創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在工程材料教學(xué)中的應(yīng)用

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摘要：文章首先分析了木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，其次提出了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用措施，再次總結(jié)了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用成果，最后指出了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)；土木工程材料課程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

（一）實(shí)驗(yàn)課程缺乏邏輯性與關(guān)聯(lián)性

西藏大學(xué)土木工程材料課程教學(xué)大綱中，總學(xué)時(shí)54學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)，內(nèi)容主要包括材料基本性質(zhì)實(shí)驗(yàn)、鋼筋拉伸和彎曲性能實(shí)驗(yàn)、水泥實(shí)驗(yàn)、混凝土用骨料實(shí)驗(yàn)、普通混凝土實(shí)驗(yàn)、砂漿實(shí)驗(yàn)、砌墻磚實(shí)驗(yàn)等。以上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均按事先分配的學(xué)時(shí)單獨(dú)分散進(jìn)行。由于該課程理論課與實(shí)驗(yàn)課各自獨(dú)立，課程本身內(nèi)容繁多，各知識(shí)點(diǎn)相對(duì)瑣碎，加之各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目零散安排，缺乏邏輯性和關(guān)聯(lián)性，又以演示性和驗(yàn)證性為主。學(xué)生雖然對(duì)實(shí)驗(yàn)課興趣濃厚，但因分不清主次，難于構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)失去興趣，不主動(dòng)思考和實(shí)踐。

（二）實(shí)驗(yàn)偏重于驗(yàn)證性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以避免抄襲現(xiàn)象

由于土木工程材料實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和組織管理上的限制，大多數(shù)高校的土木工程材料的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍以驗(yàn)證性為主，設(shè)計(jì)性、綜合性、研究性實(shí)驗(yàn)較少[3]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中，只是單純地重復(fù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的操作步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果千篇一律，無法杜絕學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理過程中的抄襲現(xiàn)象。

（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定且陳舊

雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐步在向“基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)—綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)—?jiǎng)?chuàng)新型實(shí)驗(yàn)”過渡[4]。但由于存在“三個(gè)脫節(jié)”的問題，即實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置與工程脫節(jié)、課程內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與行業(yè)指導(dǎo)和規(guī)范脫節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的單一性知識(shí)訓(xùn)練與工程實(shí)踐所需的綜合性知識(shí)應(yīng)用脫節(jié)[5]。土木工程材料課程內(nèi)容涵蓋氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土等十幾大類材料，可以說是紛亂龐雜，包羅萬象，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)固定，最新研究技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的知識(shí)不斷更新，目前實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置不利于畢業(yè)后工程實(shí)際的應(yīng)用，無法實(shí)現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

二、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用措施

（一）整合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

以混凝土耐久性為主線，將材料基本性能實(shí)驗(yàn)、水泥實(shí)驗(yàn)、瀝青實(shí)驗(yàn)、砂石骨料實(shí)驗(yàn)、普通混凝土實(shí)驗(yàn)、瀝青混合料實(shí)驗(yàn)這些獨(dú)立實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”的思路，采用“實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)”原理，講解混凝土耐久性最新研究成果和研究方法，激發(fā)學(xué)生對(duì)混凝土耐久性研究的興趣[6]。學(xué)生針對(duì)此提出疑問，確定研究方向，學(xué)生思考分析，提出研究解決問題的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)課上采用學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案中的原材料，進(jìn)行原材料的基本性能實(shí)驗(yàn)、根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)和試件制作，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)，最終驗(yàn)證對(duì)混凝土耐久性某一方面問題的疑惑。

（二）成立興趣小組，實(shí)行研究項(xiàng)目責(zé)任制

首先，成立興趣小組規(guī)則。學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好選擇混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)方向，由提出興趣方向的人擔(dān)任組長(zhǎng)，興趣相投的同學(xué)加入作為其成員，每組5～6人，和組長(zhǎng)簽訂研究責(zé)任制，組長(zhǎng)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施負(fù)總責(zé)，明確組長(zhǎng)和組員的權(quán)利和義務(wù)。其次，建立成績(jī)考核制度。對(duì)擔(dān)任組長(zhǎng)者期末成績(jī)加5分作為獎(jiǎng)勵(lì)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況，對(duì)期末成績(jī)中占比20%的實(shí)驗(yàn)成績(jī)按組長(zhǎng)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師打分取平均值，予以加分。最后，發(fā)放興趣小組啟動(dòng)資金。給每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組發(fā)放項(xiàng)目啟動(dòng)資金，用于購買原材料、實(shí)驗(yàn)用具等物品，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后用票據(jù)和余款進(jìn)行賬目對(duì)接。

