《土木工程材料》实验教学改革

摘要：在传统的《土木工程材料》实验教学中，演示性、验证性实验占据着主导地位。这两种实验教学方式，虽然是学生掌握专业基础知识的重要途径，但是不利于培养其应用知识的能力和创新意识。然而，《土木工程材料》实验的教学内容相对固定，其教学改革更多应当从教学形式上着手，开放性、设计性实验的引入，将传统实验教学内容进行更新调整，采用开放性的实验开设方案和综合性的实验模式；并且在此基础上同步优化实验教学资源配置，多管齐下以提高实验教学质量。

关键词：开放性实验；土木工程；课程实验；教学改革

1《土木工程材料》实验课程的内容组成

《土木工程材料》是在建工类专业中广泛开设的一门专业基础课，其教学模式十分成熟，内容体系也相对稳定。通常，其实验课程包含以下项目：一是材料的密度实验，通常包括绝对密度、表观密度和堆积密度三部分的测定。二是水泥的性能实验，主要包括水泥的细度、密度测试；标准稠度水泥净浆的制备；水泥的体积安定性测试；水泥胶砂强度测试等实验项目。三是混凝土骨料实验，主要包括砂的颗粒级配；石子骨料的颗粒级配及杂质含量等内容。四是混凝土配合比设计与校核，包括新拌混凝土和易性测试与混凝土抗压强度测试。除上述四大类实验之外，还可根据课时和专业性质的不同开设砂浆类实验、砌块类实验、钢材类实验和沥青类实验等项目。

2《土木工程材料》实验教学的现状分析

《土木工程材料》的教学包括理论与实验两大部分，理论课与大多数工学专业的基础课程相同采用大班授课的教学模式而实验课则采用了分组教学的模式。实验课程体系主要依据各版本教材附带的土木工程材料实验指导书，结合不同专业的特点与课程内容侧重进行制定。作为理论教学的重要补充，《土木工程材料》课程的实验教学一直以注重学生的实际操作能力为首要任务，旨在让学生通过实验课程基本掌握基础建筑材料实验的操作方式与实验仪器设备的使用方法。因此，目前在《土木工程材料》的实验教学内容当中，较为基础的验证性、演示性实验占据了较多课时，以重复训练来提高学生对实验操作和仪器设备的熟悉程度，学生在实验过程中的独立思考较少，且消耗课时量相对较多。同时，对于仪器台套数相对不足的高校，验证性、演示性实验和小班教学的结合就意味着多批次、简单重复的实验课程。对于开展实验相对靠后的批次的学生而言，对实验项目的新鲜度和对实验项目的兴趣都会在一定程度上减弱，不利于学生对专业知识的吸收，并且影射出教学资源合理公平配置的问题。实验课程分组小班教学，是我国高校体系中公认的合理形式，不管一所高校实验室配置高低与否，仪器设备的种类是否齐全，数量多寡，都应该摸索出适合自身的模式以解决实验课程高质量开展的问题。在当前的实验教学过程中，最突出的问题是简单化、重复性的实验内容既难以持续引起学生的兴趣，又无法让学生得到充分的思维训练。教师在进行实验前的讲解难以引起学生的足够重视，费时费力且收效甚微。学生在听讲之后对于实验操作的一些细节处理依然不能准确领会。在实验过程中，大多数学生依然停留在“依葫芦画瓢”的简单模仿阶段，对于实验原理和实验结果的分析思考明显不足。在新工科和应用型专业转型发展的大背景下，建工类作为典型的工学专业，其课程改革迫在眉睫。随着建筑工业的不断发展，高校建工类专业的教学同样与时俱进、不断革新。《土木工程材料》课程作为建工类专业较为早期开设的一门专业基础课，理应在改革的过程走在前列，作为试点。以其实验课教学为例，传统的实验项目需要保留，以保证学生对基础知识的充分掌握；同时需结合当下行业发展现状，在保持教学内容体系相对稳定的前提下突破局限性，对传统教学内容进行开放性、设计性地再度开发。并结合建筑节能、绿色建筑、建筑材料质量检验检测等行业热点，将基础实验组合为能够完成特定行业工作的系列实验；在实验结果、待测样本、实验方案设计等方面引入开放性方案，提高学生的主关能动性和完成实验内容的难度，以达到深化教学内涵，提高教学质量的目的。

3开放性实验教学的改革策略研究

开放性实验简单来说就是以任务为导向，将单个基础实验项目进行有机组合，形成一个可以完成某一工程实践的综合性实验任务；并通过变更实验条件和结果要求等方式将其设计为开放性实验。从而对传统教学的模式和概念进行打破，充分激发学生的学习兴趣，对于促进学生创新思维和综合应用能力的发展意义重大。较为进阶的开放性实验教学设计甚至可以在教学过程中，将应用情境设定完善，由学生通过分析问题，提出自己的思路并自主设计实验方案，从头至尾完整解决工程问题。通过上述的实验探索，将有助于学生创新能力的培养与研究意识、工程素养的建立；并在夯实基础知识和技能的基础上，加深对专业知识的理解，提高应用能力。

