实验课程设计论文

2022-05-13

今天小编给大家找来了《实验课程设计论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：大学生的实践环节在整个专业教学中具有举足轻重的地位，综合性实验是锻炼学生综合素质的重要过程。工艺实践课程的开设，使学生在创新性、研究思维、科研技能、团队合作精神等方面都能得到很好训练。以学生为主的工艺实践教学，通过制定合理的实验教学体系和成绩评价体系，既锻炼了学生的思考和动手能力，又提高了实验的主动性和积极性。

第一篇：实验课程设计论文

《机械设计基础》实验课程的探究

[摘要]《机械设计基础课程》是机械加工专业及计算机类专业的必修技术基础课，为学习其他专业课程及运用和维修機械设备奠定必要的基础，应用性很强。该课程主要研究常规通用零件和机械传动的原理、运用和维护的方法，是一门实践性很强的课程。课程培养学生分析机构运动，设计简单机械的能力;要求掌握典型机械零件、常用机构的实验方法和实验技能，具有较强的理论性、实践性、综合性和创新性。作为实践性很强的学科，实验教学环节显得尤为重要。实验教学能够培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，是启迪学生创新思维、开拓其创新潜能的重要手段。为此，对中职院校《机械设计基础》课程开设实验教学进行反思，提出实验教学体系的构思及实验室的建设，更新实验教学的内容、手段和方法，创建新的学生实验成绩评价办法，以满足培养高素质创新人才的要求。

[关键词]实验课程;机械设计;教学

[DOI]1013939/jcnkizgsc201519254

1《机械设计基础》课程教学及实验课程的现状[JP]

目前，大部分中职院校教学条件有限，在授课中教师任然是以示教板或多媒体课件的方式进行直观的讲授，学生只有被动的接受，很少主动地对内容进行思考，最终达到的效果也只是对理论知识的掌握，学生并不能积极主动的参与到教学中，难以提高学生学习兴趣。

机械行业在近几十年来得到了较快的发展，行业发展对机械设计也提出了新的要求。但在教学过程中，使用的教材还是以传统、经典的教学理论为主，缺乏先进技术的引入，导致《机械设计基础》的教学只是基础教学，教学内容缺乏新的设计理论和方法。

该课程主要讲授的内容是组成机器的一些常用机构和通用零件的机构、原理及应用等基本知识，要求学生初步具有分析、设计和选用机构及零件的能力，有较强的综合性和实践性，但内容繁杂，缺乏系统性。经常出现学生毕业工作后在实际的接触中对一些常用的机构和零件，例如联轴器、轴、轴承等仍不知所以然，甚至不认识。归根结底，我们中等职业教育的学生，学习基础差，课程内容虽然在生活中很常见，但平日里缺乏观察，学起来抽象，缺乏想象能力，又没有相关的工作经验，书本与黑板上出现的简单线条使他们无法与结构复杂的机械零件联系起来。

因此，在教学中首先应解决学生的感性认识，开设《机械设计基础》实验课程，以先进的教学理念为指导，做好教学目标设计。但在中职院校中，大多是因教学条件有限，实验室设备不健全，或者完全没有机械设计实验室，实验教学环节大多是被忽略的，造成学生不能对所学知识灵活的运用，理论与实践完全脱离。学生能力的培养比知识传授更为重要，实验教学目标必须突出社会所需的各种能力培养，出动手能力外，还要着眼于学生未来发展，关注知识综合应用能力、创新意识和思维设计，实现“学以致用”的终极目标。

2建立实验室及对实验室的几点要求

中职院校应对《机械设计基础》实验室引起重视，并建设本课程的专门实验室，具备实验与理论一体化教学的能力。结束教师带着模型与示教板进课堂的时代，实验室的建设首先按照以培养学生工程应用能力、创新设计能力为主线，计算机应用能力、工程实践能力、动手能力为辅线的思路展开;其次应与机械科学、机械工业现状与发展趋势相一致。实验室的建设实验室在规划时，应注重经济效益，以最小的投资，建设出最具特色的实验室。根据大纲对课程实验的要求，应配备足够数量的常规仪器与设备，具有独立的实验操作平台，将教学模型及常用机构、零件的展示柜环布于教室，添置投影仪与学生用电脑。

