土木工程材料实验教学体系改革的研究

来源:用户上传      作者: 董健苗

　　 摘 要： 文章分析了广西工学院土木工程材料课程实验教学现状，从课程单独设置、优化实验内容、改革实验教学和考核方式、与学科竞赛结合等方面提出了作者在土木工程材料实验教学体系改革中的一些思路和做法。
　　 关键词： 土木工程材料； 实验教学体系； 改革
　　中图分类号： G427 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）04-0170-02
　　
　　 一、土木工程材料实验教学特点及现状
　　
　　 土木工程材料是土木建筑类专业的专业基础课，它是一门实践性很强的课程，实验课是其的重要教学环节，目前我校实验课学时为10学时，约占总学时的1/4。实验教学是在相应理论课程讲授完成后，由教师指导学生进行实验。学生根据实验指导书按部就班地进行实验操作，最后提交实验报告，教师批改后即完成实验课程教学环节。在教学过程中我们发现，传统的实验教学方法存在着诸多弊端：
　　
　　 （一）实验教学主要是强调实验对理论的补充和验证，综合性、设计性实验项目少。学生按照指导书按部就班地完成实验，很少去想为什么要这样做，实验项目是否可以优化等等，甚至有的学生做完实验还是一知半解。
　　
　　 （二）由于实验设备、仪器及师资等方面的不足，实验教学仍然以课堂授课、班级制形式进行。学生分小组开展实验，3~5人一组，部分学生没有亲自动手做实验，而是在旁边观看。
　　
　　 （三）学生成绩评定等考核评价方式不能充分调动学生的主观能动性。由于学生实验课考核主要是评阅实验报告，根据实验报告确定实验成绩，其成绩只占课程总分的一小部分，一般理论课通过考核，那么这门课程就基本通过了，所以很多学生在上实验课时存在着应付的心理。
　　
　　 二、土木工程实验教学体系改革的思路
　　
　　 （一）实验课独立设课
　　 为了保证实验教学质量，我校对10学时以上的实验课进行了单独设课，单独考核，单独计分。[1]改变了以往实验课教学附属于理论课，实验课成绩只占理论课的一部分的现象。这一做法符合我校培养应用型人才，强调实践教学环节的培养目标，有利于实验课教学的管理和质量监控，有利于提高实验教学质量和效果。
　　
　　 （二）优化实验内容，将原有独立的多个实验项目进行整合，构成一个综合性、设计性实验项目
　　 具体做法是：由教师提出土木工程实验课程的总体目标和要求，学生分小组制定本小组的实验任务书及实验方案，经教师初审后通过后，开始在实验室中进行实验。由实验室提供砂、石等原材料，学生首先通过实验测出砂、石的基本数据，然后根据本组实验任务书，确定水泥的品种和标号，由实验室老师将相应水泥购买回来，学生进行水泥性能实验。根据前面砂、石、水泥实验得到的数据，进行混凝土配合比设计，并在实验室里进行试配、调整，最后打出两组混凝土试块，养护到规定龄期，测抗压强度。根据混凝土实测强度与小组任务书中的设计强度数据进行安全性和经济性分析，完成实验报告。对于钢筋实验，则在后续课程《砌体结构》与相应实验项目进行综合设计。具体见图1：
　　 针对一些学有余力的学生，我们鼓励学生在混凝土配合比设计时添加化学外加剂和矿物外加剂，如减水剂、矿粉、粉煤灰等，探讨这些外加剂对混凝土性能的改善效果。
　　
　　 （三）建立实验室开放制度，改革实验课授课方式
　　 由于实验室场地、仪器设备台套数的限制，每个实验小组一般为3~5名学生，学生多、场地小，很难保证每一名学生都能充分动手操作。为了增加学生的实验动手机会，提高实验室利用率，我们将原来的按照课表安排实验课，改为对学生实行部分开放。即在周一到周五正常上班时间，学生可以到实验室预约实验。
　　
　　 （四）改革实验课程考核方式，提高学生对实验课程的学习积极性
　　 考核评价体系如同指挥棒一样，不同的考核评价体系产生不同的结果，在一定程度上决定了教师的教学方法和学生的学习习惯，也在一定程度上决定了人才的能力结构及质量。
