路橋工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的思考

楊嬋娟

摘要 本文完成目前實驗教學(xué)方面存在問題的闡述，引發(fā)對實驗教學(xué)改革措施的幾點思考，通過提出實驗教學(xué)方法、自主創(chuàng)新手段以及教學(xué)考核模式等幾個改革觀點，并結(jié)合實驗教學(xué)案例證明該措施能起到一定的成效，為解決實驗教學(xué)問題及培養(yǎng)新型的路橋工程不同專業(yè)人才提供指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 路橋工程 實驗教學(xué) 教學(xué)改革 實驗創(chuàng)新

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.08.042

Thinking on Bridge Engineering Experiment Teaching Reform

YANG Chanjuan

（Nanjing Communications Institute of Technology， Nanjing， Jiangsu 211188）

Abstract This article describes a problem of complete teaching experiments currently experimental teaching reform measures initiated reflections， by proposing experimental teaching method， innovation and teaching evaluation mode means several reform perspectives and teaching cases binding experiments show that the measures will play some success， provide different guidance to solve problems and train new experimental teaching of road and bridge engineering professionals.

Key words bridge engineering; experimental teaching; teaching reform; experimental innovation

路橋工程的專業(yè)作為實踐性較強的學(xué)科，在發(fā)展歷程中，往往實踐先于理論，并利用實踐教學(xué)驗證理論教學(xué)。①實驗教學(xué)對整個學(xué)科的建設(shè)具有不容忽視的重要地位，不但能加深理論知識運用，而且能提高創(chuàng)新思維和動手能力。②但目前對實驗教學(xué)環(huán)節(jié)相對薄弱，因此如何辦好實驗教學(xué)，怎么提高完善教學(xué)體系，應(yīng)達(dá)到何種標(biāo)準(zhǔn)等都是亟待完善的問題。本文結(jié)合目前路橋工程相關(guān)專業(yè)實驗教學(xué)存在的一些情況，對改革問題提出幾點看法，并進(jìn)行探討。

1實驗教學(xué)存在的問題

由于路橋工程專業(yè)的實驗教學(xué)綜合實踐性強，理論與實踐完全統(tǒng)一難以實現(xiàn)，目前主要存在的問題可以分為以下幾個方面。

（1）實驗教學(xué)方式呆板，學(xué)生動手能力差。在路橋工程相關(guān)專業(yè)的實驗課中，相對于理論課而言，安排的課時是較少的，例如橋梁檢測技術(shù)課程，理論學(xué)時為32學(xué)時，而實驗只有8學(xué)時。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是在試驗前，實驗老師提前完成試驗構(gòu)件，給出詳細(xì)的試驗操作步驟以及數(shù)據(jù)記錄表等工作，而學(xué)生在實際操作過程中，不需思考試驗操作原理和查閱相關(guān)資料，只需按指示就可以完成試驗，最后的工作只是記錄和統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。③在整個試驗過程中學(xué)生缺乏思考和真正的動手能力，這種被動學(xué)習(xí)模式對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨立思考是極為不利的。

（2）實驗教學(xué)體系不完善。在路橋工程專業(yè)教學(xué)中，實驗課與理論教學(xué)兩者一般是獨立的。④⑤例如在進(jìn)行土的密度、含水率等實驗教學(xué)時，往往只通過理論講解和演示，而忽略基礎(chǔ)試驗的安排。單獨進(jìn)行理論教學(xué)缺乏實驗輔助教學(xué)，這種方式會讓學(xué)生感覺枯燥無味，難以培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維，對知識的接受困難;若只進(jìn)行實驗教學(xué)而忽略理論則顯得實驗項目單一，學(xué)生會對實驗產(chǎn)生迷茫心理，不懂其真正的原理。在現(xiàn)實的教學(xué)中由于場地和課時安排等原因，一般難以將理論與實踐同時進(jìn)行，因此，對該專業(yè)的教學(xué)系統(tǒng)性不強，導(dǎo)致實驗教學(xué)效果不明顯，對整體而言，實驗教學(xué)體系是不完善的。

（3）實驗教學(xué)儀器更新太慢。近幾十年來，隨我國土木事業(yè)的快速發(fā)展，土木專業(yè)人才需求急劇增加，原有實驗設(shè)備陳舊且明顯滿足不了實驗教學(xué)的需求，⑥例如大多數(shù)實驗室仍采用以往的手動機械加載裝置，而目前自動液壓系統(tǒng)更安全和準(zhǔn)確。所以真正用于提供學(xué)生實驗設(shè)備不多，導(dǎo)致學(xué)生實踐能力差，創(chuàng)新思維局限于一定范圍。

（4）實驗教學(xué)成績考核不規(guī)范。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，對學(xué)生成績的考核主要來自兩個方面，一是針對實驗課中對學(xué)生考勤情況;二是通過學(xué)生完成實驗后的報告撰寫，⑦單從這兩方面考慮其實是不公平的，因為在一般試驗中，大多學(xué)生只是通過觀察試驗現(xiàn)象，根據(jù)數(shù)據(jù)遵循以往的報告進(jìn)行填寫，出現(xiàn)的報告雷同是常見之事，考核的成績并不能代表真正的評判，有失公平性。