教师制作课程内容相关的多媒体课件，收集大量图片与视频材料，并根据教学内容与学生的接受能力安排在专业教室上课。讲授的同时，学生可直接观察零件或机构的模型，并通过老师的讲解，课件的演示，对所讲授内容得到更为深刻的理解与掌握，提高学习兴趣，并开设网络课堂。拟将各类拓展实验项目以网络为基础，开设与实物实验相对应的虚拟实验内容，使学生可以利用网络进行虚拟实验。例如齿轮范成实验，利用计算机仿真实验可代替一笔笔绘制类似加工过程，省时省力且更具体形象。

根据大纲对实验课程的要求，学生还要完成《机械设计基础》实验项目，这些实验项目不仅培养了学生的创新精神和实践能力，还加强了学生对仪器设备的操作、机械结构的拆装等实践动手能力，为学好后续课程打好基础。

3实验课程体系的建立

基于上述机械设计教学中出现的不足以及对实验室的建设，我们培养综合素质较高，且具有较强动手能力和创新能力的新型人才，要打破原有教学模式，提升试验课程的地位，建立新型试验课程体系。

31建立新型实验教学方法

首先按照目前教学大纲要求开设经典的实验，学生通过经典实验能对所学知识进一步掌握和灵活运用，能够提升学生的感性认识。其次为培养学生的创新能力和实践能力，我们新增开设综合性实验，综合之前学过的专业基础课程，涵盖材料、制图、极限配合、工程力学等多方面内容，培养学生的创新意识及综合实践能力。针对不同的实验项目，采用不同的教学模式。充分发挥学生的自主性，合理采用“项目驱动”法，以课题的形式让学生以团队合作的方式自主研究，评价其可行性，提高自学及讨论研究能力。

试验中要以学生为主体，发挥学生的主动性和钻研精神，教师在实验过程中以引导为主，重视理论指导，对于拓展性知识，教师首先要做好铺垫，以免学生因理论知识不足失去实验兴趣。在实验过程中，教师要积极鼓励学生创新，培养学生创新意识及能力，加强创新技法的应用，引导学生深入把握实验原理，强化动手环节和数据分析处理环节，培养学生的表达能力与沟通能力。

32建立科学的实验成绩评价体系

以往的机械设计考核中，只采用试卷考试的方法，将考试成绩作为评价学生学习能力的唯一标准，严重限制了实验课程考核的必要性。实验课程的评价方式只是根据学生的实验报告来打分，而且实验成绩作为平时成绩的一小部分，在总成绩中所占比例微乎其微。因此导致部分学生对实验课程不重视，不认真做实验，抄袭别人实验数据等现象。所以笔者认为，该课程成绩应以实验考核为主，采取实验理论和实验操作相结合的考试方式，书面考核重点理论知识并以占据总分小比例为辅。教师需根据培养目的和培养方案制定合理、公平的考核方案，督促学生认真完成每一个实验。考核的方式既包含书面考试、实验报告评价，还包括观察学生实验过程、展示技能，体现创新能多种形式进行综合评定。

33建设一体化师资力量

随着实验教学的不断改革，先进设备的应用，综合性实验内容的增加，这就要求教师不但要具备扎实的理论基础，还要有较强的实践动手能力，达到“一体化”教师的要求。21世纪是科技的竞争，归根结底是人才的竞争。现在大多数中职院校仍存在着理论教师只愿意承担理论教学，不愿承担实验教学任务，很少花时间去了解专业方面的新知识，更谈不上接触专业的前沿领域，对实验教学工作的重要性认识不足，缺乏对“一体化教学”的认知。要改变理论教师不兼实验教学的状况，鼓励和提倡理论教师担任实验教学，对于综合性、设计性的实验，理论教师最清楚课程当中要解决的问题，通过理论指导可进一步改进实验教学的效果，实验得到进一步完善，还能避免理论教学与实验教学相脱节的现象。

