《瀝青及瀝青混合料實驗》實踐環節區域共享虛擬教學平臺的建設

劉小明　蔣建國　余志武

摘要：實踐教學是《道路工程實驗》課程的重要組成部分。文章針對《瀝青及瀝青混合料》實踐教學環節區域共享虛擬教學平臺的建設，從網絡教育資源共享、實驗室24h開放制度、教學模擬軟件的開發和區域內教學資源共享幾方面對瀝青及瀝青混合料實驗教學進行了一些改革探討，在實際教學中取得較好的效果。

關鍵詞：實踐教學資源區域共享虛擬教學平臺

中圖分類號：G203 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0173-02

《道路工程實驗》是道路與鐵道工程專業的必修專業課程。該課程的主要目的是培養道路與鐵道工程專業學生在實際工程中的實踐能力。瀝青及瀝青混合料實驗是其中很重要的一部分內容。然而瀝青及瀝青混合料實驗包含的知識點多、覆蓋面廣，且由于瀝青材料科學發展迅速，導致該學科內容更新很快，因此如何在有限的教學安排中既使學生掌握基礎知識，培養其必要的動手能力，又能開拓學生的思維，是當前“瀝青及瀝青混合料”課程授課教師面臨的主要問題[1～2]。路基路面實驗室是承擔“瀝青及瀝青混合料”課程的教學單位，由于歷史和現實原因，導致教學內容和教學設備陳舊落后，大量研究性實驗無法開展，授課方法單一以教師為主體，學生只按既定的程序驗證已知的結果，難以激發學生的學習興趣。此外在有限的上課時間內也很難完整地完成實驗。因此建立一種便于學生課前預習、課外學習、有利于培養學生創新意識的虛擬教學平臺實驗教學模式十分必要[3]。

1當前實踐教學中存在的問題

根據我校08版本科教學大綱安排，瀝青及瀝青混合料試驗是《公路工程試驗》課程的主要內容，包括瀝青針入度試驗、瀝青延度試驗、瀝青軟化點試驗、瀝青混凝土馬歇爾試驗、瀝青混凝土中瀝青含量實驗；該課程在08版教學大綱中列為道路工程及鐵道工程專業學生的必修課，2011年開出第一屆，選課學生達到了154人，開出實驗16組。主要是使學生能獲得公路工程實驗的基本技能訓練，通過實驗教學環節，訓練學生的實驗操作技能，使其具備初步的科研、設計和施工等基本實驗檢測能力，同時也培養理論聯系實際、分析和解決問題的能力，從而達到提高教學質量的目的。

截至目前該課程沒有固定的實驗教材和實驗指導書，但是該課程的特點是技術專業性較強，實驗前必須先要深入了解實驗目的和操作步驟，所以僅僅靠有限的上課時間是不可能高質量的完成，必須要求學生有合適的教材或虛擬教學平臺讓其自學鞏固，因此，《瀝青及瀝青混合料實驗》實踐環節虛擬教學平臺的建設具有十分重要的意義。

1.1 實驗時間和場地的限制

實驗教學是培養學生動手能力的重要實踐活動，是實現實踐教學環節的重要一環。目前的情況是學生到了實驗室后，先聽老師講解或觀看演示實驗步驟，當要求學生實踐時，因為受到時間和場地的限制，僅有少數學生能夠動手做實驗，其他的人在旁邊觀看，待實驗做完就把別的同學處理好的實驗數據去完成實驗報告，對待實驗過程敷衍了事。這樣即使完成了實驗課，因為有的學生只看不動，結果是操作過程不熟悉，對整個實驗也是知其然不知所以然，稍復雜的實驗數據也不會處理。這樣就浪費了實驗教學所占用的寶貴教學資源，更不要提教學效果了。