（三）促進(jìn)獨(dú)立自主實(shí)驗(yàn)和導(dǎo)師指導(dǎo)制相結(jié)合

在各興趣小組項(xiàng)目實(shí)施過程中采用階段性驗(yàn)收和成果性驗(yàn)收兩種方式進(jìn)行驗(yàn)收指導(dǎo)。各小組制定實(shí)驗(yàn)方案后由指導(dǎo)教師指導(dǎo)改進(jìn)，確認(rèn)后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從原材料購買、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過程的操作，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析和處理，項(xiàng)目小論文的撰寫全過程均事前、事中和事后指導(dǎo)，即每次行動(dòng)之前由小組組長(zhǎng)向指導(dǎo)教師報(bào)告擬采取的做法，指導(dǎo)教師給出意見和建議，實(shí)施過程中指導(dǎo)教師在一旁觀察，出現(xiàn)問題及時(shí)糾正，每次實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)報(bào)告均由指導(dǎo)教師驗(yàn)收。讓學(xué)生大膽?yīng)毩L試，出現(xiàn)疑問和問題及時(shí)與指導(dǎo)教師溝通，凸顯學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主人翁地位，學(xué)生在模擬科研項(xiàng)目研究的實(shí)踐過程中使其受到實(shí)際科研訓(xùn)練。

（四）總結(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)參與課程改革的師生采用訪談法和調(diào)查問卷法進(jìn)行評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)，對(duì)實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，記錄各方面的建議和意見，對(duì)今后創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)在土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。

三、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用成果

普通高等教育回歸工程教育，這就決定了課程教學(xué)改革應(yīng)側(cè)重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)正是學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。通過對(duì)課程建設(shè)中存在問題的深入分析，嚴(yán)格按照教育部明確要求創(chuàng)新教育教學(xué)方法，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求，經(jīng)過采用混凝土耐久性創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)對(duì)土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究與改革，取得了一些成效，具體如下。第一，實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)方面，根據(jù)創(chuàng)新教育教學(xué)方法要求，按照土木工程行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，將原有的六個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)目的性的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，以混凝土耐久性為例，構(gòu)建混凝土耐久性系統(tǒng)完整的實(shí)驗(yàn)體系，完善了土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程體系。第二，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，根據(jù)混凝土耐久性最新研究技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的知識(shí)講解和更新，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相適應(yīng)；實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，開闊學(xué)生的專業(yè)視野，實(shí)現(xiàn)單一性知識(shí)訓(xùn)練到前沿知識(shí)應(yīng)用的過渡。第三，通過混凝土耐久性創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)、學(xué)生的基礎(chǔ)和興趣，使學(xué)生加入興趣小組進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，對(duì)今后申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。自開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)以來，依托于土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程的前期數(shù)據(jù)研究和興趣愛好，興趣小組成員成功申報(bào)國(guó)家級(jí)、自治區(qū)級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目各一項(xiàng)。使學(xué)生實(shí)實(shí)在在地體會(huì)到理論所學(xué)與科研實(shí)際的結(jié)合，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。第四，單純從實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面分析取得的成效。①實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量和時(shí)間：原本計(jì)劃16學(xué)時(shí)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)后，各興趣小組自愿進(jìn)行了10～20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。②認(rèn)知改變：課堂上理論知識(shí)最多給學(xué)生展示材料的照片和視頻，改革后，學(xué)生利用課外時(shí)間深入建筑材料市場(chǎng)切實(shí)認(rèn)識(shí)土木工程材料，掌握其分類和鑒別的基本方法，并掌握了大量第一手資料。③實(shí)驗(yàn)深度：改革前大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)通過混凝土耐久性為主線，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容深化到前沿。④能力培養(yǎng)：社交能力，在興趣小組水泥購買過程中，得到西藏高爭(zhēng)水泥廠的高度認(rèn)可和大力幫助，達(dá)成口頭合作協(xié)議，該單位愿意無償提供水泥供學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用，并與學(xué)校簽訂了產(chǎn)學(xué)研合作和實(shí)習(xí)就業(yè)基地；協(xié)調(diào)能力、數(shù)據(jù)處理和論文撰寫能力均有了一定的提高。

四、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用應(yīng)注意的問題

在本次改革進(jìn)行過程中，需要注意的內(nèi)容如下。一是學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，數(shù)據(jù)處理和分析問題能力有待提高。二是部分儀器設(shè)備閑置時(shí)間較長(zhǎng)，年久失修，導(dǎo)致無法正常使用，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，建議配置專職實(shí)驗(yàn)教師，定期對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢修。三是筆者所在學(xué)校地處西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，當(dāng)?shù)亟ㄖ牧鲜袌?chǎng)上實(shí)驗(yàn)用原材料缺乏，購買成本較高，甚至部分材料運(yùn)費(fèi)高達(dá)材料購買價(jià)格的5～6倍，如將創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中長(zhǎng)期開展，則需充足的資金保障。四是在高海拔地區(qū)實(shí)際進(jìn)行混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)際數(shù)據(jù)與某些已發(fā)表的論文數(shù)據(jù)偏差較大，筆者認(rèn)為應(yīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)印證，切實(shí)得出不同環(huán)境下混凝土耐久性數(shù)據(jù)。總之，在土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增加創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)可以凸顯學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主人翁地位，讓學(xué)生在這種模擬科研項(xiàng)目研究的實(shí)踐過程中受到實(shí)際科研訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。

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作者：蔣明芳 臧亞美 單位：西藏大學(xué)工學(xué)院資源與土木工程系