《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

劉小明　蔣建國　余志武

摘要：實(shí)踐教學(xué)是《道路工程實(shí)驗(yàn)》課程的重要組成部分。文章針對(duì)《瀝青及瀝青混合料》實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，從網(wǎng)絡(luò)教育資源共享、實(shí)驗(yàn)室24h開放制度、教學(xué)模擬軟件的開發(fā)和區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源共享幾方面對(duì)瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一些改革探討，在實(shí)際教學(xué)中取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)資源區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G203 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0173-02

《道路工程實(shí)驗(yàn)》是道路與鐵道工程專業(yè)的必修專業(yè)課程。該課程的主要目的是培養(yǎng)道路與鐵道工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)際工程中的實(shí)踐能力。瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)是其中很重要的一部分內(nèi)容。然而瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)包含的知識(shí)點(diǎn)多、覆蓋面廣，且由于瀝青材料科學(xué)發(fā)展迅速，導(dǎo)致該學(xué)科內(nèi)容更新很快，因此如何在有限的教學(xué)安排中既使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)其必要的動(dòng)手能力，又能開拓學(xué)生的思維，是當(dāng)前“瀝青及瀝青混合料”課程授課教師面臨的主要問題[1～2]。路基路面實(shí)驗(yàn)室是承擔(dān)“瀝青及瀝青混合料”課程的教學(xué)單位，由于歷史和現(xiàn)實(shí)原因，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備陳舊落后，大量研究性實(shí)驗(yàn)無法開展，授課方法單一以教師為主體，學(xué)生只按既定的程序驗(yàn)證已知的結(jié)果，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外在有限的上課時(shí)間內(nèi)也很難完整地完成實(shí)驗(yàn)。因此建立一種便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課外學(xué)習(xí)、有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的虛擬教學(xué)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式十分必要[3]。

1當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

根據(jù)我校08版本科教學(xué)大綱安排，瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)是《公路工程試驗(yàn)》課程的主要內(nèi)容，包括瀝青針入度試驗(yàn)、瀝青延度試驗(yàn)、瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)、瀝青混凝土馬歇爾試驗(yàn)、瀝青混凝土中瀝青含量實(shí)驗(yàn)；該課程在08版教學(xué)大綱中列為道路工程及鐵道工程專業(yè)學(xué)生的必修課，2011年開出第一屆，選課學(xué)生達(dá)到了154人，開出實(shí)驗(yàn)16組。主要是使學(xué)生能獲得公路工程實(shí)驗(yàn)的基本技能訓(xùn)練，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，使其具備初步的科研、設(shè)計(jì)和施工等基本實(shí)驗(yàn)檢測能力，同時(shí)也培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決問題的能力，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

截至目前該課程沒有固定的實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，但是該課程的特點(diǎn)是技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)前必須先要深入了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒僮鞑襟E，所以僅僅靠有限的上課時(shí)間是不可能高質(zhì)量的完成，必須要求學(xué)生有合適的教材或虛擬教學(xué)平臺(tái)讓其自學(xué)鞏固，因此，《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)具有十分重要的意義。

1.1 實(shí)驗(yàn)時(shí)間和場地的限制

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要實(shí)踐活動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要一環(huán)。目前的情況是學(xué)生到了實(shí)驗(yàn)室后，先聽老師講解或觀看演示實(shí)驗(yàn)步驟，當(dāng)要求學(xué)生實(shí)踐時(shí)，因?yàn)槭艿綍r(shí)間和場地的限制，僅有少數(shù)學(xué)生能夠動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，其他的人在旁邊觀看，待實(shí)驗(yàn)做完就把別的同學(xué)處理好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)待實(shí)驗(yàn)過程敷衍了事。這樣即使完成了實(shí)驗(yàn)課，因?yàn)橛械膶W(xué)生只看不動(dòng)，結(jié)果是操作過程不熟悉，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)也是知其然不知所以然，稍復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也不會(huì)處理。這樣就浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占用的寶貴教學(xué)資源，更不要提教學(xué)效果了。

