新工科背景下土木工程專業(yè)試驗(yàn)課程教學(xué)改革
——以土木工程材料課程試驗(yàn)為例

李宏斌，宇云飛，孟志良

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000)

2016年以來，我國工程教育改革進(jìn)入快車道，加入了《華盛頓協(xié)議》，開展了新工科研究與實(shí)踐，實(shí)施了卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃(2.0)，各項(xiàng)工作緊鑼密鼓，層層推進(jìn)。2017年教育部啟動(dòng)新工科建設(shè)工程，以復(fù)旦共識(shí)、天大行動(dòng)、北京指南為標(biāo)志的工程教育改革進(jìn)入到一個(gè)新階段。教育部2018年6月的成都會(huì)議和2019年7月的海口會(huì)議，提出把全面振興本科教育作為新時(shí)代高等教育改革發(fā)展的核心任務(wù)。并提出強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)、掀起質(zhì)量革命、樹立質(zhì)量品牌、提高本科教育質(zhì)量的口號(hào)。伴隨中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)投資增大，土木工程技術(shù)的發(fā)展也日新月異，對土木工程專業(yè)畢業(yè)生質(zhì)量要求更高，需要在新工科戰(zhàn)略指導(dǎo)下創(chuàng)新土木工程人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出符合“新工科”內(nèi)涵要求的專業(yè)性人才[1]。為了更好地達(dá)成上述目標(biāo)，需要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，以學(xué)生發(fā)展為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，對土木工程專業(yè)教學(xué)進(jìn)行改革，其中包括對傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行深度改革。

一、土木工程專業(yè)試驗(yàn)教學(xué)改革的必要性分析

《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》指出，教學(xué)中要以工程實(shí)際為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，培育大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力[2]。土木工程專業(yè)教育要培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較高的工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。而工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力只有通過高質(zhì)量的實(shí)踐教學(xué)才能得到培養(yǎng)，因此試驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)的主要組成，應(yīng)發(fā)揮其應(yīng)有的重要作用。

土木工程專業(yè)是具有很強(qiáng)工程實(shí)踐性的專業(yè)，主干專業(yè)課程都有配套的試驗(yàn)。試驗(yàn)課程教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際、鞏固和提高理論知識(shí)理解和掌握的有效途徑，試驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量決定著實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，進(jìn)而影響畢業(yè)生質(zhì)量達(dá)成度的實(shí)現(xiàn)。學(xué)生通過試驗(yàn)課所培養(yǎng)的綜合能力和操作技術(shù)，會(huì)轉(zhuǎn)化成就業(yè)后的職業(yè)能力。基于此，設(shè)有土木工程專業(yè)的國內(nèi)工科高校，近幾年對土木工程專業(yè)的試驗(yàn)教學(xué)開展了一些探索研究。但試驗(yàn)課教改多是依附在課程教改中，試驗(yàn)課教改目標(biāo)也是服務(wù)于本課程的達(dá)成度要求，試驗(yàn)教學(xué)改革不能獨(dú)立之外，教改措施不能根據(jù)試驗(yàn)課程特點(diǎn)自成體系。造成試驗(yàn)教學(xué)改革的深入度不足，專業(yè)課程之間交叉融合不足，與生產(chǎn)實(shí)踐和工程技術(shù)發(fā)展的時(shí)代背景脫節(jié)，試驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)成果呈低階性。

土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃中普遍存在“重理論輕實(shí)踐”現(xiàn)象，理論教學(xué)比重大，試驗(yàn)教學(xué)課時(shí)嚴(yán)重不足，對試驗(yàn)教學(xué)和能力培養(yǎng)達(dá)成度的支撐認(rèn)識(shí)不足。試驗(yàn)內(nèi)容中驗(yàn)證性試驗(yàn)居多，試驗(yàn)教學(xué)方法簡單，試驗(yàn)管理落后，試驗(yàn)指導(dǎo)教師工程經(jīng)驗(yàn)不足，試驗(yàn)內(nèi)容滯后工程技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)考核評(píng)價(jià)不合理。這些問題的存在，直接制約著“新工科”人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

在新工科建設(shè)背景下，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向、以能力培養(yǎng)為宗旨，對試驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)提出了更高的新要求，必須對傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革，將試驗(yàn)教學(xué)任務(wù)目標(biāo)由單一性轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘀匦裕耘囵B(yǎng)學(xué)生綜合能力為高階目標(biāo)，并與現(xiàn)代土木工程技術(shù)發(fā)展同步。只有以學(xué)生的發(fā)展為中心，主動(dòng)適應(yīng)人才成長規(guī)律，建構(gòu)和整合試驗(yàn)資源，才能為創(chuàng)新型技術(shù)人才的培養(yǎng)提供沃土。

