土木工程材料課程實驗考核方法的研究

劉贊群

摘要：實驗學(xué)習(xí)與實驗考評成績不對應(yīng)是土木工程材料課程實驗教學(xué)的一個突出問題。文章從實驗過程控制、實驗情況討論、實驗報告內(nèi)容和實驗考評方法等四個方面，詳細介紹和分析了土木工程材料課程實驗教學(xué)與考評相結(jié)合的考核方法。實踐表明，這種方法能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，實驗教學(xué)效果顯著提高。

關(guān)鍵詞：土木工程材料，實驗教學(xué)；實驗考評；課程考核

中圖分類號：G642423；TU375 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）01013204

土木工程材料課程是大學(xué)土木工程專業(yè)學(xué)生的必修課，土木工程材料課程實驗是土木工程材料理論與實踐相結(jié)合的一座橋梁，通過實驗?zāi)苁箤W(xué)生掌握主要土木工程材料的性質(zhì)、用途、檢測方法和使用方法，了解工程材料的性質(zhì)和材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系[1]。課程實驗包括驗證性試驗與設(shè)計性實驗兩類實驗[2]，實驗教學(xué)有兩個目的：一是通過驗證性實驗教學(xué)，重點訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范操作實驗，特別是操作細節(jié)，強調(diào)規(guī)范操作在材料檢測中的重要性，要求學(xué)生樹立正確的實驗觀念，形成良好的實驗習(xí)慣；二是通過設(shè)計性實驗，讓學(xué)生自行實驗設(shè)計、實驗測試、結(jié)果分析，提升學(xué)生對工程材料科學(xué)研究的興趣，初步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

由于土木工程材料課程實驗只有“混凝土配合設(shè)計”一個綜合性實驗，其余都是驗證性實驗，因而造成土木工程材料課程實驗教學(xué)往往采用“注入式、驗證式”的教學(xué)方式[3]，其主要特點為：

（1）教學(xué)方法陳舊。實驗前， 教師先講授實驗原理、目的、儀器設(shè)備、注意事項等， 然后學(xué)生開始操作實驗， 記錄原始實驗數(shù)據(jù)， 實驗結(jié)束后編寫實驗報告，學(xué)生實驗無壓力，更無動力[4]。

（2）實驗過程單一。教師講授結(jié)束后， 學(xué)生即按教師或教材所講的步驟進行實驗， 讀取數(shù)據(jù)，驗證規(guī)律、公式或性質(zhì)，并對結(jié)果作陳述性分析。實驗過程單一，所有實驗結(jié)果重復(fù)，實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重[5]。

（3）實驗考評方式簡單。實驗考評的主要依據(jù)是實驗報告[3]，但由于實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重，教師根本無法對學(xué)生的實驗情況進行有效評價。 顯然，在現(xiàn)有的教學(xué)方式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一種被動狀態(tài)，很多學(xué)生迫于考勤來參加實驗，應(yīng)付心態(tài)多，獲取知識的心態(tài)少。對此，很多教師提出了多種改革方法，如采用問題式學(xué)習(xí)法[5]、開設(shè)興趣小組探索性實驗[6]、將實驗與科研相結(jié)合、將實驗與工程實例相結(jié)合[7]等。但總的來說，這些辦法的共同特點是變驗證性實驗為設(shè)計性實驗，減少驗證式實驗數(shù)量。

設(shè)計性實驗無疑可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和實驗興趣，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維能力。但如果片面重視設(shè)計性實驗，忽視驗證性實驗，又偏離了培養(yǎng)學(xué)生良好實驗習(xí)慣的實驗?zāi)康?。好的實驗?xí)慣是開展科學(xué)研究、進行材料檢測的基礎(chǔ)。另外，由于設(shè)計性實驗工作量大，對實驗室條件要求高，開展起來很困難。那么，如何才能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變主動，在普通實驗條件下也能提高實驗教學(xué)效果，做到驗證性和設(shè)計性實驗并行，這是土木工程材料課程實驗教學(xué)改革需要考慮的一個問題。

一、土木工程材料課程實驗教學(xué)的突出問題

土木工程材料課程實驗教學(xué)除了上述實驗教學(xué)方法存在問題外，還有一個突出的問題，即學(xué)生實驗學(xué)習(xí)與實驗考評成績之間并沒有必然對應(yīng)關(guān)系。實驗成績主要是對實驗報告的考評，依據(jù)單一，而且往往實驗報告抄襲現(xiàn)象非常嚴重，以致學(xué)生做好做壞一個樣，動手操作與旁觀一個樣，預(yù)習(xí)與不預(yù)習(xí)一個樣，這實際上是對學(xué)生不主動學(xué)習(xí)、實驗不動手操作惰性的縱容。因此，要改變土木工程材料課程實驗教學(xué)現(xiàn)狀，關(guān)鍵在于打破這種不對應(yīng)關(guān)系。學(xué)生課堂學(xué)習(xí)通過試卷考試來考評，但實驗成績不能采用試卷考試成績來考評，因為試卷考試并不能真實反映學(xué)生實驗操作情況。那么，要建立實驗學(xué)習(xí)與實驗考評成績之間的對應(yīng)關(guān)系，必須做到學(xué)習(xí)中有考評，考評過程就是學(xué)習(xí)過程，兩者相互結(jié)合、相互影響，共同促使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生動手操作，積極思考，真正實現(xiàn)上述實驗教學(xué)的兩個目的。

