《土木工程材料》實(shí)驗(yàn)課程體系改革與實(shí)踐

段曉牧++夏軍武++張風(fēng)杰

摘要：本文以培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程科技人才為核心，以構(gòu)建土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為出發(fā)點(diǎn)，從思路構(gòu)建、內(nèi)容構(gòu)建和教學(xué)方法構(gòu)建三個(gè)方面進(jìn)行《土木工程材料》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，從而完成該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，滿足高校對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；創(chuàng)新型； 人才培養(yǎng)； 翻轉(zhuǎn)課堂

高等學(xué)校是培養(yǎng)未來社會(huì)建設(shè)人才的基地，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和黨的十八大都分別強(qiáng)調(diào)了高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要性和必要性。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校人才培養(yǎng)的過程中，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，更能直接培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，全面體現(xiàn)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和科技創(chuàng)新精神，也是人才培養(yǎng)的重要組成部分。

《土木工程材料》課程作為土木工程、工程管理、建筑學(xué)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程等多個(gè)專業(yè)必修的一門公共專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容旨在通過課程理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的基本動(dòng)手能力和培養(yǎng)學(xué)生提出綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、分析與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，為確保《土木工程材料》課程的教學(xué)質(zhì)量，必須要對(duì)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的組織與設(shè)計(jì)。本文以培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程科技人才為核心，構(gòu)建土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為出發(fā)點(diǎn)，從思路構(gòu)建、內(nèi)容構(gòu)建和教學(xué)方法構(gòu)建三個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，從而完成該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

1 “土木工程材料”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系思路構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)是大學(xué)生更好地理解和應(yīng)用理論知識(shí)的平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生全面掌握理論知識(shí)、鍛煉科學(xué)思維、培養(yǎng)應(yīng)用能力和孕育創(chuàng)新意識(shí)的重要環(huán)節(jié)，完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要支撐。結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)《土木工程材料》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，我們提出該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建應(yīng)首先從課程的軟、硬件建設(shè)兩個(gè)方面共同進(jìn)行。課程軟、硬件的構(gòu)建是課程建設(shè)的基石，是能否實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的必要條件，其總體構(gòu)建思路詳見表1。

1.1實(shí)驗(yàn)課程的軟件構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)課程的軟件構(gòu)建，即實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的構(gòu)建，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套資料的補(bǔ)充和完善。原有的《土木工程材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程非常不完善，在對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求以及實(shí)驗(yàn)課程成績考核體系等方面尚未形成系統(tǒng)性和規(guī)范性。從而造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度不足，應(yīng)付心理較嚴(yán)重。對(duì)每次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有充分預(yù)習(xí)，往往在走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前對(duì)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟]有清楚的概念，實(shí)驗(yàn)過程盲目，僅僅是按照實(shí)驗(yàn)教師的安排進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的計(jì)劃目標(biāo)。另外，由于缺乏健全的實(shí)驗(yàn)成績考核體系，使得在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能進(jìn)行深入分析，僅僅是機(jī)械式地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并沒有通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到提高學(xué)生分析問題、解決問題能力這一要求。

因此，《土木工程材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建的首要任務(wù)就要進(jìn)行課程教學(xué)過程的構(gòu)建，即加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理的規(guī)范化。以此為原則，我們重新制定編寫了《土木工程材料》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，完善實(shí)驗(yàn)任務(wù)書，實(shí)驗(yàn)報(bào)告，增加實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，建立健全實(shí)驗(yàn)課程預(yù)習(xí)——實(shí)驗(yàn)報(bào)告——實(shí)驗(yàn)成績考核體系，并制作了實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻。使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有了較為清晰的認(rèn)識(shí)，完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，帶著問題走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中解決問題的全過程訓(xùn)練。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程平臺(tái)的構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)的核心競爭力，是人才培養(yǎng)、科學(xué)研究的基地，是學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、探索創(chuàng)新的場(chǎng)所，對(duì)于學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)具有重要作用。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建方面，我們依托于我校深部巖土與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和江蘇省環(huán)境災(zāi)變與結(jié)構(gòu)可靠性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，充分整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，構(gòu)建學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)-建筑與土木工程實(shí)驗(yàn)中心，建設(shè)開放式實(shí)驗(yàn)室，增加開放實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的統(tǒng)籌建設(shè)和科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源共享與建設(shè)，為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施提供有力的保障。

2 實(shí)現(xiàn)從驗(yàn)證——設(shè)計(jì)——綜合實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)化、層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，是保障教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。原有“土木工程材料”實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在材料種類多，但實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，但缺乏系統(tǒng)性和連貫性；學(xué)生人數(shù)多，但對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法存在盲從性，創(chuàng)新能力不足等問題。針對(duì)這些問題，我們將原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，選用水泥——砂石骨料——混凝土——強(qiáng)度試驗(yàn)四部分遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容從驗(yàn)證——設(shè)計(jì)——綜合實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)化構(gòu)建，實(shí)驗(yàn)課程流程如圖1所示。

由可知：首先，學(xué)生進(jìn)行水泥、砂石等基本材料的性能實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不同強(qiáng)度的混凝土配合比設(shè)計(jì)，并進(jìn)行拌制，制作混凝土石塊。最后，各小組之間對(duì)各自配制混凝土的基本物理、力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，從而提出混凝土設(shè)計(jì)的原則，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論與理論教學(xué)相結(jié)合，得到令人信服的結(jié)論。通過這樣系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，極大地增加了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，這樣不僅鞏固了理論基礎(chǔ)知識(shí)，也極大地拓寬了視野，提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

3 實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂、多媒體教學(xué)等多種教學(xué)手段的構(gòu)建

在教學(xué)方式方法的改革中，我們積極將翻轉(zhuǎn)課堂、多媒體和互聯(lián)網(wǎng)等多種教學(xué)模式引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，建立了課程的微信公眾號(hào)，并自制了關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的視頻短片，包括實(shí)驗(yàn)原理、操作技術(shù)和儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過公眾號(hào)提前觀看視頻；并要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，然后帶著問題走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，通過與教師討論，在實(shí)驗(yàn)過程中將知識(shí)內(nèi)化。在實(shí)驗(yàn)過程中，也采用多媒體的授課方式，再次向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)操作的過程和注意事項(xiàng)，積極拓展課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效空間，提高了教學(xué)實(shí)效。

4 結(jié)語

知識(shí)的傳承和積累由淺入深，承舊創(chuàng)新，是創(chuàng)新的前提和基礎(chǔ)?！锻聊竟こ滩牧稀穼?shí)驗(yàn)課程改革，以課程全過程改革為主線，輔助多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)主體，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)、逐步遞進(jìn)，最終獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計(jì)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段，將極大地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，具有極大的推進(jìn)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[M].北京：人民出版社，2010.

[2]余玲玲.土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016，19（1）：109-112.

[3]鄒廣平，夏興有，張學(xué)義.深化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)涵建設(shè) 促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，Vol.31（10）：161-163.

[4]李麗娟，劉勇健，吳炎海等.以創(chuàng)新能力為核心的土木工程實(shí)踐教學(xué)體系[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（4）：169-173.

[5]陳曉非.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2014：3-5.

編輯/王君梅endprint