經(jīng)過多年的探索，結(jié)合土木工程專業(yè)主干課程試驗(yàn)的內(nèi)容及特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的驗(yàn)證性試驗(yàn)改革為開放性的設(shè)計(jì)型、綜合型試驗(yàn)，倡導(dǎo)實(shí)施自主性試驗(yàn)，實(shí)施線上線下混合式試驗(yàn)教學(xué)，將有關(guān)聯(lián)的課程試驗(yàn)進(jìn)行銜接貫通，并引導(dǎo)學(xué)生開展以創(chuàng)新發(fā)明為目標(biāo)的研究性試驗(yàn)?；诖耍岢隽送聊竟こ虒I(yè)試驗(yàn)課程教改的三層次教學(xué)法，并創(chuàng)設(shè)貫通性試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｏ旅嬉酝聊竟こ滩牧险n程試驗(yàn)為例，論述試驗(yàn)教學(xué)改革措施。

二、土木工程專業(yè)試驗(yàn)課程教改的三層次教學(xué)法

新工科建設(shè)的核心是培養(yǎng)能適應(yīng)甚至引領(lǐng)未來工程發(fā)展需求的復(fù)合型創(chuàng)新人才。需要具備創(chuàng)新意識(shí)、全球視野、終身學(xué)習(xí)能力、批判性思維、引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步的想象力和創(chuàng)造力等新素養(yǎng)、新能力[3]。新工科的“新”其內(nèi)涵在于：新理念、新模式、新體系、新技術(shù)等，基于新工科的“新”要求，作為地方院校，結(jié)合本校實(shí)際情況，主要從試驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)技術(shù)、管理和評(píng)價(jià)幾個(gè)方面深入開展試驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新探索。提出了符合土木工程專業(yè)發(fā)展且具有自己特色的試驗(yàn)教學(xué)模式“三層次教學(xué)法”。

(一)三層次教學(xué)法的特點(diǎn)

1．整合試驗(yàn)內(nèi)容，打破章節(jié)限制。土木工程專業(yè)試驗(yàn)課程一般包括若干個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)中，試驗(yàn)內(nèi)容與講授章節(jié)相對應(yīng)，相對獨(dú)立分散，并且難易程度不同。學(xué)生在進(jìn)行試驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)由于認(rèn)知能力的限制，導(dǎo)致“只見樹木不見森林”，很難將前后章節(jié)的知識(shí)體系相聯(lián)系。特別是一、二年級(jí)的學(xué)生，專業(yè)知識(shí)體系尚未成型，分析和解決較復(fù)雜問題的技術(shù)能力和思維能力不足，導(dǎo)致試驗(yàn)教學(xué)效果較差，達(dá)不到能力培養(yǎng)達(dá)成度指標(biāo)的要求。針對這個(gè)問題，將試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，劃分為若干個(gè)模塊。例如土木工程材料試驗(yàn)整合為三大模塊，分別是鋼筋混凝土模塊、砌體模塊和瀝青混合料模塊，幫助學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)間建立聯(lián)系，更好地對接工程實(shí)踐。

2．開放實(shí)驗(yàn)室，打破課時(shí)限制，實(shí)施開放性試驗(yàn)。傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)中，試驗(yàn)內(nèi)容受制于固定課時(shí)，為了在指定時(shí)間內(nèi)(通常是兩學(xué)時(shí))完成試驗(yàn)，不得不“削足適履”，對試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行取舍，致使許多必要試驗(yàn)無法開展。例如水泥體積安定性試驗(yàn)，試件制備約30分鐘、養(yǎng)護(hù)24小時(shí)、沸煮3小時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過28小時(shí)，受限于課時(shí)，不得不放棄。但該試驗(yàn)需要的真正操作時(shí)間并不多，其中約27小時(shí)屬于等待狀態(tài)，而實(shí)施開放性試驗(yàn)，開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自主安排試驗(yàn)時(shí)間，就能完成“耗時(shí)持久”的試驗(yàn)項(xiàng)目。

為了合理使用試驗(yàn)室資源，提高利用率，對應(yīng)試驗(yàn)室開放而重新制定了試驗(yàn)室使用制度和試驗(yàn)室管理?xiàng)l例，實(shí)施試驗(yàn)申請預(yù)約和試驗(yàn)方案審核審批制，做到試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)空間、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)指導(dǎo)的全方位開放[4]。