1.2 對實驗教學的輕視

在現在學生的觀念中，實驗是理論教學的補充，如何操作都有明確的條條框框，實驗教學反映的內容在書上也有詳細的解釋，只要按照相應的程序操作即可，無從發揮學生自己單獨思考的潛力。更有甚者，一些學生只看重考試分數，對實踐教學和動手能力的培養均有著輕視的心理。

1.3 對實驗形式的畏懼

瀝青及瀝青混合料實驗內容都是與瀝青有關，現在很多同學都是獨生子女，在家基本沒做過家務事，看到瀝青很黑、沾手，還有異味，都不愿意動手，特別是瀝青混合料又是高溫攪拌，還要進行馬歇爾擊實，許多學生對混合料心存畏懼，不敢動手。但是如果不是自己動手，瀝青及瀝青混合料實驗內容基本上很難掌握。一些學生就心存僥幸，自己將來反正也不搞這個，敷衍了事的很多。

2實踐環節虛擬教學平臺的建設

高校實驗室資源是我國重要的教育資源之一，包括儀器設備、教學軟件和實驗室管理制度等方面。實驗室優質資源的整合與共享對提高我國高校實驗室資源的使用效率，促進高校學生的實踐能力和創新能力具有十分重要的意義。為此，教育部在2005年8號文件中明確提出[4]大力開展“高等學校實驗教學示范中心”資源共享。本文從網絡教育資源共享、實驗室24h開放制度、教學模擬軟件的開發和區域內教學資源共享幾方面來談談《瀝青及瀝青混合料實驗》實踐環節區域共享虛擬教學平臺的建設，期待全面提高實驗教學水平和實驗室使用效益。

2.1 網絡資源共享

網絡教學資源是開展《瀝青及瀝青混合料實驗》實踐環節區域共享虛擬教學平臺的前提和基礎，隨著網絡的逐步拓展，網絡教學資源越來越豐富，教學資源的有效管理成為虛擬教學平臺建設的關鍵。為學生提供高效的存儲管理，提供方便快捷的存取功能，為老師提供資源訪問效果評價分析，從而提高有限的教學資源利用率，促進教學資源更好地為實際教學系統服務。《瀝青及瀝青混合料實驗》網絡資源數據庫按實際使用的功能可分為以下幾個子庫： 案例庫：按瀝青及瀝青混合料各實驗存儲案例。

試題庫：包括歷年試題、主要知識點的考題。

常見問題庫：經過整理組織的教學相關問題與解答，包括常見的錯誤和疑點、難點問題，由教師根據歷屆學生具體學習情況組織提供。

名詞術語庫：按實驗種類組建，讓學生了解相關概念。

參考資源庫：為學生提供了包括電子文檔、圖書資料等多種載體資料的相關信息。

共享軟件工具庫與資源網址庫：為學生提供相關的共享軟件下載與網址資源信息。

課件庫：是教學資源庫的主要組成部分，教師在組織課程教案的時候，需要以課件庫內的課件為主體，組織擴展成適合本課程使用的教學件。

2.2 實驗室24h開放制度的確立

實驗室對學生24h開放，為學生提供實踐學習條件是實踐環節教學平臺建設改革的重要內容之一。應鼓勵學生在課余時間參加開放式實驗教學、科研和探索性實踐活動。內容包括以下幾方面。

（1）實驗室面向全校本科生、研究生及專科生開放。在滿足教學使用的前提下全天24h開放。

（2）實驗室將每學期和假期實驗室開放的實驗項目、時間、地點等在相關網站向學生公布，供學生選擇。學生在進入實驗室前，按規定預先向實驗室報名登記。開放內容為本課程的選修項目和學生的自行設計性、創新性項目。

（3）實驗室根據學生人數的多少和實驗內容做好準備工作，并配備一定數量的指導教師和實驗技術人員參與開放工作。在實驗過程中，指導教師加強對學生實驗素質與技能、創造性的科學思維方法和嚴謹的治學態度的培養。