4结论

机械设计基础课程实验教学势在必行，是学生今后走向工作岗位的桥梁。学校应对该课程的实验教学引起重视，鼓励理论教师参与实验教学，带领学生进行创造性活动，培养学生动手能力和创新精神，切实开展该课程的“一体化教学”，为学生后续课程的学习和今后的发展打下扎实基础。

2011年2月，国务院学位委员会通过将艺术学科独立成为“艺术学门类”：原属“文学门类”的艺术学科告别和中国语言文学(0501)、外国语言文学(0502)、新闻传播学(0503)、艺术学(0504)四个并列一级学科，成为新的第13个学科门类“艺术学门类”。艺术学从文学门类中分离，标志着艺术学已成为与自然科学学科互补共进的人文学科的重要组成部分，是对我国艺术学科发展成绩的肯定。艺术学门类的设置对我国学科专业设置和人才培养提供了更大的空间和自主性，同时也伴随着新的思考和挑战。艺术学科有不同于其他学科的学科特点，高等艺术院校教师的科研评价方法也相应不同于其他学科。

作者：陶钰皎

第二篇：工艺实验课程的设计与实践

摘要：大学生的实践环节在整个专业教学中具有举足轻重的地位，综合性实验是锻炼学生综合素质的重要过程。工艺实践课程的开设，使学生在创新性、研究思维、科研技能、团队合作精神等方面都能得到很好训练。以学生为主的工艺实践教学，通过制定合理的实验教学体系和成绩评价体系，既锻炼了学生的思考和动手能力，又提高了实验的主动性和积极性。

关键词：工艺实验课;课程设计;实践

一、引言

实践教学是加强学生专业知识教育，提高学生综合素质，培养学生实践能力和创新能力的重要环节[1]。社会上需要理论和实践能力充分结合的综合型人才，所以我们应该把实验教学提升到实践科学的高度来认识、探索、研究和实施，研究实践方法，强化实践过程，提高学生综合分析问题和解决问题的能力[2]。工艺实验就是这样一类专业实验，实验项目的提出结合科研方向，以工程训练的方式完成实验项目。这类实验不同于一般的测试实验，它需要多个工艺过程才能完成，包括方案的提出，方案的论证，各工艺过程的完成，性能的测试等，每一个过程都相当于一个单一的小实验，有目的、内容、原理、步骤等，所以多工艺实验项目既能锻炼学生的动手能力，又能锻炼学生的创新能力、科研思维、综合能力，不仅理论性很强，技术性和实践性更强。[3]华中科技大学光学与电子信息学院电子科学与技术专业开设的《电子器件制备工艺》就是这样一门课程。

二、课程组织方式

工艺实验不同于一般的课堂实验，完成它需要较长时间，所以以课程设计方式组织实验，教学形式以学生自主进行特定项目为主，教师参与指导并审核：学生自主完成方案的提出和论证，完成论证报告，指导教师审核，在理论可行的情况下，按照预约时间进入实验室完成各工艺过程，最后测试器件或材料性能。学生可以自行决定实验时间，在给定的期限内完成全部实验工艺。在电子器件制备工艺课程设计中，我们提供了学生实践的时间和研究条件，学生自行设计方案，自行完成实验，充分发挥了学生的主观能动性和创造性，调动了学生的积极性，促进了学生的能力发展。[3]

三、教学内容的设计

电子器件制备工艺课程内容，注重加强各不同研究方向之间的综合[4]，满足学生宽口径训练的要求，不同的学生可以选择不同兴趣方向的题目类型来完成。选择了兴趣方向以后，就进入自行完成实验的阶段。

