土木工程材料課程實驗考核方法的研究

劉贊群

摘要：實驗學習與實驗考評成績不對應是土木工程材料課程實驗教學的一個突出問題。文章從實驗過程控制、實驗情況討論、實驗報告內容和實驗考評方法等四個方面，詳細介紹和分析了土木工程材料課程實驗教學與考評相結合的考核方法。實踐表明，這種方法能有效激發(fā)學生的學習主動性，實驗教學效果顯著提高。

關鍵詞：土木工程材料，實驗教學；實驗考評；課程考核

中圖分類號：G642423；TU375 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）01013204

土木工程材料課程是大學土木工程專業(yè)學生的必修課，土木工程材料課程實驗是土木工程材料理論與實踐相結合的一座橋梁，通過實驗能使學生掌握主要土木工程材料的性質、用途、檢測方法和使用方法，了解工程材料的性質和材料結構的關系[1]。課程實驗包括驗證性試驗與設計性實驗兩類實驗[2]，實驗教學有兩個目的：一是通過驗證性實驗教學，重點訓練學生規(guī)范操作實驗，特別是操作細節(jié)，強調規(guī)范操作在材料檢測中的重要性，要求學生樹立正確的實驗觀念，形成良好的實驗習慣；二是通過設計性實驗，讓學生自行實驗設計、實驗測試、結果分析，提升學生對工程材料科學研究的興趣，初步培養(yǎng)學生的科學思維能力。

由于土木工程材料課程實驗只有“混凝土配合設計”一個綜合性實驗，其余都是驗證性實驗，因而造成土木工程材料課程實驗教學往往采用“注入式、驗證式”的教學方式[3]，其主要特點為：

（1）教學方法陳舊。實驗前， 教師先講授實驗原理、目的、儀器設備、注意事項等， 然后學生開始操作實驗， 記錄原始實驗數(shù)據(jù)， 實驗結束后編寫實驗報告，學生實驗無壓力，更無動力[4]。

（2）實驗過程單一。教師講授結束后， 學生即按教師或教材所講的步驟進行實驗， 讀取數(shù)據(jù)，驗證規(guī)律、公式或性質，并對結果作陳述性分析。實驗過程單一，所有實驗結果重復，實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重[5]。

（3）實驗考評方式簡單。實驗考評的主要依據(jù)是實驗報告[3]，但由于實驗報告抄襲現(xiàn)象嚴重，教師根本無法對學生的實驗情況進行有效評價。 顯然，在現(xiàn)有的教學方式下，學生的學習是一種被動狀態(tài)，很多學生迫于考勤來參加實驗，應付心態(tài)多，獲取知識的心態(tài)少。對此，很多教師提出了多種改革方法，如采用問題式學習法[5]、開設興趣小組探索性實驗[6]、將實驗與科研相結合、將實驗與工程實例相結合[7]等。但總的來說，這些辦法的共同特點是變驗證性實驗為設計性實驗，減少驗證式實驗數(shù)量。

設計性實驗無疑可以提高學生學習的主動性和實驗興趣，鍛煉學生創(chuàng)新思維能力。但如果片面重視設計性實驗，忽視驗證性實驗，又偏離了培養(yǎng)學生良好實驗習慣的實驗目的。好的實驗習慣是開展科學研究、進行材料檢測的基礎。另外，由于設計性實驗工作量大，對實驗室條件要求高，開展起來很困難。那么，如何才能讓學生的學習由被動變主動，在普通實驗條件下也能提高實驗教學效果，做到驗證性和設計性實驗并行，這是土木工程材料課程實驗教學改革需要考慮的一個問題。

一、土木工程材料課程實驗教學的突出問題

土木工程材料課程實驗教學除了上述實驗教學方法存在問題外，還有一個突出的問題，即學生實驗學習與實驗考評成績之間并沒有必然對應關系。實驗成績主要是對實驗報告的考評，依據(jù)單一，而且往往實驗報告抄襲現(xiàn)象非常嚴重，以致學生做好做壞一個樣，動手操作與旁觀一個樣，預習與不預習一個樣，這實際上是對學生不主動學習、實驗不動手操作惰性的縱容。因此，要改變土木工程材料課程實驗教學現(xiàn)狀，關鍵在于打破這種不對應關系。學生課堂學習通過試卷考試來考評，但實驗成績不能采用試卷考試成績來考評，因為試卷考試并不能真實反映學生實驗操作情況。那么，要建立實驗學習與實驗考評成績之間的對應關系，必須做到學習中有考評，考評過程就是學習過程，兩者相互結合、相互影響，共同促使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，引導學生動手操作，積極思考，真正實現(xiàn)上述實驗教學的兩個目的。

