蔣田勇，田仲初

(長沙理工大學(xué)　土木與建筑學(xué)院，湖南　長沙　410114)

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土木工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的探索與實踐

蔣田勇，田仲初

(長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南長沙410114)

以工程實踐能力培養(yǎng)為主線，結(jié)合科學(xué)研究和工程實踐，建立兩模塊四層次的實驗教學(xué)體系；改革實驗教學(xué)的方法，調(diào)動教與學(xué)的積極性，提高實驗教學(xué)質(zhì)量；全面開展信息化平臺建設(shè)，提升實驗教學(xué)和管理的網(wǎng)絡(luò)化和智能化；交流實驗教學(xué)改革成果，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

土木工程；實驗教學(xué)；改革

實驗教學(xué)是實踐教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本科學(xué)實驗方法與技能、提高科學(xué)素養(yǎng)、動手能力與創(chuàng)新能力的主要手段之一，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中有著不可替代的作用[1-3]。教育部為了進(jìn)一步推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革，啟動了評審、建設(shè)以及驗收國家級實驗教學(xué)示范中心項目[4]。長沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)國家級實驗教學(xué)示范中心(以下簡稱實驗中心)針對實驗教學(xué)中存在的一些不足現(xiàn)象，例如實驗課學(xué)時偏少；學(xué)生實驗時嚴(yán)格按照實驗指導(dǎo)書上的方法、內(nèi)容、步驟進(jìn)行，學(xué)生完全不必動腦思考；每組學(xué)生人數(shù)多，動手機(jī)會少；學(xué)生只重視理論，輕視實驗等，進(jìn)行一系列實驗教學(xué)改革的探索和實踐，整合和共享優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源，以期達(dá)到提升學(xué)校辦學(xué)水平和教育質(zhì)量以及培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的目的[5-6]。本文從以下五個方面對土木實驗教學(xué)改革進(jìn)行探討與實踐。

一 、建立兩模塊四層次實驗教學(xué)體系

根據(jù)現(xiàn)代土木工程建設(shè)的發(fā)展趨勢及其對工程應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求，實驗中心堅持“注重基礎(chǔ)實驗，強(qiáng)化工程實踐，結(jié)合科研生產(chǎn)，激勵技術(shù)創(chuàng)新”的實驗教學(xué)理念，建立以工程實踐能力培養(yǎng)為主線，融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高為一體且協(xié)調(diào)發(fā)展的兩模塊四層次的實驗教學(xué)體系。兩模塊四層次的實驗教學(xué)體系擁有“專業(yè)基礎(chǔ)實驗?zāi)K+專業(yè)實驗?zāi)K”兩個模塊；涉及“基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗-綜合設(shè)計實驗-工程實踐實驗-研究創(chuàng)新實驗”四層次；形成了從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從校內(nèi)到工程現(xiàn)場、從接受知識型到培養(yǎng)創(chuàng)新能力型的逐級提高的實驗項目鏈。為了實施大土木高級應(yīng)用型專門人才素質(zhì)培養(yǎng)，實驗中心重視對學(xué)生基本技能的訓(xùn)練，根據(jù)土木工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的特點，將土木工程各專業(yè)方向共同的專業(yè)基礎(chǔ)實驗整合，統(tǒng)籌規(guī)劃為一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程即土木工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗。課程內(nèi)容涵蓋建筑材料實驗、工程結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件實驗、土力學(xué)與工程地質(zhì)實驗、測量實驗等專業(yè)基礎(chǔ)課，以此作為土木工程各專業(yè)方向共享的專業(yè)基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練平臺。

根據(jù)實驗教學(xué)體系改革方案，按照“獨立設(shè)課，單獨考核，分段實施”的原則，開設(shè)了《土木工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗》和《土木工程專業(yè)實驗》兩門實驗課程，涵蓋路基路面工程、橋梁工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、建筑材料、道路勘測設(shè)計、工程測量學(xué)、土力學(xué)、巖土工程、建筑結(jié)構(gòu)、隧道工程等課程的相關(guān)實驗教學(xué)任務(wù)。實驗項目分為“基礎(chǔ)訓(xùn)練”“綜合設(shè)計”“工程實踐”“研究創(chuàng)新”等四種類型。土木工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程的必修實驗項目主要以“基礎(chǔ)訓(xùn)練型”的實驗項目為主。專業(yè)實驗課程主要以“綜合設(shè)計型”“研究創(chuàng)新型”為主，同時增加了“工程實踐型”實驗。總計開出專業(yè)基礎(chǔ)實驗項目和專業(yè)實驗項目共97項，其中“綜合設(shè)計型”“研究創(chuàng)新型”和 “工程實踐型”項目占實驗項目總數(shù)的88%。