二、實驗學(xué)習(xí)與考評相結(jié)合的方法

（一）實驗過程控制

為了使實驗教學(xué)順利進行，在實驗課之前，應(yīng)做好以下準備：

（1）按照自愿組合原則將每個班學(xué)生分成實驗小組。

（2）詳細講解考評規(guī)則，強調(diào)實驗學(xué)習(xí)與實驗考評的結(jié)合方式，讓學(xué)生清楚考評規(guī)則。

（3）課堂理論教學(xué)可利用視頻、動漫等教學(xué)手段講解實驗，演示實驗；實驗課將不再講解實驗操作、實驗步驟、注意事項等。

（4）要求學(xué)生在實驗前做好預(yù)習(xí)報告，對預(yù)習(xí)報告格式不作限定，但其中必須包括小組如何分工合作等內(nèi)容。

為了讓學(xué)生有充裕的時間完成實驗，傳統(tǒng)實驗都安排約2個小時，其中30分鐘由教師講授實驗?zāi)康?、實驗步驟、實驗注意事項等。但實際上，土木工程材料課程實驗內(nèi)容并不是很復(fù)雜，實際操作時間短，但因為絕大部分學(xué)生沒有做好課前預(yù)習(xí)，對實驗不熟悉，實驗現(xiàn)場只好邊看書邊做，或者看別人做完后自己再依葫蘆畫瓢，學(xué)生實驗操作既沒有壓力也沒有動力。針對這種情況，在實驗安排上將實驗時間從2小時縮短至1小時，取消教師講授時間，將實驗完成時間納入考評成績，以促使學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)以及分工合作安排，做到實驗過程中小組成員人人動手操作，而不是由個別學(xué)生包辦，并將實驗過程的分工合作情況納入考評成績。1小時實驗時間分成三部分：5分鐘由教師簡單介紹實驗用儀器和原材料；40分鐘由學(xué)生實驗操作；15～20分鐘安排實驗討論。

（二） 實驗情況討論

學(xué)生基本上都是第一次接觸實驗，在實驗操作過程中難免會出現(xiàn)失誤。傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，教師常常擔心學(xué)生出錯，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作失誤，就馬上中斷學(xué)生實驗，再指導(dǎo)應(yīng)該如何操作，甚至代替操作。這種教學(xué)方法表面上保證了學(xué)生實驗的順利完成，但實際上這種做法不僅使實驗過程變得不連續(xù)，而且打擊了學(xué)生實驗的積極性，不利于學(xué)生獨立思考。實驗過程中，教師是主導(dǎo)方，教師常常無意識地用自己成熟的實驗概念強制代替學(xué)生初次的實驗思考。其結(jié)果是學(xué)生完成實驗后對自己實驗操作是否規(guī)范、實驗應(yīng)注意的細節(jié)、實驗有哪些知識點需要掌握、實驗操作程序是否正確都不清楚。

因此，教師在實驗操作過程中最好不對學(xué)生進行任何指導(dǎo)，不打斷學(xué)生實驗，只在旁邊觀察，了解與掌握每個小組的實驗情況；實驗完成后再組織學(xué)生對整個實驗情況進行討論。在討論過程中教師可引導(dǎo)學(xué)生進行歸納和總結(jié)，尤其對操作失誤的要進行重點分析。討論分析具體步驟如下：先請一位學(xué)生將整個實驗操作過程、實驗注意事項等陳述一遍。在此基礎(chǔ)上，其他學(xué)生結(jié)合自己的實驗情況進行補充和討論。在討論過程中，教師根據(jù)觀察到的實驗情況以及學(xué)生討論的情況，對每個小組實驗操作過程中出現(xiàn)的問題進行分析，引導(dǎo)學(xué)生思考、總結(jié)與歸納，得出正確的結(jié)論。以下具體舉例說明。

實例一：在水泥膠砂實驗討論中，有學(xué)生說他們發(fā)現(xiàn)膠砂攪拌后不均勻，影響了試件成型效果。針對這個問題，首先引導(dǎo)學(xué)生進行分析，得出引起攪拌不均勻的主要原因是攪拌葉片與攪拌鍋底距離過大，由此強調(diào)說明實驗設(shè)備對實驗精確性的影響，每次實驗前應(yīng)對實驗設(shè)備運行情況進行檢驗；然后提出如何才能使膠砂攪拌均勻的問題，引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程中攪拌葉片停止90秒時應(yīng)該做什么這一實驗細節(jié)的討論。在討論過程中，除了強調(diào)規(guī)范中“用刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中”的內(nèi)容外，還可以引出如果用刮具將鍋底膠砂攪拌起來，將有利于提高膠砂均勻效果這一實驗技巧。通過討論，加深了學(xué)生對實驗儀器、操作細節(jié)重要性的認識。