（4）學生在進入開放實驗室前應閱讀與實驗內容有關的文獻資料，準備好實驗實施方案，做好有關實驗準備工作。學生在實驗項目完成后，應向實驗室提交實驗報告或實驗結果。實驗室及時總結和交流工作，如組織“開放實驗交流答辯會”等活動，促進學生實驗小組之間的溝通，分享實驗成果和心得體會，培養學生的口頭表達能力和報告能力。

2.3 教學模擬軟件的開放

瀝青及瀝青混合料教學模擬系統采用虛擬現實技術（VR）技術實現對瀝青及瀝青混合料實踐環節教學要求的場景范圍進行整體仿真，并通過常規軟件播放出來。可通過鍵盤和鼠標在場景范圍內的三維模型中身臨其境般地進行混合料拌和、制作試件等科目，同時，系統配以解說詞和操作要點，使學生在高度仿真的模擬場景中進行技能培訓、授課、考核等工作。

（1）大幅提高學生對課程的學習興趣。

興趣和熱情造就最好的學生。對場景進行高度仿真的模擬，使學生們仿佛徜徉和沉浸于真實的場景之中，讓學生享受視覺的盛宴，在相當程度上替代傳統的書本教學和普通的多媒體教學，可極大地激發學生們的學習熱情并極大地提高學生們的學習興趣。

（2）大幅提高教學水平和教學質量。

軟件互動教學系統可以幫助教師從多角度演示，即景生情的授課講解，極有利于學生的正確理解、快速掌握和長期記憶，教學水平和教學質量自然得益良多。

（3）大幅提高教學效率。

虛擬教學軟件使學生由單純的文字記憶變成視覺記憶和文字記憶的結合，記憶保存程度高，保存時間長；尤其是高仿真的互動功能，極大地提高了學生動手能力和學習自覺性；替代大量學生的實地培訓，節省了大量時間。

2.4 區域內高校實驗室資源共享

區域內高校學科、專業設置的層次和特點不同，發展的特色也不同，因而各高校擁有的資源也是不盡相同。另外隨著各學科的快速發展，新材料和新設備的出現，更新教學設備是滿足現代教學的關鍵。然而經費短缺和資源缺乏一直是困擾高校發展的一個瓶頸性因素[5]。國家和地方政府傾向于將大部分經費投入985、211等重點高校，而對一般性地方院校則較少。此外，區域內各高校的發展特色不一樣，一些學科是某個高校的特色和優勢項目，但是對其他學校又是待發展專業，因此如何在各高校之間取長補短，促進區域內現有實驗室資源進行整合和共享，最大限度地提高有限資源的利用率，對于緩解高校資源的不足具有現實意義。正如原國家教育部部長周濟所言：“優質教育資源短缺是高等教育長期存在的問題，在這方面，我們可以發揮制度上的優越性，集中建設，廣泛共享[6～7]。”

3結語

通過《瀝青及瀝青混合料實驗》實踐環節區域共享虛擬教學平臺的建設，豐富了學生的學習資源和手段，提高了學習效率，增強了學生的創新意識。同時也大大提高了區域內高校實驗室教學資源的利用效率，是解決目前高校資源不足的切實可行的途徑之一。

參考文獻

[1] 汪海年.《道路建筑材料》教學方法的改革探討[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2009（1）.

[2] 葉群山.建筑材料課程的教學優化實踐與探討[J].科技創新導報，2010（21）.

[3] 陳晟.對建材實驗教學改革的探討[J].黃岡師范學院學報，2009（3）.

[4] 教育部[2005]8號文件，關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知.

[5] 高鐵剛，張佳，馬鑒.基礎教育信息化教學資源共享模式研究[J].中國電化教育，2009（6）.

[6] 顧正剛，畢海峰.高校網絡教學資源建設與共享機制研究[J].中國教育信息化，2009（10）.

[7] 潘懋林.中國高等教育大眾化的理論與政策[J].高等教育研究，2001（6）.