新工科背景下以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主導(dǎo)的本科試驗(yàn)教學(xué)新模式探究
——以鹽城工學(xué)院土工試驗(yàn)教學(xué)為例

徐桂中，喬慧萍，宋苗苗，邱成春，殷勇

(鹽城工學(xué)院 土木工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224000)

1 引言

2020年初，武漢火神山、雷神山醫(yī)院在短短十幾天時(shí)間內(nèi)建成并投入使用，震驚了世界，彰顯了“中國(guó)速度”，這是無數(shù)工作人員夜以繼日的努力以及科技進(jìn)步的結(jié)果，其中土木工程裝配式建筑技術(shù)、建筑信息建模BIM(Building Information Modeling)技術(shù)功不可沒。在“互聯(lián)網(wǎng)+”飛速發(fā)展的背景下，土木工程專業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)工科專業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，亟待升級(jí)改造，這也是國(guó)家“新工科”專業(yè)發(fā)展的要求。

習(xí)近平總書記指出“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力”，在高等教育改革中，如何加強(qiáng)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力已成為高校急需解決的問題。試驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，是培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。但目前本科試驗(yàn)在教學(xué)上或多或少存在一些問題，本文以鹽城工學(xué)院土工試驗(yàn)教學(xué)為例，進(jìn)行了試驗(yàn)教學(xué)改革，探索如何更有效地鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及獨(dú)立思考和工作的能力。

2 目前土工試驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

2.1 試驗(yàn)開設(shè)時(shí)間有限

由于土工試驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)有限，一般的土工試驗(yàn)項(xiàng)目只能安排8學(xué)時(shí)左右。鹽城工學(xué)院現(xiàn)行土工試驗(yàn)采用集中教學(xué)模式，由教師在課前完成幾個(gè)環(huán)節(jié)的操作，然后學(xué)生分組參與到后續(xù)操作。由于課時(shí)和實(shí)驗(yàn)室資源配置的限制，有不少學(xué)生無法親自動(dòng)手參與到試驗(yàn)項(xiàng)目操作中，這就導(dǎo)致了土工試驗(yàn)教學(xué)無法達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力的目的。

2.2 學(xué)生積極性不高

傳統(tǒng)土工試驗(yàn)教學(xué)局限于試驗(yàn)大綱中指定的內(nèi)容，大多數(shù)屬于驗(yàn)證性試驗(yàn)項(xiàng)目，與綜合性試驗(yàn)或科研性試驗(yàn)相比，目前的試驗(yàn)項(xiàng)目難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。部分學(xué)生在操作的時(shí)候并沒有理解各個(gè)步驟的意義，只是機(jī)械地去操作，對(duì)操作的結(jié)果是否正確也并不關(guān)心，加上由于土工試驗(yàn)以小組制進(jìn)行，組內(nèi)成員共用數(shù)據(jù)，存在相互抄襲的情況，甚至存在個(gè)別學(xué)生平時(shí)試驗(yàn)中并沒有實(shí)際操作，但由于報(bào)告完成得漂亮，分?jǐn)?shù)還高一些的情況，這極大挫傷了那些認(rèn)真動(dòng)手做試驗(yàn)、勤于思考的學(xué)生的積極性，久而久之也給學(xué)生留下了土工試驗(yàn)課不出力也可以過的印象，不利于學(xué)風(fēng)建設(shè)。

2.3 考核機(jī)制相對(duì)落后

在土工試驗(yàn)教學(xué)傳統(tǒng)的考核制度上，最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和試驗(yàn)成績(jī)組成，平時(shí)成績(jī)主要是以出勤率來衡量，只要學(xué)生到課就有成績(jī)；試驗(yàn)成績(jī)以試驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量來衡量，但由于試驗(yàn)是分組完成的，數(shù)據(jù)共用，從試驗(yàn)報(bào)告中無法準(zhǔn)確看出哪些同學(xué)認(rèn)真，哪些同學(xué)劃水，難以突出能力強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生，體現(xiàn)不出公平性。