3．簡化試驗(yàn)講授環(huán)節(jié)，變講授為指導(dǎo)，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)預(yù)習(xí)指導(dǎo)。要真正實(shí)現(xiàn)自主性試驗(yàn)，提高試驗(yàn)課的時(shí)間效率，必須強(qiáng)化試驗(yàn)預(yù)習(xí)。傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)模式是以教師講授為主體，學(xué)生根據(jù)要求分組進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。教師講解試驗(yàn)?zāi)康?、儀器設(shè)備、試驗(yàn)方法等內(nèi)容，通常會(huì)占用1/4以上的試驗(yàn)課時(shí)，不僅縮短了學(xué)生試驗(yàn)操作時(shí)間，而且學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)被動(dòng)接收大量新知識(shí)，很難掌握，更談不上對整個(gè)試驗(yàn)操作的理解，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生對試驗(yàn)的興趣和探究意識(shí)。這種試驗(yàn)教學(xué)模式無法滿足培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和科研能力的培養(yǎng)要求，與“以學(xué)生為本”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主性的教學(xué)理念是不相符的。針對以上問題，強(qiáng)化課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，把課堂講解變?yōu)檎n前指導(dǎo)。按試驗(yàn)改革目標(biāo)編寫設(shè)計(jì)型開放式試驗(yàn)指導(dǎo)書，充分利用課外時(shí)間，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)儀器設(shè)備的使用、操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法。這樣，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后自主性開展試驗(yàn)，分工合理，有條不紊，能夠順利完成試驗(yàn)任務(wù)。實(shí)踐證明，有效的預(yù)習(xí)是開放式自主性試驗(yàn)的前提保障。

4．借力網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)指導(dǎo)和遠(yuǎn)程管理。試驗(yàn)技能學(xué)習(xí)不同于書本知識(shí)學(xué)習(xí)，單憑文字圖片很難學(xué)會(huì)。全媒體時(shí)代，指導(dǎo)教師應(yīng)發(fā)揮新網(wǎng)絡(luò)媒體的優(yōu)勢，創(chuàng)新性運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生，挖掘網(wǎng)絡(luò)資源，制作試驗(yàn)視頻，建設(shè)課程資源庫，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)設(shè)備儀器使用方法、試驗(yàn)步驟。師生間通過QQ、微信進(jìn)行個(gè)體化即時(shí)交流，通過學(xué)習(xí)通、騰訊會(huì)議或騰訊課堂、雨課堂實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)，變課上集中講解為課前課中遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

由于開放性試驗(yàn)的試驗(yàn)用時(shí)的不確定性和個(gè)性化的試驗(yàn)方案各異，指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員全天候現(xiàn)場指導(dǎo)管理是不現(xiàn)實(shí)的。利用即時(shí)通訊軟件和攝像器材，學(xué)生拍攝試驗(yàn)過程、試驗(yàn)現(xiàn)象，同步傳送給指導(dǎo)教師，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)。管理人員利用試驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)，隨時(shí)掌控試驗(yàn)進(jìn)程，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

(二)三層次試驗(yàn)教學(xué)法的內(nèi)容

三層次試驗(yàn)教學(xué)法，即將試驗(yàn)內(nèi)容按認(rèn)知規(guī)律和能力培養(yǎng)路徑劃分為3個(gè)層次，由簡到難依次遞進(jìn)。第一層次是基礎(chǔ)試驗(yàn)，第二層次是綜合性試驗(yàn)，第三層次為生產(chǎn)性試驗(yàn)。下面以土木工程材料試驗(yàn)的鋼筋混凝土模塊來說明：試驗(yàn)項(xiàng)目圍繞鋼筋混凝土這一主線而開展，由簡至繁、由易到難、由驗(yàn)證到設(shè)計(jì)，直至到綜合性生產(chǎn)制作鋼筋混凝土構(gòu)件。試驗(yàn)教學(xué)兼顧基礎(chǔ)技能培養(yǎng)，更注重科研能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和探究精神的培養(yǎng)。

1．由淺入深，難度遞進(jìn)的層次化試驗(yàn)內(nèi)容。鋼筋混凝土模塊的第一層次試驗(yàn)包括水泥、砂、石、摻和料和鋼筋5個(gè)單項(xiàng)基礎(chǔ)試驗(yàn)；第二層次試驗(yàn)為綜合性試驗(yàn)，是利用第一層次的試驗(yàn)結(jié)果和培養(yǎng)的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、分析能力，完成混凝土配合比設(shè)計(jì)及混凝土性能測定的設(shè)計(jì)型綜合試驗(yàn)；第三層次為應(yīng)用型生產(chǎn)性試驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)圖紙完成鋼筋混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)，這些構(gòu)件將用于后續(xù)相關(guān)課程的試驗(yàn)。3個(gè)層次試驗(yàn)的難度、復(fù)雜性、工作量逐步增加，階梯形遞進(jìn)，由單人可操作的簡單試驗(yàn)，到團(tuán)隊(duì)協(xié)作才能完成的綜合性大型試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)芰τ扇腴T到提高，到最后形成處理綜合工程問題的能力。