二、實驗學習與考評相結合的方法

（一）實驗過程控制

為了使實驗教學順利進行，在實驗課之前，應做好以下準備：

（1）按照自愿組合原則將每個班學生分成實驗小組。

（2）詳細講解考評規(guī)則，強調實驗學習與實驗考評的結合方式，讓學生清楚考評規(guī)則。

（3）課堂理論教學可利用視頻、動漫等教學手段講解實驗，演示實驗；實驗課將不再講解實驗操作、實驗步驟、注意事項等。

（4）要求學生在實驗前做好預習報告，對預習報告格式不作限定，但其中必須包括小組如何分工合作等內容。

為了讓學生有充裕的時間完成實驗，傳統(tǒng)實驗都安排約2個小時，其中30分鐘由教師講授實驗目的、實驗步驟、實驗注意事項等。但實際上，土木工程材料課程實驗內容并不是很復雜，實際操作時間短，但因為絕大部分學生沒有做好課前預習，對實驗不熟悉，實驗現(xiàn)場只好邊看書邊做，或者看別人做完后自己再依葫蘆畫瓢，學生實驗操作既沒有壓力也沒有動力。針對這種情況，在實驗安排上將實驗時間從2小時縮短至1小時，取消教師講授時間，將實驗完成時間納入考評成績，以促使學生做好課前預習以及分工合作安排，做到實驗過程中小組成員人人動手操作，而不是由個別學生包辦，并將實驗過程的分工合作情況納入考評成績。1小時實驗時間分成三部分：5分鐘由教師簡單介紹實驗用儀器和原材料；40分鐘由學生實驗操作；15～20分鐘安排實驗討論。

（二） 實驗情況討論

學生基本上都是第一次接觸實驗，在實驗操作過程中難免會出現(xiàn)失誤。傳統(tǒng)實驗教學中，教師常常擔心學生出錯，一旦發(fā)現(xiàn)學生操作失誤，就馬上中斷學生實驗，再指導應該如何操作，甚至代替操作。這種教學方法表面上保證了學生實驗的順利完成，但實際上這種做法不僅使實驗過程變得不連續(xù)，而且打擊了學生實驗的積極性，不利于學生獨立思考。實驗過程中，教師是主導方，教師常常無意識地用自己成熟的實驗概念強制代替學生初次的實驗思考。其結果是學生完成實驗后對自己實驗操作是否規(guī)范、實驗應注意的細節(jié)、實驗有哪些知識點需要掌握、實驗操作程序是否正確都不清楚。

因此，教師在實驗操作過程中最好不對學生進行任何指導，不打斷學生實驗，只在旁邊觀察，了解與掌握每個小組的實驗情況；實驗完成后再組織學生對整個實驗情況進行討論。在討論過程中教師可引導學生進行歸納和總結，尤其對操作失誤的要進行重點分析。討論分析具體步驟如下：先請一位學生將整個實驗操作過程、實驗注意事項等陳述一遍。在此基礎上，其他學生結合自己的實驗情況進行補充和討論。在討論過程中，教師根據(jù)觀察到的實驗情況以及學生討論的情況，對每個小組實驗操作過程中出現(xiàn)的問題進行分析，引導學生思考、總結與歸納，得出正確的結論。以下具體舉例說明。

實例一：在水泥膠砂實驗討論中，有學生說他們發(fā)現(xiàn)膠砂攪拌后不均勻，影響了試件成型效果。針對這個問題，首先引導學生進行分析，得出引起攪拌不均勻的主要原因是攪拌葉片與攪拌鍋底距離過大，由此強調說明實驗設備對實驗精確性的影響，每次實驗前應對實驗設備運行情況進行檢驗；然后提出如何才能使膠砂攪拌均勻的問題，引導學生對實驗過程中攪拌葉片停止90秒時應該做什么這一實驗細節(jié)的討論。在討論過程中，除了強調規(guī)范中“用刮具將葉片和鍋壁上的膠砂刮入鍋中”的內容外，還可以引出如果用刮具將鍋底膠砂攪拌起來，將有利于提高膠砂均勻效果這一實驗技巧。通過討論，加深了學生對實驗儀器、操作細節(jié)重要性的認識。