實例二：粗骨料表觀密度測量實驗中包括飽和面干、開口孔隙等知識點。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生并沒有用濕抹布將粗骨料表面積水抹干就直接稱量。針對這一問題，在討論時，首先對多孔材料空隙結(jié)構(gòu)和表觀密度計算公式作簡單復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考操作中出現(xiàn)的細節(jié)錯誤，突出實驗操作細節(jié)的重要性；同時對飽和面干、材料空隙結(jié)構(gòu)、表觀密度等相關(guān)知識點進行全面復(fù)習(xí)。

討論結(jié)束后，再由教師將正確實驗操作程序從頭至尾復(fù)述一遍，突出實驗注意事項，總結(jié)實驗?zāi)康?，給學(xué)生正確的實驗知識。

（三） 實驗報告內(nèi)容

每個小組提交一份實驗報告，實驗報告不拘泥于形式，鼓勵學(xué)生在形式上自由發(fā)揮，但在內(nèi)容上要包括實驗操作過程的描述、小組每位成員對自己所負責(zé)工作的介紹以及實驗操作的體會、實驗結(jié)果分析等。對實驗結(jié)果的分析鼓勵采用多種形式，如結(jié)合操作中出現(xiàn)的問題進行分析，還可以對各小組的實驗結(jié)果進行橫向?qū)Ρ确治龅萚4]。

（四） 實驗考評方法

考評內(nèi)容主要包括五個部分，即實驗時間、實驗衛(wèi)生、實驗操作、實驗討論和實驗報告。具體考評細則和評分標準如下：

（1）對實驗完成時間的考驗占考評成績的5%，考評對象為各小組，小組成績即為小組每位成員的成績。其中每個班級10個小組前兩名得分為100分，中間六名為90分，最后兩名為80分。對實驗完成時間的考評只作為一個鼓勵措施，考評成績不能太低。

（2）對實驗衛(wèi)生情況的考評占考評成績的5%，考評對象為各小組。根據(jù)每個小組實驗操作結(jié)束后對儀器設(shè)備等的整理情況進行評分，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。實驗衛(wèi)生是良好實驗習(xí)慣的表現(xiàn)，考評成績上可拉開差距。

（3）實驗操作成績占考評成績的10%，考評對象為小組。主要考評每個小組成員合作情況和操作熟練的程度，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。

（4）實驗討論考核成績占考評成績的30%，考評對象為每位學(xué)生。所有實驗完成后，討論時學(xué)生未發(fā)言的0分，有一次發(fā)言的80分，兩次發(fā)言的90分，三次及三次以上的100分。發(fā)言討論能反映學(xué)生對實驗的態(tài)度，實驗討論成績占考評成績比例應(yīng)大一些，有利于提高學(xué)生動手實驗的積極性。

（5）實驗報告成績占考評成績的50%，考評對象為小組?？荚u內(nèi)容為實驗報告內(nèi)容，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。

在考評細則中，只有實驗討論的考核是針對小組每個成員的，旨在鼓勵學(xué)生積極思考，踴躍發(fā)言；其他四項都是對小組統(tǒng)一評分，鼓勵團隊合作；對實驗報告，如果要求小組成員每人一份，很多內(nèi)容會重復(fù)，流于形式，因此，可調(diào)整為要求小組成員通過討論，由小組統(tǒng)一提交一份具有實際內(nèi)容的實驗報告。

三、實驗教學(xué)方法實施要點

相對傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法，本文提出的方法縮短了實驗時間，加重了對實驗操作過程的考核，在具體實施過程中，要求：（1）教師和助教集中精力，隨時了解與掌握學(xué)生的操作情況，按照考評細則及時對每個小組的完成時間、衛(wèi)生情況、實驗操作熟練程度和討論發(fā)言做好定量考評；（2）保證實驗儀器運行穩(wěn)定；（3）討論中要調(diào)動學(xué)生積極性，引導(dǎo)學(xué)生參與討論。

四、結(jié)語

學(xué)生學(xué)習(xí)不主動、實驗學(xué)習(xí)與實驗考評成績之間不對應(yīng)是土木工程材料課程實驗教學(xué)存在的突出問題。為了改變這一現(xiàn)狀，本文提出了實驗學(xué)習(xí)與考評相結(jié)合的方法，即：引入競爭機制，強化分工合作；重視對實驗教學(xué)過程的控制，重點要求學(xué)生動手操作；重視實驗細節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生良好實驗習(xí)慣；及時總結(jié)討論，加深學(xué)生對規(guī)范實驗操作的印象；重視實驗報告內(nèi)容，實驗結(jié)果分析多樣化。在具體實踐中采取上述方法后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的主動性明顯提高，很多學(xué)生反映在實驗過程中雖然較緊張，但大家都愿意動手操作，對實驗印象深刻，收獲也很大。

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