第一層次的基礎(chǔ)試驗(yàn)部分，是不同材料的單獨(dú)試驗(yàn)，表面看是孤立的，其試驗(yàn)結(jié)果將用于第二層次的混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，彼此之間就產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)，并且各項(xiàng)原材料的性能影響著混凝土配合比設(shè)計(jì)結(jié)果和混凝土性能的優(yōu)劣。因此，第一層次試驗(yàn)?zāi)康木哂须p重性，一是檢驗(yàn)材料的性能，學(xué)習(xí)試驗(yàn)方法和操作技能；二是評(píng)價(jià)其質(zhì)量能否滿足工程要求，分析其性能參數(shù)對混凝土性能(工作性、強(qiáng)度、耐久性、經(jīng)濟(jì)性)和配合比設(shè)計(jì)的影響。在教學(xué)中教師要將其中的關(guān)聯(lián)，材料質(zhì)量對工程質(zhì)量的影響傳達(dá)給學(xué)生，引發(fā)學(xué)生對每一次試驗(yàn)的重視度，借以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神。

2．“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，實(shí)施自主性試驗(yàn)。以往的教學(xué)模式大多數(shù)屬于以教師為中心的模式，這種模式強(qiáng)調(diào)教師的教學(xué)主導(dǎo)作用，忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用,不利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力。以學(xué)生為中心的教學(xué)模式可以發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，使學(xué)生由被動(dòng)灌輸知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)加工信息，有利于學(xué)生的主動(dòng)探索發(fā)現(xiàn)，有利于學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[5]。為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，在三層次試驗(yàn)教學(xué)中采取以下措施。

實(shí)施自主性試驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)模式通常是講解、示范、練習(xí)3個(gè)步驟，以老師為中心的講授演示模式，會(huì)使學(xué)生在試驗(yàn)課開始就感到枯燥乏味，被動(dòng)性執(zhí)行老師的試驗(yàn)指令，不僅失去試驗(yàn)的興趣，更談不上創(chuàng)新思維和探究意識(shí)的培養(yǎng)。實(shí)施自主性試驗(yàn)，學(xué)生在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，自主完成試驗(yàn)內(nèi)容。鼓勵(lì)學(xué)生在完成必選試驗(yàn)項(xiàng)目后，根據(jù)自己的興趣拓展試驗(yàn)內(nèi)容。并給予學(xué)生一定的試驗(yàn)時(shí)間自由度，從而由固定時(shí)間固定內(nèi)容的試驗(yàn)課，轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍鰰r(shí)增項(xiàng)、可重復(fù)修正的試驗(yàn)，從而有效激發(fā)學(xué)生對試驗(yàn)課的興趣和積極性。

以目標(biāo)為導(dǎo)向，開展設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。試驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是以獲取職業(yè)勝任力為目標(biāo)，為學(xué)生職業(yè)生涯準(zhǔn)備核心才能，要實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)的高階教學(xué)效果。因此在各項(xiàng)試驗(yàn)中，有目的地引導(dǎo)學(xué)生提出問題、解決問題。鼓勵(lì)學(xué)生在已有知識(shí)水平、能力水平的基礎(chǔ)上通過查詢文獻(xiàn)資料自己設(shè)計(jì)試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)方案，大膽構(gòu)思，小心求證，借以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和探究意識(shí)。例如水泥性能試驗(yàn)，以往基本是對一種水泥樣品的性能和質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)定；倡導(dǎo)設(shè)計(jì)性試驗(yàn)后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)，提出個(gè)性化試驗(yàn)問題，并進(jìn)行試驗(yàn)探究。例如：普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥性能差異的對比性試驗(yàn)；不同品種水泥為什么不能混合使用？配制泵送高流態(tài)混凝土宜選用普通硅酸鹽水泥而不宜選擇礦渣水泥的原因；受潮嚴(yán)重的水泥為什么不能用于結(jié)構(gòu)工程？等等。這樣的試驗(yàn)改進(jìn)，可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)作用，培養(yǎng)學(xué)生探究精神與專業(yè)思維，提升學(xué)生工作后解決實(shí)際工程問題的能力。

