土木工程專業實驗教學模式的改革研究

摘 要:實驗教學是提高學生實踐和創新能力的重要途徑，也是素質教育的重要內容。提高學生創新意識，改革舊的實驗教學模式，實行多層次、開放式實驗教學，是教學改革中的重要環節。為此，分析了傳統實驗教學模式中存在的問題，提出建立多層次、開放式實驗教學模式的具體實施措施，介紹該模式實施的實踐效果。

關鍵詞:多層次 開放性 實驗 教學改革

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)07(a)-0188-01

當今社會的高速發展對高校人才培養提出了更新、更高的要求，提高大學生的實踐能力、創新精神和綜合素質是高等院校面向21世紀培養目標的重要內容。實驗教學既是理論教學的繼續和延伸，又作為理論聯系實際的重要環節，對大學生創新能力和實踐能力的培養具有非常重要的作用。改變傳統實驗教學模式，實行多層次、開放式的實驗教學模式是實驗教學改革的重要內容。

1 傳統實驗教學模式存在的主要問題

1.1 缺乏系統性和連貫性

由于傳統的教學觀念過分強調理論對實踐的指導作用，把實踐教學僅僅看作是完成理論教學的輔助手段，實驗的設置主要是根據理論課程內容，針對獨立的知識點開設，缺乏連貫性和系統性。

1.2 以驗證性實驗為主

傳統的實驗教學以驗證型實驗較多，而具有創新型的綜合性、設計性實驗較少，且大多數的實驗從試件的設計、制作、吊裝到儀器、設備的調試都由教師完成，學生僅僅是在老師指導下操作儀器、設備、記錄數據，實驗方法、內容單調[1]，學生積極性不高。

1.3 封閉式管理的實驗場所

根據現有的實踐教學管理模式設置的實驗室與實習基地，大多實行封閉式管理，實驗設備固定組合，實驗材料也只有指定的幾種，學生基本沒有選擇余地，實驗內容單調乏味，難以激發學生的創新思維。

2 多層次、開放式實驗教學模式

2.1 實驗課程的設置

三層次教學具體要求如下:

第一層次:基礎性實驗，要求學生掌握基本的實驗操作方法和操作技能，培養嚴謹的科研態度和良好的實驗習慣，實驗內容應緊密圍繞課程安排。

第二層次:綜合設計性實驗，要求學生綜合運用所學知識完成實驗，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，以及處理實驗過程中所遇到問題的能力。

第三層次:研究創新性實驗，吸納學生參加教師的科研項目和工程項目，鼓勵學生參加大學生科研立項并開展實驗，以及參加學科競賽等，使優秀學生脫穎而出，培養具有創新精神的人才。

對綜合設計性實驗，應注重實驗內容的系統性和連貫性，通過整合并優化實驗內容，將幾門課程的實驗綜合在一起，將幾個獨立的驗證性實驗變成為綜合設計性實驗[2]。如在大學三年級單獨設立《土木工程綜合實驗》課程，學生自己設計構件，進行結構計算，選擇建筑材料并測試其相關性能，完成包括模板的拼裝、鋼筋的下料、布置與綁扎、混凝土的攪拌、澆筑和養護在內的施工，最后進行建筑構件結構實驗，包括吊裝試件、安裝和調試加載設備和測試儀器以及進行加載、記錄、裂縫觀測等結構實驗。

創新試驗項目的實現途徑主要有:參加各級各類學科競賽，如結構設計、力學、混凝土配比設計、測繪之星等競賽;學生參加教師科研或工程實踐項目;大學生科研立項等。這一層次的實驗應重視實驗教學與科研、工程和社會應用實踐結合，可從以下幾個方面考慮:

(1)結合教師科研課題，設計出與土木工程專業實驗內容密切相關的實驗項目，如“加固鋼筋混凝土梁的抗彎性能實驗”，“再生混凝土的受力性能實驗”。這些實驗項目的共同特點是結合相關本科生課程，既與本科生課程有關聯，又超出了本科生的課程內容，能夠在學生學習相關內容的同時進行實驗，激發學生學習興趣。(2)結合橫向科研課題和企業實際，開發出新的設計性實驗項目，如“橋的沉降觀測”、“新建高層建筑的樁基檢測”等。(3)加強與地方政府、企業合作、結合地方政府相關政策制定、標準的編制，組織學生開展調研和相關數據整理，拓展實驗項目與內容。如:組織學生開展“建筑物裂縫調查”、“抗震普查”、“既有節能建筑調查”等相關實踐活動，收集到資料，為政府的進一步研究提供了幫助。

2.2 開放實驗室建設

建立多層次、開放式的實驗教學模式，并非敞開實驗室大門這么簡單，如果讓學生隨意進入，由于有的學生沒有掌握基本實驗操作技能，容易引起安全事故。因此，要求學生掌握了基本的實驗操作技能后，才能進入開放性實驗室進行高層次的實驗。根據地方院校的實際情況，對三個層次的實驗采用不同開放形式，實驗室對基礎型實驗采取半開放，即從時間和空間上開放，讓學生自由選擇做實驗的時間和場地，以解決實驗課時少，設備少的問題，而對綜合設計型實驗及創新型實驗完全開放，即時間、空間，人員和實驗內容都開放。

在實驗室的管理體制方面，首先改革原有的實驗室管理模式，將原有的結構實驗室、建材實驗室、風洞實驗室、土力學實驗室合并成土木建筑工程系實驗室，對實驗室的關鍵崗位實行了競聘上崗，制定了崗位責任制，由實驗室主任直接對系里負責，使得管理更加集中、高效。其次，建立了一套操作性強的管理制度，如《土木工程設計性、綜合性創新實驗中心開放制度》、《實驗教師崗位責任制》、《實驗技術人員崗位責任制》、《學生實驗守則》等，使工作和職責更明確、更具體、更有針對性，保障了實驗中心的建設與管理有章可循。

3 開放式實驗教學實踐效果

3.1 激發了學生學習的積極性

學生能獨立完成一項較完整、接近實際工程的工作，能在一個發揮自身特長的教學環境成長，按照自己的學習規律調整學習內容和時間，變被動為主動，激發了學生學習的積極性和主動性。

3.2 能夠培養和鍛煉學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力

在綜合設計性實驗中，要求學生應用力學、結構設計、施工及實驗技術等方面的知識完成實驗，并通過查閱資料解決課本上沒有的知識，解決實驗過程中遇到的問題。提高了學生分析和解決問題的能力，增加了學生勝任未來工作的自信心。

3.3 能夠培養和鍛煉學生的科研能力和創新能力

通過創新性實驗，通過參與科研工作，學生不僅進一步掌握了所學的知識，開闊了視野，鍛煉了能力，而且也提高了創新能力和素質，能更好地適應市場競爭[3]。

4 結語

通過對多層次、開放式實驗教學模式的改革研究，針對傳統實驗教學模式存在的主要問題，調整實驗教學內容，增加綜合設計性實驗和創新實驗，改革實驗室管理體制和制度建設，建設開放實驗室，在提高學生的創新能力和實踐能力上成效明顯。

參考文獻

[1] 馮曉彤，王艷.土木工程專業綜合實驗教學改革探討[J].中國科教創新導刊，2011，10(1):47.

[2] 支正東.建筑結構綜合試驗課程教學的改革與實踐[J].科技信息，2002(33):247，385.

[3] 袁朝慶，才英俊.深化建筑結構試驗課程改革，提高學生綜合能力[J].高等建筑教育，2000，14(6):50～51.