整个课程的内容包括：资料的查询—方案的制定—方案的论证及审核—工艺过程—性能测试。

1.资料的查询及方案制定。选题后，学生要查阅资料，理解题目，消化和整理资料，写出本实验项目的设计报告，并从理论上论证实验方案及结果。实验方案确定后，在进入实验操作之前，需要指导教师审核设计方案，以可行性和理论正确性为原则。这一步很重要，如果方案制定正确，整个项目就等于完成了一半，以后的实验过程就会很顺利，在工艺操作过程不出错的情况下，基本能得出好的结论。

2.工艺的进行。在进入实际工艺操作之前，学生应该充分了解工艺的原理、意义和目的，并且要了解各工艺的注意事项，以免出现设备的损坏、实验的失败等现象。在各个实验工艺进行过程中，学生应该严格按照工艺要求进行，实验教师也会要求学生严肃对待，发现问题要及时讨论，并提出解决方案，力求使实验出色完成。经过整个工艺实验过程，学生对专业的兴趣提高了，获得新知识的能力提高了，创新能力和研究思维得到了很好锻炼，动手能力、操作技能、分析和解决问题的能力得到了很大的提高。[5]

四、实验教材的制定

工艺实验课程的实验教材内容，主要从实验过程入手，讲解各工艺过程的目的和意义，以及该工艺所需设备的操作注意事项。尽量能详细地讲解实验过程中可能存在的问题以及解决方法。

五、工艺实验的组织实施

第一次接触多工艺实验项目的同学，一般要先参观实验室，然后进行实验预约(设备预约)，做好准备后进入实验室(进行各工艺过程)。

1.参观实验室。实践教学是动手能力的培养，多工艺实验也不例外，但它与传统的专业测试实验又不同，需要完成一系列的操作才能达到教学目的。所以实验前对即将要接触的各环节(如设备、流程、注意事项等)必须做到心中有数，提前熟悉实验室，对实验设备有感性认识，实验过程可能出现的一些问题应该在进入实验室之前就有心理准备，才能做到实验时有的放矢。参观实验室可以以小组或班级为单位进入实验室，实验教师针对具体事项进行讲解，解答学生心中的疑问。

这个环节可以大大减少实验中破坏性事件(如损坏设备等)的发生概率。

2.实验预约。实验预约是一个很重要的环节。工艺实验的预约不同于一般实验，主要是针对设备的预约。由于实验学生人数多，设备有限，在实验进行期间，所有设备全天开放，而进行实验的学生要分时分段进入实验室。为了更好地安排实验时间，我们设计了一个预约表格(表1)，学生可以根据表格提示预约。

3.实验过程参与情况跟踪。在工艺实验中，由于以团队形式进行，团队成员中就存在自觉与不自觉、主动与不主动的问题，我们采用了实验环节的登记制度，保证每个同学参与到每个环节，就保证了让每个参与的同学都了解各工艺过程的意义和作用，也为成绩的评定提供参考。表2是小组完成工艺实验流程登记表。上述措施既保证了每个同学各个工艺过程都要参加，同时对每个同学来说也保证了项目研究的完整性。