充分體現(xiàn)實驗教學(xué)體系的實驗項目具有以下特點：(1)實驗教學(xué)與理論教學(xué)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。 土木工程是理論性和實踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。根據(jù)土木工程實驗特點，將學(xué)生能力的培養(yǎng)貫穿于整個實驗教學(xué)過程中，特別是培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識綜合運用能力和解決工程實際問題的能力。一方面通過實驗內(nèi)容的精心設(shè)計來闡釋基礎(chǔ)理論知識，加深學(xué)生對理論知識的理解；另一方面在實驗中體現(xiàn)理論的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生對理論課的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到實驗教學(xué)與理論教學(xué)的互為補(bǔ)充、協(xié)調(diào)發(fā)展。(2)基礎(chǔ)訓(xùn)練與工程實踐能力培養(yǎng)并舉。根據(jù)土木工程專業(yè)本科生的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的特點，重視專業(yè)基礎(chǔ)公共訓(xùn)練平臺的作用，強(qiáng)調(diào)建筑材料、土力學(xué)與工程地質(zhì)、工程結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件、測量實驗等基礎(chǔ)知識和基本技能的訓(xùn)練。同時，通過改造、更新實驗內(nèi)容和實驗方法，特別是在專業(yè)實驗課程中大量增加綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目，突出工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。(3)綜合性實驗與綜合應(yīng)用能力和諧統(tǒng)一。在專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗項目中均考慮設(shè)置一定數(shù)量的綜合設(shè)計性實驗項目，將傳統(tǒng)的分散的相關(guān)基本知識點綜合，設(shè)計成一個較大的實驗項目，從而將原本相對獨立的基本知識點貫穿起來，使學(xué)生了解各基本知識點之間的有機(jī)聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，同時也節(jié)省了實驗學(xué)時。(4)實驗內(nèi)容與科研、檢測服務(wù)緊密結(jié)合。實驗中心成員承擔(dān)著大量的國家級、省部級重大科研項目及橫向課題，將道路、橋梁等土木工程領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)手段和實驗方法應(yīng)用于實驗教學(xué)，開發(fā)、研制一批反映現(xiàn)代土木工程技術(shù)，具有長沙理工大學(xué)土木工程特色的研究創(chuàng)新性實驗。同時，由于長沙理工大學(xué)為全國高校中為數(shù)不多的交通部“公路工程試驗檢測甲級資質(zhì)”單位，工程檢測項目的數(shù)量和類型眾多，以此為依托，開設(shè)了工程實踐性實驗，即學(xué)生可以參加中心承擔(dān)的實際工程檢測試驗任務(wù)，由老師現(xiàn)場指導(dǎo)，并根據(jù)參與工作的程度分步驟分層次考核。

二、改革實驗教學(xué)方法,調(diào)動教與學(xué)的積極性

(一)引進(jìn)先進(jìn)實驗技術(shù)，支撐教學(xué)方法改革

土木工程專業(yè)實驗教學(xué)中心按照“實驗技術(shù)先進(jìn)、實驗方法標(biāo)準(zhǔn)、儀器設(shè)備適用”的原則，在教學(xué)實驗項目設(shè)置、儀器設(shè)備配置等方面，符合工程實際要求，反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢。有效地幫助學(xué)生建立規(guī)范化實驗(測試)的概念，使學(xué)生通過實驗掌握先進(jìn)儀器設(shè)備使用的技能和學(xué)習(xí)現(xiàn)代實驗技術(shù)的基本知識，完成實驗教學(xué)任務(wù)，達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力、提高分析問題解決問題的綜合能力的目的。在實驗儀器配置方面，一方面大批量地添置高性價比的實驗裝置，使學(xué)生實驗時嚴(yán)格做到1人/組；另一方面，有針對性地購置先進(jìn)的實驗儀器，使實驗室的測試手段處于世界領(lǐng)先水平，為學(xué)生提供了開闊視野的基本平臺。此外，充分利用計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在橋梁工程、結(jié)構(gòu)工程實驗教學(xué)中采用多點數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和分析處理軟件等先進(jìn)的實驗手段，使實驗數(shù)據(jù)采集與處理自動化，并結(jié)合學(xué)科建設(shè)，建設(shè)了擁有大型工程軟件的數(shù)值仿真實驗室，改善了實驗教學(xué)中心的教學(xué)科研條件，支撐了土木工程專業(yè)實驗 “理論-實踐-建模-實驗-數(shù)值分析”的教學(xué)改革。