2.4 試驗(yàn)教學(xué)設(shè)施利用率低

雖然隨著學(xué)科建設(shè)投入的不斷增加，目前土工實(shí)驗(yàn)室軟、硬條件得到了很大的提高與改善，但是實(shí)際設(shè)施的利用率不高，除了用于土工試驗(yàn)課堂教學(xué)的設(shè)備，大多數(shù)為試驗(yàn)教學(xué)或科研配置的試驗(yàn)儀器和設(shè)備都處在長(zhǎng)期閑置的狀態(tài)。據(jù)調(diào)查，鹽城工學(xué)院土工試驗(yàn)儀器設(shè)備的使用率平均僅為68.7%，甚至某些設(shè)備從購(gòu)進(jìn)日開始就很少使用，這就造成了教學(xué)資源嚴(yán)重浪費(fèi)的情況。

3 對(duì)土工試驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新改革措施

3.1 設(shè)置“必選+自選式”土工試驗(yàn)課程選擇方案

土工試驗(yàn)的必選試驗(yàn)一般包括含水率試驗(yàn)、界限含水量試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)等室內(nèi)基本試驗(yàn)項(xiàng)目，主要為材料力學(xué)試驗(yàn)和建筑材料試驗(yàn)等基礎(chǔ)性試驗(yàn)，熟練掌握這些試驗(yàn)的步驟、儀器操作、相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和分析方法對(duì)學(xué)生今后參加工作或者進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造都有很深遠(yuǎn)的意義。

自選試驗(yàn)，主要是專業(yè)課老師根據(jù)自己個(gè)人研究的方向，結(jié)合學(xué)生的情況，擬定試驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可根據(jù)自身的興趣愛好和專業(yè)背景，自主申請(qǐng)相關(guān)試驗(yàn)，組成團(tuán)隊(duì)，實(shí)行“導(dǎo)師負(fù)責(zé)制”[1]。自選試驗(yàn)作為傳統(tǒng)試驗(yàn)課的有效延伸和補(bǔ)充，使得師生的聯(lián)系更加緊密，對(duì)于真正落實(shí)“導(dǎo)師制”具體強(qiáng)勁的促進(jìn)作用。在指導(dǎo)過程中，導(dǎo)師能清楚了解學(xué)生的能力與特點(diǎn)，因材施教，學(xué)生更能擺脫以往“填鴨式”教學(xué)的束縛，主動(dòng)開展文獻(xiàn)查閱、制定試驗(yàn)方案、參與試驗(yàn)操作等活動(dòng)，與導(dǎo)師碰撞出新的火花。其次，由于人手的充足，可開展項(xiàng)目的增多，也使得試驗(yàn)儀器和設(shè)備使用率低的問題得以解決。

3.2 設(shè)置“分散開放式”土工實(shí)驗(yàn)室資源配置方案

隨著應(yīng)用型教學(xué)模式的改革，鹽城工學(xué)院土工實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生開放，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況申請(qǐng)使用，這種“分散式”試驗(yàn)方案極大減少了儀器使用的時(shí)間沖突，給予學(xué)生充分的時(shí)間上手操作。在自選試驗(yàn)中，由于團(tuán)隊(duì)成員可能來自不同的班級(jí)、專業(yè)，時(shí)間難以協(xié)調(diào)，尤其是大三學(xué)生課業(yè)重，備考研究生，能自由支配的時(shí)間不多，“分散開放式”的試驗(yàn)方案可以為學(xué)生提供更便利的試驗(yàn)時(shí)間，減少對(duì)正常課程學(xué)習(xí)的干擾，極大提高了學(xué)生對(duì)業(yè)余時(shí)間的利用率，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鍛煉了他們的實(shí)踐動(dòng)手能力[2]。隨著自選試驗(yàn)項(xiàng)目的多樣化，需要用到不同的儀器，這就大大提高了閑置設(shè)備的使用率，也能發(fā)現(xiàn)設(shè)備儀器的各種問題，包括實(shí)用性、準(zhǔn)確性等問題，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

