土木工程实验教学平台改革探索

摘要:实验教学是土木工程专业教育的重要组成部分，本文分析了当前土木工程实验教育存在的问题，以培养大学生创新精神和实践能力为目标，以提升实验教学层次为出发点，提出丰富实验内容、增加实验学时，改进教学手段，建设开放实验平台三个教改思路，以期达到理想的教学效果。

关键词:土木工程;实验教学;实验室管理;实验室开放

土木工程是一门实践性、应用性很强的学科，实验教学是土木工程教学过程中非常重要的一个环节，通过教师指导学生操作，不断发现并解决问题，加深学生对专业理论的理解，对培养学生的动手能力和科研开发能力有着专业理论教学无法替代的作用。随着科学技术的迅速发展，学科之间相互渗透，工程技术日益系统化及复杂化，当今土木工程中任何结构和设计方面的创新都必须通过实验手段来证明［1］。要培养适应时代需求的创新型土木工程专业人才，对土木工程的实验教学提出了越来越高的要求。我校的土木工程专业自2006年本科招生以来，本科实验教学任务主要是为建筑材料、结构试验、建筑结构设计和工程结构等课程开设实验，其主要是基础的验证性实验，受场地等因素的限制，实验内容较单一、更新速度较慢，要培养优秀的综合型人才，实验内容改革、实验平台升级刻不容缓。

1丰富实验内容，增加实验学时

目前我校开设的建筑材料实验项目主要为砂石、水泥、砂浆和混凝土这些传统材料的验证实验，而建筑材料属于丰富多彩、飞速发展的领域，随着建筑科学的发展，各种新材料、新技术、新工艺不断涌现在一些重点工程和大型工程中，对建筑材料试验提出了更高的要求和标准［2］。教师可在理论课上对工程中运用到的新型装饰材料、高性能混凝土、新型防水材料等进行介绍，再在实验课程中开设新材料测试、检测实验等，使学生更能适应社会发展的需求。结构实验的目的是帮助学生运用本学科知识，通过实验手段测试结构变形、承载力等各方面的参数，从而对结构的工作性能做出评估，目前开设的实验项目主要是混凝土标准试块、混凝土梁的制作和承载力实验，不足之处是实验对象比较简单，缺乏结构体系的宏观性，因此可在此基础上增加结构模型设计实验，促进实验课程由验证型向综合设计型转变，也可为每年度的结构模型比赛选拔优秀人才。新增加的实验项目应有充足的实验课时保障，如有条件还可对社会机构开放新材料检测、无损检测等服务，让实验课中表现优异的学生参与其中，更好地培养学生的责任心和社会实践能力。

2改进实验教学手段

传统的实验课教学过程，一般是由教师在课堂上对实验目的、实验内容进行讲解，然后操作演示实验过程，由于课时有限、场地狭窄，很多学生在一次讲解中无法掌握实验要点甚至由于看不到教师演示而放弃参与实验操作。为使学生在上课之前充分了解实验的全过程，可采纳翻转课堂的教学方法，翻转课堂的概念由美国教师JonBergmann和AaronSams在2007年提出［3－5］，在欧美的大学教育中比较流行，目前也逐渐成为我国大学教育中热门的教改手段。将翻转课堂应用到实验教学中，教师可提前将实验过程做好录像放在网络课堂上，让学生利用课余时间先自主学习，做到课前了然于心，课堂上教师再对实验操作的关键细节进行讲解，从而提高实验课上的参与程度，它是一种先学后教的形式，让学生成为实验活动中的主角，达到实验教学效果。

2.1实验课程开发

教师可根据教学内容，将实验项目分成必做和选做两个专题，必做专题为教学大纲规定的实验项目，此部分实验主要是使学生掌握基本的仪器使用技巧，加深对课堂理论的理解。教师制作的教学视频应包含实验目的、实验应用的理论知识、实验方案设计、实验设备操作和数据记录及处理等内容，尽量让大部分学生看完视频后可独立完成实验;选做专题为扩展项目，可根据学生兴趣设置工程检测实验和研究性创新实验项目，这部分实验面向专业基础好并有探索精神的学生，实验内容结合大学生创新项目和教师的科研课题，教学资源注重讲解常用工程试验中仪器的操作，引导学生自主进行实验方案设计和数据处理。