以上幾個方面的問題是目前在實驗教學(xué)當(dāng)中普遍存在的，不利于學(xué)生的能力培養(yǎng)和創(chuàng)新素質(zhì)提高，達(dá)不到實驗教學(xué)的真正標(biāo)準(zhǔn)。

2實驗教學(xué)改革措施的思考

針對目前實驗教學(xué)存在的問題，本文從實驗教學(xué)方法、實驗儀器自主創(chuàng)新以及實驗教學(xué)考核等角度提出相應(yīng)的見解，總結(jié)如下：

2.1 實驗教學(xué)方法的調(diào)整

考慮到路橋工程專業(yè)實驗類型較多，而高校實驗儀器有限，為了保證實驗項目順利開展，讓每位學(xué)生都能參與到試驗當(dāng)中。根據(jù)實驗的要求將教學(xué)方法主要分為三個階段。第一是理論教學(xué)階段，例如可以在班級進(jìn)行試驗前，先完成實驗的預(yù)前講解，解析實驗步驟、分析試驗原理以及整理實驗數(shù)據(jù)分析方法;第二是對基本技術(shù)操作學(xué)習(xí)的培訓(xùn)階段，例如可以通過實驗小組內(nèi)部交流和討論，針對試驗過程中關(guān)鍵操作進(jìn)行模擬教學(xué)，并提出試驗過程中可能出現(xiàn)的問題，擬定解決方案;第三是實驗現(xiàn)場教學(xué)階段，通過以理論與實驗教學(xué)結(jié)合為基礎(chǔ)，從試件制作到數(shù)據(jù)采集讓學(xué)生自己動手，教師對實驗過程中遇到的問題進(jìn)行解答，并由學(xué)生自己討論后修正，最后由小組提交實驗報告。

2.2 實驗儀器自主創(chuàng)新

根據(jù)實驗儀器的特點，試驗的原理，查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行實驗儀器的設(shè)計，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思路，設(shè)計試驗裝置及試驗方法，對常規(guī)實驗儀器提出疑問，并在教師指導(dǎo)下完成儀器的修正與創(chuàng)新，充分發(fā)揮高校研制儀器的能力，例如傳統(tǒng)的直剪試驗裝置中位移的讀數(shù)是通過人工讀取百分表進(jìn)行，通過對位移計改進(jìn)采取電子自動采集可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和人工誤差等，這些措施的改進(jìn)對推進(jìn)實驗室建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有較大的幫助，對實驗教學(xué)的整體水平也有一定的提高。

2.3 實驗教學(xué)的考核

實驗教學(xué)的成效離不開考核，正確的考核制度對提高學(xué)生積極性和教師教學(xué)效果有重要作用，因此對實驗教學(xué)的考核評定可采取實驗前的理論考核、實驗操作動手能力與數(shù)據(jù)分析報告三部分，再將每部分考核分為若干個考核指標(biāo)，依次按完成的程度進(jìn)行評判定分，最后綜合各個指標(biāo)給出最終的實驗成績，該方法可以將平時考勤成績不再作為考核重點，而以實驗的理論考試、試驗動手能力、實驗小組的配合協(xié)調(diào)程度以及實驗報告數(shù)據(jù)分析結(jié)果代之，整個考核以實際操作技能為主，這種改革對減少學(xué)生被動學(xué)習(xí)和依賴性有較大幫助。

3實驗教學(xué)改革的實踐及成效

結(jié)合學(xué)院建設(shè)實踐，根據(jù)對實驗教學(xué)改革措施提出的幾方面思考，建立以下方面的實驗教學(xué)模式，并付諸實踐。以混凝土簡支梁橋檢測實驗為例，結(jié)合本文提出的幾點改革，通過學(xué)生參與實驗方案設(shè)計、制作、加載、數(shù)據(jù)采集及報告撰寫的整個過程，對比傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行實踐與成效分析，其整個實驗步驟如下：

（1）實驗準(zhǔn)備階段。此階段的考核分?jǐn)?shù)占10%，首先將每個實驗小組進(jìn)行分工，如方案設(shè)計，理論計算，荷載分級加載，數(shù)據(jù)采集等，再通過對每位成員進(jìn)行講解，掌握試驗步驟，實驗內(nèi)容及實驗的基本理論依據(jù)等。對比傳統(tǒng)通過教師分工，編制實驗詳細(xì)步驟，在實驗前完成鋪墊的實驗教學(xué)，此階段能讓學(xué)生自主完成試驗過程資料的查閱，加強理論知識的認(rèn)識，對實驗進(jìn)一步的深化鋪墊基礎(chǔ)。