　　 我们在个别班级进行了考核方式改革试点，由传统的提交实验报告改为提交报告和实验操作结合的方式。具体做法是：教师预先设计好若干实验内容，实验课结束后，由每个实验小组抽签，按抽签抽到的实验内容在实验室进行现场操作，根据操作的准确程度和熟练程度进行评分，并结合其实验报告给出实验课成绩。由于实验场地和时间限制，对于考核操作的实验内容要进行精心设计，不能太复杂，也不能过于简单，否则操作考核将很难取得预期的效果。
　　
　　 （五）参加学科竞赛，提高学生综合素质
　　 举办学科竞赛的目的是为了提高学生综合素质，培养学生创新能力，构建解决实际问题的科学思维意识。从人才培养的角度看，学科竞赛和教学改革是溯本同源、目的一致的。我们有目的的选择一些适合的学科竞赛，如全国大学生混凝土材料竞赛等，将竞赛思想和内容融入实验教学过程中，如参照竞赛要求，进行实验课程内容的充实，让有兴趣的学生有机会选择多个实验项目，提高学生参加学科竞赛的水平，同时也能让学生收获最新的科学知识及其有关方法，跟上科学技术发展的步伐。
　　
　　 三、土木工程实验课程教学改革的效果
　　
　　 （一）学生学习积极性明显提高
　　
　　 学生采取小组学习的方式，自己设计、实施实验方案，每一小组的设计方案都有可能不同，互相抄袭的现象明显减少，在实验过程中更讲究的是一种共同学习和积极讨论的团队合作精神。
　　 （二）学生综合能力提高
　　
　　 通过课程改革，学生的动手能力和独立思考问题的能力得到了明显提升。2010年8月在大连理工大学举办了首届全国（U30）大学生混凝土材料设计大赛，此次竞赛的主题是“预期强度的混凝土材料设计”，所用到的材料有：水泥、砂、石、水、萘系减水剂、粉煤灰、磨细矿粉，其设计主题以及原材料与我校土木工程材料实验课程改革的内容基本一致。我校有一个队三名学生参加此次竞赛，由于在实验课程中学生得到了较好的实践，在参加竞赛前我们通过理论知识的强化和补充，并在实验室中进行试拌练习，学生较好的掌握了竞赛的内容和实际操作。
　　
　　 四、土木工程实验课程教学改革中的问题及思考
　　 （一）实验课程还不能做到全开放
　　
　　 由于土木工程材料实验课学时较少，我校仅配备一名实验室人员，不能实现完全开放，目前我们只能实现部分开放，即周一至周五实验室正常上班时间学生可以预约进行实验。要实现网上预约、完全开放要依赖于实验室软件条件的改善以及学校相应政策的支持。
　　
　　 （二）虚拟仿真实验室与实际实验室操作结合
　　
　　 虚拟仿真实验可以提供开放式实验环境，真正实现实验室向学生开放。学生可以打破时间和地域的限制完成相关的教学实验。虚拟仿真实验系统改变传统的灌输式教学方式，可以让学生自主参与到教学中来，最大限度地发挥学生的主动性和创造性。目前，我们正在利用计算机、网络开发一套可视化的虚拟仿真实验系统，可以实现网上预习、模拟操作、数据分析、网上答疑等教学环节。
　　 对于工科学生而言，虚拟仿真实验系统并不能完全替代实际的实验室教学，我们强调虚拟仿真实验系统只能作为一种辅助手段，不能取代真实的实验环境。我们将虚拟仿真实验系统与实验室实际操作结合。对于一些大型仪器设备，学生可以在虚拟仿真实验系统中了解其操作程序，降低实际操作过程的危险性。
　　
　　 参考文献：
　　 [1] 刘先锋，黄林青，廖小烽.土木工程材料实验教学改革探索[J].山西建筑，2010，36（12）.
　　 [2] 佘跃心，袁启旺.土木工程材料实验教学改革研究[J].高等建筑教育，2008（01）.
　　 [3] 李文望.学科竞赛是培养创新型人才的重要环节[Z].厦门理工学院学报，2008，16（l2）.
　　 [4] 李苏北.以学科竞赛为载体推动课程建设与学生创新能力培养[J].大学数学，2009（10）.

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