基于創新能力培養的土木工程材料實驗教學改革

沈燕

摘要：土木工程材料作為土木工程專業的一門專業基礎課，理論性和實踐性并重，實驗教學是本課程的重要實踐教學環節。本文針對目前土木工程材料實驗教學現狀和存在的問題，以培養新型土木工程專業人才為核心，從實驗內容、研究性教學、課題研究等方面提出了改革建議，旨在提高實驗教學質量，滿足高校對創新人才的要求。

關鍵詞：土木工程材料；實驗教學；創新能力；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0118-02

一、前言

南京大學盧德馨教授認為，研究型教學在注重傳授知識的同時，還要注意加強探索精神和創新能力的培養。長期以來，教育創新、培養創新型人才一直都是高等教育教學改革中的主要任務和目標。土木工程材料課程是土木類專業的學科基礎課，理論性、實踐性和綜合性都很強。該課程的主要目的是使學生獲得土木工程材料性質和應用的基本知識，掌握常用材料性能檢測的技能，為將來在實踐工作中能正確選擇與合理使用材料奠定基礎。課程的實驗教學內容旨在通過理論學習和實驗操作相結合，培養學生發現問題、思考問題和解決問題的能力，從而實現對學生創新能力的培養。然而，目前很多高校的土木工程材料實驗教學環節中，學生缺乏主動性和積極性，通常只需要按照實驗指導書說明的實驗步驟進行操作，處于一種被動學習的狀態，這顯然不利于培養學生的實踐動手能力和創新思維。因此，基于土木工程材料的課程特點以及新型土木工程材料技術的發展趨勢，同時為了培養學生的實踐技能和創新能力，應對土木工程材料實驗的傳統教學模式進行改革創新。

二、傳統土木工程材料實驗教學特點

實驗教學是學生全面掌握理論知識、鍛煉科學思維、培養應用能力和孕育創新意識的重要環節，完善的實驗教學體系是培養創新人才的重要支撐。然而，在目前土木工程材料實驗教學中，存在很多問題，尚不能滿足培養創新型人才的需求。首先，實驗教學課時有限，目前，土木工程材料的實驗課程包含在理論課程中，教學學時嚴重不足。同時，由于土木工程材料涉及水泥、砂、石、混凝土等多個方面的內容，實驗課程內容復雜，因此很難在較短學時內使學生了解和掌握材料性能的檢測，導致理論知識和實踐操作的脫節，教學效果顯然也不理想。其次，實驗教學模式傳統，傳統實驗課程的教學模式以教師講解實驗內容為主體，學生按照老師的要求進行實驗，這種注入式的實驗教學模式束縛了學生的想象和思維，不利于培養學生發現問題和解決問題的能力。第三，實驗創新性不足，一直以來，土木工程材料實驗課程以驗證性和常規性實驗為主，而且是依據理論課程的教學來進行設計的，實驗項目相互獨立，內容比較單一，缺乏設計型與創新型的實驗內容。隨著時代的發展和進步，新型建筑材料的開發和應用逐漸受到人們的關注，比如新型低碳水泥的開發、新型節能環保墻體材料的開發等，這些新型建筑材料對于環境保護和低碳節能都具有非常重要的現實意義。然而，目前土木工程材料的實驗課程鮮有這些新型材料的實驗項目，沒有適應時代的創新發展，這同樣也不利于學生創新能力的培養。

三、土木工程材料實驗教學改革

為培養應用型和創新型人才，提高實驗教學效果，結合我校土木工程專業特點，從教學內容和模式等方面進行實驗教學的改革和探索，提高土木工程材料實驗課程的有效性，改變實驗課程安排不合理、實驗內容過于單調、缺乏創新的傳統教學模式，逐漸形成以學生為主體、教師為主導，學生自主設計實驗方案，自主分析試驗結果的研究探索式教學模式，充分提高學生的應用能力和創新意識。

