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《土木工程材料》實驗教學(xué)改革

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《土木工程材料》實驗教學(xué)改革

摘要:在傳統(tǒng)的《土木工程材料實驗教學(xué)中,演示性、驗證性實驗占據(jù)著主導(dǎo)地位。這兩種實驗教學(xué)方式,雖然是學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識的重要途徑,但是不利于培養(yǎng)其應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新意識。然而,《土木工程材料》實驗的教學(xué)內(nèi)容相對固定,其教學(xué)改革更多應(yīng)當從教學(xué)形式上著手,開放性、設(shè)計性實驗的引入,將傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容進行更新調(diào)整,采用開放性的實驗開設(shè)方案和綜合性的實驗?zāi)J剑徊⑶以诖嘶A(chǔ)上同步優(yōu)化實驗教學(xué)資源配置,多管齊下以提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:開放性實驗;土木工程;課程實驗;教學(xué)改革

1《土木工程材料》實驗課程的內(nèi)容組成

《土木工程材料》是在建工類專業(yè)中廣泛開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其教學(xué)模式十分成熟,內(nèi)容體系也相對穩(wěn)定。通常,其實驗課程包含以下項目:一是材料的密度實驗,通常包括絕對密度、表觀密度和堆積密度三部分的測定。二是水泥的性能實驗,主要包括水泥的細度、密度測試;標準稠度水泥凈漿的制備;水泥的體積安定性測試;水泥膠砂強度測試等實驗項目。三是混凝土骨料實驗,主要包括砂的顆粒級配;石子骨料的顆粒級配及雜質(zhì)含量等內(nèi)容。四是混凝土配合比設(shè)計與校核,包括新拌混凝土和易性測試與混凝土抗壓強度測試。除上述四大類實驗之外,還可根據(jù)課時和專業(yè)性質(zhì)的不同開設(shè)砂漿類實驗、砌塊類實驗、鋼材類實驗和瀝青類實驗等項目。

2《土木工程材料》實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析

《土木工程材料》的教學(xué)包括理論與實驗兩大部分,理論課與大多數(shù)工學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程相同采用大班授課的教學(xué)模式而實驗課則采用了分組教學(xué)的模式。實驗課程體系主要依據(jù)各版本教材附帶的土木工程材料實驗指導(dǎo)書,結(jié)合不同專業(yè)的特點與課程內(nèi)容側(cè)重進行制定。作為理論教學(xué)的重要補充,《土木工程材料》課程的實驗教學(xué)一直以注重學(xué)生的實際操作能力為首要任務(wù),旨在讓學(xué)生通過實驗課程基本掌握基礎(chǔ)建筑材料實驗的操作方式與實驗儀器設(shè)備的使用方法。因此,目前在《土木工程材料》的實驗教學(xué)內(nèi)容當中,較為基礎(chǔ)的驗證性、演示性實驗占據(jù)了較多課時,以重復(fù)訓(xùn)練來提高學(xué)生對實驗操作和儀器設(shè)備的熟悉程度,學(xué)生在實驗過程中的獨立思考較少,且消耗課時量相對較多。同時,對于儀器臺套數(shù)相對不足的高校,驗證性、演示性實驗和小班教學(xué)的結(jié)合就意味著多批次、簡單重復(fù)的實驗課程。對于開展實驗相對靠后的批次的學(xué)生而言,對實驗項目的新鮮度和對實驗項目的興趣都會在一定程度上減弱,不利于學(xué)生對專業(yè)知識的吸收,并且影射出教學(xué)資源合理公平配置的問題。實驗課程分組小班教學(xué),是我國高校體系中公認的合理形式,不管一所高校實驗室配置高低與否,儀器設(shè)備的種類是否齊全,數(shù)量多寡,都應(yīng)該摸索出適合自身的模式以解決實驗課程高質(zhì)量開展的問題。在當前的實驗教學(xué)過程中,最突出的問題是簡單化、重復(fù)性的實驗內(nèi)容既難以持續(xù)引起學(xué)生的興趣,又無法讓學(xué)生得到充分的思維訓(xùn)練。教師在進行實驗前的講解難以引起學(xué)生的足夠重視,費時費力且收效甚微。學(xué)生在聽講之后對于實驗操作的一些細節(jié)處理依然不能準確領(lǐng)會。在實驗過程中,大多數(shù)學(xué)生依然停留在“依葫蘆畫瓢”的簡單模仿階段,對于實驗原理和實驗結(jié)果的分析思考明顯不足。在新工科和應(yīng)用型專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的大背景下,建工類作為典型的工學(xué)專業(yè),其課程改革迫在眉睫。隨著建筑工業(yè)的不斷發(fā)展,高校建工類專業(yè)的教學(xué)同樣與時俱進、不斷革新?!锻聊竟こ滩牧稀氛n程作為建工類專業(yè)較為早期開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,理應(yīng)在改革的過程走在前列,作為試點。以其實驗課教學(xué)為例,傳統(tǒng)的實驗項目需要保留,以保證學(xué)生對基礎(chǔ)知識的充分掌握;同時需結(jié)合當下行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,在保持教學(xué)內(nèi)容體系相對穩(wěn)定的前提下突破局限性,對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進行開放性、設(shè)計性地再度開發(fā)。并結(jié)合建筑節(jié)能、綠色建筑、建筑材料質(zhì)量檢驗檢測等行業(yè)熱點,將基礎(chǔ)實驗組合為能夠完成特定行業(yè)工作的系列實驗;在實驗結(jié)果、待測樣本、實驗方案設(shè)計等方面引入開放性方案,提高學(xué)生的主關(guān)能動性和完成實驗內(nèi)容的難度,以達到深化教學(xué)內(nèi)涵,提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