(二)靈活應(yīng)用并實踐多種實驗教學(xué)方法

堅持“育人為本”“學(xué)生主體”，實現(xiàn)實驗時間開放、內(nèi)容開放、儀器設(shè)備開放，鼓勵學(xué)生自主實驗，教學(xué)互動成為主導(dǎo)教學(xué)模式，針對不同的學(xué)生能力差異采用差異化教學(xué)，采用因材施教的教學(xué)方法。土木工程實驗教學(xué)靈活應(yīng)用并實踐多種實驗教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，有利于學(xué)生創(chuàng)造能力和獨立工作能力的培養(yǎng)。

教學(xué)互動是貫穿于土木工程系列專業(yè)實驗教學(xué)的主導(dǎo)教學(xué)模式。在教學(xué)過程中廣泛實行實驗前、實驗中和實驗后三個階段分別設(shè)置“師生互動，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉ぶ髮W(xué)”的教學(xué)環(huán)節(jié)。土木工程實驗教學(xué)的自主實驗?zāi)Ｊ揭怨膭钭蕴顚嶒炚n表、自選實驗項目、自定實驗內(nèi)容、自擬實驗方案、自帶實驗課題為基本特征。學(xué)生在修學(xué)土木工程系列實驗時，享有充分的自主學(xué)習(xí)權(quán)利，可以根據(jù)自身學(xué)科專業(yè)特點和個人興趣選擇不同的專題，學(xué)習(xí)基本要求以外的不同測試方法。指導(dǎo)教師在指導(dǎo)同一個實驗項目時，要求所有學(xué)生達(dá)到教學(xué)大綱的基本要求，而學(xué)生實驗技能和動手能力存在差異，因此同時采取集中教學(xué)與個別指導(dǎo)相結(jié)合的教學(xué)方法，最大程度地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(三)改革實驗教學(xué)考核方法，提高教學(xué)質(zhì)量

改革實驗教學(xué)考核方法，積極探索實驗考核方式的改革，有利于激發(fā)學(xué)生實驗興趣，提高學(xué)生實驗?zāi)芰途C合素質(zhì)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。因此，實驗教學(xué)考核方法的改革是實驗教學(xué)方法改革的重要組成部分。實驗中心對不同學(xué)科、不同專業(yè)的學(xué)生，建立了配套的實驗考核制度，采用不同的考核方法，使考核方法具有科學(xué)性和合理性。

(1)對于土木工程專業(yè)學(xué)生，實驗課程考核采取靈活多變的考核方式，以全面考查學(xué)生的知識掌握情況、動手能力和創(chuàng)新意識，主要的考核方式有：①平時成績占20%；實驗報告占40%，期末考試占40%。②平時成績與工程實踐項目、創(chuàng)新型實驗相結(jié)合，其中平時成績占20%-30%，實驗報告或小論文占70%-80%。

(2)對于非土木專業(yè)學(xué)生，采取平時成績與實驗報告相結(jié)合的考核方式。平時成績根據(jù)出勤情況、操作表現(xiàn)和實驗完成質(zhì)量等綜合評定，再結(jié)合學(xué)生實驗報告給出實驗總成績。

三、提升實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化

為了提升實驗中心的整體管理水平，實現(xiàn)實驗課程整體規(guī)劃、教學(xué)資源共享、教學(xué)運行宏觀監(jiān)控，實驗室管理規(guī)范透明的建設(shè)目標(biāo)，實驗中心建立了網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)化實驗室管理和網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)資源共享平臺，實現(xiàn)實驗教學(xué)、學(xué)生自主實驗全過程的網(wǎng)絡(luò)管理?；谛@網(wǎng)平臺的“實驗教學(xué)管理系統(tǒng)”，為土木工程專業(yè)實驗教學(xué)資源的最優(yōu)化配置與利用提供了條件，打破校內(nèi)、校外界限，對高校、科研院所、企業(yè)社會全面開放，實現(xiàn)資源充分共享，實現(xiàn)網(wǎng)上輔助教學(xué)和實驗室網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理。

1.建立網(wǎng)上選課系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)上選課系統(tǒng)包含實驗中心開設(shè)的全部實驗課程和創(chuàng)新性實驗課程，實驗教學(xué)管理系統(tǒng)擁有實驗中心開發(fā)的全部實驗教學(xué)課件，初步實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)助研助學(xué)功能，學(xué)生可在任何時間、地點，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和交流。

2.豐富網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源。土木工程專業(yè)實驗教學(xué)管理系統(tǒng)擁有豐富的網(wǎng)上教學(xué)資源，提供多門課程的課程大綱、電子教案、多媒體課件、習(xí)題、網(wǎng)上實驗、知識擴(kuò)展、相關(guān)鏈接、網(wǎng)上提問、網(wǎng)上答疑、資料下載等，為學(xué)生進(jìn)行課內(nèi)外學(xué)習(xí)提供了重要的輔助手段。同時，還提供了網(wǎng)上發(fā)布教學(xué)信息、網(wǎng)上登錄成績和查詢成績等服務(wù)。該教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫由實驗中心所有教師共同建設(shè)維護(hù)，并不斷更新課程資源庫。

