土木工程專業(yè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討與實(shí)踐

摘要：結(jié)合中原工學(xué)院土木工程專業(yè)卓越工程培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體要求，針對(duì)現(xiàn)有土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生能力與綜合素質(zhì)方面的缺陷，首先整合現(xiàn)有課程，構(gòu)建了土木工程專業(yè)核心課程體系，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革。提出了土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母锏姆椒ā?shí)踐表明，這種改革對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作能力具有很好的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：土木工程；綜合性實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：祝彥知（1965-），男，河南虞城人，中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院院長(zhǎng)，教授。（河南 鄭州 450007）程楠（1967-），女，河南周口人，鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授。（河南 鄭州 450001）

基金項(xiàng)目：本文系2010年度河南省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題（課題編號(hào)：[2010]-JKGHAZ-0099）、2010年度中原工學(xué)院校級(jí)重點(diǎn)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：中工教[2010]27號(hào)）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）05-0174-02

按照全國(guó)高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)編制的《土木工程專業(yè)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)的總體要求，[1]畢業(yè)生應(yīng)掌握土木工程學(xué)科的基本理論和專業(yè)知識(shí)，經(jīng)過工程師的基本訓(xùn)練，能夠勝任房屋建筑、道路橋梁、隧道、鐵道、地基基礎(chǔ)等各類工程的技術(shù)與管理工作，成為具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、寬廣的專業(yè)知識(shí)，較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作能力的高級(jí)專門人才。

土木工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)，學(xué)生需要在在校期間不斷通過實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)增強(qiáng)其動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。[2]土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括土木工程材料實(shí)驗(yàn)、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)、地基基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及面廣，內(nèi)容較為復(fù)雜，綜合性較強(qiáng)。但現(xiàn)行的土木工程專業(yè)教學(xué)中各門課程自成體系，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也多是依附于理論教學(xué)，內(nèi)容單一，幾乎都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，尤其對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的有機(jī)銜接考慮不勻，設(shè)計(jì)性、綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)較少，很難適應(yīng)專業(yè)合并后“大土木”的教學(xué)要求，極大地影響了土木工程專業(yè)學(xué)生專業(yè)知識(shí)面和相關(guān)知識(shí)的積累。

土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的合理構(gòu)建無疑關(guān)系到土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。而建立科學(xué)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系則應(yīng)該遵循人類認(rèn)識(shí)事物的客觀規(guī)律，應(yīng)該符合人類認(rèn)識(shí)事物的思維過程，應(yīng)注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提高、個(gè)性能力的增強(qiáng)及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)與提高?；谶@一原則，學(xué)院依據(jù)“土木工程專業(yè)省級(jí)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)”、“土木工程校級(jí)特色專業(yè)”和“土木工程專業(yè)校級(jí)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)行的土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)科目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了全面改革。主要改革模式如下：

一、實(shí)驗(yàn)課程改革模式

根據(jù)中原工學(xué)院土木工程專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)方案的具體要求，土木工程專業(yè)很多課程含有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在本次綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革實(shí)踐中，針對(duì)實(shí)驗(yàn)課程模式進(jìn)行了如下改革：

1.設(shè)置專業(yè)核心課程

專業(yè)核心課程是土木工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課程。學(xué)院利用“河南省專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)”項(xiàng)目資金和“校級(jí)卓越工程師計(jì)劃試點(diǎn)專業(yè)”培養(yǎng)計(jì)劃改革的機(jī)會(huì)，針對(duì)土木工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行大膽修訂。共設(shè)置“土木工程制圖”、“土木工程測(cè)量”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“土木工程材料”、“土力學(xué)與基礎(chǔ)工程”、“混凝土結(jié)構(gòu)”、“鋼結(jié)構(gòu)”、“房屋建筑學(xué)”、“土木工程施工”、“工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”等12門核心課程。通過核心課程的學(xué)習(xí)，使得土木工程專業(yè)學(xué)生具備一般性和專門性的工程技術(shù)知識(shí)，并掌握土木工程學(xué)科的基本理論。