1.2 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輕視

在現(xiàn)在學(xué)生的觀念中，實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的補(bǔ)充，如何操作都有明確的條條框框，實(shí)驗(yàn)教學(xué)反映的內(nèi)容在書上也有詳細(xì)的解釋，只要按照相應(yīng)的程序操作即可，無從發(fā)揮學(xué)生自己單獨(dú)思考的潛力。更有甚者，一些學(xué)生只看重考試分?jǐn)?shù)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)均有著輕視的心理。

1.3 對(duì)實(shí)驗(yàn)形式的畏懼

瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是與瀝青有關(guān)，現(xiàn)在很多同學(xué)都是獨(dú)生子女，在家基本沒做過家務(wù)事，看到瀝青很黑、沾手，還有異味，都不愿意動(dòng)手，特別是瀝青混合料又是高溫?cái)嚢?，還要進(jìn)行馬歇爾擊實(shí)，許多學(xué)生對(duì)混合料心存畏懼，不敢動(dòng)手。但是如果不是自己動(dòng)手，瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本上很難掌握。一些學(xué)生就心存僥幸，自己將來反正也不搞這個(gè)，敷衍了事的很多。

2實(shí)踐環(huán)節(jié)虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

高校實(shí)驗(yàn)室資源是我國重要的教育資源之一，包括儀器設(shè)備、教學(xué)軟件和實(shí)驗(yàn)室管理制度等方面。實(shí)驗(yàn)室優(yōu)質(zhì)資源的整合與共享對(duì)提高我國高校實(shí)驗(yàn)室資源的使用效率，促進(jìn)高校學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有十分重要的意義。為此，教育部在2005年8號(hào)文件中明確提出[4]大力開展“高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”資源共享。本文從網(wǎng)絡(luò)教育資源共享、實(shí)驗(yàn)室24h開放制度、教學(xué)模擬軟件的開發(fā)和區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源共享幾方面來談?wù)劇稙r青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，期待全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和實(shí)驗(yàn)室使用效益。

2.1 網(wǎng)絡(luò)資源共享

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源是開展《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)的前提和基礎(chǔ)，隨著網(wǎng)絡(luò)的逐步拓展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源越來越豐富，教學(xué)資源的有效管理成為虛擬教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵。為學(xué)生提供高效的存儲(chǔ)管理，提供方便快捷的存取功能，為老師提供資源訪問效果評(píng)價(jià)分析，從而提高有限的教學(xué)資源利用率，促進(jìn)教學(xué)資源更好地為實(shí)際教學(xué)系統(tǒng)服務(wù)。《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫按實(shí)際使用的功能可分為以下幾個(gè)子庫： 案例庫：按瀝青及瀝青混合料各實(shí)驗(yàn)存儲(chǔ)案例。

試題庫：包括歷年試題、主要知識(shí)點(diǎn)的考題。

常見問題庫：經(jīng)過整理組織的教學(xué)相關(guān)問題與解答，包括常見的錯(cuò)誤和疑點(diǎn)、難點(diǎn)問題，由教師根據(jù)歷屆學(xué)生具體學(xué)習(xí)情況組織提供。

名詞術(shù)語庫：按實(shí)驗(yàn)種類組建，讓學(xué)生了解相關(guān)概念。

參考資源庫：為學(xué)生提供了包括電子文檔、圖書資料等多種載體資料的相關(guān)信息。

共享軟件工具庫與資源網(wǎng)址庫：為學(xué)生提供相關(guān)的共享軟件下載與網(wǎng)址資源信息。

課件庫：是教學(xué)資源庫的主要組成部分，教師在組織課程教案的時(shí)候，需要以課件庫內(nèi)的課件為主體，組織擴(kuò)展成適合本課程使用的教學(xué)件。

2.2 實(shí)驗(yàn)室24h開放制度的確立

實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生24h開放，為學(xué)生提供實(shí)踐學(xué)習(xí)條件是實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)改革的重要內(nèi)容之一。應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間參加開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和探索性實(shí)踐活動(dòng)。內(nèi)容包括以下幾方面。

（1）實(shí)驗(yàn)室面向全校本科生、研究生及專科生開放。在滿足教學(xué)使用的前提下全天24h開放。

（2）實(shí)驗(yàn)室將每學(xué)期和假期實(shí)驗(yàn)室開放的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、時(shí)間、地點(diǎn)等在相關(guān)網(wǎng)站向?qū)W生公布，供學(xué)生選擇。學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，按規(guī)定預(yù)先向?qū)嶒?yàn)室報(bào)名登記。開放內(nèi)容為本課程的選修項(xiàng)目和學(xué)生的自行設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性項(xiàng)目。