六、实验评价体系的制订

工艺实验是以小组为单位进行，为了激发同学们的积极性，我们制定了特定的成绩评价体系。

传统的成绩评定体系，以教师作为评价主体，对实验结果的判断占据了主导地位，一般是根据实验团队的实验结果判断实验团队的总体成绩，而无法对实验团队中的每一位成员做出具体评价。对于工艺实验这一类型的项目来说，团队多、周期长、环节多、课外工作量大，传统的评价体系不能准确评价团队中的每一个体。由于缺乏其他的评价主体，团队中学生个人的实验情况未得到充分考察，教师无法公平、公正地衡量每位学生在实验团队中的贡献，打击了部分学生的实践积极性，严重影响课程效果。[6]为了解决传统成绩评定的弊端，我们在成绩评定中增加了学生的自评和互评环节，让学生自我评价，内容包括实验态度、资料检索、创新性、团队合作情况等，并让学生对所在团队中的其他成员进行评价。自评互评综合形成每个学生的平时成绩;再结合实验结果的老师评定，形成学生的最终成绩。通过成绩评定方式的改变，大大增强了学生参与实验的主动性，有助于学生进一步融入实验，成为实验课程真正的主人，端正实验态度，避免“被动实验”的消极情绪。

七、结论

工艺实践课程的开设，增强了学生的研究能力，学生对于完成一个项目的思路有了明确的认识，锻炼了学生的分析问题和解决问题的能力，小组成员的通力合作，也锻炼了学生的团队合作精神。教学方法的改进，师生互动的教学方式，工艺过程的合理监控和评价内容的制定，对团队中学生个体的创新性发挥，论文的撰写水平，实验的积极主动性等方面都有一定的提升作用。

参考文献：

[1]朱军，毛晓桦，殷埝生.应用型人才实习基地建设的探索和实践[J].实验技术与管理，2011，28(8)：176-178.

[2]黎双飞，王娟.实验教学改革对学生创新能力培养的实践和探索[J].实验室研究，2010，29(4)：66-69.

[3]陆松年，潘理，龚玲.电子信息累专业操作系统课程的设计和实践[J].实验室研究，2011，30(8)：147-149.

[4]王春兴.电子信息专业实验课成体系改革与创新人才培养[J].实验技术与管理，2011，28(8)：136-138.

[5]刘新年，赵彦钊.综合型实验的教学方法与实践[J].高校实验室工作研究，2005，85(3)：15-17.

[6]牛爱芳，赵红，钟丽，杨沛.实验教学过程监控和绩效评价的探索与实践[J].实验技术与管理，2013，(3)：11-14.

基金项目：本文系华中科技大学教学研究基金和湖北省高等学校教学研究项目的部分研究成果

作者简介：邱亚琴(1964-)，女，山西平陆人，学士，高级工程师，主要从事电子科学与技术专业实验教学。

作者：邱亚琴姜胜林张光祖

第三篇：建筑结构抗震设计课程实验改革

[摘要] 在建筑结构抗震设计课程教学中，多质点结构体系的抗震概念设计与计算设计是教学与学习的重点，学生对于多质点结构体系的刚性、延性、自振频率、阻尼比、振型缺乏直观的认识，进而影响了对多质点结构体系抗震设计知识的掌握。抗震设计实验教学是揭示多质点结构体系振动规律，结构抗震设计基本原理的有效手段。通过抗震设计实验课程改革，对实验方式、实验内容、实验平台、实验模型进行了重新设计，新的实验课程提高了学生的学习兴趣，对学生掌握多质点结构体系振动规律与抗震设计原理发挥了重要作用。

[关键词] 结构抗震;实验;改革

[基金项目] 2015年度内蒙古工业大学教学改革项目“建筑结构抗震设计课程实践教学内容研究与改革”(2015222)

[作者简介] 史勇(1972—)，男，内蒙古乌兰察布人，博士，内蒙古工业大学土木工程学院讲师，实验中心主任，主要从事土木工程材料研究;王利辉(1981—)，男(蒙古族)，内蒙古乌兰察布人，硕士，内蒙古工业大学土木工程学院讲师，实验员(通信作者)，主要从事工程结构测试技术研究。

