工程教育認證背景下土木工程材料實驗教學探討

王躍東 ，陳帥 ，唐東旗 （許昌學院土木工程學院，河南 許昌 461000）

0 前言

土木工程材料實驗課程是土木工程專業一門集中實踐教學環節的課程。在一些地方本科院校，由于院系發展不均衡造成儀器設備更新不到位、專職實驗人員短缺，實驗教學環節難以落到實處，傳統實驗教學環節多以教師演示，學生模仿操作，被動式地接受，學生積極性不高，創新意識匱乏。而按照2017年新修訂的工程教育認證標準[1]，從學生、培養目標、畢業要求、持續改進、課程體系、師資隊伍和支持條件7個方面綜合考慮，首尾相接、互相影響、形成一個閉環模式，呈現環環相扣、螺旋上升態勢。為滿足以學生為中心和面向產出的國際通行的教育模式，突出開設同一專業不同兄弟院校的特色，在新時代工程教育認證背景下，亟需審視本課程的定位和目標，轉變教學思路，謀劃教學設計，轉變教學職能，完善教學模式，重塑課程體系，建立長效的持續改進機制，達到畢業要求設定的培養目標。本文主要基于許昌學院土木工程學院的土木工程材料實驗課程開展的實驗教學改革進行探討，對促進基礎實驗課程教學和專業的工程教育認證建設具有一定的現實意義。

1 土木工程材料實驗課程介紹及存在問題

土木工程材料實驗課程主要研究利用實驗原理和技術檢測手段，依據現行的實驗技術標準檢測材料的基本性能和探尋因素影響規律。它是土木工程材料的一個重要組成部分，與大量的工程實際問題緊密相連。其課程內容包括實驗基礎理論知識、基本層次實驗驗證和開放創新實驗摸索。通過課程學習與實驗操作，主要完成本專業學生貫徹執行技術規程能力、儀器操作能力、土木工程材料取樣和性能檢測能力的培養，能夠借助所學的基礎知識、基本理論驗證工程結構中實驗方案的合理性和保障現場施工過程的質量控制，并逐步形成未來職業工程師的職業道德和職業素養。

“土木工程材料實驗”課程一般集中安排在大一上學期，緊隨理論課程進度依次開展，這樣極其容易造成實驗室在下學期閑置和實驗時間集中安排，不僅對實驗儀器設備造成浪費、利用率不高，還有可能形成時間周期短、教學任務繁重、教學效果不明顯等不良后果。實驗設備大部分用于教學，實驗室開放程度低，承擔的社會服務功能不夠。目前專職實驗教師人員匱乏，理論課任課教師兼任的現象較為突出，材料實驗需要做大量的前期準備工作，比如瀝青性能實驗的試樣制備耗時耗力，在學生操作細節上的把控，其精力明顯不足。

土木工程材料課程具有知識點繁多瑣碎，體系分散，章節之間關聯性不大的特點，學生多為機械性記憶，學習興趣低落[2]。以此為基礎的實驗課程，學生的理論課程體系意識模糊，反饋效果不良，導致實驗課程出現“走馬觀花”式的學習現象。土木工程材料實驗以基礎驗證性實驗居多，如集料的堆積密度和表觀密度測定實驗，水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性檢驗實驗，集料篩分實驗，砂石含水率實驗、鋼筋力學性能實驗、新拌和混凝土和易性評價實驗、瀝青基本性能實驗等幾大類。材料實驗的內容眾多且繁瑣、分散不系統，缺乏創新性、多學科交叉、綜合設計性。涉及的基本概念和理論以敘述為主，經驗性結論居多，學生興趣不濃厚、積極性不高。這種記憶性的實驗課程內容難以與習慣于傳統計算和問題思考的工科學生相契合，同時注重材料的基本性能，忽視其實際的聯系，工程案例相對較少，學生覺得課程枯燥乏味。

2 以學生為中心、成果為導向和持續改進的教學設計

高等學校土木工程學科專業指導委員會編制的高等學校土木工程本科指導性專業規范[3]一書中提到的土木工程專業實踐教育體系中的實驗領域的核心實踐單元涵蓋有土建材料的基本性能測定、鋼筋力學和機械性能檢驗、水泥物理性質檢驗和強度等級評定、砂石級配含水率和含泥量測定、混凝土和易性評價和強度評定以及瀝青3大技術性質的測定。內容豐富，知識體系完善，各個實踐單元內在相互聯系，形成一個有機的整體。

?