（3）實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生人數(shù)的多少和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做好準(zhǔn)備工作，并配備一定數(shù)量的指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員參與開放工作。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)與技能、創(chuàng)造性的科學(xué)思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。

（4）學(xué)生在進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室前應(yīng)閱讀與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的文獻(xiàn)資料，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案，做好有關(guān)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，應(yīng)向?qū)嶒?yàn)室提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室及時(shí)總結(jié)和交流工作，如組織“開放實(shí)驗(yàn)交流答辯會(huì)”等活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組之間的溝通，分享實(shí)驗(yàn)成果和心得體會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力和報(bào)告能力。

2.3 教學(xué)模擬軟件的開放

瀝青及瀝青混合料教學(xué)模擬系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青及瀝青混合料實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)要求的場景范圍進(jìn)行整體仿真，并通過常規(guī)軟件播放出來?？赏ㄟ^鍵盤和鼠標(biāo)在場景范圍內(nèi)的三維模型中身臨其境般地進(jìn)行混合料拌和、制作試件等科目，同時(shí)，系統(tǒng)配以解說詞和操作要點(diǎn)，使學(xué)生在高度仿真的模擬場景中進(jìn)行技能培訓(xùn)、授課、考核等工作。

（1）大幅提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

興趣和熱情造就最好的學(xué)生。對(duì)場景進(jìn)行高度仿真的模擬，使學(xué)生們仿佛徜徉和沉浸于真實(shí)的場景之中，讓學(xué)生享受視覺的盛宴，在相當(dāng)程度上替代傳統(tǒng)的書本教學(xué)和普通的多媒體教學(xué)，可極大地激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情并極大地提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。

（2）大幅提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

軟件互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)可以幫助教師從多角度演示，即景生情的授課講解，極有利于學(xué)生的正確理解、快速掌握和長期記憶，教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量自然得益良多。

（3）大幅提高教學(xué)效率。

虛擬教學(xué)軟件使學(xué)生由單純的文字記憶變成視覺記憶和文字記憶的結(jié)合，記憶保存程度高，保存時(shí)間長；尤其是高仿真的互動(dòng)功能，極大地提高了學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)自覺性；替代大量學(xué)生的實(shí)地培訓(xùn)，節(jié)省了大量時(shí)間。

2.4 區(qū)域內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室資源共享

區(qū)域內(nèi)高校學(xué)科、專業(yè)設(shè)置的層次和特點(diǎn)不同，發(fā)展的特色也不同，因而各高校擁有的資源也是不盡相同。另外隨著各學(xué)科的快速發(fā)展，新材料和新設(shè)備的出現(xiàn)，更新教學(xué)設(shè)備是滿足現(xiàn)代教學(xué)的關(guān)鍵。然而經(jīng)費(fèi)短缺和資源缺乏一直是困擾高校發(fā)展的一個(gè)瓶頸性因素[5]。國家和地方政府傾向于將大部分經(jīng)費(fèi)投入985、211等重點(diǎn)高校，而對(duì)一般性地方院校則較少。此外，區(qū)域內(nèi)各高校的發(fā)展特色不一樣，一些學(xué)科是某個(gè)高校的特色和優(yōu)勢項(xiàng)目，但是對(duì)其他學(xué)校又是待發(fā)展專業(yè)，因此如何在各高校之間取長補(bǔ)短，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行整合和共享，最大限度地提高有限資源的利用率，對(duì)于緩解高校資源的不足具有現(xiàn)實(shí)意義。正如原國家教育部部長周濟(jì)所言：“優(yōu)質(zhì)教育資源短缺是高等教育長期存在的問題，在這方面，我們可以發(fā)揮制度上的優(yōu)越性，集中建設(shè)，廣泛共享[6～7]?！?/p>

3結(jié)語

通過《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》實(shí)踐環(huán)節(jié)區(qū)域共享虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源和手段，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)也大大提高了區(qū)域內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源的利用效率，是解決目前高校資源不足的切實(shí)可行的途徑之一。

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