土木工程實驗教學平臺改革探索

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摘要:實驗教學是土木工程專業教育的重要組成部分，本文分析了當前土木工程實驗教育存在的問題，以培養大學生創新精神和實踐能力為目標，以提升實驗教學層次為出發點，提出豐富實驗內容、增加實驗學時，改進教學手段，建設開放實驗平臺三個教改思路，以期達到理想的教學效果。

關鍵詞:土木工程;實驗教學;實驗室管理;實驗室開放

土木工程是一門實踐性、應用性很強的學科，實驗教學是土木工程教學過程中非常重要的一個環節，通過教師指導學生操作，不斷發現并解決問題，加深學生對專業理論的理解，對培養學生的動手能力和科研開發能力有著專業理論教學無法替代的作用。隨著科學技術的迅速發展，學科之間相互滲透，工程技術日益系統化及復雜化，當今土木工程中任何結構和設計方面的創新都必須通過實驗手段來證明［1］。要培養適應時代需求的創新型土木工程專業人才，對土木工程的實驗教學提出了越來越高的要求。我校的土木工程專業自2006年本科招生以來，本科實驗教學任務主要是為建筑材料、結構試驗、建筑結構設計和工程結構等課程開設實驗，其主要是基礎的驗證性實驗，受場地等因素的限制，實驗內容較單一、更新速度較慢，要培養優秀的綜合型人才，實驗內容改革、實驗平臺升級刻不容緩。

1豐富實驗內容，增加實驗學時

目前我校開設的建筑材料實驗項目主要為砂石、水泥、砂漿和混凝土這些傳統材料的驗證實驗，而建筑材料屬于豐富多彩、飛速發展的領域，隨著建筑科學的發展，各種新材料、新技術、新工藝不斷涌現在一些重點工程和大型工程中，對建筑材料試驗提出了更高的要求和標準［2］。教師可在理論課上對工程中運用到的新型裝飾材料、高性能混凝土、新型防水材料等進行介紹，再在實驗課程中開設新材料測試、檢測實驗等，使學生更能適應社會發展的需求。結構實驗的目的是幫助學生運用本學科知識，通過實驗手段測試結構變形、承載力等各方面的參數，從而對結構的工作性能做出評估，目前開設的實驗項目主要是混凝土標準試塊、混凝土梁的制作和承載力實驗，不足之處是實驗對象比較簡單，缺乏結構體系的宏觀性，因此可在此基礎上增加結構模型設計實驗，促進實驗課程由驗證型向綜合設計型轉變，也可為每年度的結構模型比賽選拔優秀人才。新增加的實驗項目應有充足的實驗課時保障，如有條件還可對社會機構開放新材料檢測、無損檢測等服務，讓實驗課中表現優異的學生參與其中，更好地培養學生的責任心和社會實踐能力。

2改進實驗教學手段

傳統的實驗課教學過程，一般是由教師在課堂上對實驗目的、實驗內容進行講解，然后操作演示實驗過程，由于課時有限、場地狹窄，很多學生在一次講解中無法掌握實驗要點甚至由于看不到教師演示而放棄參與實驗操作。為使學生在上課之前充分了解實驗的全過程，可采納翻轉課堂的教學方法，翻轉課堂的概念由美國教師JonBergmann和AaronSams在2007年提出［3－5］，在歐美的大學教育中比較流行，目前也逐漸成為我國大學教育中熱門的教改手段。將翻轉課堂應用到實驗教學中，教師可提前將實驗過程做好錄像放在網絡課堂上，讓學生利用課余時間先自主學習，做到課前了然于心，課堂上教師再對實驗操作的關鍵細節進行講解，從而提高實驗課上的參與程度，它是一種先學后教的形式，讓學生成為實驗活動中的主角，達到實驗教學效果。

2.1實驗課程開發

教師可根據教學內容，將實驗項目分成必做和選做兩個專題，必做專題為教學大綱規定的實驗項目，此部分實驗主要是使學生掌握基本的儀器使用技巧，加深對課堂理論的理解。教師制作的教學視頻應包含實驗目的、實驗應用的理論知識、實驗方案設計、實驗設備操作和數據記錄及處理等內容，盡量讓大部分學生看完視頻后可獨立完成實驗;選做專題為擴展項目，可根據學生興趣設置工程檢測實驗和研究性創新實驗項目，這部分實驗面向專業基礎好并有探索精神的學生，實驗內容結合大學生創新項目和教師的科研課題，教學資源注重講解常用工程試驗中儀器的操作，引導學生自主進行實驗方案設計和數據處理。

