面向雙一流大學的實驗教學改革探討

孫大權，孫艷娜

摘要：建設雙一流大學需要變革教學模式，為了響應國家建設一流本科教育的重要任務，作為專業基礎課的《道路工程材料》，也要與時俱進，為國家教育事業貢獻一份力量。作為以實踐為主題的工科專業，實驗教學在課程教學中起著不可替代的作用。但現行教學大綱給予的實驗教學時間太短，需要變更實驗教學模式，以更好地培養人才。

關鍵詞：雙一流；實驗教學；教學模式；課程設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）44-0260-02

建設世界一流大學和一流學科是我國高等教育重大戰略決策，而建設一流本科教育成為“雙一流”建設的重要任務。作為道路工程、交通工程、土木工程等專業的必修專業課程，同時也是后續《路面工程》《路基工程》等課程的專業基礎課，《道路工程材料》在教學過程中應該積極面向“雙一流”建設要求，變革教學理念、教學模式和教學方法，以夯實理論知識基礎、注重工程技能培養、激發科研創新能力為目標，研究并實踐“厚基礎、重應用、強創新”的三位一體教學改革。

一、實驗教學在一流本科教學中的重要作用

道路工程材料泛指用于構建道路、橋梁及其附屬構造物的各類建筑材料。對于道路工程而言，工程材料是道路工程建設與養護的物質基礎，其性能直接決定了道路工程質量和服務壽命。因此系統學習道路工程材料的理論基礎知識，材料的技術指標、測試技術、組成設計以及應用技術等方面的知識，對于科學合理地選擇、設計、評價和應用道路工程材料至關重要。道路工程是典型的工科專業，它的顯著特點是應用性、實踐性強，對學生的專業技能和創新能力要求較高。實驗教學在培養學生創新能力方面具有明顯的優勢，與理論教學相比具有直觀性、實踐性、綜合性和創新性等特點，因此應加大實驗教學環節在雙一流本科教學中的地位。在實踐性教學工作中，注意與理論教學內容相呼應的原則，特別強調對學生工程實踐能力的培養，加強理論教學與實踐性教學的有機聯系與整合[1]。

二、現行實驗教學存在的問題

道路工程材料涉及面廣，知識點多，實驗項目也多。以瀝青混合料配合比設計為例，完整的實驗過程需要3—4檔集料，具體實驗過程如下。

1.測試各檔集料的篩分實驗、密度實驗，根據篩分實驗結果進行礦料配合比設計，粗選3種級配組成。需要時間1天。

2.根據3種級配組成，準備材料，根據經驗確定瀝青用量，采用馬歇爾方法成型試件。配料、加熱集料需要1天，成型試件需要0.5天，放置1天脫模。

3.測試馬歇爾試件的穩定度、流值、密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等力學指標和體積指標，根據測試結果優選1種礦料級配組成。測試需要時間0.5天。

4.根據優選的礦料級配組成，準備材料，根據經驗確定的瀝青用量，分別±0.6、±0.3，采用5種瀝青用量，采用馬歇爾方法成型試件。配料、加熱集料需要1天，成型試件0.5天，放置1天脫模。

5.測試馬歇爾試件的穩定度、流值、密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等力學指標和體積指標，根據測試結果優選1種礦料級配組成。測試需要時間0.5天。

綜合以上，可知一個完整的配合比設計過程需要7天時間，這還不包括級配組成設計可能不合理，需要重新調試等計算誤差，以及新手測試存在的實驗誤差等。而在實驗教學大綱設計中，本課程的實驗教學總共為6課時，具體為：2課時的集料篩分和密度實驗、2課時的瀝青實驗、2課時的瀝青混合料實驗。在這么短的時間內做完全部實驗是不可能的，所以只能是部分演示實驗或者學生動手做其中一部分實驗，因此，實驗教學效果將大大的降低，不符合開設實驗教學的目的和初衷。據此，對于現行實驗教學安排存在的問題，歸納如下。

1.時間太短，學生不能參與全部實驗，特別是實驗準備過程。如集料配料、烘料，實體讓他們用手觸摸、用眼睛分辨不同尺寸的集料有何不同之處，不同材質，如石灰巖、玄武巖外觀上有何不同，更不會形成一個級配組成中，0—3和5—10兩檔集料的大致比例為多大，而這些在以后的工程應用中是非常重要的，可謂是專業常識問題。

2.時間太短，學生不能自行按照標準的馬歇爾實驗方法擊實成型試件，包括粗細集料、礦粉、瀝青的加入順序，每種材料的拌合時間，以及根據拌合后混合料的效果判斷拌合溫度是否合適，是需要調高還是調低等措施。

3.時間太短，學生不能現場根據成型后的馬歇爾試件高度的大小調整下一組混合料的需要量，不會根據成型后試件的外觀判斷是否產生了離析，如果產生離析，不會知道從拌鍋裝入套筒時如何手動振搗以減少離析。

4.時間太短，學生不能親自動手測試混合料的飽和面干質量，因為飽和面干是個臨界狀態，它是指在混合料表面沒有水分，在混合料內部的開口空隙內又充滿了水，所以在測試時，如何保證用于擦拭的毛巾吸走了混合料表面的水分，而有沒有吸走混合料內部的水分。這種需要親自用眼睛去判斷的現象，只有他們親自動手做，并多測幾組平行試件作為對比才能讓他們產生直接的認識，而這些經驗課堂上的理論教學是不可能教會學生的。

因此，有必要變革現有的實驗教學模式，延長實驗教學的時間，如果條件允許，可單獨開設實驗教學課。

三、實驗教學改革新模式的探討

基于現行實驗教學存在的問題，建議開設短期小課堂，或暑期小課堂，或課程設計，在學期末或暑假期間，專門拿出一周的時間單獨開設實驗教學課。由于時間充分，可以保證學生動手操作所有的實驗內容，指導老師只負責理論指導和實驗建議，允許學生有自己的想法，允許學生犯錯，即使犯錯了還有時間來重新彌補改正，并且通過犯錯、分析原因、改正模式學習到的東西會更加牢固和可靠。由于實驗的主動權完全在學生手里，他們可以自由發揮學習的主動性、積極性和創新性，這也符合建設一流本科教育的宗旨。

參考文獻：

[1]孫艷娜，孫大權.實驗教學中開展虛實結合的教學模式探討與實踐——以道路工程材料實驗為例[J].教育教學論壇，2016，9（39）：129-131.

[2]李立寒，張南鷺，孫大權等.道路工程材料[M].北京：人民交通出版社，2010.endprint