土木工程材料實(shí)驗(yàn)“塔式”教學(xué)模式探索與實(shí)踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

土木工程材料實(shí)驗(yàn)“塔式”教學(xué)模式探索與實(shí)踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

基于目前高校土木工程材料課程特點(diǎn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提出了“塔式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并以水泥實(shí)驗(yàn)為例，作了初步的實(shí)踐教學(xué)嘗試，實(shí)踐表明：“塔式”教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)模式，能激發(fā)土木工程類學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性，進(jìn)一步提升高校土木工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

土木工程材料,實(shí)驗(yàn)教學(xué)，“塔式”教學(xué)模式，課程

土木工程是一門理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的學(xué)科，土木工程材料是土木工程專業(yè)中必不可少的科目之一，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生對(duì)專業(yè)的感性認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)思維能力的有效途徑[1]。鑒于我國(guó)土木工程建設(shè)事業(yè)的蒸蒸日上，社會(huì)對(duì)土木工程專業(yè)優(yōu)秀人才的需求尤為迫切，對(duì)土木工程專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法提出了更高的要求，以便能提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力與創(chuàng)造力[2]。因此，對(duì)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，使高校實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)功能發(fā)揮充分，對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)具有重要的意義[3]。

1 土木工程材料課程特點(diǎn)

土木工程材料是土木類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程(房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理以及土木工程施工等)的學(xué)習(xí)提供材料方面的基礎(chǔ)知識(shí)，并為今后從事施工、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理以及檢測(cè)等技術(shù)工作提供基本理論知識(shí)和基本操作技能。本課程的主要特點(diǎn)如下[4]：1)涵蓋內(nèi)容繁多、邏輯關(guān)系較差。本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋了無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料等研究領(lǐng)域，包括了各類材料組成、性能及其影響因素、技術(shù)要求以及質(zhì)量檢測(cè)和控制等等；各類材料性能各異且用途不同，因此各章之間聯(lián)系較少，導(dǎo)致邏輯關(guān)系不強(qiáng)。2)內(nèi)容敘述性較強(qiáng)。教材內(nèi)容涉及到與各類材料、工程密切相關(guān)的試驗(yàn)資料、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，偏重于敘述性，基本概念多、經(jīng)驗(yàn)性的內(nèi)容多，因此學(xué)生極易感覺到雜、亂、枯燥乏味，甚至產(chǎn)生厭學(xué)心理，影響學(xué)習(xí)效果。本課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，除了應(yīng)抓住重點(diǎn)學(xué)好理論知識(shí)以外，還應(yīng)重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，為此，本課程開設(shè)有多個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，旨在通過動(dòng)手實(shí)踐，加深和鞏固對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)土木工程材料的檢測(cè)技能。

2 土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式

大量調(diào)研表明，多數(shù)高校土木工程材料實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式表現(xiàn)為“灌輸式”[5]，實(shí)驗(yàn)性質(zhì)基本為驗(yàn)證類，綜合類、設(shè)計(jì)類和研究類實(shí)驗(yàn)較少，具體表現(xiàn)如下：1)開展形式：多以分組。高校本科學(xué)生基數(shù)較大，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為分組進(jìn)行。2)指導(dǎo)模式：授課教師的講解和演示。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的人數(shù)較多，學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)過程，了解實(shí)驗(yàn)的基本操作流程。3)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱確定。一般只限于教材中規(guī)定的特定實(shí)驗(yàn)，其中驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)所占比例過大，而設(shè)計(jì)類和啟發(fā)類實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少；且考慮到實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的設(shè)置，實(shí)驗(yàn)過程較復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)且耗資較大的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)盡量不涉及。4)實(shí)驗(yàn)教材：實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)要求、所用儀器設(shè)備進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)即可。5)實(shí)驗(yàn)報(bào)告：近似或者雷同。不同層次的學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相同，做相同的實(shí)驗(yàn)，得到近似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一組或一個(gè)班寫出基本相同的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3 “塔式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

