應(yīng)用型本科院校土木工程實(shí)驗(yàn)課程“全過程”創(chuàng)新教學(xué)模式的研究和探討

謝志紅

摘要：為了適應(yīng)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，就目前土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題提出了一種“全過程”的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；土木工程；實(shí)驗(yàn)課程；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）29-0154-02

一、概述

目前根據(jù)我國(guó)一些高校制定的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的教學(xué)改革[1]目標(biāo)中提出的創(chuàng)建專業(yè)特色及加大實(shí)踐環(huán)節(jié)等要求，土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)普遍存在一些問題[2]，本文提出了“全過程”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技術(shù)技能、解決工程實(shí)際問題的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)具有重要的意義。

二、存在問題

我校土木工程實(shí)驗(yàn)課程主要存在以下問題。

1.開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少。目前土木工程實(shí)驗(yàn)中心部分設(shè)備正處在調(diào)試和采購(gòu)階段，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法開出。例如《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》、《鋼結(jié)構(gòu)》都沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，沒有開出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間聯(lián)系少。開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目各自相對(duì)獨(dú)立，聯(lián)系較少，學(xué)生興趣及目的性不強(qiáng)。

3.與其他實(shí)驗(yàn)室開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目聯(lián)系少。學(xué)生不能將力學(xué)實(shí)驗(yàn)、建材實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)室之間缺少溝通。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率不高。由于大型設(shè)備臺(tái)套數(shù)少，每組實(shí)驗(yàn)只能有一組學(xué)生進(jìn)行，其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備只能閑置。

5.實(shí)驗(yàn)時(shí)間難以保證。例如建筑結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)，學(xué)生課表中安排為8學(xué)時(shí)。但實(shí)驗(yàn)需要分組、分批進(jìn)行，每批均需要8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。這樣就需要找學(xué)生的業(yè)余時(shí)間完成。

6.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中思考較少。由于實(shí)驗(yàn)均為實(shí)驗(yàn)教師事先安排、設(shè)計(jì)，學(xué)生只是機(jī)械參與，未在實(shí)驗(yàn)中真正設(shè)計(jì)、思考實(shí)驗(yàn)方案，更不會(huì)提出修改方案。

7.實(shí)驗(yàn)教師缺少自信及實(shí)驗(yàn)教學(xué)興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往容易被忽視，實(shí)驗(yàn)人員科研能力有限，但具有豐富的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，讓土木類各實(shí)驗(yàn)人員參與進(jìn)來，有利于提高自信，增加對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣。

三、“全過程”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

1.“全過程”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式思路。全過程的應(yīng)用創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要突出應(yīng)用[3]。實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)主要服務(wù)于工程實(shí)際，從工程中提煉實(shí)驗(yàn)（主要依靠有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的教師，及深入企業(yè)調(diào)研）。創(chuàng)新主要指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，通過思考提出自己的見解及改進(jìn)方案[4]。全過程實(shí)驗(yàn)是改革過去各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間聯(lián)系不緊、學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康男圆粡?qiáng)、各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系通過實(shí)驗(yàn)無法體現(xiàn)的缺點(diǎn)。全過程包含兩層含義：一是每個(gè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練要形成一個(gè)完整的過程。由基本認(rèn)識(shí)到技能訓(xùn)練，再到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，然后完成實(shí)驗(yàn)，最后提出改進(jìn)措施。改變過去每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)獨(dú)立，使得項(xiàng)目之間相互聯(lián)系，成為一個(gè)完整的過程。二是各實(shí)驗(yàn)室之間也要形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)過程。實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室到專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，最后到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。主要考慮實(shí)驗(yàn)內(nèi)容間的協(xié)調(diào)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的協(xié)調(diào)。