3．以生產(chǎn)性試驗(yàn)，提升學(xué)生實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)。三層次試驗(yàn)教學(xué)模式的第三層次是大型生產(chǎn)性試驗(yàn)，是將試驗(yàn)與土木工程生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，不再是驗(yàn)證性和研究性試驗(yàn)內(nèi)容，是將企業(yè)的施工生產(chǎn)搬移到實(shí)驗(yàn)室，是對試驗(yàn)范疇的突破，是大膽的創(chuàng)新嘗試。例如工程質(zhì)量檢測試驗(yàn)，將試驗(yàn)地點(diǎn)搬移到在建或建成的建筑工程，按施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求，對混凝土強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尺寸偏差、鋼筋位置等實(shí)地檢測,為企業(yè)提供質(zhì)量數(shù)據(jù)。再以土木工程材料實(shí)驗(yàn)為例：第三層次試驗(yàn)是按照土木工程的施工工藝流程完成大型鋼筋混凝土構(gòu)件制作，它將第一層次的單項(xiàng)材料試驗(yàn)和第二層次的混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)綜合起來，試驗(yàn)的綜合性、復(fù)雜性、技術(shù)性和工作量大大增加，難度更大。

構(gòu)件制作工作嚴(yán)格按實(shí)際工程的工藝流程進(jìn)行，主要包括：設(shè)計(jì)圖的識(shí)讀、鋼筋下料計(jì)算和加工綁扎、混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工配合比換算、應(yīng)變片粘貼、模板組裝、混凝土拌制和澆筑養(yǎng)護(hù)、構(gòu)件檢測。所用到的理論知識(shí)除土木工程材料課程外，還主要涉及工程制圖識(shí)圖、混凝土結(jié)構(gòu)原理和土木工程施工等課程。通過上述試驗(yàn)環(huán)節(jié)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，積累感性認(rèn)識(shí)，鞏固專業(yè)知識(shí)，并為土木工程施工、工程質(zhì)量事故分析等后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

“真槍實(shí)干”的生產(chǎn)性試驗(yàn)就是一次真實(shí)的工程工作經(jīng)歷，是理論與實(shí)踐的結(jié)合，它不僅需要一定的理論知識(shí)支撐，更要求相應(yīng)的技術(shù)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。由于試驗(yàn)?zāi)M真實(shí)施工過程，流程復(fù)雜，難免出現(xiàn)意外情況，例如從料堆取石子時(shí)，級(jí)配、含土量、含水率的變化都會(huì)導(dǎo)致混凝土的坍落度發(fā)生明顯變化，怎樣調(diào)整？粘貼應(yīng)力片時(shí)涂膠厚度怎樣控制才能既牢固又不影響測試結(jié)果？振搗時(shí)怎樣避免碰撞鋼筋，并保證控制鋼筋保護(hù)層的卡子和墊塊不移位脫落？后期大型構(gòu)件如何拆模和吊裝搬運(yùn)？這些實(shí)際問題的解決，可以鍛煉學(xué)生分析解決專業(yè)技術(shù)問題的工程應(yīng)用能力，特別是讓他們體會(huì)到“看似容易，做好很難”，有利于培養(yǎng)學(xué)生踏實(shí)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)，并讓學(xué)生獲得很強(qiáng)的勞動(dòng)成就感，也是對學(xué)生吃苦耐勞、不懼臟累、不畏困難的職業(yè)品質(zhì)鍛煉。

4．打破課程限制，將關(guān)聯(lián)度較高的課程試驗(yàn)融合銜接，實(shí)現(xiàn)貫通性試驗(yàn)。傳統(tǒng)教學(xué)中各門課程的教學(xué)內(nèi)容劃分明確，各自為戰(zhàn)，這實(shí)際上與工程實(shí)踐是相違背的。在工程實(shí)踐中，不管是規(guī)劃、設(shè)計(jì)還是施工，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要綜合知識(shí)體系。因此，轉(zhuǎn)變課程本本思想，打破課程體系界限，將土木工程專業(yè)相關(guān)課程試驗(yàn)融合銜接，實(shí)現(xiàn)貫通性試驗(yàn)。例如將不同學(xué)年不同學(xué)期的工程制圖、土木工程材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、土木工程施工、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、土木工程專業(yè)試驗(yàn)、工程質(zhì)量事故分析等試驗(yàn)課相銜接，互相滲透，互相結(jié)合，協(xié)同共享，由課程獨(dú)立建設(shè)發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榭缃缛诤县炌?，互相支撐，幫助學(xué)生建立完整的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能體系。學(xué)生按照混凝土結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)、土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的要求設(shè)計(jì)構(gòu)件，利用工程制圖課程實(shí)驗(yàn)繪制構(gòu)件圖紙，依據(jù)土木工程施工課程知識(shí)完成鋼筋下料計(jì)算和混凝土施工配合比換算，通過土木工程材料課程試驗(yàn)完成混凝土配合比設(shè)計(jì)和構(gòu)件的生產(chǎn)制作。試驗(yàn)所制作的構(gòu)件，用于混凝土結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、土木工程專業(yè)試驗(yàn)等課程的試驗(yàn)中，學(xué)生自己生產(chǎn)的構(gòu)件用于未來的試驗(yàn)，會(huì)獲得較強(qiáng)的成就感。事實(shí)證明，學(xué)生在此生產(chǎn)實(shí)踐中表現(xiàn)出很高的積極性、責(zé)任意識(shí)、競爭意識(shí)和團(tuán)隊(duì)榮譽(yù)感。

