土木工程材料實驗“塔式”教學(xué)模式探索與實踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

土木工程材料實驗“塔式”教學(xué)模式探索與實踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

基于目前高校土木工程材料課程特點和傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，提出了“塔式”實驗教學(xué)模式，并以水泥實驗為例，作了初步的實踐教學(xué)嘗試，實踐表明：“塔式”教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)模式，能激發(fā)土木工程類學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性，進(jìn)一步提升高校土木工程實驗的教學(xué)質(zhì)量。

土木工程材料,實驗教學(xué)，“塔式”教學(xué)模式，課程

土木工程是一門理論與實踐緊密聯(lián)系的學(xué)科，土木工程材料是土木工程專業(yè)中必不可少的科目之一，其實驗教學(xué)是高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生對專業(yè)的感性認(rèn)識、學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)思維能力的有效途徑[1]。鑒于我國土木工程建設(shè)事業(yè)的蒸蒸日上，社會對土木工程專業(yè)優(yōu)秀人才的需求尤為迫切，對土木工程專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法提出了更高的要求，以便能提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力與創(chuàng)造力[2]。因此，對工程實驗教學(xué)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，使高校實驗室的教學(xué)功能發(fā)揮充分，對提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識具有重要的意義[3]。

1 土木工程材料課程特點

土木工程材料是土木類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程(房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理以及土木工程施工等)的學(xué)習(xí)提供材料方面的基礎(chǔ)知識，并為今后從事施工、設(shè)計、項目管理以及檢測等技術(shù)工作提供基本理論知識和基本操作技能。本課程的主要特點如下[4]：1)涵蓋內(nèi)容繁多、邏輯關(guān)系較差。本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋了無機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料等研究領(lǐng)域，包括了各類材料組成、性能及其影響因素、技術(shù)要求以及質(zhì)量檢測和控制等等；各類材料性能各異且用途不同，因此各章之間聯(lián)系較少，導(dǎo)致邏輯關(guān)系不強(qiáng)。2)內(nèi)容敘述性較強(qiáng)。教材內(nèi)容涉及到與各類材料、工程密切相關(guān)的試驗資料、實踐經(jīng)驗和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，偏重于敘述性，基本概念多、經(jīng)驗性的內(nèi)容多，因此學(xué)生極易感覺到雜、亂、枯燥乏味，甚至產(chǎn)生厭學(xué)心理，影響學(xué)習(xí)效果。本課程具有很強(qiáng)的理論性和實踐性，除了應(yīng)抓住重點學(xué)好理論知識以外，還應(yīng)重視實踐環(huán)節(jié)，為此，本課程開設(shè)有多個學(xué)時的實驗課，旨在通過動手實踐，加深和鞏固對理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生對土木工程材料的檢測技能。

2 土木工程材料實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式

大量調(diào)研表明，多數(shù)高校土木工程材料實驗的教學(xué)模式表現(xiàn)為“灌輸式”[5]，實驗性質(zhì)基本為驗證類，綜合類、設(shè)計類和研究類實驗較少，具體表現(xiàn)如下：1)開展形式：多以分組。高校本科學(xué)生基數(shù)較大，實驗教學(xué)多為分組進(jìn)行。2)指導(dǎo)模式：授課教師的講解和演示。每個實驗小組的人數(shù)較多，學(xué)生通過演示實驗觀察實驗過程，了解實驗的基本操作流程。3)實驗項目：根據(jù)實驗教學(xué)大綱確定。一般只限于教材中規(guī)定的特定實驗，其中驗證類實驗所占比例過大，而設(shè)計類和啟發(fā)類實驗相對較少；且考慮到實驗學(xué)時的設(shè)置，實驗過程較復(fù)雜、耗時較長且耗資較大的實驗，實驗教學(xué)盡量不涉及。4)實驗教材：實驗教師根據(jù)實驗教學(xué)大綱編寫實驗指導(dǎo)書。實驗過程中，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書的實驗?zāi)康?、實驗方法、實驗要求、所用儀器設(shè)備進(jìn)行相關(guān)實驗即可。5)實驗報告：近似或者雷同。不同層次的學(xué)生所做的實驗項目相同，做相同的實驗，得到近似的實驗結(jié)果，一組或一個班寫出基本相同的實驗報告，不能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3 “塔式”實驗教學(xué)模式

