土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教學(xué)資源建設(shè)

王淑嬙　賀行洋　鄒貽權(quán)　梁正偉

摘要：文章在明確土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心定位的基礎(chǔ)上，闡述了“4-4-12-X”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中4平臺、4層次、12模塊和開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的關(guān)系，重點(diǎn)介紹了中心開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類別、特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。實(shí)踐表明，中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和校企合作方面發(fā)揮著重要的作用，尤其是在學(xué)生能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)方面取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；土木工程與建筑；教學(xué)資源

中圖分類號：G424-31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）01-0158-04

湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以土木工程與建筑學(xué)院為依托，面向土木工程（含建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程、防水材料與工程四個方向）、交通工程、工程管理、建筑學(xué)、風(fēng)景園林、城鄉(xiāng)規(guī)劃，以及全校共計(jì)14 個本科專業(yè)。2007年被評為湖北省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，2004年設(shè)置虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)分中心，2013年被評為湖北省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。該中心的建立實(shí)現(xiàn)了實(shí)體實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)之間的互補(bǔ)教學(xué)。隨著中心規(guī)模不斷壯大和各項(xiàng)資金的持續(xù)投入，中心定位、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目特色建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索等工作已陸續(xù)展開，文章重點(diǎn)圍繞上述內(nèi)容進(jìn)行研究和探討。

一、土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的定位

根據(jù)學(xué)校確立的“高水平工業(yè)大學(xué)，某些學(xué)科水平達(dá)到國內(nèi)一流、在國際上有一定知名度，成為培養(yǎng)工程師的搖籃”的總體發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合多年的建設(shè)成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心定位為：樹立以學(xué)生為本，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、全面發(fā)展的教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新意識和吃苦耐勞精神為核心，以提高學(xué)生實(shí)踐能力、工程素質(zhì)和國際視野為宗旨，營造一個硬件、軟件齊備，學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)興趣濃厚的優(yōu)良環(huán)境，最終達(dá)到培養(yǎng)和造就土木工程與建筑類各專業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才和特色創(chuàng)新型人才的目的[1-2]。

二、土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

針對土木工程與建筑行業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，從人才培養(yǎng)體系出發(fā)，以培養(yǎng)創(chuàng)新務(wù)實(shí)、高素質(zhì)、多層次人才為核心，按照循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的原則，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念出發(fā)， 建立與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合、寓知識傳授于實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維訓(xùn)練中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，構(gòu)建了“4-4-12-X”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

為適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和學(xué)科發(fā)展，各模塊下的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以逐步拓展、動態(tài)改進(jìn)，形成開放式的實(shí)驗(yàn)體系。土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系如圖1所示。

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建以人才培養(yǎng)為核心：在已有實(shí)驗(yàn)體系中設(shè)置了不同層次、面向不同專業(yè)、難易程度各異的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可自行選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行組合與嘗試，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生探索為主線，教師引導(dǎo)為輔的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

（2）依托途徑多元的“4平臺”：有機(jī)整合校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)（實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)）、校外實(shí)踐環(huán)節(jié)（生產(chǎn)實(shí)習(xí)）和校企產(chǎn)學(xué)研合作三個實(shí)踐環(huán)節(jié)，形成校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室和校企聯(lián)合研發(fā)中心。

在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)上，開發(fā)了一批獨(dú)具特色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和系統(tǒng)，構(gòu)建基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、多個校企合作實(shí)驗(yàn)基地構(gòu)成的工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺和研究探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，為培養(yǎng)土木工程與建筑類應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型高級人才提供了良好的實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)境。

（3）階梯性實(shí)踐教學(xué)的“4層次”：根據(jù)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的目標(biāo)、要求和認(rèn)知規(guī)律，構(gòu)建了由易到難、由淺入深的階梯性實(shí)踐教學(xué)“4層次”，依次為學(xué)科基礎(chǔ)層次→專業(yè)應(yīng)用層次→工程實(shí)踐層次→自主創(chuàng)新層次。