貫通性試驗(yàn)是多個(gè)融合銜接的課程試驗(yàn)的集合體，從一年級(jí)的專業(yè)基礎(chǔ)課程試驗(yàn)貫穿至四年級(jí)的主干專業(yè)課試驗(yàn)，以能力培養(yǎng)為主線，不同課程試驗(yàn)如同遞進(jìn)的驛站，承上啟下，串聯(lián)組合。指導(dǎo)教師不僅要完成本課程的教學(xué)任務(wù)，還應(yīng)該明確與其他課程的知識(shí)能力的傳遞關(guān)系，完成對其他課程的支撐服務(wù)。

三、借鑒企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，改革試驗(yàn)教學(xué)管理，強(qiáng)化學(xué)生責(zé)任意識(shí)

三層次試驗(yàn)教學(xué)法，打破固定課時(shí)、固定試驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)施自主性開放性試驗(yàn)，以學(xué)生為主體，教師為輔助，如果缺乏有效的過程管理，單純靠學(xué)生的自覺性，很難保證試驗(yàn)完成質(zhì)量，學(xué)生能力培養(yǎng)的達(dá)成度指標(biāo)就不可能實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)教學(xué)模式改變，對應(yīng)的試驗(yàn)教學(xué)管理也應(yīng)進(jìn)行改革。

土木工程專業(yè)試驗(yàn)的特點(diǎn)和工作量，需要以試驗(yàn)小組形式完成。小組成員之間不僅有學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力的差異，還有學(xué)習(xí)態(tài)度和合作意識(shí)的差異，容易出現(xiàn)“混試驗(yàn)”的學(xué)生，成為試驗(yàn)的旁觀者，共享數(shù)據(jù)結(jié)論，這是分組試驗(yàn)的普遍性問題。為破解分組試驗(yàn)只“看”不做的問題，實(shí)現(xiàn)人人參與、積極動(dòng)手、責(zé)任共擔(dān)，將建筑工程企業(yè)的項(xiàng)目責(zé)任制引用到試驗(yàn)教學(xué)管理上。管理方法如下：

(一)試驗(yàn)項(xiàng)目責(zé)任制

以試驗(yàn)小組的組長作為總負(fù)責(zé)人，將每次的試驗(yàn)項(xiàng)目分解為若干子項(xiàng)目，每名成員分別擔(dān)任子試驗(yàn)的主做人、協(xié)作人和復(fù)核人，實(shí)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)現(xiàn)象記錄復(fù)核簽字制，小組成員明確自己的職責(zé)和任務(wù)，各負(fù)其責(zé)。試驗(yàn)出現(xiàn)嚴(yán)重失誤，追究試驗(yàn)人的責(zé)任。每次試驗(yàn)小組成員都有機(jī)會(huì)擔(dān)當(dāng)試驗(yàn)的“主角”主持試驗(yàn)。

例如混凝土骨料試驗(yàn)，包含表觀密度、堆積密度、含土含泥量、含水率測定和篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)小組每人主做一項(xiàng)，交叉擔(dān)任協(xié)作人和數(shù)據(jù)記錄復(fù)核人。再集體完成設(shè)計(jì)性試驗(yàn)內(nèi)容。這樣既有分工，又有團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)了認(rèn)真負(fù)責(zé)、勇于擔(dān)當(dāng)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，也消除了“濫竽充數(shù)”和“旁觀者”的現(xiàn)象。

(二)試驗(yàn)方案審批制

設(shè)計(jì)型和綜合型試驗(yàn)，要求學(xué)生先進(jìn)行小組討論，初步確定試驗(yàn)項(xiàng)目方向，再查閱文獻(xiàn)資料研討確定試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)確定所需的材料和儀器設(shè)備，并對試驗(yàn)結(jié)果和可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測。試驗(yàn)前將試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案報(bào)送指導(dǎo)老師審核，填報(bào)試驗(yàn)申請表。申請表中列明試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)間、所用時(shí)長、材料品種和數(shù)量、試驗(yàn)儀器設(shè)備，由指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)室管理人員簽署批準(zhǔn)意見后，方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。試驗(yàn)方案的審核，既要保護(hù)學(xué)生創(chuàng)新的積極性，也要保障個(gè)性化試驗(yàn)的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

