基于“四位一體”的土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

邵曉蓉

[摘 要]分析了高校土木類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了以學(xué)生為中心、教師為輔助的教學(xué)理念，建立課程團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式，采用多元化教學(xué)，實(shí)行全方位過(guò)程化考核：實(shí)驗(yàn)前加強(qiáng)預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)中采用“學(xué)生陳述法”，全面地進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。實(shí)踐證明，這能充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的自主性、積極性，有利于鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展個(gè)性，為應(yīng)用型高級(jí)專門人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)教學(xué)；自主學(xué)習(xí)；過(guò)程監(jiān)控；團(tuán)隊(duì)合作；課程改革

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）07-0152-03

實(shí)驗(yàn)教學(xué)比理論教學(xué)更具有直觀性、實(shí)踐性等特點(diǎn)。土木工程類實(shí)驗(yàn)大多作為專業(yè)課程的一個(gè)附加環(huán)節(jié)，是理論教學(xué)的補(bǔ)充和驗(yàn)證。土木工程類實(shí)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性、效益性，學(xué)生積極性不高，實(shí)驗(yàn)效果不理想。為解決這一問(wèn)題，建立新的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式，我們進(jìn)行了一些研究和探索。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）學(xué)生主觀上不重視實(shí)驗(yàn)，預(yù)習(xí)效果差

其中的主要原因有：實(shí)驗(yàn)課依附于理論課，所占總成績(jī)比例低，一般≤20%；實(shí)驗(yàn)分組3-4人，學(xué)生可以“搭便車”；實(shí)驗(yàn)考核方式單一，主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)，導(dǎo)致有些學(xué)生什么都不做，照樣能順利通過(guò)。

（二）學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中缺乏自主性

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，尤其是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課，多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生提不起興趣。學(xué)生始終處于被動(dòng)狀態(tài)，基本上是教師講，學(xué)生照著做，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。這種教學(xué)方法，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力都得不到提高，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。[1] [2]

（三）教師指導(dǎo)過(guò)細(xì)

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，每次實(shí)驗(yàn)前由是教師準(zhǔn)備好儀器設(shè)備和耗材，陳述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟等，并進(jìn)行操作示范，教師唯恐學(xué)生不明白。教師過(guò)多、過(guò)細(xì)地指導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生不預(yù)習(xí)，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)一無(wú)所知；實(shí)驗(yàn)只是“依樣畫葫蘆”，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考，這種實(shí)驗(yàn)難以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。這種手把手的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，抹殺了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，難以培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣和探索精神。[3]

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施與創(chuàng)新

（一）改革教學(xué)方法

以往教師手把手式的教學(xué)，過(guò)細(xì)、過(guò)多的指導(dǎo)，極大地影響了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，導(dǎo)致學(xué)生只是機(jī)械地完成教學(xué)任務(wù)，嚴(yán)重偏離了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式要求學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，并匯報(bào)預(yù)習(xí)情況，迫使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前自主學(xué)習(xí)，清楚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；要求學(xué)生討論方案，然后向教師匯報(bào)，這鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和表達(dá)能力。而教師作為引領(lǐng)者，要審核學(xué)生預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)方案，當(dāng)學(xué)生存在困難時(shí)，要積極地啟發(fā)學(xué)生，引領(lǐng)其積極思考，而不是直接給予答案。

（二）更新和整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)課獨(dú)立設(shè)課是近幾年高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是徹底轉(zhuǎn)變舊的教學(xué)觀念，貫徹以人為本、能力培養(yǎng)的新理念。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，我們對(duì)本科生的培養(yǎng)方案相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。本實(shí)驗(yàn)課由原先的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容整合而成，并獨(dú)立設(shè)置為實(shí)驗(yàn)課，獨(dú)立考核，改變了以往實(shí)驗(yàn)課依附于理論課的情況。整合優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，以能力培養(yǎng)為主線，實(shí)行層次化教學(xué)，逐漸增加深度和難度，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。[4] [5] [6]

