新工科背景下以創新能力培養為主導的本科試驗教學新模式探究
——以鹽城工學院土工試驗教學為例

徐桂中，喬慧萍，宋苗苗，邱成春，殷勇

(鹽城工學院 土木工程學院，江蘇 鹽城 224000)

1 引言

2020年初，武漢火神山、雷神山醫院在短短十幾天時間內建成并投入使用，震驚了世界，彰顯了“中國速度”，這是無數工作人員夜以繼日的努力以及科技進步的結果，其中土木工程裝配式建筑技術、建筑信息建模BIM(Building Information Modeling)技術功不可沒。在“互聯網+”飛速發展的背景下，土木工程專業作為一個傳統工科專業面臨著巨大的挑戰與機遇，亟待升級改造，這也是國家“新工科”專業發展的要求。

習近平總書記指出“創新是引領發展的第一動力”，在高等教育改革中，如何加強培養大學生的創新精神和實踐能力已成為高校急需解決的問題。試驗教學作為實踐性較強的課程，是培養和提高學生實踐創新能力的重要環節，直接關系到工程實踐能力的培養效果。但目前本科試驗在教學上或多或少存在一些問題，本文以鹽城工學院土工試驗教學為例，進行了試驗教學改革，探索如何更有效地鞏固學生的理論知識，鍛煉動手能力，培養學生的創新能力以及獨立思考和工作的能力。

2 目前土工試驗教學中存在的問題

2.1 試驗開設時間有限

由于土工試驗教學的學時有限，一般的土工試驗項目只能安排8學時左右。鹽城工學院現行土工試驗采用集中教學模式，由教師在課前完成幾個環節的操作，然后學生分組參與到后續操作。由于課時和實驗室資源配置的限制，有不少學生無法親自動手參與到試驗項目操作中，這就導致了土工試驗教學無法達成培養學生動手操作能力的目的。

2.2 學生積極性不高

傳統土工試驗教學局限于試驗大綱中指定的內容，大多數屬于驗證性試驗項目，與綜合性試驗或科研性試驗相比，目前的試驗項目難以激發學生的學習興趣，也達不到培養學生創新能力的目的。部分學生在操作的時候并沒有理解各個步驟的意義，只是機械地去操作，對操作的結果是否正確也并不關心，加上由于土工試驗以小組制進行，組內成員共用數據，存在相互抄襲的情況，甚至存在個別學生平時試驗中并沒有實際操作，但由于報告完成得漂亮，分數還高一些的情況，這極大挫傷了那些認真動手做試驗、勤于思考的學生的積極性，久而久之也給學生留下了土工試驗課不出力也可以過的印象，不利于學風建設。

2.3 考核機制相對落后

在土工試驗教學傳統的考核制度上，最終成績由平時成績和試驗成績組成，平時成績主要是以出勤率來衡量，只要學生到課就有成績；試驗成績以試驗報告的質量來衡量，但由于試驗是分組完成的，數據共用，從試驗報告中無法準確看出哪些同學認真，哪些同學劃水，難以突出能力強的優秀學生，體現不出公平性。

2.4 試驗教學設施利用率低

雖然隨著學科建設投入的不斷增加，目前土工實驗室軟、硬條件得到了很大的提高與改善，但是實際設施的利用率不高，除了用于土工試驗課堂教學的設備，大多數為試驗教學或科研配置的試驗儀器和設備都處在長期閑置的狀態。據調查，鹽城工學院土工試驗儀器設備的使用率平均僅為68.7%，甚至某些設備從購進日開始就很少使用，這就造成了教學資源嚴重浪費的情況。

3 對土工試驗教學的創新改革措施

3.1 設置“必選+自選式”土工試驗課程選擇方案

土工試驗的必選試驗一般包括含水率試驗、界限含水量試驗、直剪試驗、固結試驗、擊實試驗等室內基本試驗項目，主要為材料力學試驗和建筑材料試驗等基礎性試驗，熟練掌握這些試驗的步驟、儀器操作、相關數據的處理和分析方法對學生今后參加工作或者進一步學習深造都有很深遠的意義。

自選試驗，主要是專業課老師根據自己個人研究的方向，結合學生的情況，擬定試驗項目。學生可根據自身的興趣愛好和專業背景，自主申請相關試驗，組成團隊，實行“導師負責制”[1]。自選試驗作為傳統試驗課的有效延伸和補充，使得師生的聯系更加緊密，對于真正落實“導師制”具體強勁的促進作用。在指導過程中，導師能清楚了解學生的能力與特點，因材施教，學生更能擺脫以往“填鴨式”教學的束縛，主動開展文獻查閱、制定試驗方案、參與試驗操作等活動，與導師碰撞出新的火花。其次，由于人手的充足，可開展項目的增多，也使得試驗儀器和設備使用率低的問題得以解決。