（2）實驗方案設(shè)計階段。此階段考核分?jǐn)?shù)占15%，首先方案設(shè)計成員將簡支橋梁按不同工況進(jìn)行分析，理論計算成員利用結(jié)構(gòu)力學(xué)理論知識運用到實驗方案設(shè)計中，再確定簡支梁橋荷載位置，計算每個工況下荷載值大小以及簡支梁發(fā)生的變形值，完成實驗方案的設(shè)計，對比傳統(tǒng)依據(jù)教師已提供的理論結(jié)果直接用于試驗設(shè)計，此階段學(xué)生可將理論知識靈活運用到實踐中來，加深對理論概念的理解。

（3）實驗制作階段。此階段考核分?jǐn)?shù)占20%，制作成員依次在梁的不同位劃出測點標(biāo)記，完成應(yīng)變片的粘貼，位移計的安裝，數(shù)據(jù)線的連接等工作，并對測點編號，完成整個實驗測試的調(diào)試工作，在實驗制作過程中且完成了試驗室傳統(tǒng)的位移計進(jìn)行改進(jìn)，對比傳統(tǒng)按部就班，不考慮試驗優(yōu)化程序的試驗，此階段更能加強學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)實驗成員的基本素質(zhì)和自主創(chuàng)新能力。

（4）試驗荷載的施加階段。此階段考核分?jǐn)?shù)占20%，首先荷載施加小組根據(jù)實驗方案計算的荷載位置進(jìn)行布載，分級將荷載值施加到簡支梁上，并創(chuàng)新性地運用反力撐模式替代千斤頂固定問題，解決加載的難題。對比傳統(tǒng)教師完成試驗，學(xué)生觀察試驗變化的方法，此階段更能提高成員的積極性，促進(jìn)彼此間的組織協(xié)調(diào)程度。

（5）數(shù)據(jù)采集階段。此階段考核分?jǐn)?shù)占20%，數(shù)據(jù)采集成員在每個工況下記錄梁體應(yīng)變與位移的變化，梁底裂縫分布長度及破壞形態(tài)，傳統(tǒng)的教學(xué)是通過教師讀數(shù)，學(xué)生記錄的形式，此階段打破傳統(tǒng)方法，更能激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，增加學(xué)習(xí)的興趣。

（6）報告撰寫階段。此階段考核分?jǐn)?shù)占15%，實驗小組根據(jù)整個實驗過程依次完成實驗方案設(shè)計，分析實驗結(jié)果，完成不同工況下位移與應(yīng)變的曲線，并對不同成員在實驗過程中總結(jié)實驗心得。此階段讓整個小組增加動手能力，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，增強學(xué)生解決工程實踐的問題。

（7）最后教師通過對學(xué)生在整個實驗過程中不同階段完成情況進(jìn)行考核，給出不同階段考核指標(biāo)分?jǐn)?shù)，公平合理地考評學(xué)生理論知識和動力創(chuàng)新能力，最后綜合給出每位學(xué)生的實驗成績，對整個實驗教學(xué)給予肯定。

同樣的試驗，以學(xué)生考核分?jǐn)?shù)為80進(jìn)行對比，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生只能掌握整個試驗50%的工作，其余由教師完成，通過以上實驗教學(xué)實例，學(xué)生參與試驗全過程，比較理想地完成了整個實驗理論學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了整個試驗的100%，有效地培養(yǎng)了學(xué)生試驗動手操作能力，針對問題提出了創(chuàng)新性建議，對改善實驗室儀器也提出有利建議。

4結(jié)語

本文通過對目前實驗教學(xué)存在的問題進(jìn)行闡述，引發(fā)對改革相關(guān)措施的思考，提出實驗教學(xué)改革的幾個方面，并通過對比傳統(tǒng)的簡支梁橋檢測實例的分析，實踐證明該措施起到明顯的成效，對驗證實驗教學(xué)方法、改善實驗室建設(shè)條件以及培養(yǎng)新型的路橋工程不同專業(yè)人才提供指導(dǎo)意義。

注釋

① 王磊，劉小燕等.土木工程專業(yè)實驗教學(xué)改革探索與實踐[J].中國電力教育，2009（17）：121-122.

② 熊宏齊，戴玉蓉等.實驗教學(xué)改革與實驗室建設(shè)規(guī)劃的研究與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2008.25（10）：1-4.

③ 李明瑛.土工實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J].高教論壇，2007（3）：60-61.

④ 曾磊.土木工程實驗教學(xué)體系改革探索[J].高等建筑教育，2009.18（2）：357-359.

⑤ 董武忠，曹國輝.土木工程專業(yè)實驗教學(xué)改革[J].高教論壇，2004（1）：64-66.

⑥ 熊梅.西昌學(xué)院土木工程實驗教學(xué)改革的探討[J].西昌學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007.21（2）.

⑦ 戈海玉.關(guān)于土木工程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的思考[J].皖西學(xué)院學(xué)報，2010.26（2）：47-50.