一、研究综述

我国地处世界两大地震带——环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇处，地震活动特别是强震发生十分频繁。据统计，20世纪以来全球死亡人数超过2万的地震共有21次，在我国境内就发生了6次[1]，频繁的地震活动给我国人民的生命财产带来了巨大的损失。因此，土木工程专业规范将建筑结构抗震设计(以下简称“抗震”)课程列为高校土木工程专业建筑结构方向的一门必修课。“抗震”课程在土木工程专业课程体系中占有重要地位，通过“抗震”课程的学习，要求学生掌握建筑结构抗震概念设计的基本概念，掌握建筑结构的地震反应分析原理和抗震验算方法，了解隔震与耗能减震房屋的设计方法[2]。“抗震”课程的学习以结构力学、材料力学、建筑材料、土力学与地基基础、砌体结构、混凝土结构原理、钢结构、高层建筑设计等专业课程为先导课程，具有很强的综合性;抗震计算需要掌握高等数学偏微分方程求解知识，理论性较强。由于上述课程的特点，教师普遍反映课程难讲授，学生普遍反映课程难理解。特别是随着近年来高校教学改革，包括“抗震”在内的专业课程课时被明显压缩，使得该课程的讲授和学习难度进一步加大[3]。根据我们多年来的教学经验总结，该课程的教与学难点主要集中在三个方面。

1.抗震概念设计中的刚性、柔性与延性问题。工程界对于结构刚性和柔性的问题，一般认为刚性方案比柔性方案好。但结构抗侧移刚度過大，地震周期变短，地震作用就增大，进而要求结构具有与较大自振反应相对应的较高水平抗力，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价。因此，抗震概念设计要求刚性、柔性与延性合理匹配，而这需要非常丰富的工程经验做支撑，学生显然不具备这样的经验与知识的积累，因此，对这一问题往往感到困惑，影响了学习效果。

2.抗震计算设计中的多质点体系的自振频率与振型问题。由于地震反应的计算主要讲解振型分解反应谱法和底部剪力法两种方法，其中底部剪力法的学习以振型分解反应谱法为前提，可理解为振型分解法的简化算法。多自由度体系按照振型分解反应谱法求解结构的地震反应时，需要计算结构的各阶自振频率和振型，而学生普遍对多质点体系的自振频率与振型缺少感性认识，因而影响了对振型分解反应谱法的理解和掌握。

3.建筑构造措施中关于刚度变化、减震耗能问题。学生对于局部刚度变化对结构抗震性能影响以及减震耗能装置的作用仅限于概念认识，对其作用缺乏直观认识，更谈不上进行合理的抗震设计。而这些问题是建筑抗震设计中经常遇到并需要解决的工程问题。

综上所述，为解决上述问题，在“抗震”课程的教学环节中迫切需要一个提升学生对上述三个方面问题感性认识的教学手段。研究表明，实验教学是提高“抗震”课程中学生感性认识、辅助理论教学的理想方法[4，5]，杨予等研究了以结构模型为载体，以地震影响系数与质量函数关系为实验目标的抗震实验改革对“抗震”课程教学效果的影响。实验内容包括了模型制作、力学分析、模型实验、总结分析环节。研究表明，改革后的教学模式提高了学生学习与探索知识的兴趣，取得了有更好的教学效果[6]。夏冰华等的抗震实验教学改革研究结合全国大学生结构设计竞赛中的抗震题目，依托小型精密振动台等设备设置了开放性和创新性的抗震实验项目，研究表明，通过抗震实验教学加深了学生对理论知识的理解、提高了学生探究抗震知识的兴趣[7]。周小龙等则将虚拟实验引入课堂教学中，通过虚拟仿真方式演示特定结构在地震波作用下的响应，结合具体工程案例讲解抗震原理，取得了良好的教学效果[8]。