3.3 建立“雙軌”評(píng)價(jià)體系

創(chuàng)立新的考核機(jī)制，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性具有極其重要的意義[3]。土工學(xué)試驗(yàn)課程“雙軌”型評(píng)價(jià)體系，以“課內(nèi)”必選實(shí)驗(yàn)教學(xué)為“內(nèi)軌”，這是夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)必不可少的環(huán)節(jié)；以“課外”自選試驗(yàn)為“外軌”，主要是培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)、實(shí)踐能力和協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)的積極性和主動(dòng)性，同時(shí)還可檢驗(yàn)和反思“課內(nèi)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，為其提供反饋信息[4]。具體實(shí)施過程中，考核評(píng)價(jià)體系分為2個(gè)部分：“課內(nèi)”試驗(yàn)教學(xué)考核、“課外”實(shí)踐教學(xué)考核?！罢n內(nèi)”考核占總成績(jī)的80%，主要由試驗(yàn)課老師負(fù)責(zé)，除了傳統(tǒng)的考勤和試驗(yàn)報(bào)告外，還將試驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作、課題互動(dòng)、衛(wèi)生維護(hù)等情況也納入到考核范圍；“課外”考核占總成績(jī)的20%，主要由各指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和完成情況進(jìn)行打分，對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生可額外有10分的附加分，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性，突出優(yōu)秀學(xué)生。

3.4 以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目為載體

2007年，為了全面促進(jìn)大學(xué)生參與科研教育部啟動(dòng)了“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”，簡(jiǎn)稱“大創(chuàng)”[5]，此外鹽城工學(xué)院還設(shè)立了校級(jí)大創(chuàng)，目前大創(chuàng)項(xiàng)目已成為學(xué)生參與度最高的科研計(jì)劃[3]。在大創(chuàng)項(xiàng)目申報(bào)的過程中，就是對(duì)學(xué)生理解課題、整理材料、挖掘創(chuàng)新點(diǎn)的一次挑戰(zhàn)；在項(xiàng)目實(shí)行過程中，試驗(yàn)操作階段往往會(huì)遇到各種意想不到的問題，比如試驗(yàn)失敗，得不到有效數(shù)據(jù)或者得到的數(shù)據(jù)與預(yù)想大相徑庭等，往往一個(gè)細(xì)微步驟的不同，就能導(dǎo)致不同的結(jié)果，這就需要學(xué)生不斷調(diào)整方案，不能局拘泥于前人的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況摸索出正確的方法。在這個(gè)過程中，不但要求學(xué)生有一定的實(shí)踐操作能力，更需要學(xué)生細(xì)心大膽、能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，鍛煉他們的批判性思維、創(chuàng)新思維。

3.5 以學(xué)科競(jìng)賽為依托

學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、提高解決實(shí)際問題能力、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、拓展綜合素質(zhì)的大平臺(tái)[6]?！耙再惔賹W(xué)、以賽促教”，通過鼓勵(lì)學(xué)生參與“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)力學(xué)競(jìng)賽等各個(gè)級(jí)別的學(xué)科競(jìng)賽，不但可以提高實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)效果，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性思考。這是以學(xué)生為主體的活動(dòng)，一方面，在備賽—比賽的過程中，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)，我會(huì)學(xué)”；另一方面，隨著各個(gè)高校對(duì)學(xué)科競(jìng)賽的重視，競(jìng)爭(zhēng)程度越來越激烈，學(xué)生要想取得好成績(jī)，必須大膽創(chuàng)新、提高競(jìng)賽作品質(zhì)量，這就極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情。需要注意的是學(xué)科競(jìng)賽不能僅局限于部分精英學(xué)生，努力搭建常態(tài)化、普及化、推廣化才能使大學(xué)生們?cè)诔缟锌茖W(xué)，追求創(chuàng)新的良好氛圍中不斷成長(zhǎng)[7]。

3.6 融入紅色文化

“立德樹人”是教育的根本任務(wù)，專業(yè)課程思政教育是實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、專業(yè)引導(dǎo)與價(jià)值教育多重功能相統(tǒng)一的重要途徑[8]。江蘇省鹽城市作為新四軍重建軍部所在地，“鐵軍精神”是鹽阜大地上寶貴的紅色資源，在土工試驗(yàn)教學(xué)過程中，將“鐵軍精神”與“工匠精神”相融合，在臟、累、枯燥的試驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生“下得去、耐得住、肯吃苦、有作為”的品質(zhì)，從而達(dá)到專業(yè)教育與社會(huì)主義核心價(jià)值觀有效融合的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

“新工科”工程教育更加重視學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而試驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑之一。對(duì)土木工程而言，如何充分發(fā)揮土工試驗(yàn)在教學(xué)、科研及對(duì)外服務(wù)的作用，提升其在人才創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)方面的作用，這是在試驗(yàn)教學(xué)改革過中需要不斷思考的問題。