面向武陵山片區(qū)的土木工程專業(yè)實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建

龍自立

摘 要： 吉首大學(xué)土木工程專業(yè)開設(shè)于2011年，是武陵山片區(qū)最典型的硬工科專業(yè)之一。盡管實驗教學(xué)面臨一些困難，但已經(jīng)形成了完整的實驗教學(xué)平臺體系，構(gòu)建了四大平臺、三種層次、十二個模塊的體系，并利用實驗平臺取得了很好的學(xué)科競賽成績。

關(guān)鍵詞： 土木工程 武陵山片區(qū) 實驗教學(xué)平臺

武陵山片區(qū)包括湖北、湖南、重慶、貴州四省市交界地區(qū)的11個地（市、州）、71個縣（市、區(qū)）。是國家中東部與西部的交界區(qū)，具有承東啟西的區(qū)位優(yōu)勢，是國家西部大開發(fā)的前沿地帶，同時是區(qū)域重要發(fā)展承接區(qū)、國家扶貧攻堅示范區(qū)和跨省協(xié)作創(chuàng)新區(qū)。在武陵山片區(qū)中，吉首大學(xué)、湖北民族學(xué)院（恩施）是《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅規(guī)劃（2011-2020年）》確定的重點建設(shè)高校。由于湖北民族學(xué)院沒有設(shè)置土木工程專業(yè)，故而，吉首大學(xué)土木工程專業(yè)成為該片區(qū)最典型的硬工科專業(yè)之一。

1.武陵山片區(qū)土木實驗教學(xué)現(xiàn)狀

吉首大學(xué)作為武陵山片區(qū)內(nèi)唯一一所湖南省省屬綜合性大學(xué)，是《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅規(guī)劃》確定的重點建設(shè)高校，肩負著服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)的神圣責(zé)任。近年來，學(xué)校實施轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，由原先偏文科性質(zhì)的學(xué)校轉(zhuǎn)向綜合性大學(xué)發(fā)展。土木工程專業(yè)設(shè)立及迅速發(fā)展得益于學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的大戰(zhàn)略。吉首大學(xué)土木工程專業(yè)設(shè)立于2011年。雖然設(shè)立時間較晚，但專業(yè)發(fā)展朝氣蓬勃。然而，土木實驗教學(xué)在發(fā)展中仍面臨不少問題和挑戰(zhàn)，主要有以下幾點。

（1）實驗教學(xué)基礎(chǔ)薄弱，一切從零開始。

由于吉首大學(xué)首次開設(shè)土木工程專業(yè)，在此之前，整個武陵山片區(qū)缺乏土木辦學(xué)經(jīng)驗。實驗教學(xué)基礎(chǔ)較弱，包括人才培養(yǎng)方案的編寫、實驗儀器設(shè)備的購置、實驗項目內(nèi)容的制定等，一切從零開始，完全由教師們邊借鑒、邊學(xué)習(xí)、邊摸索，逐步累積經(jīng)驗。因此，實驗教學(xué)體系不夠成熟，實驗平臺需要不斷修正和改進。

（2）缺乏專業(yè)實驗指導(dǎo)老師。

武陵山片區(qū)位于偏僻的“老、少、邊、窮”地區(qū)，很難留住人才。連許多本地的優(yōu)秀土木人才都聚往發(fā)達地區(qū)。故而，學(xué)校的土木專業(yè)實驗指導(dǎo)教師非常匱乏，只能由理論課教師承擔(dān)實驗教學(xué)任務(wù)，增加了教師負擔(dān)。由于普通教師對實驗儀器不熟悉，往往在操作過程中出現(xiàn)錯誤和儀器損壞現(xiàn)象。同時，使許多專業(yè)實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)，課時偏少，難以形成獨立的實驗教學(xué)體系。

（3）實驗教學(xué)尚未達到為地方建設(shè)服務(wù)的規(guī)模和水平。

武陵山片區(qū)經(jīng)濟正迅猛發(fā)展，許多地方大興土木，如修路、修房子、修橋梁等。由于地勢復(fù)雜，工程浩大，許多該片區(qū)許多工程技術(shù)都需要利用實驗數(shù)據(jù)做支撐。吉首大學(xué)雖然位于該片區(qū)核心位置，但由于土木專業(yè)辦學(xué)較晚，起步較低，尚未形成實驗教學(xué)為地方建設(shè)服務(wù)的規(guī)模和水平，促使許多工程項目負責(zé)人舍近求遠，到發(fā)達地區(qū)的高水平院校進行相關(guān)實驗。

