土木工程材料試驗課教學存在的問題及對策

徐曉陽， 于 敏， 但文蛟， 袁 玲， 馬 露， 韓 意， 肖昕迪， 葉 煥

(安徽科技學院 建筑學院，安徽 蚌埠 233000)

0 引言

土木工程材料是一切建筑的基本組成，對土木工程專業的學生來說，土木工程材料課程的學習就顯得尤為重要.土木工程材料試驗課程是理論課程學習的補充和延伸，試驗操作是學生升華所學理論知識的手段，試驗課的開展能為學生后期進行科學研究奠定扎實的基礎[1].目前，高校土木工程材料試驗課的實施效果并不理想，普遍存在著教學方法陳舊、試驗教學內容與教學安排不協調、試驗創新性不足以及試驗室和試驗儀器利用率不高等諸多問題.針對上述問題，國內部分高校學者作了相關探討.高俊麗[2]結合國內外教學特點和教學經驗，對試驗項目進行了改革，提出了創新性試驗項目的教學設計.劉穎[3]等從試驗教學內容、教學方法和師資隊伍建設方面提出建立多維一體的試驗教學新體系.金莉[4]創建了較完整的試驗考核評價體系.米文瑜等[5]對土木工程材料試驗教學設計進行優化,提出了學教并重的新型試驗教學設計模式.本文結合土木工程材料試驗課教學現狀，從整合試驗項目、引入智慧課堂授課模式和建立學生助教模式三個方面進行相關探討，為應用型大學試驗課教學的有效開展提供借鑒思路.

1 土木工程材料試驗課教學存在的問題

1.1 常規試驗教學學時不足

常規試驗教學學時安排不能滿足土木工程材料試驗的要求.當前，國內高校土木工程材料試驗課大多為12～16學時不等.縱觀土木工程材料試驗項目可知，從試驗件制備到最終材料的試驗結果和數據參數的確定，常規教學課時安排是遠遠不夠的.以水泥常規試驗為例，普通硅酸鹽水泥標初凝時間、終凝時間及體積安定性測定試驗標準時長分別約為6±2 h、10±2 h、24±2 h，常規的試驗教學課時安排是無法滿足水泥技術參數測定的，導致學生很少能夠真正獲取有效數據，更談不上針對材料的技術參數提出相應的創新理論試驗及方法.

1.2 授課形式陳舊

土木工程材料試驗課的常規授課形式為教師先針對試驗項目進行原理介紹，然后進行教學演示，最后學生分小組進行試驗.土木工程材料試驗儀器大多體積較大、質量較重、位置固定難以移動，因此在進行試驗演示時會因學生圍觀而以演示教師為中心形成教學圈，教學圈后面的學生基本看不到規范完整的操作.雖然教師盡量放慢講解速度，但因學生知識掌握程度不同及對試驗關注度和關注點不同，部分學生難以及時跟上授課進度.再加上授課班級過多，教師重復性地講解、操作試驗儀器會導致教學資源浪費，教學效果也不理想.

1.3 師資力量匱乏

近年來，開放式試驗室制度的提出為高校學生利用試驗室進行獨立創新試驗提供了可能，但是真正能夠實施的往往很少，究其原因主要是土木工程材料相關研究所涉及的儀器操作要求較高，且試驗所需時間不確定，需要有經驗豐富的專業教師從旁指導，而高校教師及相關人員的數量配備、工作時間很難符合要求.一流高校和重點研究機構可以采用聘用二年級研究生的方式解決專業教師缺乏的問題.但是，大部分普通本科高校的可用研究生數量相對比較匱乏，或沒有招收相關專業全日制研究生的資格，因此很難補充教學相關人員，更談不上在常規試驗項目的運行上開放試驗室了.

2 解決對策

2.1 分級整合試驗項目，調整考核標準

將試驗項目分為一級常規試驗、二級專業方向綜合性試驗和三級自主式試驗.一級常規試驗，具體包括砂石密度、表觀密度和堆積密度測定試驗，砂石篩分試驗，水泥常規試驗.一級試驗作為基礎試驗，主要鍛煉學生基本動手能力、儀器操作能力，培養嚴謹的試驗態度，是必做試驗.二級專業方向綜合性試驗，包括混凝土試驗和瀝青材料試驗，由房建方向和路橋方向學生完成，也是必做試驗.一級和二級試驗項目和要求分別見表1和表2(見54頁).三級自主式試驗，包括固定試驗和創新項目試驗.其中：固定試驗包括混凝土特性影響試驗和瀝青特性影響試驗，分別針對房建和路橋方向的學生；創新項目包括每年獲得批準的大學生創新項目和學生參與的教師科研項目.三級試驗需要學生具有深厚的理論基礎知識和創新思維，為選做項目.選做固定試驗項目的學生，要求針對試驗項目提供詳細的試驗研究目的、試驗方案和預期成果，經教師評審通過后再實施試驗.選做創新項目試驗的學生則依據使用開放式試驗室的管理規定，填寫使用申請單和規范使用儀器安全承諾書后，方能在申請時間內進行試驗.試驗課不固定學時，由學生自主選擇時間，依據試驗參數測定所需要的時間要求自行在學習通平臺上預約完成.考核以完成試驗參數的標準測定為判定合格的依據.

表1 一級試驗項目和要求

表2 二級試驗項目和要求

2.2 引入智慧課堂授課模式，提高授課效率

引入智慧課堂授課模式，由“填鴨”式教學向自由討論、答疑解惑式教學轉換.將教師從大量的重復性工作中解放出來，將工作重心轉為對試驗操作過程的答疑和試驗成績的評定，并有針對性地對選做創新試驗的學生進行指導.將一級和二級試驗項目指導書、試驗視頻上傳至學習通軟件，學生可以通過手機終端預習試驗項目并觀看視頻，提前熟悉試驗目的、試驗儀器和試驗原理，完成平臺測驗后才能到試驗室進行實際操作.這種教學模式既可以提高學時利用效率，也可以更好地完成過程性考核的評定.以水泥標準稠度用水量試驗為例，學生必須先觀看學習通平臺的水泥標準稠度試驗視頻，在10 min內完成試驗基礎知識測驗，測驗包括試驗原理、儀器構成、操作步驟和安全注意事項等內容.設定100分為合格成績，不及格自動打回重做，成績合格后才能進行試驗操作.

2.3 建立學生助教模式，助力開放式試驗室制度的實施

為順利實施開放式試驗室制度，可建立學生助教制度，將能夠熟練操作儀器的高年級學生編入學生助教導師庫.對于一級和二級試驗項目，學生可在學生助教的指導下完成相關試驗操作以及數據記錄和數據處理.對于三級試驗項目，可建立學生個人學習臺賬，將臺賬學時計入學生創新訓練學時和課程考核評定中，從而激發學生學習潛能.學生助教模式的建立，使得試驗教學資源和師資得到了較好地分配和利用，且效果顯著.例如電液伺服拉壓試驗機使用率由30次/學期提高到了80次/學期，梁柱測試系統使用時間由每學期10 d提高到了每學期50 d，開放式試驗室制度的實施切實提高了高價值儀器的使用率.

3 結語

上述措施很好地解決了常規試驗教學學時不能滿足試驗項目要求、授課效率低下以及師資力量匱乏的問題，避免了重復性試驗對教學資源的浪費，優化了教師的授課時間，豐富了師資結構，保證了開放式試驗室制度的有效實施.