2.2课前学习和课堂组织

教师制定课前学习任务单，规定课前必须完成的学习内容和可选择完成的学习内容，准备与课程内容相关的问题，并在此基础上建立问题库，学生在此提交课前学习过程中产生的问题、想法，教师根据这些问题了解学生的学习难点及薄弱环节，设计出适合知识深化和强化的研讨主题，以便在实验课堂上讨论、交流。学生看完视频后，教师在课堂上对本次实验内容的重点难点进行深入讲解及答疑解惑，并组织学生分组讨论、自主操作，形成以学生为主、教师为辅的实验氛围，教师分析纠正学生错误的操作方式，引导其形成良好的实验思维与习惯。

2.3总结与反馈

当课堂实验完成后，鼓励学生通过ppt、论文等形式分享自己的实验心得，同时也注意引导他们通过基础型实验发展对创新型实验的兴趣。此外，以健全的校园网络环境为依托，开展土木工程学科的实验教学网络讨论，同学之间、学生与教师之间都可通过网络对实验过程中的问题提出自己的观点和看法，从而依靠健全的网络设备最大程度挖掘学生的潜力［6］。

3建设开放实验平台

开放实验教学就是在满足基本实验教学的基础上，将实验室定期或不定期对学生开放，根据一些高校开放实验教学的经验，实验室可按照三个层次来开放:基础实验型、科研助手型和自主创新型［7］。受实验场地和设备数量的限制，有限的实验课时内只有部分学生能全程参与并完成实验项目，基础实验的开放，可让更多有兴趣的学生完成实验项目。科研助手型实验主要是让本科生参与到教师的科研项目中来，一方面可缓解教师在科研实验中面临的人力压力;另一方面学生在教师的引导下参与到研究性实验项目中来，学习设计实验过程并用专业知识分析和解决问题，这也是学生能独立自主完成创新实验之前的良性过渡。自主创新实验可由教师拟定实验项目，也可由学生自行制定，为大学生创新课题提供研究平台，实践表明［7］，自主创新实验开放过程中，学生可受到全程科研训练，提高了其对知识的活学活用能力，能在很大程度上实现自我综合素质的提高。

4结语

地方高校土木工程实验室的改革和开放，可给学生创造一个轻松自主的学习环境，培养学生的创新精神和实践能力，提高实验室利用效率，从而扩大科研效益和社会效益。而改革是一项系统工程，本文中提到的一些改革手段对于土木教学配置较薄弱的院校来说需要一定的时间来实现，因此，应结合土木专业学科特点，完善实验教学运行机制和管理模式等，充分利用现有资源，边改革边探索，实现实验教育效益最大化，促进学生的进步和学科的发展。

参考文献:

［1］黄丽婷，熊世树，李黎.土木工程结构实验室实验教学改革探讨［J］．实验科学与技术，2006，(06):44－47.

［2］李波林.建筑材料实验教学改革探讨与实践［J］．理论实践，2018，(09):4254.

［3］张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究［J］．远程教育杂志，2012，30(04):46－51.

［4］张跃国，张渝江.透视“翻转课堂”［J］．中小学信息技术教育，2012，(03):9－10.

［5］皱景平.翻转课堂的起源与成功［J］．中国远程教育，2012，(14):81－82.

［6］赖震环.土木工程实验教学改革与实践［J］．实验室研究与探索，2010，(11):319－321.

［7］曾志勇，沈一军，陈雾，等.地方高校土木工程材料实验室开放的探索与实践［J］．科教研究，2013，(17):69－70.

作者:彭贝 杨敬林 单位:湖南农业大学工学院