基于项目式教学的土木工程实验课程改革探讨

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　　[摘 要] 应用型高校的建设对各专业的实践教学活动提出了新的要求，土木工程实验课程是土木工程专业的重要实践环节，但在教学过程中，该课程面临一系列问题。该研究将项目式教学法引入土木工程实验课程中，并提出以下基本应用步骤，即依据学科方向划分项目类别，依据项目类别搜集工程案例，基于工程实例进行土木工程实验课程教学设计，优化土木工程实验课程考核机制，以及试点推广等。课题旨在践行以项目为抓手的应用教育理念，实现传统实验教学从“教”向“学”转变，提高土木工程专业的人才培养质量。
　　[关键词] 土木工程;实验课程;项目式教学;应用型
　　 一、引言
　　土木工程专业的形成源于长期以来工程实践经验的总结和发展，其最显著的特点是实践性、经验性强。土木工程实验是针对土木类专业开设的专业基础实验课程，课程主要包括以下几大类内容：建材类实验、工程测量类实验、岩土类实验、结构类实验，且每一大类实验又包含若干类子实验，实验项目众多，实验内容丰富。
　　（一）土木工程实验课程的重要地位
　　由于学生在校期间实践机会较少，土木工程专业教育中的实验教学对于学生应用实践能力的提高起着非常重要的作用。高等学校土木工程本科指导性专业规范[1]（简称“规范”）规定，土木工程专业的教学内容分为专业知识体系、专业实践体系和大学生创新训练三部分，分别通过课堂教学、实践教学和课外活动来完成，目的在于利用各个环节的培养使土木工程专业人才拥有符合要求的基本知识、能力和专业素质。实践教学包括各类实验、实习、设计及科研训练等形式，其中，土木工程专业实验教学是培养学生掌握基本科学实验方法与技能、提高科学素养、动手能力与创新能力的主要手段之一，在培养创新型人才中有着不可替代的作用。“规范”要求土木工程专业的实验学时为52学时，实习时间为2周。由此可见，“规范”将实验教学放在了土木工程专业本科教育的重要位置上。
　　（二）应用型高校建设需求
　　2016年12月30日，中国教育部副部长李晓红在国务院新闻办公室举行的政策吹风会上表示，要推动一部分普通本科高校向应用型转变，现在全国有约200所高校在进行这方面的试点[2]。当前我校正大力进行“示范性应用型大学”的建设，将学生的培养目标定位于“服务地方，服务行业”。土木工程是一门应用性极强的专业，其中的土木工程实验课程是培养土木工程专业学生应用实践能力的重要环节，但目前该课程仍停留在“以教师为中心”的传统教学模式中，该模式在教学过程中过于注重知识传授和实验过程的格式化操作，而缺乏自我改进和对学生的启发性引导，呈现出严重的封闭性，背离了“以学生为中心”的教育理念要求[3]，因此，培养的学生无法满足社会和企业的实际需求。
　　二、土木工程实验教学面临的主要问题
　　由于土木工程实验课程面宽、点多的特点以及传统实验教学方法束缚等因素，长期以来土木工程实验课程在教学过程中存在着一系列问题[4]，主要有以下几点：
　　（一）师生在思想上对实验教学不重视
　　学生的学习目标不明确、学习兴趣不浓的问题，一直是困扰应用教育发展的顽疾。土木工程实验的实质是对学生的实践能力的锻炼，通过实验，学生不仅可以加深对理论知识的理解，还能锻炼自己的动手实践能力，因此，土木工程实验本应在土木工程专业教育中占据重要的地位。但就目前的现状来看，不少师生只注重课程理论知识的讲解和学习，而轻视了实验的重要性，常常将实验课作为理论教学的一个附属环节，即“课夹实验”，把实验学时作为理论课程的补充且实验层次较低，实验内容大多是验证性实验，考核要求也比较低，这直接导致了学生实践能力的不足，毕业以后不能够尽快胜任工作岗位的要求。
　　（二）教师教学方法存在严重弊端
　　土木工程实验的目的是让学生加深对理论知识的理解，并掌握相应的实验技能。但从目前我校土木工程专业实验教学的现状来看，教学方法比较呆板，实验开始前教师准备好所有的实验器材，并将实验步骤和过程展示给学生，实验时学生只需要按照教师的演示步骤重复进行一遍，实验课程便可以完成了。这种教学模式存在着明显的缺陷，学生实验时只是按照老师的方法进行操作，而没有进行独立思考，实验结束后的一段时间，很大一部分学生都会完全忘记实验的细节和目的，究其缘由是因为学生只是机械地重复了实验步骤，而没有进行思考，更没有真正理解实验的意义，这对于学生实践能力的提高起不到多大的作用。
　　（三）实验教学和工程之间联系不紧密
　　土木工程是一个实践性较强的专业，毕业生大多会进入工程一线工作，但目前多数高校土木工程专业实验教学与工程间缺乏联系。许多土木工程专业实验的设置只是去验证理论教学中所得到的结论，这种不与工程问题相联系的实验课程并不能增加学生对实际问题的认识，学生尽管知道了某项原理及操作方法，却不知道该原理及操作方法的实际作用，不利于其工程意识的培养和实践应用能力的提高。
　　（四）考核方式不够科学
　　国内高校土木工程实验课程的考核文件通常只有一份实验报告，学生实验即使实验做得不好甚至不做实验，但如果将实验报告写好仍然可以得到好的成绩。在此过程中，教师以实验报告为依据检验学生实验数据准确与否，而忽略了学生对实验过程的学习以及对实验问题的思考，这种过于简单的考核方式顯然无法有力支持实验课程设置的目的，也不能有效提高学生的工程实践能力。