實例二：粗骨料表觀密度測量實驗中包括飽和面干、開口孔隙等知識點。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)很多學生并沒有用濕抹布將粗骨料表面積水抹干就直接稱量。針對這一問題，在討論時，首先對多孔材料空隙結構和表觀密度計算公式作簡單復習，引導學生思考操作中出現(xiàn)的細節(jié)錯誤，突出實驗操作細節(jié)的重要性；同時對飽和面干、材料空隙結構、表觀密度等相關知識點進行全面復習。

討論結束后，再由教師將正確實驗操作程序從頭至尾復述一遍，突出實驗注意事項，總結實驗目的，給學生正確的實驗知識。

（三） 實驗報告內容

每個小組提交一份實驗報告，實驗報告不拘泥于形式，鼓勵學生在形式上自由發(fā)揮，但在內容上要包括實驗操作過程的描述、小組每位成員對自己所負責工作的介紹以及實驗操作的體會、實驗結果分析等。對實驗結果的分析鼓勵采用多種形式，如結合操作中出現(xiàn)的問題進行分析，還可以對各小組的實驗結果進行橫向對比分析等[4]。

（四） 實驗考評方法

考評內容主要包括五個部分，即實驗時間、實驗衛(wèi)生、實驗操作、實驗討論和實驗報告。具體考評細則和評分標準如下：

（1）對實驗完成時間的考驗占考評成績的5%，考評對象為各小組，小組成績即為小組每位成員的成績。其中每個班級10個小組前兩名得分為100分，中間六名為90分，最后兩名為80分。對實驗完成時間的考評只作為一個鼓勵措施，考評成績不能太低。

（2）對實驗衛(wèi)生情況的考評占考評成績的5%，考評對象為各小組。根據(jù)每個小組實驗操作結束后對儀器設備等的整理情況進行評分，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。實驗衛(wèi)生是良好實驗習慣的表現(xiàn)，考評成績上可拉開差距。

（3）實驗操作成績占考評成績的10%，考評對象為小組。主要考評每個小組成員合作情況和操作熟練的程度，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。

（4）實驗討論考核成績占考評成績的30%，考評對象為每位學生。所有實驗完成后，討論時學生未發(fā)言的0分，有一次發(fā)言的80分，兩次發(fā)言的90分，三次及三次以上的100分。發(fā)言討論能反映學生對實驗的態(tài)度，實驗討論成績占考評成績比例應大一些，有利于提高學生動手實驗的積極性。

（5）實驗報告成績占考評成績的50%，考評對象為小組?？荚u內容為實驗報告內容，評分標準分為100分、90分、80分、70分和60分。

在考評細則中，只有實驗討論的考核是針對小組每個成員的，旨在鼓勵學生積極思考，踴躍發(fā)言；其他四項都是對小組統(tǒng)一評分，鼓勵團隊合作；對實驗報告，如果要求小組成員每人一份，很多內容會重復，流于形式，因此，可調整為要求小組成員通過討論，由小組統(tǒng)一提交一份具有實際內容的實驗報告。

三、實驗教學方法實施要點

相對傳統(tǒng)實驗教學方法，本文提出的方法縮短了實驗時間，加重了對實驗操作過程的考核，在具體實施過程中，要求：（1）教師和助教集中精力，隨時了解與掌握學生的操作情況，按照考評細則及時對每個小組的完成時間、衛(wèi)生情況、實驗操作熟練程度和討論發(fā)言做好定量考評；（2）保證實驗儀器運行穩(wěn)定；（3）討論中要調動學生積極性，引導學生參與討論。

四、結語

學生學習不主動、實驗學習與實驗考評成績之間不對應是土木工程材料課程實驗教學存在的突出問題。為了改變這一現(xiàn)狀，本文提出了實驗學習與考評相結合的方法，即：引入競爭機制，強化分工合作；重視對實驗教學過程的控制，重點要求學生動手操作；重視實驗細節(jié)，培養(yǎng)學生良好實驗習慣；及時總結討論，加深學生對規(guī)范實驗操作的印象；重視實驗報告內容，實驗結果分析多樣化。在具體實踐中采取上述方法后發(fā)現(xiàn)，學生實驗學習的主動性明顯提高，很多學生反映在實驗過程中雖然較緊張，但大家都愿意動手操作，對實驗印象深刻，收獲也很大。

參考文獻：

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