提高土木工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的思考

鄧華鋒等

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)最直接有效的環(huán)節(jié)。但是，目前中國較多高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與培養(yǎng)目標(biāo)相比還存在較大的差距。從實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的實(shí)際出發(fā)，分析了專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，即知識(shí)結(jié)構(gòu)的綜合性、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和授課時(shí)段的零散性、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的特殊性。針對(duì)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，提出了整合實(shí)驗(yàn)體系、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室軟硬件設(shè)施建設(shè)、注重實(shí)驗(yàn)教師素質(zhì)培養(yǎng)、量化實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)、開放實(shí)驗(yàn)資源等一系列具體改革措施，從而有效激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維，為國家建設(shè)培養(yǎng)高質(zhì)量的工程應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新思維

中圖分類號(hào)：G642423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）01011904

一、 問題的提出

隨著時(shí)代的發(fā)展，高新科學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)方面，土木工程領(lǐng)域的日新月異對(duì)現(xiàn)代教育人才培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高要求。人才培養(yǎng)目標(biāo)要從培養(yǎng)單純的工程技術(shù)型人才向培養(yǎng)寬口徑的各類復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變[1]，要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及解決工程實(shí)際問題和工程設(shè)計(jì)的能力。在土木工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形象而直觀，并具有啟發(fā)性、探索性、實(shí)踐性，是有助于學(xué)生掌握本專業(yè)知識(shí)的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)。同時(shí)，它在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手能力、科研開發(fā)能力、綜合分析和解決問題能力等方面有著專業(yè)理論課教學(xué)無法替代的作用。然而，目前中國較多高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與社會(huì)需求的人才培養(yǎng)目標(biāo)相比還存在較大的差距[2-3]，因此迫切需要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革[4]。社會(huì)有需求，學(xué)校有行動(dòng)，人才培養(yǎng)模式要緊跟社會(huì)的需求，才能使學(xué)生在日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的人才市場(chǎng)占有一席之地。

二、 土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)和理論課相比，不僅教學(xué)內(nèi)容不同，而且在教學(xué)方法、能力培養(yǎng)等許多方面存在很大不同，其特點(diǎn)主要有如下幾個(gè)方面。 （一）實(shí)驗(yàn)課知識(shí)點(diǎn)的綜合性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是配合專業(yè)理論學(xué)習(xí)而設(shè)置的，來源于專業(yè)理論學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)，而且可能涉及多門課程知識(shí)，如實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的原理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的物理力學(xué)原理、實(shí)驗(yàn)操作方法等。因此，綜合性更強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)的難度和實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求更高。

（二）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和授課時(shí)段的零散性

土木工程專業(yè)的多門專業(yè)課程都涉及實(shí)驗(yàn)課，但單門實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，很難自成體系，相對(duì)比較零散，這給實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排和學(xué)生學(xué)習(xí)都帶來不便。

（三）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的特殊性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在鞏固學(xué)生理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開發(fā)創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決工程實(shí)際問題的能力。其教學(xué)方法和學(xué)習(xí)思路有別于理論課程，需要實(shí)驗(yàn)教師由“實(shí)驗(yàn)講解員”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)驗(yàn)參謀”，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的角色和地位自然而然地從“被動(dòng)”變?yōu)椤爸鲃?dòng)”，由“演員”變?yōu)椤皩?dǎo)演兼演員”。因此，學(xué)生不僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，更是實(shí)驗(yàn)過程的主導(dǎo)者，教師只起指導(dǎo)作用并提供技術(shù)服務(wù)和后勤保障。

二、土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的典型問題分析

基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，本應(yīng)采用相適應(yīng)的教學(xué)方式。但從中國高校目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀來看，大部分高校依然把實(shí)驗(yàn)課作為理論課的附屬， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想和教學(xué)方法上存在較多弊病， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生的宗旨和目標(biāo)相比還存在較大的差距。分析其原因，主要有以下幾個(gè)方面。

（一）對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性認(rèn)識(shí)不夠

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是理論教學(xué)的附屬環(huán)節(jié)，不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本規(guī)律和實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的研究；受學(xué)校政策和各級(jí)行政評(píng)估影響，教師對(duì)做科研、出成果投入較多的精力，而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上投入的精力和時(shí)間要少得多；對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師的素質(zhì)不夠重視，不注重實(shí)驗(yàn)教師的能力培養(yǎng)。由于這些認(rèn)識(shí)的誤導(dǎo)，使某些教師和學(xué)生潛意識(shí)中不重視甚至輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的陳舊