基于兄弟院校土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的條件，遵循層次化、模塊化的指導(dǎo)思想[6]，對(duì)土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革探索，分三階段逐步提升的“塔式”方式：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段、對(duì)比分析階段與后期處理階段。1)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段：將一個(gè)行政班的學(xué)生分組后，要求其根據(jù)與本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的多種工程材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，且將設(shè)計(jì)方案在實(shí)驗(yàn)之前上交給實(shí)驗(yàn)教師審批，待審批合格后方可安排實(shí)驗(yàn)。這一階段可以讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孕性O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力；2)對(duì)比分析階段：同一批次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)教師組織學(xué)生分別匯報(bào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果，要求學(xué)生分析不同小組的結(jié)果并找到原因，可以增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；3)后期處理階段：待同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)教師將本年度所有批次的實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果公布后，要求每個(gè)同學(xué)對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，并以此作為實(shí)驗(yàn)部分的考核。

下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質(zhì)”為例，詳細(xì)說明一下“塔式”教學(xué)模式。1)根據(jù)理論課進(jìn)程，實(shí)驗(yàn)室要及時(shí)備好不同標(biāo)號(hào)的水泥。實(shí)驗(yàn)教師通知學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模總€(gè)小組選用不同膠凝材料設(shè)計(jì)方案，選用的實(shí)驗(yàn)材料具體見表1。根據(jù)已經(jīng)審核的實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作逐步完成水泥細(xì)度、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥凝結(jié)時(shí)間、水泥安定性與水泥膠砂強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作。2)同一批次實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后，各小組通報(bào)實(shí)驗(yàn)材料的選擇與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要求每小組成員做好記錄，并引導(dǎo)學(xué)生回顧理論課程中的相關(guān)知識(shí)，分析不同膠凝材料的性質(zhì)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論課程敘述性知識(shí)的理解與記憶。3)所有班級(jí)本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)老師將所有小組的實(shí)驗(yàn)情況匯總并向?qū)W生公布，要求每人采用正交實(shí)驗(yàn)分析法對(duì)統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并結(jié)合理論知識(shí)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，與此同時(shí)，教師也可以對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，做好自己科研的支撐。

表1 實(shí)驗(yàn)材料的選擇

4 教學(xué)模式改革效果

實(shí)踐證明，采用“塔式”教學(xué)模式，達(dá)到了行之有效的教學(xué)效果。

1)加強(qiáng)教學(xué)過程中師生之間、學(xué)生之間的互動(dòng)交流；2)避免學(xué)生在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中按部就班、毫無(wú)思考的操作，啟發(fā)學(xué)生思維，開拓學(xué)生視野；3)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研氣氛，凸顯學(xué)生的主體性，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，加強(qiáng)學(xué)生的分析能力和綜合能力；4)既提高了實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)能力，又提高其科研水平。教學(xué)和科研互相促進(jìn),相得益彰。

[1] 崔海弘.關(guān)于土木工程綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K式教學(xué)改革策略探析[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,17(1):136-137.

[2] 錢紅萍,李書進(jìn),史貴才.土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(10):122-125.

[3] 曾 榕,尹 霞.構(gòu)建培養(yǎng)卓越土木工程師實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索[J].中國(guó)電力教育,2013,276(17):100-101.

[4] 王春陽(yáng).土木工程材料[M].北京:北京大學(xué)出版社,2013.

[5] 周 淼,劉 宇,張素華.土木工程專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué),2012,267(9):110-111.

[6] 陳奕柏,楊東全,韓建剛，等.地方高校土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系改革實(shí)踐[J].高等建筑教育,2013,22(1):138-140.

Exploration and practice of “pyramidal” training mode for civil engineering material experiment

Cui Zhaowei Hu Ji Chen Lin

(FacultyofCivilEngineeringandMechanics,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)

Based on the characteristics of civil engineering materials course and the traditional experiment training mode in colleges and universities, “pyramidal” training mode for experiment is proposed and inquisitively provided by cement experiment. It is shown that “pyramidal” training mode has broken through the traditional and stimulated the civil engineering students’ learning initiative and innovation, further improves the quality of experimental teaching of civil engineering in colleges and universities.

civil engineering materials， experiment training， “pyramidal” training mode, course

2014-12-19

崔釗瑋(1986- )，男，實(shí)驗(yàn)員; 胡 吉(1966- )，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師； 陳 林(1996- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)06-0253-02

G642.0

A