獨(dú)立設(shè)課后的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，比以往都有所增加，例如“電阻應(yīng)變片的粘貼試驗(yàn)”由2學(xué)時(shí)變成3學(xué)時(shí)，這樣學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較充裕，解決了教師不示范，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)速度變慢的問(wèn)題。所以，在幾年的實(shí)施過(guò)程中，除了個(gè)別小組，一般都能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)。

三、“四位一體”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與探索

土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多年的探索和實(shí)踐中，形成和創(chuàng)造了“四位一體”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，其具體是指學(xué)生中心化、團(tuán)隊(duì)合作化、教學(xué)方法多元化、考核過(guò)程化。這種教學(xué)模式為培養(yǎng)土木工程類應(yīng)用型人才提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和改革思路。

（一）學(xué)生中心化：凸顯學(xué)生中心地位，提高學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

新的課程教學(xué)模式，從檢查預(yù)習(xí)情況，到實(shí)驗(yàn)操作、溝通合作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)，都強(qiáng)調(diào)學(xué)生的中心地位、主體地位。教師由原先的手把手地教，變?yōu)閷徍恕⒈O(jiān)察和引導(dǎo)，即審核學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)方案；監(jiān)察學(xué)生實(shí)驗(yàn)參與情況，操作規(guī)范性，溝通合作性，探索創(chuàng)新性等。在課堂上，忙乎的不是教師而是學(xué)生，學(xué)生的主動(dòng)性得以激發(fā)，口頭表達(dá)能力也得到了提高，這也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)合作精神、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及探索創(chuàng)新的精神。

本實(shí)驗(yàn)課的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)基本的測(cè)試技術(shù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程全部由學(xué)生唱主角：預(yù)習(xí)指導(dǎo)書、陳述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)，收集資料并撰寫專題報(bào)告，學(xué)生時(shí)而獨(dú)立學(xué)習(xí)，時(shí)而團(tuán)隊(duì)合作，在規(guī)定的時(shí)間里，學(xué)生們要完成一個(gè)個(gè)全新實(shí)驗(yàn)，也必須相互合作、相互商討，全力投入。

（二）團(tuán)隊(duì)合作化：建立課程學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)模式，提高與人合作的能力

著力營(yíng)造一個(gè)有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，形成了一套課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐相結(jié)合，有利于學(xué)生個(gè)性發(fā)展和應(yīng)用能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。通過(guò)組建學(xué)生學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，制訂團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)計(jì)劃，構(gòu)建了一種充滿互動(dòng)、合作、探究的學(xué)習(xí)模式。

在具體教學(xué)中，以一個(gè)班40人為例，學(xué)生分成10組，每5組有一個(gè)指導(dǎo)教師，學(xué)生以學(xué)號(hào)為序，4人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)。因?yàn)楣ぷ骱?，無(wú)法挑選同事，同事的年齡、性別不同，個(gè)性、脾氣差異猶大，要一起完成工作，就必須調(diào)整自己，學(xué)習(xí)與人相處；要學(xué)會(huì)與不同的人合作，這樣才能共同做好一件事情，在合作的氛圍中應(yīng)各自發(fā)揮長(zhǎng)處，這樣才能最終取得團(tuán)隊(duì)合作的成功。而現(xiàn)在，按學(xué)號(hào)為序進(jìn)行分組（模擬工作環(huán)境）以及合作做實(shí)驗(yàn)（模擬課題組），對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)就是一個(gè)很好的鍛煉。