(三)預(yù)習(xí)考核機(jī)制和預(yù)習(xí)承諾保證制

要求學(xué)生在試驗(yàn)之前，通過學(xué)習(xí)試驗(yàn)資源庫的資料和參加儀器設(shè)備安全操作培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)試驗(yàn)操作規(guī)程和設(shè)備使用方法。并通過有效的預(yù)習(xí)，明確試驗(yàn)?zāi)康?、測試原理、試驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)計(jì)算和分析方法，做好充足的試驗(yàn)準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，填寫預(yù)習(xí)承諾保證書，以誠信促進(jìn)預(yù)習(xí)，以承諾培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)精神。

同時(shí)利用學(xué)習(xí)通或雨課堂系統(tǒng)建立試驗(yàn)習(xí)題庫，設(shè)置預(yù)習(xí)線上考核機(jī)制，線上考核學(xué)生，學(xué)生必須完成隨機(jī)生成的答題，只有小組所有成員達(dá)到要求的合格率才能進(jìn)行試驗(yàn)操作。以此促進(jìn)學(xué)生對試驗(yàn)的預(yù)習(xí)，避免臨陣磨槍，倉促試驗(yàn)。

(四)試驗(yàn)成果署名制和評(píng)比制

各種試驗(yàn)試件、構(gòu)件或作品，采用標(biāo)簽或墨水標(biāo)記組別和制作人員姓名，制作完成后進(jìn)行展示評(píng)比，由任課教師、試驗(yàn)指導(dǎo)教師和試驗(yàn)組組長根據(jù)制作質(zhì)量予以評(píng)判。嚴(yán)格按工程規(guī)范和試驗(yàn)規(guī)程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，按優(yōu)、良、合格、不合格進(jìn)行評(píng)定等級(jí)，作為試驗(yàn)成績評(píng)定的主要依據(jù)。對質(zhì)量好的試驗(yàn)組予以表揚(yáng)和加分獎(jiǎng)勵(lì)。不合格的制品，由制作者分析說明原因，重新制作，并扣減此試驗(yàn)的量化分值。以此提高學(xué)生對試驗(yàn)的重視度、認(rèn)真度，強(qiáng)化學(xué)生的責(zé)任意識(shí)、集體榮譽(yù)意識(shí)。

四、改進(jìn)試驗(yàn)考核模式，采取多元化考核評(píng)價(jià)方法

制定試驗(yàn)課程考核的科學(xué)評(píng)價(jià)方法也是課程建設(shè)和教學(xué)改革的重要任務(wù)。教學(xué)理念更新、教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)變、教學(xué)模式變革，相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)及方法也要適應(yīng)新工科建設(shè)的要求而變革。創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)方法：采用試驗(yàn)小組學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)結(jié)合方式，制定量化評(píng)分表和評(píng)分細(xì)則，改變以試驗(yàn)報(bào)告和考勤評(píng)定成績的傳統(tǒng)考核模式。

設(shè)計(jì)型試驗(yàn)是具有各試驗(yàn)小組個(gè)性創(chuàng)意的試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論各異，考核沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，評(píng)判依據(jù)具有開放性。考核不僅要注重試驗(yàn)過程的考量，更要注重所形成能力的考核，要充分考慮學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力的差異，合理制定考核指標(biāo)，按預(yù)習(xí)測評(píng)、試驗(yàn)操作、試驗(yàn)分析和結(jié)論、制品質(zhì)量、試驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)答辯等多個(gè)環(huán)節(jié)，對自主學(xué)習(xí)能力、試驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、科研能力、分析解決問題能力以及擔(dān)當(dāng)精神、科學(xué)認(rèn)真的工程意識(shí)等進(jìn)行綜合考評(píng)。

考核標(biāo)準(zhǔn)多元化，將量性評(píng)價(jià)和質(zhì)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，尊重學(xué)生個(gè)性，注重試驗(yàn)過程考察，從知識(shí)、能力、素質(zhì)上多維度科學(xué)合理評(píng)價(jià)。

五、試驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程中需要注意的問題

三層次試驗(yàn)教學(xué)不同于以往的試驗(yàn)教學(xué)，新的方法必然出現(xiàn)新的問題。為了更好地推進(jìn)三層次試驗(yàn)教學(xué)，取得更好的教學(xué)效果，在具體實(shí)施過程中要解決好以下幾方面問題：