在工程教育認證背景下，學生對實驗課程的學習應該在提升工程試驗實踐能力的要求下開展。為此，任課教師的課程設計應該是處處體現學生應用型能力的培養。通過分析土木工程材料實驗在土木工程專業培養中的課程定位和課程性質，認為土木工程材料實驗是構成土木工程材料課程中的一個重要實踐環節，主要演繹著測試方法選取操作和實驗數據分析處理這些基礎能力的掌握以及綠色建筑、節能環保意識的強化和創新能力的培養的角色。

對應的畢業要求的一級指標點[4]：畢業要求3——針對土木工程領域復雜工程問題，在滿足社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素制約下，提出合理的設計、施工和管理方案或工藝流程，并能夠在設計環節中體現創新意識；畢業要求4——能夠基于科學原理并采用科學方法對土木工程領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論；畢業要求7——能夠理解和評價針對土木工程領域復雜工程問題的工程實踐對環境、社會可持續發展的影響。將一級指標點進行逐步細化，分解若干個二級指標點，支撐畢業要求的二級指標點與實驗課程的目標實現一一對應關系。

3 實驗教學改革

為全面改變重理論、輕實驗的局面，堅持以學生為中心，不斷加強實踐教學環節的比重。按照指導規范指定的實驗領域的核心實踐單元，結合院系實驗室實際情況，設定實驗學時是16學時，為1個必修學分，單獨設置一門課程，包含于集中實踐環節。在實驗項目布局中，優選實驗項目，合理調整實驗開設順序，按照實驗模塊開展，各實驗模塊之間相互聯系，前后呼應，比如材料的基本性能測定模塊中的砂石表觀密度和堆積密度測定實驗、含水率實驗與后期的混凝土配合比實驗緊密相聯。在實驗教學環節中，為達到提升學生應用型能力的培養目的，采用小班分組教學模式，便于對學生實驗操作細節把控[5]。

實驗教學全過程把控流程圖

實驗課程開始之前，向學生下發實驗檢測規范、實驗檢測視頻播放平臺和材料檢測微信公眾號，其目的是發揮學生自主學習的主觀能動性，學生實驗預習成果通過課堂提問、微助教搶答等環節體現出來，作為學生平時成績評定一個重要依據[6]。實驗報告撰寫中的實驗數據表格填寫和建筑工程施工技術檔案資料相一致，將今后實驗室工作內容映射到實驗檢測學習環節，培養學生職業素養，強化工程實體責任。實驗數據處理應實事求是，對于結果偏差較大的問題，要積極分析其原因，找尋問題發生根源，養成操作規范性、數據真實性、團隊協同性的習慣。實驗成績由平時成績、實驗報告和現場實操3部分加權構成。現場實操環節隨機抽取實驗項目，評判實驗原理是否熟悉、實驗操作是否規范和實驗數據處理是否準確等內容。

4 結語

隨著我國“雙一流”建設高校和“雙一流”建設學科的深入發展，如何培養工程教育認證背景下土木工程專業特色的應用型人才，增強學生的動手能力和培養創新意識，是各工科院校亟需考慮的重點。針對目前國內工科院校實驗教學現狀，分析其存在問題和不足之處，筆者認為，土木工程實驗課程結合土木工程學科發展，積極探索教學改革，在實驗內容上推陳出新、接軌科研，挖掘學生探尋最新研究的潛能；在實驗項目上巧妙布置、前后貫通，引導學生建立實驗體系的思維；在實驗講授上對照規范、科學嚴謹，督促學生肩負建筑行業的擔當。