1.優化實驗教學內容。土木工程材料實驗教學是實踐教學體系中的重要環節，其總目標是達到知識學習、能力培養和素質提升的協調發展。在目前土木工程材料實驗課時有限、實驗內容繁多的情況下，土木工程材料實驗項目內容需要整合優化。針對土木工程專業人才培養的要求，實驗教學分為三個不同的層次，即基本型實驗、提高型實驗和創新型實驗。基礎型實驗的開設主要是加強學生實驗設備、實驗原理和操作過程的了解，可以針對不同專業，比如道路、橋梁、水工等，開設有針對性的實驗課程，這樣既減少了不必要的實驗內容，又能保證學生實驗學習的有效性。提高型實驗是在一般人才培養標準的基礎上，結合專業的發展及提高學生動手能力、實踐能力而開設的實驗項目，主要以綜合型和設計型為主，鼓勵學生自主探索和研究，充分調動學生的主觀能動性和學習熱情，因此，可以適當增加綜合設計型實驗，培養學生的動手能力。創新型實驗的設置主要是為了培養學生的探索精神和創新能力，通過閱讀文獻、討論和設計實驗方案、實施實驗以及分析討論，強化學生的科研實踐意識，激發學生的創新潛力。因此，可以增加探索性實驗，吸引對土木工程材料研究有興趣的學生參與其中，培養學生的創新能力。

2.開展研究性實驗教學。研究性教學是指在教學過程中由教師采取一種類似科學研究的情境和途徑，指導學生在探索、思考、實踐的過程中收集并應用相關知識，提高分析和解決問題的能力，從而提高學生綜合素質的一種教學模式。研究性實驗教學主要是注重學生應用創新能力的培養，為此，可以通過組建大學生創新團隊的方式，在個人自主學習的基礎上開展小組討論、協商和分工協作，迅速有效地開展研究性實驗。實際上，創新團隊的組建可以涉及不同專業，包括建筑材料、交通工程、水利工程等相關學科，這樣通過不同專業的溝通和聯系，也可以拓展學生的知識面，更加有利于學生創新思維的培養。以透水混凝土配合比設計為例，學生分組后，首先需要了解透水混凝土的相關背景知識以及出臺的標準，然后針對透水混凝土的使用要求，查閱資料、文獻閱讀、設計方案和開展實驗。由于研究性教學比較復雜，教師需要參與其中輔助學生完成。通過研究性實驗教學的開展，提高學生學習的獨立性、自主性、積極性和創新性。

3.鼓勵學生參與科研。高校教師除了承擔教學任務以外，還會負責一些科研項目的工作，承擔土木工程材料課程的老師大都會從事相關的課題研究，比如新型材料的開發、纖維混凝土的高溫性能、生態混凝土等方面，教師在上課過程中，可結合已有的成果和對最新科研信息的了解給學生做一些簡單介紹，不僅可以讓學生掌握最新的科研信息，而且也可以讓學生體會到土木工程材料在實際工程中的重要作用，從而激發學生參與科研的興趣。目前，很多高校都會設置大學生科創項目，可借助這種科研項目，指導學生參與到教師的相關課題研究中去，通過課題背景的了解、實驗方案的設計和實驗的實施，使學生了解土木工程材料的前沿動態，開闊視野，拓寬知識面，同時培養學生的創新精神和創新能力。此外，有些老師與企業有深度的合作關系，因此可以利用校企合作的關系讓學生參與到工程實踐中，比如一些新型墻體材料的生產，這樣可以讓學生在實際生產實踐中加強對基礎知識的理解，也可以帶動學生的積極性，提高學生的科研能力和創新能力，為今后做畢業論文、參加工作、讀研深造打下良好的基礎。

四、結語

土木工程材料實驗課是土木工程專業學生了解建筑材料性能和應用的重要途徑，對于培養創新型、應用型專業人才意義非凡。在目前教學改革研究的大背景下，鑒于土木工程材料實驗教學中存在的問題，結合教師的教學實踐和總結，從實驗教學內容、研究性實驗教學、學生參與科研等方面進行改革探索，通過這些方式提高土木工程材料實驗教學效果，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習的能力，培養學生為創新型綜合人才。

參考文獻：

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