土木工程實驗教學(xué)平臺改革探索

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摘要:實驗教學(xué)是土木工程專業(yè)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(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為目標，以提升實驗教學(xué)層次為出發(fā)點，提出豐富實驗內(nèi)容、增加實驗學(xué)時，改進教學(xué)手段，建設(shè)開放實驗平臺三個教改思路，以期達到理想的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:土木工程;實驗教學(xué);實驗室管理;實驗室開放

土木工程是一門實踐性、應(yīng)用性很強的學(xué)科，實驗教學(xué)是土木工程教學(xué)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，通過教師指導(dǎo)學(xué)生操作，不斷發(fā)現(xiàn)并解決問題，加深學(xué)生對專業(yè)理論的理解，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科研開發(fā)能力有著專業(yè)理論教學(xué)無法替代的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，學(xué)科之間相互滲透，工程技術(shù)日益系統(tǒng)化及復(fù)雜化，當今土木工程中任何結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面的創(chuàng)新都必須通過實驗手段來證明［1］。要培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的創(chuàng)新型土木工程專業(yè)人才，對土木工程的實驗教學(xué)提出了越來越高的要求。我校的土木工程專業(yè)自2006年本科招生以來，本科實驗教學(xué)任務(wù)主要是為建筑材料、結(jié)構(gòu)試驗、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程結(jié)構(gòu)等課程開設(shè)實驗，其主要是基礎(chǔ)的驗證性實驗，受場地等因素的限制，實驗內(nèi)容較單一、更新速度較慢，要培養(yǎng)優(yōu)秀的綜合型人才，實驗內(nèi)容改革、實驗平臺升級刻不容緩。

1豐富實驗內(nèi)容，增加實驗學(xué)時

目前我校開設(shè)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(tǒng)材料的驗證實驗，而建筑材料屬于豐富多彩、飛速發(fā)展的領(lǐng)域，隨著建筑科學(xué)的發(fā)展，各種新材料、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)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(shè)新材料測試、檢測實驗等，使學(xué)生更能適應(yīng)社會發(fā)展的需求。結(jié)構(gòu)實驗的目的是幫助學(xué)生運用本學(xué)科知識，通過實驗手段測試結(jié)構(gòu)變形、承載力等各方面的參數(shù)，從而對結(jié)構(gòu)的工作性能做出評估，目前開設(shè)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(jié)構(gòu)體系的宏觀性，因此可在此基礎(chǔ)上增加結(jié)構(gòu)模型設(shè)計實驗，促進實驗課程由驗證型向綜合設(shè)計型轉(zhuǎn)變，也可為每年度的結(jié)構(gòu)模型比賽選拔優(yōu)秀人才。新增加的實驗項目應(yīng)有充足的實驗課時保障，如有條件還可對社會機構(gòu)開放新材料檢測、無損檢測等服務(wù)，讓實驗課中表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生參與其中，更好地培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心和社會實踐能力。

2改進實驗教學(xué)手段

傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)過程，一般是由教師在課堂上對實驗?zāi)康?、實驗?nèi)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(xué)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(xué)生在上課之前充分了解實驗的全過程，可采納翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，翻轉(zhuǎn)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(xué)教育中比較流行，目前也逐漸成為我國大學(xué)教育中熱門的教改手段。將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到實驗教學(xué)中，教師可提前將實驗過程做好錄像放在網(wǎng)絡(luò)課堂上，讓學(xué)生利用課余時間先自主學(xué)習(xí)，做到課前了然于心，課堂上教師再對實驗操作的關(guān)鍵細節(jié)進行講解，從而提高實驗課上的參與程度，它是一種先學(xué)后教的形式，讓學(xué)生成為實驗活動中的主角，達到實驗教學(xué)效果。

2.1實驗課程開發(fā)