2.具體改革內(nèi)容。（1）策劃、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)室“全過程”實(shí)驗(yàn)案例：結(jié)構(gòu)工程、測(cè)量工程、工程力學(xué)、建筑材料四個(gè)主要的實(shí)驗(yàn)室對(duì)典型實(shí)驗(yàn)拍攝成錄像、實(shí)驗(yàn)圖片為后續(xù)工作做基礎(chǔ)和準(zhǔn)備。（2）建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站：網(wǎng)站內(nèi)容包括在“全過程”應(yīng)用型高校創(chuàng)新模式下的實(shí)驗(yàn)大綱、指導(dǎo)書，及實(shí)驗(yàn)改革指導(dǎo)思想[4]。典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻錄像、設(shè)備情況介紹（包括功能介紹）。實(shí)驗(yàn)改革成果介紹（包括實(shí)驗(yàn)改革教學(xué)論文、學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新成果）。課程開出情況（包括學(xué)生選課情況）。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)改革課程的互動(dòng)評(píng)價(jià)（包括對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的評(píng)價(jià)、對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的評(píng)價(jià)）。（3）教學(xué)體系的完善，教學(xué)方法的創(chuàng)新：以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新精神為核心，構(gòu)建以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)[5]，適應(yīng)“工程型”和“應(yīng)用型”等不同類型的人才培養(yǎng)要求，有利于學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、層次漸進(jìn)、形式靈活的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[6]；堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)及工程實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究和工程應(yīng)用相結(jié)合。（4）建設(shè)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍：建設(shè)一支實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)互通，教學(xué)、科研、技術(shù)兼容，核心骨干相對(duì)穩(wěn)定，年齡職稱結(jié)構(gòu)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)[7]。包括實(shí)驗(yàn)主講教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備管理人員，兩者比例大致為3∶1，合理地分布在二級(jí)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)主講教師全部具有博士或碩士學(xué)位，他們熱愛實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)兼通理論教學(xué)，教育理念先進(jìn)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，熟悉實(shí)驗(yàn)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備管理人員實(shí)驗(yàn)技術(shù)嫻熟，責(zé)任心強(qiáng)，認(rèn)真負(fù)責(zé)開展實(shí)驗(yàn)室日常管理工作，積極配合實(shí)驗(yàn)教師的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和輔導(dǎo)。（5）建立實(shí)驗(yàn)室開放制度：實(shí)驗(yàn)室將面向?qū)W生全面開放，即實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放（實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為必修實(shí)驗(yàn)、選修實(shí)驗(yàn)、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)），資源開放（基本實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備配置齊全，精密儀器登記使用）[8]。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)網(wǎng)站合理安排實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)有序性和計(jì)劃性開放。[9]開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，靈活地在課上、課下進(jìn)行必修實(shí)驗(yàn)、選修實(shí)驗(yàn)、自主實(shí)驗(yàn)，為保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的有效實(shí)施以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.案例。鋼筋混凝土梁“全過程”實(shí)驗(yàn)。（1）擬開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：鋼筋混凝土梁設(shè)計(jì)、鋼筋混凝梁鋼筋骨架的綁扎、混凝土強(qiáng)度配合比設(shè)計(jì)、混凝土振搗、養(yǎng)護(hù)及拆模、混凝土強(qiáng)度的無損檢測(cè)、鋼筋混凝土梁的抗彎實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、荷載制度、測(cè)量方案），有限元仿真計(jì)算、提出改進(jìn)方案。（2）鋼筋混凝土梁實(shí)驗(yàn)的全過程：該實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了“全過程”實(shí)驗(yàn)理念。首先工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)室針對(duì)該實(shí)驗(yàn)對(duì)混凝土梁中的鋼筋進(jìn)行力學(xué)測(cè)試（材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容），建筑材料實(shí)驗(yàn)室針對(duì)混凝土梁進(jìn)行強(qiáng)度配合比實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)部分，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室之間的全過程。在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)過程中完成了由設(shè)計(jì)、制作、檢測(cè)、分析、計(jì)算、總結(jié)的整個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)“全過程”。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)間的安排：實(shí)驗(yàn)分若干小組，各小組開始時(shí)間不同，在結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室中可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以大大提高設(shè)備利用率。（4）實(shí)驗(yàn)人員安排：在結(jié)構(gòu)全過程中，至少需要5名實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，分別對(duì)實(shí)驗(yàn)梁制作、無損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、混凝土梁抗彎實(shí)驗(yàn)、有限元上機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。而其他部分需要學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位，在課外討論完成。目前結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)人員不能滿足“全過程”要求，就需要相近實(shí)驗(yàn)室人員知識(shí)交叉，相互協(xié)作，提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作效率。

結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室除將開設(shè)鋼筋混凝土梁“全過程”實(shí)驗(yàn)以外，還將開設(shè)鋼結(jié)構(gòu)框架“全過程”實(shí)驗(yàn)。同時(shí)“全過程”概念不僅適用于土木工程類實(shí)驗(yàn)，對(duì)其他大部分學(xué)科同樣適用。

四、結(jié)語

通過這種“全過程”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以改革過去各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間聯(lián)系不緊，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康男圆粡?qiáng)，各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系通過實(shí)驗(yàn)無法體現(xiàn)的缺點(diǎn)。使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室到專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，最后專業(yè)實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更接近于工程實(shí)際，學(xué)生技能得到有效提高；實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率得到大幅提高；實(shí)驗(yàn)人員技能得到拓展。

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