基于科研能力培養的土木工程材料實驗教學模式探索與實踐

袁曉露 彭艷周 劉冬梅 朱喬森

摘要：以三峽大學土木工程材料課程的實驗教學改革為例，通過引入科學研究的理念，以培養學生的綜合素質和創新能力為目標，建立漸次遞進的實驗項目體系，改進實驗內容、教學方法及考核方式，構建基于科研創新能力培養的實驗教學模式。

關鍵詞：土木工程材料；實驗教學；科研能力；層次化

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）23-0140-02

一、引言

土木工程材料是土建類專業的重要基礎課程，主要介紹常用土木工程材料的生產工藝、技術性質和相應的技術標準等，授課方式采取理論教學和實驗教學相結合[1]。傳統的土木工程材料實驗是按照教學大綱的要求機械設定，實驗項目之間往往相對孤立，實驗內容多為演示型實驗和驗證型實驗[2，3]，這不利于學生創新能力的培養和綜合素質的提高。三峽大學土木工程材料課程在實驗教學改革過程中，以培養學生的綜合素質和創新能力為目標，改進實驗內容、教學方法及考核方式，建立實驗項目的層次化體系，注重基本技能、綜合能力和創新能力的漸次遞進，構建基于科研創新能力培養的實驗教學模式。

二、實驗教學模式的實施方案

1.建立實驗項目的層次化體系。在2010年以來的實驗教學改革實踐中，將土木工程材料實驗項目分為基礎驗證、設計綜合、創新研究三個層次，使學生的創新素質得到漸次遞進的發展[4，5]。

（1）基礎驗證實驗。基礎驗證實驗項目是課程學習的基本要求，如表1所示。這部分實驗內容主要訓練學生能夠系統地掌握基本的實驗原理、實驗方法和操作技能。

（2）設計綜合實驗。設計綜合實驗是在基礎驗證實驗的基礎上，對內容相關聯的實驗項目進行合并，如表2所示。每一個設計綜合實驗就是一個小型的獨立研究題目，需要學生查閱文獻，設計實驗方案，完成實驗操作，分析實驗數據，提交實驗報告。設計綜合實驗培養了學生的綜合實踐能力，為下一步從事創新研究實驗做預演訓練。

（3）創新研究實驗。以教師的科研項目為基礎，通過系統拆分、建立創新研究實驗項目。指導教師根據實驗項目的特點、學生的基礎和興趣，使學生加入到項目團隊中來，分階段實驗研究，完成整個系統的學習任務。自2010年以來，土木工程材料實驗課程依托于教師的科研課題，設立了一系列創新研究實驗項目。學生在教師的指導下，進行文獻資料收集、實驗方案設計、實驗操作、實驗數據采集處理、論文撰寫等全過程的科研活動，使學生實實在在地體會到理論所學與科研實際的結合，提高了學生的學習興趣，增強了學生的綜合素質和創新能力。

2.實驗教學大綱的修訂。實驗教學大綱是課程實驗教學的指導思想和實施準則，是保證實驗教學質量的基礎[6]。第一層次實驗即基礎驗證實驗對應于傳統的實驗教學，可以按照原教學大綱進行教學組織與實施。第二層次和第三層次的實驗即設計綜合實驗和創新研究實驗，均單獨制定了實驗教學大綱。科研項目負責人、課程主講教師和實驗負責教師根據科研課題的相關要求和資料等實驗室的硬軟件條件、教師的課程安排等，制訂實驗教學計劃，編寫實驗指導教案，落實實驗指導教師的責任分工，安排實驗教學討論，并在每學期的期末，將下學期第二層次和第三層次的實驗教學內容、所需學時、教學進度以及指導教師名單等公布在實驗室網站上，便于師生互動與監督。

3.實驗成績評定方法的建立。科學、客觀地評定學生的實驗成績，會引導學生知識、能力和素質的協調發展，提高學生的學習興趣和積極性[7]。學生的實驗總成績由三個層次的實驗成績組成，其中第一層次實驗成績占50%，第二層次實驗成績占30%，第三層次實驗成績占20%；對參與創新研究實驗的學生在綜合測評時還應適當加分。第一層次實驗成績主要通過學生的實驗預習情況和實驗報告來評定，第二層次和第三層次實驗成績則綜合考核學生的實驗態度、實驗設計、實驗操作、實驗進展、完成效果、實驗報告及論文發表情況等。

三、實驗教學模式的實踐效果

經過2010年以來的實驗教學改革，將科學研究的理念引入本科實驗教學中，取得了良好的實踐效果。

1.調動了學生的學習興趣，培養了科研素質和創新能力。學生在2012年和2014年成功申報4項校級求索創新活動項目，2013年開展的創新實驗項目“摻磷渣活性粉末混凝土的制備”獲湖北省第九屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽二等獎。學生依托創新研究實驗項目在國內外學術期刊上公開發表了多篇科研論文。

2.擴充了實驗教學內容，提升了課程質量。將科研課題引入實驗教學，通過設置設計不同層次的實驗項目，擴充了實驗教學內容，提升了課程質量，土木工程材料于2014年被評為三峽大學精品課程。

四、結語

實驗教學是高校教學體系的重要組成部分，對于培養學生的實踐能力和綜合素質具有特殊意義。三峽大學土木工程材料課程在實驗教學改革過程中，將科學研究的思路引入實驗教學中，通過建立漸次遞進的實驗項目體系，改進實驗內容、教學方法及考核方式，構建了基于科研創新能力培養的實驗教學模式。這對于整合教學與科研資源，促進教學與科研的同步發展，增強實驗教學的實用性、多樣性和先進性，培養學生理論聯系實際、勇于探索和善于發現問題、分析問題、解決問題的科研意識和創新精神具有重要意義。

參考文獻：

[1]徐友輝.建筑材料教與學[M].成都：西南交通大學出版社，2007.

[2]楊楓，羅才松.《土木工程材料》實驗教學的思考與改革實踐[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2010，11（3）：108-109.

[3]畢曉茜.新建省級綜合訓練中心土木工程材料實驗教學改革與實踐[J].高等建筑教育，2014，23（5）：107-109.

[4]彭艷周，劉冬梅，朱喬森，等.土木工程材料實驗的層次化教學模式[J].高等建筑教育，2013，22（6）：117-121.

[5]袁曉露，彭艷周，劉冬梅，等.建筑材料課程教學與科研相融合的研究[J].西江月，2012，（21）：45.

[6]姚彤煒，胡永洲，袁弘，等.構建具有科研特色的藥學實驗教學新體系[J].實驗室研究與探索，2010，29（5）：96-98.

[7]張以順，黎茵，陳云鳳.分子生物學實驗的科研型教學模式探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（8）：238-240.