二、当前“抗震”课程实验教学中存在的问题与改革思路

上述研究对“抗震”课程的实践教学内容与方法进行了广泛探索，取得了一些有益的经验与成果，但是由于各高校的实验条件与学生学习情况差别较大，同时受到课时、实验条件等限制，需要结合自身条件探索适合本校特点的“抗震”课程实践教学模式。具体以我校“抗震”课程实践教学活动来说，主要存在以下两方面问题：(1)实验课时少。新修订的培养方案调整中将“抗震”课程总学时从40学时压缩到32学时。其中课内实验压缩到2课时，在如此少的课时内难以完成从结构设计、力学分析到模型制作、加载测试、分析总结这样一个完整的实验流程。(2)实验条件有限。受经费限制，缺少小型精密振动台等用于抗震实验教学的设备，实验经费也不足以支持购买多台市场上主流的小型精密振动台，而为了保证学生分组开展实验的要求，需要准备不低于5台套实验设备。针对上述问题，我们本着以学生为中心的工程教育认证理念，紧紧抓住课程核心知识点与学生学习中的难点问题、适当简化实验流程的改革思路，对“抗震”课程实验进行了全面的革新。

三、实验教学改革内容

(一)实验内容

根据课程要求与课时现状设计了实验内容。由于课程中要求学习多质点结构体系抗震计算设计，因此，实验内容需采用多质点结构体系抗震性能实验，但是多质点结构体系的抗震实验复杂程度和难度均较高，同时，实验教学环节还必须包括实验硬件平台的讲解与学习，数据采集、分析软件的讲解与学习，模型设计与组装，实验分析与总结四部分内容，在通常情况下，完成以上环节的实验内容需要8课时左右。但是新版大纲给实验仅分配了2学时，如何在如此短的课时内完成实验内容是一个难题。为此，围绕核心知識点与教学难点，通过适当简化实验流程设计了新版抗震实验内容，即以一个安装调试好的七层钢框架为基本框架模型，由各组学生独立设计的抗震、减震方案，即通过在基本模型上加装刚性斜撑来改变局部刚度，加装阻尼器来改变模型的阻尼比，接着通过激振法测量并分析加装前、后模型的前三阶自振频率、振型、阻尼比的变化情况，然后通过振动台施加与模型前三阶相同的简谐振动使其发生共振，对自振频率、振型、阻尼比进行验证，最后分析总结所设计模型与基本模型在抗震、减震性能上的差异，通过这一过程学习结构抗震设计中的多质点结构体系的自振频率、振型、阻尼比、刚性与柔性的匹配、减震耗能装置的作用原理等知识点。具体实验内容包括课内必做实验和开放性实验两个项目。其中课内必做实验2学时，是全体学生必须完成的实验;开放性实验4学时，为课外实验，面向希望深入研究和学习结构抗震知识的学生。

课内必做实验名称为“钢框架模型自振频率测试分析”。实验内容为：①测试基本框架模型的前三阶自振频率与阻尼比，然后开动振动台，使其按照模型的前三阶自振频率振动，即使模型发生共振，观察模型在共振时的反应。②学生自行设计抗震和减震方案，并按照设计方案在基本框架模型上安装相应的刚性斜撑或阻尼、耗能元件，然后测试模型的前三阶基频与阻尼比，接着启动振动台，使其按照模型的前三阶自振频率振动，使模型发生共振，观察加装了抗震、阻尼、耗能元件的模型在共振时的反应。③分析基本模型与自主设计抗震减震模型振动参数的差异，评价抗震减震方案的优劣。通过上述实验内容，可以使学生获得多质点框架模型自振频率、阻尼比的直观认识，认识刚性斜撑、阻尼、耗能元件对结构刚度、抗震减震性能的作用，加强对不同抗震、减震方案的理解。

开放性实验名称为“钢框架模型振型测试分析”。要求学生完成①框架模型的建模;②基本框架模型的振型分析;③自主设计抗震减震模型的振型分析;④通过振型分析比较不同抗震、减震方案的优劣。通过实验，学生可以学习到局部刚度变化对多质点结构体系振动响应的影响，掌握通过振型分析比较不同抗震、减震方案优劣的能力。