2.結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

學(xué)院緊緊圍繞中原工學(xué)院“土木工程專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，并總結(jié)近幾年的教學(xué)研究成果，在實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)上提出了獨(dú)具特色的建設(shè)理念，突出了分層次、分階段的培養(yǎng)模式。圍繞理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究三位一體的教學(xué)模式，以實(shí)驗(yàn)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革為依據(jù)，建成與中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院學(xué)科特色相匹配、適應(yīng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)、本研共享、由三個(gè)層次組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

（1）土木工程專業(yè)低年級(jí)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過集中投入的方式建成整合材料力學(xué)、流體力學(xué)、土木工程測(cè)量及土木工程材料等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)成全院共享的公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)全院土木工程、工程管理等專業(yè)一、二年級(jí)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)開放。

（2）土木工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)專用平臺(tái)。以土木工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生和研究生學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享為原則，結(jié)合土木工程專業(yè)的實(shí)際，重點(diǎn)建設(shè)工程結(jié)構(gòu)、巖土力學(xué)及數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)室，為土木工程專業(yè)三、四年級(jí)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐以及研究生專業(yè)技能訓(xùn)練服務(wù)。

（3）土木工程專業(yè)本科生及研究生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)高端平臺(tái)。以?？钔度?、專項(xiàng)建設(shè)的方式已經(jīng)建成由地基基礎(chǔ)檢測(cè)與加固、巖土動(dòng)力學(xué)、土體流變、疲勞與沖擊等實(shí)驗(yàn)室組成的服務(wù)于中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院土木工程省一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、土木工程一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)以及建筑與土木工程專業(yè)碩士學(xué)位點(diǎn)的研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)等舉措，將逐步建立面向土木工程專業(yè)高年級(jí)本科生開發(fā)的機(jī)制，營(yíng)造面向土木工程專業(yè)本科生綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、研究生研究學(xué)習(xí)共享的高端實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)。

3.圍繞核心課程體系進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程改革與實(shí)踐

在中原工學(xué)院土木工程專業(yè)核心課程體系當(dāng)中，其材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)、土木工程材料實(shí)驗(yàn)和混凝土結(jié)構(gòu)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別分布在“材料力學(xué)”、“土力學(xué)”、“土木工程材料”、“混凝土結(jié)構(gòu)”等課程中，而且各自在課程理論教學(xué)完成后，隨課程開設(shè)，由任課教師和實(shí)驗(yàn)室教師共同負(fù)責(zé)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

在本次土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革過程中，具體改革方式如下：首先，將專業(yè)主干課程體系中的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)、土木工程材料實(shí)驗(yàn)和混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容從各門課程中獨(dú)立出來。其次，組織建筑工程學(xué)院20多名富有經(jīng)驗(yàn)的教授、博士共同編寫了中原工學(xué)院《土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱》和《土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，共遴選了鋼筋混凝土梁綜合性實(shí)驗(yàn)、巖土工程勘察綜合性實(shí)驗(yàn)等11個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以及鋼筋混凝土短柱疲勞承載力實(shí)驗(yàn)、混凝土配合比與拉壓彈性模量測(cè)試等9個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。再次，自土木工程專業(yè)2008級(jí)學(xué)生開始，分別在每學(xué)期期中或者期末獨(dú)立安排兩個(gè)試驗(yàn)周，對(duì)土木工程專業(yè)所有的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行開放。最后，學(xué)生可自主選擇2～3個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但學(xué)生自主選擇的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須經(jīng)過綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師批準(zhǔn)（要求能覆蓋土木工程專業(yè)主干課程體系的全部實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容）。然后學(xué)生可以在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）改革模式

為了充分提高中原工學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量，從土木工程專業(yè)2008級(jí)學(xué)生開始，學(xué)院有意在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）培養(yǎng)環(huán)節(jié)加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重。在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）模式改革方面，學(xué)院采取的具體做法包括以下幾個(gè)方面：[3]

第一，于2011年制訂了《建筑工程學(xué)院校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)管理和實(shí)施辦法》、《建筑工程學(xué)院教師指導(dǎo)設(shè)計(jì)性、綜合性及科研性實(shí)驗(yàn)獎(jiǎng)勵(lì)辦法》、《建筑工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法》等具體管理措施，以求制度先行，充分調(diào)動(dòng)教師與企業(yè)聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)生以及指導(dǎo)學(xué)生綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的積極性。