3.實現(xiàn)實驗項目網(wǎng)上預(yù)約。實驗教學(xué)的各項內(nèi)容，包括每個實驗室的實驗設(shè)備、實驗內(nèi)容、實驗技術(shù)和要求等，均在網(wǎng)上公開，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過實驗項目查詢系統(tǒng)查詢。此后，學(xué)生可通過自主開發(fā)的開放實驗項目網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)在網(wǎng)上預(yù)約實驗項目和時間，提交實驗報告。最終可以達(dá)到學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣有目的地在網(wǎng)上實現(xiàn)實驗課的預(yù)約，提高了資源的利用率和教學(xué)效果。

4.實現(xiàn)網(wǎng)上輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理。網(wǎng)上信息平臺的建設(shè)實現(xiàn)了實驗現(xiàn)場教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)實驗教學(xué)的課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場實驗、課后復(fù)習(xí)為一體的有限學(xué)時與無限學(xué)習(xí)相結(jié)合。依托目前普及的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約大量人力、物力成本。不斷優(yōu)化版面結(jié)構(gòu)、補(bǔ)充教學(xué)資源信息、擴(kuò)充使用功能，目前已在實驗教學(xué)中發(fā)揮了優(yōu)質(zhì)資源的延伸作用，提高資源的使用效益，并逐步實現(xiàn)了多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化管理，為本科生實驗提供了最有利的條件。

四、 結(jié)語

土木工程專業(yè)實驗教學(xué)是高等學(xué)校土木工程專業(yè)教學(xué)計劃中的基本內(nèi)容之一，同理論課一樣應(yīng)放在同等重要位置上。實驗中心通過一系列的改革，建立兩模塊四層次實驗教學(xué)體系，改革實驗教學(xué)方法,調(diào)動教與學(xué)的積極性，提升實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平，充分地調(diào)動了教師和學(xué)生的積極性，發(fā)揮了實驗教學(xué)的示范輻射作用。

1.實驗教學(xué)改革成果推廣到兄弟院校。與廈門理工學(xué)院、湖南理工學(xué)院、以及中南林業(yè)科技大學(xué)等建立了土木工程實驗教學(xué)資源共享機(jī)制，實現(xiàn)了實驗教學(xué)隊伍講課交流、實驗教學(xué)場地信息共享、實驗教學(xué)設(shè)備信息共享。實驗中心建設(shè)的自制教學(xué)設(shè)備、實驗教材等在兄弟院校得到推廣應(yīng)用。

2.積極參與全國土木工程學(xué)術(shù)活動，交流實驗教學(xué)改革成果。實驗中心不斷派教師訪問國內(nèi)名校，同時也接待了廈門理工學(xué)院、湖南理工學(xué)院、中南林業(yè)科技大學(xué)等10多所國內(nèi)高校的土木工程實驗室教師參觀訪問。實驗中心教師出國短期進(jìn)修、考察、參加國際會議達(dá)近40人次。

3.教學(xué)資源向社會開放，成為技術(shù)咨詢服務(wù)和人才培訓(xùn)的重要基地。實驗中心為湖南省多條高速公路提供技術(shù)咨詢服務(wù)。實驗中心開展工程測量職業(yè)技能考核工作，建設(shè)期間有800多人通過考核，獲得了國家勞動部門認(rèn)定的工程測量職業(yè)技能中級證書，進(jìn)一步擴(kuò)大了實驗中心示范輻射作用。

(責(zé)任編輯：徐建平)

[1]班明霞，蘇刊，李宗富. 土木工程專業(yè)實驗教學(xué)及實驗室建設(shè)探索[J]. 高等建筑教育, 2007(16):87-89.

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[4]黃凱，凌輝, 潘懋. 北京大學(xué)國家級地球科學(xué)實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)與實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014，31(12):1-5.

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Exploration and Practice of Experimental Teaching Reformation of Civil Engineering

JIANG Tian-yong，TIAN Zhong-chu

(Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China)

Taking the practice engineering ability of training as major purpose, combining with the practice engineering and scientific research, setting up the experimental teaching system of two modules and four levels. Practising the new method of experimental teaching. Mobilizing the enthusiasm of teaching and learning, promoting the teaching quality. Carrying out a comprehensive information platform；improving the intelligence and network of experimental teaching and management. Communicating the experimental teaching reformation achievements, it shows that experimental teaching has extensive application value.

civil engineering;experimental teaching;reformation

G482;G642

A

1671-9719(2016)5-0045-03

蔣田勇(1978-)，男，湖南宜章人，副教授，博士，研究方向為實驗教學(xué)和改革。

2016-03-10

2016-03-26