(二)振动实验台与基础框架模型

振动实验台的功能要能够提供至少覆盖模型前三阶自振频率的简谐振动，因此其频率和震动强度应能够方便地进行调节，为此选用了一种电磁激励振动台进行改造。该振动台可提供0～100Hz的简谐振动，振动强度可在0%～100%间调整。在此振动台上安装了边长300mm铝合金板作为模型固定平台，铝合金板上以25mm为模数打M5孔以便于固定模型。

基本框架模型为7层钢模型，为尽量与真实结构具有相似的振动参数，通过反复试验，最终选定框架柱为宽10mm、厚1mm钢带，梁板构件则采用厚度1mm钢板弯制，框架柱通过点焊与梁板构件连接，每层楼板上安装500g钢制配重。每层框架内预留了用于固定刚性斜撑和阻尼元件的支座。振动台和基本框架模型如图1-a所示。

(三)刚性斜撑与阻尼、耗能元件

根据试验要求选择了一种可调节长度的铝合金杆作为刚性斜撑元件;液压阻尼器采用一种车辆模型专用减震器进行改造，将减震器的弹簧与两端万向节拆除即获得了微型液压阻尼器，每个阻尼器内部注阻尼油1.5ml;耗能器为一无盖方盒，内置直径5mm钢珠500g，实验中可替换掉任意一层的配重。刚性斜撑和阻尼器可通过螺栓与模型上的支座连接，耗能器通过螺栓固定在模型顶部或任一层楼板上。图1-b为刚性斜撑与液压阻尼器、图1-c为耗能器实物照片。

(四)采集分析软硬件系统。

实验数据的采集与分析软件采用江苏东华测试技术股份有限公司的DHAS动态测试分析系统，硬件为东华DH5929型动态应变仪，加速度传感器采用东华DH302型电容式加速度传感器，模型的每层楼板上安装一个加速度传感器，每个模型安装7个。准备就绪的实验装置如图2所示。

四、改革成果与总结

通过实验改革，学生对结构抗震知识的学习兴趣明显提高，对课程讲授中遇到的知识难点有了直观的认识，对知识的掌握明显提升，学习成绩获得了比较显著的提高。学生对“抗震”实验课的反馈良好。我们设计的实验模型与平台具有很强的扩展性，可以在此基础上开发出很多新的实验内容，如对于抗震方案中过阻尼、临界阻尼、欠阻尼的实验，鞭梢效应的实验等。一些参观了本实验平台的兄弟院校也对其产生了浓厚的兴趣，纷纷索取实验资料。本项基于工程教育认证理念的建筑结构抗震设计课程实验改革取得了良好的成果，改革思路对于土木工程专业其他专业实验改革也具有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]王显利.工程结构抗震设计[M].北京：机械工业出版社，2015.

[2]王社良.建筑结构抗震设计[M].第4版.武汉：武汉理工大学出版社，2011.

[3]袁志仁，孙维东，张自荣.《建筑结构抗震设计》课程授课中的难点及对策[J].长春工程学院学报(社会科学版)，2009，10(2)：95-96+99.

[4]胡晓斌，徐礼华.建筑结构抗震设计课程教学实践的几点思考[J].高等建筑教育，2015，24(5)：120-122.

[5]王建强，曾力，赵湘育.建筑结构抗震设计教学探索[J].高等建筑教育，2010，19(2)：122-124.

[6]楊予，傅军.工程结构抗震课程实验设计[J].实验技术与管理，2011，28(2)：45-47+51.

[7]夏冰华，刘远才.建筑结构抗震设计课程中实验教学的改革与实践——以西南林业大学为例[J].西部素质教育，2016，2(21)：88-89.

[8]周小龙，刘章军，卢海林，等.工程案例与虚拟实验在建筑结构抗震课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2020，29(5)：149-155.

Experiment Reform of Building Structure Seismic Design Course

SHI Yong， WANG Li-hui

(School of Civil Engineering， Inner Mongolia University of Technology， Hohhot， Inner Mongolia 010051， China)