有的實(shí)驗(yàn)課依附并受限于理論課教學(xué)，不能形成獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。同時(shí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的安排不合理，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過于陳舊，比如有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容和方法近十年甚至更長時(shí)間都沒有更新，嚴(yán)重跟不上理論教學(xué)的發(fā)展。其中，單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，忽視實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、方法、步驟和過程，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置和工程實(shí)踐結(jié)合得不夠，沒有突出土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，不利于全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、綜合分析能力以及解決問題的能力。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的落后

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式一般為：教師先介紹實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、原理、目的、儀器設(shè)備使用方法、注意事項(xiàng)等，學(xué)生再按教師或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書所介紹的步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)和讀取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行簡單的理論公式或者實(shí)驗(yàn)規(guī)律的驗(yàn)證。這種教學(xué)模式實(shí)質(zhì)上是以教師為中心，學(xué)生處于一種被動(dòng)從屬的地位，學(xué)生只會(huì)按照固定的思路去完成實(shí)驗(yàn)，沒有去想為什么這樣做。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性受到壓抑，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂理論知識(shí)的融會(huì)貫通，不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，也不利于創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。

（四）理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)

理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)表現(xiàn)為：理論教學(xué)教師不能深入到實(shí)驗(yàn)室，不熟悉實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)儀器操作方法；實(shí)驗(yàn)教學(xué)老師由于自身素質(zhì)的原因，只知道按照傳統(tǒng)的方法給學(xué)生介紹整個(gè)流程，但不清楚其原理所在，不能與時(shí)俱進(jìn)的改革和創(chuàng)新。因此，不利于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有興趣，學(xué)習(xí)沒有主動(dòng)性和積極性，甚至出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)報(bào)告相互抄襲的現(xiàn)象。長期的惡性循環(huán)直接影響學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的形成，而學(xué)生最需要的是既懂得原理又熟悉實(shí)驗(yàn)方法的高素質(zhì)教師。

四、土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施及建議

高等學(xué)校的根本任務(wù)是為社會(huì)培養(yǎng)合格的人才，其中本科教育是最基礎(chǔ)、最重要的教學(xué)工作，而實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)是本科教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)土木工程類人才方面具有關(guān)鍵作用。為了符合目前對(duì)工程類人才培養(yǎng)的要求，學(xué)校需將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論課教學(xué)置于同等重要的地位[5-7]，切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不斷提高教學(xué)水平和質(zhì)量，以適應(yīng)社會(huì)的需求。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系的整合

現(xiàn)在較多課程單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，課時(shí)明顯不足，很難構(gòu)成實(shí)驗(yàn)體系，一些課程的實(shí)驗(yàn)課存在類似或者相近的問題。但從知識(shí)結(jié)構(gòu)上說，所有實(shí)驗(yàn)應(yīng)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，服務(wù)于學(xué)科的某一專業(yè)。在此基礎(chǔ)上，可將原來分散、孤立的各門課程實(shí)驗(yàn)整合為獨(dú)立開設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)課程，單門專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)課程體系中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，將各實(shí)驗(yàn)單元按合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，便形成了系統(tǒng)的學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)。如建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)、橋梁工程檢測(cè)和鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課程可整合為一門獨(dú)立的工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)課程。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維模式的更新

俗話說：“興趣是學(xué)習(xí)最好的老師”，學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的課程產(chǎn)生了興趣，才能更加認(rèn)真、投入地汲取課程知識(shí)。因此，從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力出發(fā)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形成獨(dú)立的教學(xué)體系，從而擺脫多年作為理論教學(xué)附屬的尷尬局面。分層面（驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性）設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，滿足從基礎(chǔ)到創(chuàng)新能力的多目標(biāo)、多類型人才的培養(yǎng)要求，保留必須的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，多開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，編制與之對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，同時(shí)保證必須的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置遵循知識(shí)性、啟發(fā)性、實(shí)用性的原則。實(shí)驗(yàn)任務(wù)書的編制形成系列，適應(yīng)知識(shí)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)規(guī)律和學(xué)科發(fā)展，結(jié)合工程實(shí)際，適合教學(xué)特點(diǎn)，內(nèi)容現(xiàn)代、體系新穎，融知識(shí)傳授、技能培養(yǎng)、科學(xué)研究于一體。不同層面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有不同的教學(xué)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，層層有創(chuàng)新。學(xué)生完成必做實(shí)驗(yàn)后，還可按自己的興趣愛好和學(xué)習(xí)意愿申請(qǐng)進(jìn)入開放性實(shí)驗(yàn)室選做實(shí)驗(yàn)，達(dá)到因人施教的目的。