1.合理設(shè)置試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，試驗(yàn)的技術(shù)難度和創(chuàng)新性應(yīng)與學(xué)生的能力相適應(yīng)。學(xué)生的試驗(yàn)?zāi)芰臒o到有，從低到高，是漸進(jìn)發(fā)展的，在教學(xué)中需按試驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)雜性、技術(shù)性和難度，合理劃分層次，按基礎(chǔ)性試驗(yàn)、綜合性試驗(yàn)、生產(chǎn)性試驗(yàn)的順序進(jìn)行，使試驗(yàn)任務(wù)和研究難度逐層提高，既具有挑戰(zhàn)性，又能夠?qū)崿F(xiàn)既定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。防止出現(xiàn)超過學(xué)生能力的，技術(shù)要求和知識(shí)難度過高的試驗(yàn)，以免挫傷學(xué)生的積極性和信心。

部分優(yōu)秀學(xué)生在完成課堂試驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上還可以開展創(chuàng)新性試驗(yàn)，可以是試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的新思路新創(chuàng)意，也可以參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題或教師科研課題。創(chuàng)新試驗(yàn)是課堂試驗(yàn)的延伸，用以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。

2.科學(xué)規(guī)劃試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)的時(shí)間利用率。在有限的時(shí)間內(nèi)，完成系列復(fù)雜的試驗(yàn)，必須科學(xué)規(guī)劃試驗(yàn)時(shí)間。試驗(yàn)過程中可以打破試驗(yàn)項(xiàng)目順序，利用試驗(yàn)中的必需間斷時(shí)間相互穿插進(jìn)行。組長做好組織協(xié)調(diào)工作，確定試驗(yàn)計(jì)劃，完成試驗(yàn)申請報(bào)告。

開放性試驗(yàn)賦予學(xué)生較大的自由度，而設(shè)計(jì)性試驗(yàn)結(jié)果又具有不確定性，往往與預(yù)期結(jié)果相差較多，很難做到一次性成功。反復(fù)試驗(yàn)，不僅占用實(shí)驗(yàn)室資源，也會(huì)占用大量時(shí)間。有效預(yù)習(xí)試驗(yàn)規(guī)程、熟悉儀器設(shè)備操作方法，提前對試驗(yàn)影響因素進(jìn)行分析，減少人為失誤，組內(nèi)同學(xué)通力合作，才能提高試驗(yàn)的時(shí)間利用率。

3.改變管理理念，全天候開放實(shí)驗(yàn)室。開放性試驗(yàn)打破固定課時(shí)的限制，要求實(shí)驗(yàn)室全天候?qū)W(xué)生開放，管理難度遠(yuǎn)大于固定時(shí)間、固定內(nèi)容的傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)。這就要求更完善的實(shí)驗(yàn)室管理，對設(shè)備的使用、保管、維護(hù)、出借、調(diào)用有一套嚴(yán)格的管理登記責(zé)任制度。

設(shè)計(jì)型、綜合型的開放式試驗(yàn)，對于試驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)室管理教師而言，意味著工作量的大幅增加，需要協(xié)調(diào)好試驗(yàn)場地、設(shè)施數(shù)量、試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)前做安全和技術(shù)的培訓(xùn)，試驗(yàn)時(shí)做現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，試驗(yàn)后要整理放置設(shè)備儀器。教師要樹立為學(xué)生服務(wù)、為科研服務(wù)的意識(shí)，要有甘于奉獻(xiàn)的精神，為學(xué)生創(chuàng)新探索提供便利條件。

六、結(jié)語

土木工程專業(yè)試驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)土木工程類大學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)和有效手段。自2018年6月成都的本科教育工作會(huì)議后，深化本科教育改革態(tài)勢已經(jīng)形成，工程教育也進(jìn)入了快速和根本性變革時(shí)期。新工科建設(shè)的最終目的是培養(yǎng)能夠適應(yīng)未來工程需求的人才。面對新工業(yè)時(shí)代和土木工程行業(yè)發(fā)展對人才能力提出的新要求，土木工程試驗(yàn)教學(xué)要積極求變和主動(dòng)求變，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，深化試驗(yàn)教學(xué)改革勢在必行[6]。教學(xué)有法，教無定法，貴在得法，因此，根據(jù)院校實(shí)際情況和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，不斷探索適合新工科升級(jí)建設(shè)的新教學(xué)方法、新教學(xué)手段，倡導(dǎo)開放性、自主性試驗(yàn)，在兼顧基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加設(shè)計(jì)型、綜合型、生產(chǎn)性試驗(yàn)，適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，培養(yǎng)符合“新工科”內(nèi)涵要求的，既具有堅(jiān)實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)，又具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的專業(yè)性人才 。