學(xué)科基礎(chǔ)層次以土建學(xué)科基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)為主，包括工程測量、力學(xué)和建筑材料等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以基礎(chǔ)操作和專業(yè)知識儲備為主要內(nèi)容。學(xué)科基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已列入相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，為必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

專業(yè)應(yīng)用層次包括建筑技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和工程管理模塊，以提高學(xué)生專業(yè)知識和動手技能為主，也已列入相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，為必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

工程實(shí)踐層次包括設(shè)計(jì)實(shí)踐、施工實(shí)踐和管理實(shí)踐模塊，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識開展實(shí)踐活動的能力和解決工程實(shí)際問題的能力。該類實(shí)驗(yàn)以實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和工程項(xiàng)目現(xiàn)場體驗(yàn)為主。

自主創(chuàng)新層次類實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識為主，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、交流溝通能力和責(zé)任感。自主創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為選修項(xiàng)目，師生可以根據(jù)自身需要有選擇性地開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完成后可獲得相應(yīng)學(xué)分。

三、開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)

根據(jù)階梯性實(shí)踐教學(xué)的“4層次”，每個層次均設(shè)計(jì)涵蓋土木工程與建筑專業(yè)方向的多個實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其中自主創(chuàng)新模塊以產(chǎn)業(yè)前沿探索和創(chuàng)新競賽轉(zhuǎn)化類實(shí)驗(yàn)為主。在建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化背景下，新型建筑工業(yè)化、建筑信息化和綠色化是行業(yè)主要發(fā)展趨勢，探索和創(chuàng)新土建類專業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)途徑、培養(yǎng)滿足行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展需求的土建類專業(yè)應(yīng)用型人才的任務(wù)非常艱巨，因此，在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)過程中積極探索符合未來行業(yè)發(fā)展需求的途徑，在自主創(chuàng)新層次設(shè)置了專業(yè)競賽模塊、BIM模塊、建筑工業(yè)化模塊和綠色建筑技術(shù)模塊，在開放式實(shí)驗(yàn)體系下，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以隨著行業(yè)發(fā)展需求進(jìn)行優(yōu)化、合并、刪減和提升[3]。

（一）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹

4層次、12模塊及其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹如表1所示。

（三）虛實(shí)結(jié)合、虛實(shí)互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，理順虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)體實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目先開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，待學(xué)生對工業(yè)、流程和工法了解后再進(jìn)入實(shí)體實(shí)驗(yàn)環(huán)境；部分實(shí)驗(yàn)先開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)然后通過實(shí)體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的實(shí)體實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成、或部分實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳的情況開展虛擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐表明，在土木工程與建筑專業(yè)部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用虛擬仿真技術(shù)，能夠啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，緩解實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)室資源有限的矛盾，同時(shí)也使無法使用各種大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的學(xué)生對現(xiàn)代化的分析技術(shù)有了較為軸象的感官認(rèn)識和了解，加深了對實(shí)際問題

的認(rèn)知[4]。

四、結(jié)語

湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向全校14個專業(yè)開設(shè)33門實(shí)體實(shí)驗(yàn)課程和22門虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，每年學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)人數(shù)達(dá)2 400余人，教學(xué)示范作用明顯。近3年，學(xué)生參與中心成員負(fù)責(zé)的實(shí)際工程項(xiàng)目100余項(xiàng)，本科生以第一作者發(fā)表論文30余篇，申請專利35項(xiàng)，科研立項(xiàng)47項(xiàng)，參與凌云計(jì)劃創(chuàng)新項(xiàng)目33項(xiàng)。在全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)競賽、“高教杯”全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽等重要賽事中取得突破性成績。學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍濃郁，受到了社會媒體的廣泛關(guān)注。在中心發(fā)展過程中，我們

將繼續(xù)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，使其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和校企合作中發(fā)揮更大的作用[5-6]。

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（編輯 梁遠(yuǎn)華）