（三）實(shí)驗(yàn)室軟硬件設(shè)施的建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施的改善是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的基礎(chǔ)。但是，實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)不是盲目的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新和添置。首先，應(yīng)根據(jù)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，了解最新的實(shí)驗(yàn)方法和手段；然后，根據(jù)前面分層面設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，確定需要購置和改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以避免不必要的資源浪費(fèi)，保證并提高儀器設(shè)備的使用效率。

同時(shí)，形成一套較為科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、運(yùn)行、評(píng)價(jià)機(jī)制，采用開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)[8-10]。通過網(wǎng)絡(luò)開放管理儀器設(shè)備，學(xué)生可以預(yù)約實(shí)驗(yàn)，此舉提供給學(xué)生一個(gè)開放和自由的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位。通過制定開放實(shí)驗(yàn)的一系列規(guī)章制度，以便達(dá)到更好了解學(xué)生、檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果及能力，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠如實(shí)反映其真實(shí)能力。通過開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，使學(xué)生形成一種科學(xué)的思維方式，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，突出土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)。

（四）實(shí)驗(yàn)教師素質(zhì)的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)模式的改革，將以往學(xué)生的被動(dòng)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考并解決問題的能力，充分發(fā)揮實(shí)踐創(chuàng)新能力[11]。同時(shí)，這也對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求，不僅要求實(shí)驗(yàn)教師綜合掌握本學(xué)科的理論知識(shí)，把握該學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)，還要求了解最新的實(shí)驗(yàn)方法和手段，給予學(xué)生足夠的支持。因此，實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)培養(yǎng)顯得尤為重要。需從政策和制度上改變實(shí)驗(yàn)教師的從屬地位，調(diào)動(dòng)其工作積極性；利用本校的教學(xué)資源，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師加強(qiáng)理論培訓(xùn)，讓實(shí)驗(yàn)教師走出去，到其他高校實(shí)驗(yàn)室參觀、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，參與一些國家舉辦的大型培訓(xùn)班的學(xué)習(xí)；同時(shí)注重引進(jìn)高學(xué)歷且實(shí)驗(yàn)技術(shù)過硬的高層次人才，形成一支實(shí)驗(yàn)技術(shù)高且結(jié)構(gòu)合理的隊(duì)伍梯隊(duì)。通過上述措施，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教師的素養(yǎng)。

（五）實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系的完善

實(shí)驗(yàn)課程一貫不被學(xué)生重視，這主要由于該課程的成績?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比較片面，很難反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，個(gè)別學(xué)生甚至通過復(fù)制其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來獲得實(shí)驗(yàn)成績，根本無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的積極性。因此，要完善實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)價(jià)方法，以完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、上課紀(jì)律、課堂操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)操作抽考等方面來綜合評(píng)定基礎(chǔ)成績；以實(shí)驗(yàn)過程中能否發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析中是否有創(chuàng)新型思維和獨(dú)到見解等方面來評(píng)定拔高成績。這樣，既能較好督促學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，又能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（六）實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)際工程的結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程應(yīng)面向工程，與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。要充分利用學(xué)?，F(xiàn)有科研項(xiàng)目發(fā)展良好的勢(shì)頭，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際科研項(xiàng)目、工程項(xiàng)目結(jié)合起來，由教師結(jié)合實(shí)際科研提供實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇對(duì)其有興趣的學(xué)生參加，提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

五、 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位舉足輕重，但也是學(xué)生容易忽視的必修課程。如何發(fā)揮高校實(shí)驗(yàn)室的社會(huì)職能，培養(yǎng)具有創(chuàng)造型、開拓型的合格土木工程專業(yè)人才，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的當(dāng)務(wù)之急。文章針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)自身的特點(diǎn)，詳細(xì)分析了目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足及其影響因素，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律，提出了切實(shí)可行的改革措施。以人為本，以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)和學(xué)生自學(xué)，在自主式的學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和方法，有利于學(xué)生全面鞏固和掌握所學(xué)知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)研究的探索精神，提高學(xué)生的創(chuàng)造思維能力和科研能力，促進(jìn)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的提升，努力讓學(xué)生成為教育改革的受益者。

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