　　正是由于长期以来土木工程实验教学过程中存在着这样一系列问题，导致该课程的教学实践不能支撑土木工程专业建设中的人才培养目标。
　　三、项目教学法的概念
　　项目教学法[5]是在教师指导下，将一个相对独立的项目交由学生处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。在我国，高校长期以来普遍采用以教师为中心的传统教学法进行授课，学生的获得感普遍较差。而项目式教学法已经在北欧、北美等发达国家的学校得到广泛应用，仅在2015年，美国就有上千所学校开始使用项目式教学法取代传统教学法。 　　项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，具体表现是培训周期短，见效快，注重理论与实践相结合。而土木工程专业的应用性很强，具有丰富的工程实例，因此，土木工程实验非常适宜采用项目式教学法进行学习。
　　教师在教学过程中以项目为主线，将工程案例引入到实验教学中，可以充分调动学生的学习兴趣，实现“以学生为中心”的主动学习目标。同时，学生可以通过真实案例了解工程问题的来源，进而思考问题并进行实验设计、实验实施及协作、实验结果运用，加深了对工程问题从产生到解决等一系列流程的认识。通过基于项目的土木工程实验学习，学生不仅可以加深对实际问题的认识和思考，还将学会基本的实验技能，同时，其团队的协作意识和能力也会得到加强。
　　因此，基于项目式教学的土木工程实验课程改革符合“以学生为中心”的教育理念和我校“应用型高校”的办学定位，必将显著提高土木工程类专业学生的职业素养，使其更好地服务地方、服务土建行业。
　　四、项目教学法用于土木工程实验课程的探讨
　　基于项目教学法的土木工程实验课程，遵循“以学生为中心”的教学设计方法，以工程项目为抓手，目的在于提高学生的工程应用能力。项目教学法在土木工程实验课程中的应用可按照以下步骤来进行：
　　（一）依据学科方向划分项目类别
　　土木工程专业学科方向众多，包括房屋建筑、地下建筑、道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口、工程造价、工程管理等，各学科方向的项目侧重点各有不同，差异比较明显。因此，为实现基于项目教学法的土木工程实验教学目标，首先应该依据学科方向划分项目类别。本课题主要涉及岩土工程的勘察设计等内容，项目类别主要分为基坑、边坡、桩基、地基基础等模块。
　　（二）依据项目类别搜集工程案例
　　确定了项目类别后，为加深学生对实际问题的思考，提高其工程实践能力，需要根据项目类别搜集典型的真实工程案例，每一案例的工程背景及勘察、设计、施工过程都应当有据可查，该部分工作的首要原则是详细、真实。
　　（三）基于工程实例进行土木工程实验课程设计
　　本研究主要以项目为主线进行土木工程实验的课程设计，不同类型项目实验的内容差别很大，但其目的都是服务于项目。以基坑项目为例，其实验内容涉及土工方向的许多基础实验，如土的密度、含水率、液塑限、渗透性、直剪、承载力等实验，通过这样一个项目不仅使学生学会该方向的主要实验内容，也建立了不同实验项目间及实验项目与工程项目间的联系，达到了系统性学习和应用性学习的目的。
　　（四）优化土木工程实验课程考核机制
　　单纯以实验报告来考核实验课程具有明显的缺点，也不符合“以学生为中心”的教育理念。因此，实验课程的考核依据除了实验报告外，还应将现场提问和实验项目演示等环节加入其中。教师应有针对性地在场询问实验中所涉及的一些关键性问题，并要求部分学生代表重新进行实验演示，其他同学则进行观摩，共同查找实验中的错误环节，这样的考核机制有利于培养学生的自主意识及发现、分析、解决问题的能力。
　　（五）试点推广
　　從各教学班中选出部分学生组成若干项目学习小组，由于课程改革涉及到学习方法和评价方法的改变，小组成员的确定遵循自愿的原则，根据试行效果来不断完善基于项目教学法的土木工程实验课程，然后逐步推广至该专业的所有学生中。
　　五、结论
　　本课题以土木工程实验课程的教学实践问题为研究内容，提出了基于项目式教学的土木工程实验教学的改革方法，践行以项目为抓手，“以学生为中心”的新工科教育理念，以实现传统实验教学从“教”向“学”的转变，真正达到提高土木工程专业学生实践应用能力的目标。
　　参考文献
　　[1]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
　　[2]中国教育部副部长：约200所高校试点向应用型转型
　　[EB/OL].http：//www.chinanews.com/gn/2016/12-30/8110188.shtml，2016-12-30.
　　[3]刘伦斌，孙可娜.高等教育“以学生为中心”的有效课堂教学[J].教育与职业，2014（32）：157-158.
　　[4]吴迪.土木工程实验教学问题探寻与课程体系优化改革途径研究[J].课程教育研究，2017（1）：229-230.
　　[5]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014（1）：96-104.
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