（三）教學(xué)方法多元化：轉(zhuǎn)變教師角色，采用多種教學(xué)手段

轉(zhuǎn)變教師角色，不再拘泥于原來(lái)的教學(xué)方法，而是采用多種方式：課前自主學(xué)習(xí)、課程網(wǎng)站輔助、“做中學(xué)”、多媒體形象化教學(xué)、以賽促改、搭建工程背景等。這些為學(xué)生提供了更加直接、形象、自由、不同層次的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)途徑，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，使學(xué)生成為真正的課堂主人。設(shè)立了創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn) “以賽促改”，為浙江省新苗計(jì)劃項(xiàng)目、浙江省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽（全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽）提供平臺(tái)支持。參賽隊(duì)員需要測(cè)定參賽材料的力學(xué)性能，自己制訂實(shí)驗(yàn)方案、加載制度、選擇儀器設(shè)備，這些全部由學(xué)生設(shè)計(jì)，教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，這是一種新的嘗試。幾年來(lái)，已有不少學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。

搭建工程背景，提升理論聯(lián)系實(shí)際的能力。一方面，由于授課對(duì)象是大一新生，學(xué)習(xí)熱情高，但缺乏專業(yè)知識(shí)和概念，缺乏對(duì)各種結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生感覺(jué)迷茫；另一方面，書上的很多理論知識(shí)都是實(shí)際結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的理想化模型。結(jié)合以前的教學(xué)經(jīng)歷，很多學(xué)生嘴上說(shuō)著“理論聯(lián)系實(shí)際”，事實(shí)上卻不知道該如何去做，不知道怎么樣才能聯(lián)系。所以我們?cè)O(shè)置了小專題，借以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生真正明白理論是如何來(lái)自實(shí)踐的。例如有一個(gè)小專題是根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象——懸臂梁的模型，要求學(xué)生尋找實(shí)際生活中的懸臂結(jié)構(gòu)，自行收集素材，以自己的理解進(jìn)行必要的分析，并形成一篇專題報(bào)告。等到評(píng)定時(shí)，每組派一個(gè)學(xué)生上臺(tái)講述，然后指導(dǎo)教師、各小組之間互相評(píng)價(jià)。在此過(guò)程中學(xué)生能取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高自己的行文與表達(dá)能力。

（四）考核過(guò)程化：完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行全方位過(guò)程化考核

加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)考核，提升預(yù)習(xí)效果和語(yǔ)言表達(dá)能力。正式實(shí)驗(yàn)前，要求各組學(xué)生用自己的語(yǔ)言向教師匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案，講清楚做什么？怎么做？規(guī)定時(shí)間內(nèi)（每組5分鐘左右，總時(shí)間控制在半小時(shí)內(nèi)，跟以前教師講解和示范的時(shí)間差不多）輪流匯報(bào)，教師根據(jù)匯報(bào)情況打分后，才能開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。教師不再講解和示范，學(xué)生講教師聽(tīng)，并接受教師提問(wèn)，我們稱之為“學(xué)生陳述法”。實(shí)踐證明，這種方法有助于提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力和科技文獻(xiàn)的閱讀能力。

實(shí)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核，全面地進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分，教師要仔細(xì)觀察學(xué)生的動(dòng)手操作情況、參與程度，操作過(guò)程規(guī)范性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏離程度，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后儀器歸位情況，以及組員之間合作、溝通、協(xié)調(diào)能力，然后給出學(xué)生成績(jī)。當(dāng)學(xué)生遇到各類問(wèn)題時(shí)，指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行啟發(fā)式地引導(dǎo)，讓學(xué)生自己去思考，尋找答案。對(duì)于部分不愿意動(dòng)腦筋，只想要現(xiàn)成答案的學(xué)生，更要耐心引導(dǎo)?，F(xiàn)場(chǎng)打分能較全面的對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，反映出較好的實(shí)驗(yàn)效果。當(dāng)面打分，杜絕了學(xué)生偷懶、玩手機(jī)的現(xiàn)象，對(duì)于自己投入不夠而被扣分的，學(xué)生也心服口服，因此學(xué)生都能認(rèn)真投入地做實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步完善土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)全方位過(guò)程化考核。本實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)分為五個(gè)方面。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)行全方位過(guò)程化考核，能充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中的積極性。學(xué)生要想取得好成績(jī)，不光是期末考試要考好，平時(shí)也要努力付出。這樣學(xué)生靠最后兩周瘋狂學(xué)習(xí)的念頭就會(huì)打消，慢慢地會(huì)注重平時(shí)的積累，做事情也會(huì)腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印的走好。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成效