第二，在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，主要根據(jù)學(xué)生將來的就業(yè)方向，將土木工程專業(yè)畢業(yè)生劃分為建筑工程、交通土建工程及巖土與地下工程三個(gè)培養(yǎng)方向進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）模式改革。并且每個(gè)方向以實(shí)驗(yàn)為主的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題，其畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師必須自己有在研的科研項(xiàng)目，并要求由博士學(xué)位或者副教授以上職稱的教師擔(dān)任畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師。在具體指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的過程中，指導(dǎo)教師必須首先結(jié)合自身的科研項(xiàng)目，選定3～5個(gè)科研性強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)題目供三個(gè)方向的畢業(yè)生挑選，且學(xué)生一旦選定后不允許再更改題目。

第三，對(duì)于選擇校企聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的畢業(yè)生，其綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由校外指導(dǎo)教師結(jié)合生產(chǎn)項(xiàng)目確定，但必須經(jīng)過校內(nèi)指導(dǎo)教師審核批準(zhǔn)。

第四，畢業(yè)生選定以實(shí)驗(yàn)為主的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）后，必須在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）導(dǎo)師指導(dǎo)或者在校內(nèi)與校外畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師的聯(lián)合指導(dǎo)下開展工作，畢業(yè)生必須結(jié)合導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，并在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫等過程。

從土木工程2008級(jí)學(xué)生開始，在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程中，先后有11名具有博士學(xué)位的教師，結(jié)合自身科研項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生開展科研性強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，鍛煉了畢業(yè)生的實(shí)驗(yàn)操作能力；同時(shí)，充分利用與中原工學(xué)院簽約的校內(nèi)（外）聯(lián)合培養(yǎng)基地，先后聘請(qǐng)焦作市政工程建設(shè)集團(tuán)有限公司、河南東方建筑設(shè)計(jì)有限公司、黃河水利水電科學(xué)研究院等單位富有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員擔(dān)任畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師，開展聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作，畢業(yè)生普遍感覺進(jìn)步很大，提高強(qiáng)了畢業(yè)生畢業(yè)后獨(dú)立開展科研工作的能力。

針對(duì)土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降母母锱c實(shí)踐，中原工學(xué)院以及建筑工程學(xué)院從政策等方面給予了大力支持。建筑工程學(xué)院力學(xué)與工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)為河南省省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。近五年來中原工學(xué)院先后投入實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)450多萬元，力學(xué)與工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中心近幾年先后購置了電液伺服動(dòng)靜疲勞試驗(yàn)機(jī)、巖石三軸試驗(yàn)系統(tǒng)、土動(dòng)三軸儀、土體三軸流變?cè)囼?yàn)儀、混凝土快速凍融試驗(yàn)系統(tǒng)、多通道電液伺服動(dòng)力/擬靜力加載系統(tǒng)。建立了工程結(jié)構(gòu)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，并已經(jīng)建成為河南省首批10個(gè)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心之一。

中原工學(xué)院利用河南省專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)和校級(jí)特色專業(yè)建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，制定了一系列針對(duì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革的規(guī)章制度，以保證中原工學(xué)院土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革的效果。

針對(duì)土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作。在改革過程中，一方面要求嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本規(guī)律；另一方面還要根據(jù)土木工程專業(yè)快速發(fā)展的要求，不斷開拓新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以求充分發(fā)揮土木工程專業(yè)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)出符合中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)需要，具有一定創(chuàng)新精神及較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的復(fù)合型高級(jí)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

三、結(jié)論

通過中原工學(xué)院土木工程專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐，使得中原工學(xué)院土木工程專業(yè)近兩屆畢業(yè)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神以及畢業(yè)生綜合素質(zhì)得到了明顯提高；明顯拓寬了中原工學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)知識(shí)面，近兩年土木工程專業(yè)畢業(yè)生一次就業(yè)率一直穩(wěn)定在95%以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]黃發(fā)軍，劉紅飛，李嘉，等.土木工程專業(yè)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，22（6）.

[3]祝彥知，潘洪科，張春麗.土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)模式探索[J].高等建筑教育，2009，18（4）.

（責(zé)任編輯：孫晴）