教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將實驗項目分成必做和選做兩個專題，必做專題為教學(xué)大綱規(guī)定的實驗項目，此部分實驗主要是使學(xué)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(xué)視頻應(yīng)包含實驗?zāi)康?、實驗?yīng)用的理論知識、實驗方案設(shè)計、實驗設(shè)備操作和數(shù)據(jù)記錄及處理等內(nèi)容，盡量讓大部分學(xué)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(jù)學(xué)生興趣設(shè)置工程檢測實驗和研究性創(chuàng)新實驗項目，這部分實驗面向?qū)I(yè)基礎(chǔ)好并有探索精神的學(xué)生，實驗內(nèi)容結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項目和教師的科研課題，教學(xué)資源注重講解常用工程試驗中儀器的操作，引導(dǎo)學(xué)生自主進行實驗方案設(shè)計和數(shù)據(jù)處理。

2.2課前學(xué)習(xí)和課堂組織

教師制定課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，規(guī)定課前必須完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容和可選擇完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容，準備與課程內(nèi)容相關(guān)的問題，并在此基礎(chǔ)上建立問題庫，學(xué)生在此提交課前學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題、想法，教師根據(jù)這些問題了解學(xué)生的學(xué)習(xí)難點及薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)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(xué)生看完視頻后，教師在課堂上對本次實驗內(nèi)容的重點難點進行深入講解及答疑解惑，并組織學(xué)生分組討論、自主操作，形成以學(xué)生為主、教師為輔的實驗氛圍，教師分析糾正學(xué)生錯誤的操作方式，引導(dǎo)其形成良好的實驗思維與習(xí)慣。

2.3總結(jié)與反饋

當課堂實驗完成后，鼓勵學(xué)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(dǎo)他們通過基礎(chǔ)型實驗發(fā)展對創(chuàng)新型實驗的興趣。此外，以健全的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為依托，開展土木工程學(xué)科的實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)討論，同學(xué)之間、學(xué)生與教師之間都可通過網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備最大程度挖掘?qū)W生的潛力［6］。

3建設(shè)開放實驗平臺

開放實驗教學(xué)就是在滿足基本實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，將實驗室定期或不定期對學(xué)生開放，根據(jù)一些高校開放實驗教學(xué)的經(jīng)驗，實驗室可按照三個層次來開放:基礎(chǔ)實驗型、科研助手型和自主創(chuàng)新型［7］。受實驗場地和設(shè)備數(shù)量的限制，有限的實驗課時內(nèi)只有部分學(xué)生能全程參與并完成實驗項目，基礎(chǔ)實驗的開放，可讓更多有興趣的學(xué)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(xué)生在教師的引導(dǎo)下參與到研究性實驗項目中來，學(xué)習(xí)設(shè)計實驗過程并用專業(yè)知識分析和解決問題，這也是學(xué)生能獨立自主完成創(chuàng)新實驗之前的良性過渡。自主創(chuàng)新實驗可由教師擬定實驗項目，也可由學(xué)生自行制定，為大學(xué)生創(chuàng)新課題提供研究平臺，實踐表明［7］，自主創(chuàng)新實驗開放過程中，學(xué)生可受到全程科研訓(xùn)練，提高了其對知識的活學(xué)活用能力，能在很大程度上實現(xiàn)自我綜合素質(zhì)的提高。

4結(jié)語

地方高校土木工程實驗室的改革和開放，可給學(xué)生創(chuàng)造一個輕松自主的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)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(tǒng)工程，本文中提到的一些改革手段對于土木教學(xué)配置較薄弱的院校來說需要一定的時間來實現(xiàn)，因此，應(yīng)結(jié)合土木專業(yè)學(xué)科特點，完善實驗教學(xué)運行機制和管理模式等，充分利用現(xiàn)有資源，邊改革邊探索，實現(xiàn)實驗教育效益最大化，促進學(xué)生的進步和學(xué)科的發(fā)展。

參考文獻:

［1］黃麗婷，熊世樹，李黎.土木工程結(jié)構(gòu)實驗室實驗教學(xué)改革探討［J］．實驗科學(xué)與技術(shù)，2006，(06):44－47.

［2］李波林.建筑材料實驗教學(xué)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(zhuǎn)課堂教學(xué)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(zhuǎn)課堂”［J］．中小學(xué)信息技術(shù)教育，2012，(03):9－10.

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

［6］賴震環(huán).土木工程實驗教學(xué)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(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院