3開放性實驗教學(xué)的改革策略研究

開放性實驗簡單來說就是以任務(wù)為導(dǎo)向,將單個基礎(chǔ)實驗項目進行有機組合,形成一個可以完成某一工程實踐的綜合性實驗任務(wù);并通過變更實驗條件和結(jié)果要求等方式將其設(shè)計為開放性實驗。從而對傳統(tǒng)教學(xué)的模式和概念進行打破,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,對于促進學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合應(yīng)用能力的發(fā)展意義重大。較為進階的開放性實驗教學(xué)設(shè)計甚至可以在教學(xué)過程中,將應(yīng)用情境設(shè)定完善,由學(xué)生通過分析問題,提出自己的思路并自主設(shè)計實驗方案,從頭至尾完整解決工程問題。通過上述的實驗探索,將有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與研究意識、工程素養(yǎng)的建立;并在夯實基礎(chǔ)知識和技能的基礎(chǔ)上,加深對專業(yè)知識的理解,提高應(yīng)用能力。

3.1采用多元化實驗內(nèi)容教學(xué)的方式并將實驗課程與大學(xué)生科研以及學(xué)科競賽相結(jié)合

教師在《土木工程材料》的理論知識與實驗操作基礎(chǔ)進行講解后,即可組織學(xué)生應(yīng)根據(jù)進行開放性實驗的任務(wù)布置與方案設(shè)計,在對實驗任務(wù)進行全面分析的基礎(chǔ)上進行實驗項目的組合,隨后進行方案論證,確定可行的實驗流程。而實驗的任務(wù)的布置則可以跟目前高校第二課堂中進行得如火如荼得大學(xué)生科研和各類學(xué)科競賽結(jié)合起來。在這個基礎(chǔ)上,結(jié)合教師的指導(dǎo),對實驗方案進行計劃,通過對實驗材料和實驗方法進行檢驗,在實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上進行實驗報告的撰寫。既在充分發(fā)揮學(xué)生得主觀能動性,又能對學(xué)生進行創(chuàng)新思維的綜合訓(xùn)練。在開放性實驗的任務(wù)設(shè)置過程中,融入學(xué)科競賽的內(nèi)容,將第一課堂與第二課堂有機結(jié)合,提升了學(xué)生對專業(yè)課學(xué)習(xí)的積極性,又能使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時在賽事活動中有所斬獲。

