架的使用,真正掌握材料力学中强度和刚度理论在工程中的实际意义。同时学会使用不同的传感器,特别掌握高精度数据采集系统和位移及荷载传感器的使用。
拟静力试验也称为伪静力试验，或低周反复荷载实验，属于工程结构抗震试验。是用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验过程中控制结构的变形或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下受力过程。通过试验获得结构构件超过弹性极限后的荷载—变形性能和破坏特征，用以比较和验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载能力的可靠性，进而为建立数学模型进行结构抗震非线性计算机分析提供依据。
目前土木工程实验室拥有西墙14米，南墙36米，L型反力墙，墙高14.6米，为目前国内最大的结构反力墙。同时具有拥有竖向承载5000KN的大型结构反力钢架。设备方面主要采用MTS液压饲服作动器及不同级别的拉压千斤顶。数据采集方面拥有高精度数据采集系统及高精度位移、荷载传感器。这些条件均为进行足尺或大尺寸结构模型拟静力实验提供了有力保证。
（3）建筑结构疲劳性能测试
该实验培养学生对工程结构中疲劳现象的认识，了解不同材料及构件的疲劳破坏特点, 了解结构物或构件在重复荷载作用下达到破坏时的应力比其静力强度要低得多,提高学生对复杂结构的综合设计能力。
结构疲劳试验的目的就是要了解在重复荷载作用下结构性能及变化规律。目前土木工程中心拥有500KN疲劳试验机，其控制器采用MTS控制器，其伺服阀采用两个二级伺服阀。由于该疲劳试验机极限荷载值较大，可以满足较大规模钢结构及混凝土结构的疲劳性能测试。
（4）结构动力性能及灾变过程有限元仿真
通过动力灾变建模与数值计算,使学生了解考虑强非线性、多介质耦合、能量转换和耗散等效应影响的复杂重大工程系统的快速建模理论以及强地震动场和强／台风场动力作用下重大工程动力损伤演化的高效数值计算方法，对有潜力从事研究工作的学生以兴趣启发。
通过损伤演化规律与破坏倒塌机制的研究,使学生了解重大工程的动力灾变失效破坏准则；体会研究强地震动场和强／台风场作用下重大工程的构件破坏、局部结构破坏以及整体结构破坏之间的关系对工程世纪的指导意义，揭示科学研究推动技术进步的必然。
目前土木工程试验中心拥有大型商业软件ANSYS10.0、Abaqus6.7以及具有开放源代码的有限源程序FEAP以及Opensees。目前正在招标流体分析软件CFX。在计算硬件方面具有多台高性能工作站，可实现并行高速计算。
实践教学改革思路方案
近几年由于学校加大了对土木工程实验中心经费的投入，更新了实验教学仪器设备。在加强实验室管理的基础上，以培养学生综合运用知识、提高动手能力，拓宽创新思维为目的，进行实践教学内容的改革和更新。
1、率先实行开放性实验
自2001年起，土木工程实验中心在全校率先实行了开放性实验。实行学生“预约登记、独立实验、自编报告”，即开放实验。学生可根据自己的情况提前一周预约登记，到时自行前来在实验教师指导下进行实验，实验完成后自己独立撰写实验报告。对于因特殊情况未能按时进行实验的学生，在课程结束前统一安排时间补做。“开放实验”受到学生的普遍欢迎，学生普遍感到时间上有自主权，实验的要求提高了，培养了学生的学习主动性，达到学生个性发展的目的。
2、整合实验内容
过去实验教学内容中验证性实验过多，学生感到收获小，加以精选，重新整合。经过重新整合后将实验内容安排成“两阶段、多样化”：第一阶段为基础训练实验；第二阶段为综合性、设计性实验。
在第一阶段中，学生主要学习实验仪器的使用，掌握科学实验的必要技能和基本方法。第二阶段要求学生应用已掌握的知识和方法，完成一个综合性或设计性实验，实验内容由学生在一定范围内自选，实验室提供仪器设备。同时，鼓励学生参加教师的科研活动和实验室建设。