（4）實驗教學(xué)尚未形成特色。

由于實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)體系而存在，加之課時量偏少，學(xué)生對實驗教學(xué)重視程度不夠，少部分學(xué)生在實驗過程中敷衍了事，沒有認真完成，沒有達到實驗?zāi)康摹€別課程的實驗項目驗證型實驗較多，綜合和創(chuàng)新性實驗項目不夠。整體而言，實驗教學(xué)尚未形成自己的明確風(fēng)格和特色。

2.土木工程實驗教學(xué)平臺

土木工程屬硬工科學(xué)科，必須理論聯(lián)系實踐，注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)，增強基礎(chǔ)實驗課程和專業(yè)實驗課程教學(xué)效果，構(gòu)建具有前瞻性、可操作性的土木工程專業(yè)系列實驗教學(xué)平臺。為此，學(xué)校不斷加大對土木工程實驗教學(xué)平臺的建設(shè)力度，至今已經(jīng)投入了近一千萬元。

（1）土木工程實驗教學(xué)平臺構(gòu)成。

土木工程實驗教學(xué)平臺的構(gòu)成既要考慮到人才培養(yǎng)的需要，又要結(jié)合各學(xué)校實驗室建設(shè)的特點科學(xué)構(gòu)建。實驗平臺的相關(guān)實驗內(nèi)容要按專業(yè)需要設(shè)置將其系列化，各門課程相互融合，不斷更新項目內(nèi)容。

我校土木工程實驗教學(xué)平臺包括四部分：基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室、規(guī)劃與設(shè)計實驗室、虛擬現(xiàn)實與模型制作實驗室。

土木工程基礎(chǔ)實驗室包括大學(xué)物理分室和基礎(chǔ)力學(xué)實驗設(shè)備。建筑面積80平方米，設(shè)備總值40萬元。主要承擔(dān)《大學(xué)物理》、《材料力學(xué)》等課程的實驗教學(xué)。土木工程專業(yè)實驗室包括建筑材料實驗室、工程結(jié)構(gòu)實驗室、土力學(xué)實驗室、檢測實驗室、流體力學(xué)實驗室、材料力學(xué)實驗室。規(guī)劃與設(shè)計基礎(chǔ)實驗室包括工程制圖實驗室、測量實驗室、計算機輔助設(shè)計實驗室等。虛擬現(xiàn)實與模型制作實驗室主要用來設(shè)計、制作、演示各類結(jié)構(gòu)模型。

（2）合理分層實驗教學(xué)平臺。

針對學(xué)生特點，我校實驗教學(xué)平臺分為三個層次：基礎(chǔ)性實驗平臺、綜合性實驗平臺、設(shè)計創(chuàng)新性實驗平臺。三類平臺具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，即由面到點，由面向全體學(xué)生到精英學(xué)生，由驗證型向創(chuàng)新型，逐級過渡和深入。

基礎(chǔ)性實驗平臺面向全體土木學(xué)生。學(xué)生要完成各門課程（專業(yè)課和學(xué)科基礎(chǔ)課）關(guān)鍵的單一驗證型實驗，如大學(xué)物理各類實驗、材料力學(xué)中鋼筋拉伸實驗、土力學(xué)中土的含水率測定等。該類實驗平臺中，實驗內(nèi)容較淺顯，實驗儀器小而多，實驗步驟較簡單?；A(chǔ)性實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和動手操作能力，幫助加深學(xué)生對課本理論知識的理解。