3.2實驗室管理制度的優(yōu)化支撐

在引入開放性實驗的同時,為了保證實驗室的正常運行和管理規(guī)范,需要對實驗室管理制度進行相應(yīng)的修訂與優(yōu)化。首先通過對實驗室的規(guī)章制度進行規(guī)范,在當前開放性實驗室的建設(shè)過程中,由于設(shè)備使用的頻率較高,為了提升實驗室的安全系數(shù)應(yīng)進行相應(yīng)土木工程制度的規(guī)范。通過進行管理辦法、使用登記表以及各種實驗器材借用情況的完善,并帶領(lǐng)學(xué)生進行實驗室規(guī)范方法的學(xué)習(xí),從而為實驗室的運行奠定基礎(chǔ),通過推廣開放型制度對于其中出現(xiàn)的問題進行修改,以此來促進開放型實驗室的制度化和規(guī)范化。根據(jù)不同的課程進行設(shè)置,在管理制度規(guī)范的基礎(chǔ)上促進教學(xué)課程的順利進行。在對管理制度進行優(yōu)化的同時,對實驗內(nèi)容和實驗?zāi)J竭M行更新,在實驗變革的基礎(chǔ)上促進對于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在管理制度和相關(guān)體制變革的基礎(chǔ)上,促進整體的發(fā)展。對于實驗室的人才培訓(xùn)制度、考核制度等相關(guān)管理制度也要進行明確,確保整體改革工作的順利進行。對當前形勢下土木工程教學(xué)中的問題進行調(diào)整和處理,從而促進實驗室管理制度的優(yōu)化。

3.3實驗室開放模式的改革

在現(xiàn)階段開放性實驗室的設(shè)置中,對于一部分基礎(chǔ)性操作,應(yīng)該采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進行。通過對原理以及相關(guān)操作規(guī)范進行講解,確保學(xué)生能夠盡快掌握相關(guān)土木工程的實驗方法。對于一部分設(shè)計性較強的土木工程試驗項目,可以采用開放式的教學(xué)方式進行整體學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),在滿足學(xué)生個性化發(fā)展的同時對學(xué)生的基礎(chǔ)進行鞏固。在此基礎(chǔ)上可以進行仿真開放實驗室的設(shè)置,通過對虛擬儀器進行應(yīng)用,在傳統(tǒng)教學(xué)和虛擬教學(xué)相結(jié)合的同時使土木工程的學(xué)生能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺中教學(xué)結(jié)合,從而促進復(fù)雜實驗項目的完成。同時可以進行第二課堂的建立,通過對土木工程教學(xué)課堂進行創(chuàng)新建設(shè),對學(xué)校的相關(guān)閑置實驗器材進行建設(shè),使學(xué)生能夠進行自主實驗,以此來提升提后教學(xué)的效果和質(zhì)量。對于實驗教師來說,人員較少,應(yīng)進行人員的招聘并進行專項培訓(xùn)。隨后,對于這些培訓(xùn)人員進行工作內(nèi)容的明確,對于在實驗過程中學(xué)生出現(xiàn)問題的狀況,進行及時的解決和處理,在實驗進行過程中,甚至可能會出現(xiàn)突發(fā)狀況,因此,要對人員的素質(zhì)進行保障。

4開放性實驗教學(xué)改革探索總結(jié)

《土木工程材料》是一門內(nèi)容較為龐雜且隨著工程技術(shù)與行業(yè)發(fā)展不斷融入新材料、新技術(shù)的學(xué)科,教學(xué)內(nèi)容體系總體穩(wěn)定又相對靈活。學(xué)生的識記工作量較大,對各章節(jié)內(nèi)容之間的相關(guān)性與該門課程的整體掌握有一定困難。開放性實驗的引入可以在一定程度上解決這一問題,通過綜合性任務(wù)將課程的主干內(nèi)容串聯(lián)融合并結(jié)合工程實踐的實際情況,讓學(xué)生了解到自己所學(xué)知識究竟如何產(chǎn)生價值;既提高了學(xué)生的積極性和成就感,又切實將驗證性、演示性實驗融入了綜合性教學(xué)當中,避免了簡單的重復(fù)。開放性實驗教學(xué)充分突出了學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)中的主體地位,教師更多作為實驗方案與實驗結(jié)論合理性的審核者和評估者,有利于充分利用教學(xué)資源,同時提升學(xué)生和教師的綜合素質(zhì),杜絕“依葫蘆畫瓢”的復(fù)制模式。教師不再告訴學(xué)生應(yīng)該如何做,而是由學(xué)生自己決定如何利用現(xiàn)有實驗室資源解決問題。在此模式下,《土木工程材料》的實驗教學(xué)將拜托傳統(tǒng)的枯燥和重復(fù),也對任課教師專業(yè)知識素養(yǎng)提出了新的要求,是新工科和建筑類專業(yè)“應(yīng)用型專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展”大背景下十分值得貫徹且成效可期的教學(xué)改革模式。

參考文獻

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作者:文泉霖 胡利超 王俊燁  單位:內(nèi)江師范學(xué)院建筑工程學(xué)院