基于兄弟院校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的成功經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)有實驗室的條件，遵循層次化、模塊化的指導(dǎo)思想[6]，對土木工程材料實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革探索，分三階段逐步提升的“塔式”方式：基礎(chǔ)設(shè)計階段、對比分析階段與后期處理階段。1)基礎(chǔ)設(shè)計階段：將一個行政班的學(xué)生分組后，要求其根據(jù)與本次實驗項目相關(guān)的多種工程材料進(jìn)行實驗設(shè)計，且將設(shè)計方案在實驗之前上交給實驗教師審批，待審批合格后方可安排實驗。這一階段可以讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康模孕性O(shè)計實驗，使學(xué)生由被動變?yōu)橹鲃?，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力；2)對比分析階段：同一批次實驗結(jié)束后，實驗教師組織學(xué)生分別匯報實驗設(shè)計方案與實驗現(xiàn)象、結(jié)果，要求學(xué)生分析不同小組的結(jié)果并找到原因，可以增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；3)后期處理階段：待同一個實驗項目全部結(jié)束后，實驗教師將本年度所有批次的實驗方案與結(jié)果公布后，要求每個同學(xué)對本項目進(jìn)行總結(jié)，并以此作為實驗部分的考核。

下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質(zhì)”為例，詳細(xì)說明一下“塔式”教學(xué)模式。1)根據(jù)理論課進(jìn)程，實驗室要及時備好不同標(biāo)號的水泥。實驗教師通知學(xué)生進(jìn)行實驗方案設(shè)計，學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康?，每個小組選用不同膠凝材料設(shè)計方案，選用的實驗材料具體見表1。根據(jù)已經(jīng)審核的實驗方案與實驗指導(dǎo)書，嚴(yán)格按照實驗操作逐步完成水泥細(xì)度、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥凝結(jié)時間、水泥安定性與水泥膠砂強(qiáng)度等實驗內(nèi)容，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作。2)同一批次實驗全部結(jié)束后，各小組通報實驗材料的選擇與實驗結(jié)果，要求每小組成員做好記錄，并引導(dǎo)學(xué)生回顧理論課程中的相關(guān)知識，分析不同膠凝材料的性質(zhì)，加強(qiáng)學(xué)生對理論課程敘述性知識的理解與記憶。3)所有班級本實驗項目結(jié)束后，實驗老師將所有小組的實驗情況匯總并向?qū)W生公布，要求每人采用正交實驗分析法對統(tǒng)計的實驗結(jié)果進(jìn)行分析，并結(jié)合理論知識對本次實驗進(jìn)行總結(jié)，與此同時，教師也可以對學(xué)生實驗結(jié)果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，做好自己科研的支撐。

表1 實驗材料的選擇

4 教學(xué)模式改革效果

實踐證明，采用“塔式”教學(xué)模式，達(dá)到了行之有效的教學(xué)效果。

1)加強(qiáng)教學(xué)過程中師生之間、學(xué)生之間的互動交流；2)避免學(xué)生在進(jìn)行驗證性實驗中按部就班、毫無思考的操作，啟發(fā)學(xué)生思維，開拓學(xué)生視野；3)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研氣氛，凸顯學(xué)生的主體性，加深對實驗原理的理解，加強(qiáng)學(xué)生的分析能力和綜合能力；4)既提高了實驗教師的教學(xué)能力，又提高其科研水平。教學(xué)和科研互相促進(jìn),相得益彰。

[1] 崔海弘.關(guān)于土木工程綜合實驗?zāi)K式教學(xué)改革策略探析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,17(1):136-137.

[2] 錢紅萍,李書進(jìn),史貴才.土木工程專業(yè)實驗教學(xué)新體系的構(gòu)建與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(10):122-125.

[3] 曾 榕,尹 霞.構(gòu)建培養(yǎng)卓越土木工程師實驗教學(xué)體系的探索[J].中國電力教育,2013,276(17):100-101.

[4] 王春陽.土木工程材料[M].北京:北京大學(xué)出版社,2013.

[5] 周 淼,劉 宇,張素華.土木工程專業(yè)開放實驗教學(xué)模式探索[J].實驗教學(xué),2012,267(9):110-111.

[6] 陳奕柏,楊東全,韓建剛，等.地方高校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容體系改革實踐[J].高等建筑教育,2013,22(1):138-140.

Exploration and practice of “pyramidal” training mode for civil engineering material experiment

Cui Zhaowei Hu Ji Chen Lin

(FacultyofCivilEngineeringandMechanics,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)

Based on the characteristics of civil engineering materials course and the traditional experiment training mode in colleges and universities, “pyramidal” training mode for experiment is proposed and inquisitively provided by cement experiment. It is shown that “pyramidal” training mode has broken through the traditional and stimulated the civil engineering students’ learning initiative and innovation, further improves the quality of experimental teaching of civil engineering in colleges and universities.

civil engineering materials， experiment training， “pyramidal” training mode, course

2014-12-19

崔釗瑋(1986- )，男，實驗員; 胡 吉(1966- )，女，高級實驗師； 陳 林(1996- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)06-0253-02

G642.0

A