3.1采用多元化实验内容教学的方式并将实验课程与大学生科研以及学科竞赛相结合

教师在《土木工程材料》的理论知识与实验操作基础进行讲解后，即可组织学生应根据进行开放性实验的任务布置与方案设计，在对实验任务进行全面分析的基础上进行实验项目的组合，随后进行方案论证，确定可行的实验流程。而实验的任务的布置则可以跟目前高校第二课堂中进行得如火如荼得大学生科研和各类学科竞赛结合起来。在这个基础上，结合教师的指导，对实验方案进行计划，通过对实验材料和实验方法进行检验，在实验数据分析的基础上进行实验报告的撰写。既在充分发挥学生得主观能动性，又能对学生进行创新思维的综合训练。在开放性实验的任务设置过程中，融入学科竞赛的内容，将第一课堂与第二课堂有机结合，提升了学生对专业课学习的积极性，又能使学生在学习专业知识的同时在赛事活动中有所斩获。

3.2实验室管理制度的优化支撑

在引入开放性实验的同时，为了保证实验室的正常运行和管理规范，需要对实验室管理制度进行相应的修订与优化。首先通过对实验室的规章制度进行规范，在当前开放性实验室的建设过程中，由于设备使用的频率较高，为了提升实验室的安全系数应进行相应土木工程制度的规范。通过进行管理办法、使用登记表以及各种实验器材借用情况的完善，并带领学生进行实验室规范方法的学习，从而为实验室的运行奠定基础，通过推广开放型制度对于其中出现的问题进行修改，以此来促进开放型实验室的制度化和规范化。根据不同的课程进行设置，在管理制度规范的基础上促进教学课程的顺利进行。在对管理制度进行优化的同时，对实验内容和实验模式进行更新，在实验变革的基础上促进对于创新型人才的培养。在管理制度和相关体制变革的基础上，促进整体的发展。对于实验室的人才培训制度、考核制度等相关管理制度也要进行明确，确保整体改革工作的顺利进行。对当前形势下土木工程教学中的问题进行调整和处理，从而促进实验室管理制度的优化。

3.3实验室开放模式的改革

在现阶段开放性实验室的设置中，对于一部分基础性操作，应该采用传统的教学方式进行。通过对原理以及相关操作规范进行讲解，确保学生能够尽快掌握相关土木工程的实验方法。对于一部分设计性较强的土木工程试验项目，可以采用开放式的教学方式进行整体学生实践能力的培养，在满足学生个性化发展的同时对学生的基础进行巩固。在此基础上可以进行仿真开放实验室的设置，通过对虚拟仪器进行应用，在传统教学和虚拟教学相结合的同时使土木工程的学生能够在网络平台中教学结合，从而促进复杂实验项目的完成。同时可以进行第二课堂的建立，通过对土木工程教学课堂进行创新建设，对学校的相关闲置实验器材进行建设，使学生能够进行自主实验，以此来提升提后教学的效果和质量。对于实验教师来说，人员较少，应进行人员的招聘并进行专项培训。随后，对于这些培训人员进行工作内容的明确，对于在实验过程中学生出现问题的状况，进行及时的解决和处理，在实验进行过程中，甚至可能会出现突发状况，因此，要对人员的素质进行保障。

4开放性实验教学改革探索总结

《土木工程材料》是一门内容较为庞杂且随着工程技术与行业发展不断融入新材料、新技术的学科，教学内容体系总体稳定又相对灵活。学生的识记工作量较大，对各章节内容之间的相关性与该门课程的整体掌握有一定困难。开放性实验的引入可以在一定程度上解决这一问题，通过综合性任务将课程的主干内容串联融合并结合工程实践的实际情况，让学生了解到自己所学知识究竟如何产生价值；既提高了学生的积极性和成就感，又切实将验证性、演示性实验融入了综合性教学当中，避免了简单的重复。开放性实验教学充分突出了学生在大学学习中的主体地位，教师更多作为实验方案与实验结论合理性的审核者和评估者，有利于充分利用教学资源，同时提升学生和教师的综合素质，杜绝“依葫芦画瓢”的复制模式。教师不再告诉学生应该如何做，而是由学生自己决定如何利用现有实验室资源解决问题。在此模式下，《土木工程材料》的实验教学将拜托传统的枯燥和重复，也对任课教师专业知识素养提出了新的要求，是新工科和建筑类专业“应用型专业转型发展”大背景下十分值得贯彻且成效可期的教学改革模式。

参考文献

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作者：文泉霖 胡利超 王俊烨  单位：内江师范学院建筑工程学院