以材料的力学性能测试实验为例，原来有低碳钢和铸铁两种材料的拉、压、剪、扭、弹性模量等实验，考虑到这些实验内容相近、方法相似，没有必要让学生自己动手做每个实验。为此，改由学生动手做低碳钢、铸铁和塑料的拉伸和弹性模量测试两个典型实验，使学生掌握材料的力学性能测试的一般原理和方法，以及万能试验机的操作方法，其余则改为演示实验，从而避免了重复，节约了时间，以便使学生有充分的时间准备第二阶段的实验。
3、改革实验教学方法
为培养学生的动手能力，改变了过去“老师手把手教，多数学生只看不动手”的实验教学方式。学生通过预习、观看实验指导课件，然后自己动手完成实验。为此，制作了“建筑结构检验”、“ANSYS上机指导”等课件，不仅方便学生自学，而且满足了开放教学的要求，提高了实验教学效率。
由于实行教学实验开放管理，现在使用大型设备的实验分组人数，由过去的每组十多人减少到每组4～5人，使用小型设备的实验分组人数，由过去的每组十多人减少到每组1～2人，增加了学生的动手机会。
实验教学方法改革的效果，使学生普遍感到：“由被动学习转变为主动学习”、“这样学到的知识，印象深刻，掌握牢固”、“学到了许多书本上学不到的东西”。
4、优化传统教学内容，增加先进测试技术
针对本科生课程《结构实验与检测技术》内容多，口径宽，涉及面广的特点，教学内容上进行了系统的整合、集成和优化，剔除落后陈旧、重复的教学内容，增加反映结构检测技术和科研成果的内容。每学期定期对教学课件进行内容更新，力争做到跟踪国内外结构实验技术发展前沿。例如，增加了“子结构”试验方法、 “混合拟动力试验方法”“结构随机疲劳试验方法”以及激光位移测量、光纤光栅测量等目前结构实验发展的最新技术。在讲解难点及新技术时，将多媒体技术、设备现场演示及学生动手操作相结合，使学生由感性认识到产生兴趣最后探究原理，循序渐进理解、掌握技术原理。
5、调动学生的学习积极性，实现“教”与“学”的互动
学生是学习的主体，教学时充分调动学生的学习积极性，发挥学生的主观能动性，鼓励学生参与到教学活动中。采用启发式教学、自主式教学、发现式教学、互动式教学，在讨论中，引导学生思考问题，达到新的高度。这样做，既锻炼了学生的思维能力，也实现学生对教学过程的自我参与，实现教学的互动。在课程教学过程中，鼓励学生提问和质疑，营造一种宽松和谐和自由交流的氛围。在课间和课后也主动与学生交流，了解学生的思想、学习和生活，了解学生的听课效果和学习难点，及时调整教学进度和改进教学方式，并通过与学生的自由交流，引导学生的求知欲望，让学生更多的了解国内外结构检测技术及有限元分析技术的最新发展，以及结构检测与有限元技术在土木工程中的重要性，激发了学生学习的积极性与主动性。
6、学生积极参与研究创新，实现“教”与“研”的结合
在本科及研究生的实践教学过程中，将创新引入考核机制，成绩的优秀直接与创新挂钩。鼓励学生成立课后科技创新小组，并在创新过程中参与讨论，给予指导，在创新经费上给予资助。例如，2005级土木工程本科生在建筑结构检验课中提出了高密度管混凝土柱的概念，该构件具有耐腐蚀、易施工变形能力强的特点，因此，在 2006年合作申请了发明专利。2005 级本科生在 2007 年全校力学架构大赛中，利用有限元上机课程《ANSYS在工程中的应用》所学的有限元知识，对其设计的悬索结构进行力学分析最终获得了承载力冠军，总成绩第二的好成绩。2005级及2006 级研究生在《结构实验与检测技术》课程中提出了钢纤维橡胶混凝土及玻璃纤维-PVC混凝土柱的概念合作申请了发明专利与实用新型专利。2004级及2007级研究生在 《力学中的工程软件》 课程学习后，合作申请到两项优化设计软件著作版权。
7、鼓励学生发表创新实验内容，培养科技写作能力
充分利用土木工程实验中心的有利条件，开出综合性、设计性实验，给学生提供更多的动手机会，变被动学习为主动参与。本科生创新实验报告采用科技论文的写作格式进行要求，内容包括，摘要，关键词，引言，正文，结论等。将具有创新内容的实验报告，帮助其修改后，鼓励其以第一作者投往相关科技杂志，协助其申请中心版面费资助。到目前为止，经指导的本科生已被核心期刊接收发表4篇论文，统计源期刊发表5篇论文。