綜合性實驗平臺針對部分實踐能力強的學(xué)生。實施的多為選修性質(zhì)的實驗項目。綜合性實驗涉及一些大型的、功能復(fù)雜的儀器設(shè)備，需要專門的實驗教師在旁邊講解和指導(dǎo)。綜合性實驗往往實驗周期長，實驗內(nèi)容復(fù)雜，實驗步驟多，需要學(xué)生付出一定的時間、體力和精力。如混凝土力學(xué)性能的測定，包含從最初的水泥性質(zhì)測定（安定性、細度）、配合比的設(shè)計、混凝土人工攪拌、坍落度和擴展度的測定、試件養(yǎng)護到最后的抗壓測定等步驟。涉及儀器眾多，有水泥細度負壓篩析儀、煮沸箱、雷氏夾、雷氏夾膨脹值測定儀、水泥凈漿攪拌機、濕氣養(yǎng)護箱、量水器、天平等較小儀器設(shè)備，也有大型加載設(shè)備。綜合性實驗考驗的是學(xué)生對所學(xué)知識的融會貫通能力。學(xué)生要提前預(yù)習(xí)，熟悉所有實驗儀器的使用，并清楚實驗全過程。

設(shè)計創(chuàng)新性實驗平臺則是為學(xué)有余力且愛好鉆研、動手能力強的創(chuàng)新性學(xué)生開放的。一般一位指導(dǎo)老師帶3～5名學(xué)生，結(jié)合教師的科研項目或?qū)W科競賽試題進行創(chuàng)新性研究。如綠色生態(tài)混凝土配合比設(shè)計，自密實混凝土，高性能生態(tài)透水混凝土，防爆抗沖擊仿生混凝土材料的研發(fā)等。

（3）建立開放式、獨立設(shè)置式實驗教學(xué)平臺

學(xué)校大力抓實驗教學(xué)，成立了“實驗室與設(shè)備管理中心”，專門負責(zé)全校各類實驗室（包括本科生教學(xué)實驗室、研究生教學(xué)實驗室、學(xué)科平臺實驗室、科研平臺實驗室、大學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練中心及重點實驗室等）平臺建設(shè)與管理、實驗教學(xué)組織與管理、公共共享平臺建設(shè)與管理、教學(xué)科研大型儀器設(shè)備管理和協(xié)助負責(zé)實驗技術(shù)隊伍建設(shè)與管理。近期，土木工程專業(yè)申請了一批開放式實驗項目和獨立設(shè)置式實驗課程。開放式實驗項目如纖維混凝土中不同摻量纖維對其抗壓強度影響的實驗、鋼筋拉伸試驗、Autodesk Revit軟件的初階應(yīng)用、剪切模量測定實驗、基于小波包方法的梁式結(jié)構(gòu)損傷識別研究等；獨立設(shè)置實驗課程如材料力學(xué)、土木工程材料等。依托此類實驗項目和課程，激發(fā)學(xué)生參與實驗的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，同時帶動教師科研項目的深入研究。

3.利用現(xiàn)有實驗平臺取得的成績

近年來，我校利用現(xiàn)有土木工程實驗教學(xué)平臺，積極組織學(xué)生參加國家級、省級、校級的結(jié)構(gòu)設(shè)計、力學(xué)、混凝土設(shè)計等學(xué)科競賽活動，并依托此平臺開展了一批大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，取得了非常不錯的成績，調(diào)動了一大批土木專業(yè)學(xué)生參與實驗、實踐的積極性，提高了學(xué)生學(xué)以致用的興趣。譬如，2013年，我校土木專業(yè)9名學(xué)生參加了湖南省第二屆結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，取得了1項一等獎、2項二等獎的好成績；2014年，土木專業(yè)6名學(xué)生參加“蘇博特”杯第三屆全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計大賽，獲得了實踐技能獎2項；2014年，3名同學(xué)參加全國第八屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，獲得了一等獎1項。此外，土木系老師指導(dǎo)的“防爆抗沖擊仿生混凝土材料的研發(fā)”獲得了2014年全國大學(xué)生創(chuàng)新性研究項目立項。

參考文獻：

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[4]張靖靜，肖鵬，李琮琦.土木工程專業(yè)系列實驗教學(xué)平臺建設(shè)[J].高等建筑教育，2011（6）：133-136.

基金：2014年吉首大學(xué)獨立設(shè)置實驗課（JDDL2014008）；2014年湖南省普通高等學(xué)校暨吉首大學(xué)教學(xué)改革研究立項項目“面向武陵山片區(qū)的土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系研究與實踐”（No：301）。