課程改革成功與否，不是由教師說(shuō)了算，關(guān)鍵在于參與的學(xué)生們的評(píng)價(jià)。自從課改實(shí)施4年多來(lái)，有2個(gè)專業(yè)的學(xué)生參與其中，課程結(jié)束后，每個(gè)學(xué)生都回答了一個(gè)問(wèn)題：你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課采取哪種形式更好：1.傳統(tǒng)模式：教師講解、示范；2.改革后的新模式：學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師負(fù)責(zé)答疑解惑；3.其他形式。

許多學(xué)生認(rèn)為第一種模式只是一次模仿的過(guò)程，降低了自己的自學(xué)能力，并表達(dá)了自己動(dòng)手探索、自主學(xué)習(xí)的愿望。71%的學(xué)生選擇了2，有的學(xué)生毫不掩飾自己的喜歡情緒，有的學(xué)生看得更遠(yuǎn)：大學(xué)應(yīng)該是一個(gè)讓你學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)的地方，離開(kāi)這里，我們還會(huì)碰到許許多多問(wèn)題，需要自己想辦法解決。因此，自主學(xué)習(xí)的能力十分重要，實(shí)驗(yàn)?zāi)懿捎眠@種形式，多了一步我們自己思考的過(guò)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握、理解也會(huì)更加透徹。多數(shù)學(xué)生認(rèn)為這有利于提高自學(xué)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力、團(tuán)隊(duì)合作能力（強(qiáng)調(diào)能增進(jìn)彼此的友情），認(rèn)為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能起到督促作用，避免偷懶，使實(shí)驗(yàn)不再枯燥乏味。同時(shí)在自我摸索、團(tuán)隊(duì)合作和分工中學(xué)到了課本上所學(xué)不到的東西，不少學(xué)生提到了完成實(shí)驗(yàn)后的成就感讓人興奮，一點(diǎn)一滴的成就感匯聚成自信，覺(jué)得自己所做的是一份有意義的事，并從中感受到了樂(lè)趣。這種模式會(huì)使人產(chǎn)生一種積極主動(dòng)的態(tài)度，讓自己更加努力和勤奮，創(chuàng)造性地完成任務(wù)，從而去迎接更有挑戰(zhàn)性的工作。

選擇3的學(xué)生：沒(méi)人提出新的建議，基本上只是前二種的結(jié)合，在第二種模式的基礎(chǔ)上，希望教師適當(dāng)?shù)闹v解和示范一下。

調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，比較好學(xué)的班級(jí)，自覺(jué)、成績(jī)好，所以多愿意自己做；成績(jī)相對(duì)較差且缺乏自信，又不想自己看書動(dòng)腦筋的學(xué)生會(huì)選2，這樣的學(xué)生少一些；女生較多的班級(jí)，由于有依賴性、不敢冒險(xiǎn)、不太敢動(dòng)手，選3的較多。

從調(diào)查來(lái)看，真正完全反對(duì)課改模式的人很少。對(duì)新事物（新實(shí)驗(yàn)、新設(shè)備、新知識(shí)）的恐懼和不了解、缺乏對(duì)新事物的熱情、不愿意花時(shí)間和精力去研究、出于內(nèi)心的膽怯和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定、害怕失敗等因素，導(dǎo)致學(xué)生做出了不同的選擇。

五、結(jié)語(yǔ)

課改后以學(xué)生為本、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、全方位過(guò)程化考核的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分激發(fā)了學(xué)生的潛能，迫使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和做實(shí)驗(yàn)的熱情。學(xué)生從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性得到了提高，形成了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍，為應(yīng)用型高級(jí)專門人才的培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：陳 明]