3.2 設置“分散開放式”土工實驗室資源配置方案

隨著應用型教學模式的改革，鹽城工學院土工實驗室向學生開放，學生可以根據自己的情況申請使用，這種“分散式”試驗方案極大減少了儀器使用的時間沖突，給予學生充分的時間上手操作。在自選試驗中，由于團隊成員可能來自不同的班級、專業，時間難以協調，尤其是大三學生課業重，備考研究生，能自由支配的時間不多，“分散開放式”的試驗方案可以為學生提供更便利的試驗時間，減少對正常課程學習的干擾，極大提高了學生對業余時間的利用率，激發了學生的主觀能動性，鍛煉了他們的實踐動手能力[2]。隨著自選試驗項目的多樣化，需要用到不同的儀器，這就大大提高了閑置設備的使用率，也能發現設備儀器的各種問題，包括實用性、準確性等問題，促進了實驗室建設。

3.3 建立“雙軌”評價體系

創立新的考核機制，對于調動學生學習的積極性和主動性具有極其重要的意義[3]。土工學試驗課程“雙軌”型評價體系，以“課內”必選實驗教學為“內軌”，這是夯實學生基礎必不可少的環節；以“課外”自選試驗為“外軌”，主要是培養和提升學生的創新素質、實踐能力和協作能力，激發學生參與實踐活動的積極性和主動性，同時還可檢驗和反思“課內”實驗教學效果，為其提供反饋信息[4]。具體實施過程中，考核評價體系分為2個部分：“課內”試驗教學考核、“課外”實踐教學考核。“課內”考核占總成績的80%，主要由試驗課老師負責，除了傳統的考勤和試驗報告外，還將試驗預習、操作、課題互動、衛生維護等情況也納入到考核范圍；“課外”考核占總成績的20%，主要由各指導老師負責，根據學生的表現和完成情況進行打分，對于表現優異的學生可額外有10分的附加分，激發學生主動性，突出優秀學生。

3.4 以大學生創新創業訓練項目為載體

2007年，為了全面促進大學生參與科研教育部啟動了“國家大學生創新創業訓練計劃”，簡稱“大創”[5]，此外鹽城工學院還設立了校級大創，目前大創項目已成為學生參與度最高的科研計劃[3]。在大創項目申報的過程中，就是對學生理解課題、整理材料、挖掘創新點的一次挑戰；在項目實行過程中，試驗操作階段往往會遇到各種意想不到的問題，比如試驗失敗，得不到有效數據或者得到的數據與預想大相徑庭等，往往一個細微步驟的不同，就能導致不同的結果，這就需要學生不斷調整方案，不能局拘泥于前人的經驗，應根據實際情況摸索出正確的方法。在這個過程中，不但要求學生有一定的實踐操作能力，更需要學生細心大膽、能發現問題、解決問題，鍛煉他們的批判性思維、創新思維。

3.5 以學科競賽為依托

學科競賽是培養學生創新實踐能力、提高解決實際問題能力、增強團隊合作意識、拓展綜合素質的大平臺[6]。“以賽促學、以賽促教”，通過鼓勵學生參與“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、全國大學生結構設計大賽、全國大學生結構力學競賽等各個級別的學科競賽，不但可以提高實踐教學的教學效果，更能激發學生學習興趣，促使學生進行創新性思考。這是以學生為主體的活動，一方面，在備賽—比賽的過程中，調動了學生的主觀能動性，從“要我學”轉變為“我要學，我會學”；另一方面，隨著各個高校對學科競賽的重視，競爭程度越來越激烈，學生要想取得好成績，必須大膽創新、提高競賽作品質量，這就極大地激發了學生的創新熱情。需要注意的是學科競賽不能僅局限于部分精英學生，努力搭建常態化、普及化、推廣化才能使大學生們在崇尚科學，追求創新的良好氛圍中不斷成長[7]。

3.6 融入紅色文化

“立德樹人”是教育的根本任務，專業課程思政教育是實現知識傳授、專業引導與價值教育多重功能相統一的重要途徑[8]。江蘇省鹽城市作為新四軍重建軍部所在地，“鐵軍精神”是鹽阜大地上寶貴的紅色資源，在土工試驗教學過程中，將“鐵軍精神”與“工匠精神”相融合，在臟、累、枯燥的試驗過程中培養學生“下得去、耐得住、肯吃苦、有作為”的品質，從而達到專業教育與社會主義核心價值觀有效融合的效果。

4 結語

“新工科”工程教育更加重視學生實踐創新能力的培養，而試驗教學是培養和提高學生實踐創新能力的重要途徑之一。對土木工程而言，如何充分發揮土工試驗在教學、科研及對外服務的作用，提升其在人才創新意識培養方面的作用，這是在試驗教學改革過中需要不斷思考的問題。