2.2課前學習和課堂組織

教師制定課前學習任務單，規定課前必須完成的學習內容和可選擇完成的學習內容，準備與課程內容相關的問題，并在此基礎上建立問題庫，學生在此提交課前學習過程中產生的問題、想法，教師根據這些問題了解學生的學習難點及薄弱環節，設計出適合知識深化和強化的研討主題，以便在實驗課堂上討論、交流。學生看完視頻后，教師在課堂上對本次實驗內容的重點難點進行深入講解及答疑解惑，并組織學生分組討論、自主操作，形成以學生為主、教師為輔的實驗氛圍，教師分析糾正學生錯誤的操作方式，引導其形成良好的實驗思維與習慣。

2.3總結與反饋

當課堂實驗完成后，鼓勵學生通過ppt、論文等形式分享自己的實驗心得，同時也注意引導他們通過基礎型實驗發展對創新型實驗的興趣。此外，以健全的校園網絡環境為依托，開展土木工程學科的實驗教學網絡討論，同學之間、學生與教師之間都可通過網絡對實驗過程中的問題提出自己的觀點和看法，從而依靠健全的網絡設備最大程度挖掘學生的潛力［6］。

3建設開放實驗平臺

開放實驗教學就是在滿足基本實驗教學的基礎上，將實驗室定期或不定期對學生開放，根據一些高校開放實驗教學的經驗，實驗室可按照三個層次來開放:基礎實驗型、科研助手型和自主創新型［7］。受實驗場地和設備數量的限制，有限的實驗課時內只有部分學生能全程參與并完成實驗項目，基礎實驗的開放，可讓更多有興趣的學生完成實驗項目。科研助手型實驗主要是讓本科生參與到教師的科研項目中來，一方面可緩解教師在科研實驗中面臨的人力壓力;另一方面學生在教師的引導下參與到研究性實驗項目中來，學習設計實驗過程并用專業知識分析和解決問題，這也是學生能獨立自主完成創新實驗之前的良性過渡。自主創新實驗可由教師擬定實驗項目，也可由學生自行制定，為大學生創新課題提供研究平臺，實踐表明［7］，自主創新實驗開放過程中，學生可受到全程科研訓練，提高了其對知識的活學活用能力，能在很大程度上實現自我綜合素質的提高。

4結語

地方高校土木工程實驗室的改革和開放，可給學生創造一個輕松自主的學習環境，培養學生的創新精神和實踐能力，提高實驗室利用效率，從而擴大科研效益和社會效益。而改革是一項系統工程，本文中提到的一些改革手段對于土木教學配置較薄弱的院校來說需要一定的時間來實現，因此，應結合土木專業學科特點，完善實驗教學運行機制和管理模式等，充分利用現有資源，邊改革邊探索，實現實驗教育效益最大化，促進學生的進步和學科的發展。

參考文獻:

［1］黃麗婷，熊世樹，李黎.土木工程結構實驗室實驗教學改革探討［J］．實驗科學與技術，2006，(06):44－47.

［2］李波林.建筑材料實驗教學改革探討與實踐［J］．理論實踐，2018，(09):4254.

［3］張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究［J］．遠程教育雜志，2012，30(04):46－51.

［4］張躍國，張渝江.透視“翻轉課堂”［J］．中小學信息技術教育，2012，(03):9－10.

［5］皺景平.翻轉課堂的起源與成功［J］．中國遠程教育，2012，(14):81－82.

［6］賴震環.土木工程實驗教學改革與實踐［J］．實驗室研究與探索，2010，(11):319－321.

［7］曾志勇，沈一軍，陳霧，等.地方高校土木工程材料實驗室開放的探索與實踐［J］．科教研究，2013，(17):69－70.

作者:彭貝 楊敬林 單位:湖南農業大學工學院