《土木工程材料》实验教学的思考与改革实践＊

杨 枫,罗才松

(1.福建工程学院土木系,福建福州350007;2.福建省土木工程综合实践示范中心,福建福州350007)

《土木工程材料》实验教学的思考与改革实践＊

杨 枫1,罗才松2

(1.福建工程学院土木系,福建福州350007;2.福建省土木工程综合实践示范中心,福建福州350007)

介绍了《土木工程材料》课程的主要内容和传统的实验教学方法,指出了传统实验教学中存在的问题,提出了对实验教学改革的具体方法和措施,结合老师的相关科研课题以及校办企业提供的实际工程资料,开设设计性实验教学,激发了学生的学习积极性与主动性,提高了教学质量,取得了较好的教学效果。

土木工程材料;实验教学改革;设计性实验

土木工程材料为土木工程、交通工程、勘察工程、工程管理、建筑学、建筑设计等土木与建筑类本专科生开设的必修课和学位课,在教学中占有极其重要的地位。土木工程材料在当代土木工程科学研究中占有重要的地位,是土木工程科学的重要组成部分。通过课程的学习可以让学生学习和了解现代土木工程科学研究领域与实际工程中,常用的建筑材料成分分析和各种材料配制成试件后的基本物理性能,构建起完整的知识结构体系,获得独立开展科学研究与实际工程设计中所必备的土木工程材料实验基础理论和实验方法方面的训练。

该课程是一门以培养学生实验动手能力和分析问题能力为目的的专业基础课,其中实验课程的教学占全部课时的近二分之一,所以,实验教学在该课程中占有十分重要的作用。过去教学计划中按土木工程材料中不同的的材料分别设置的实验项目,学生受到的只是单个基本实验技能训练,不利于培养学生综合运用所学知识和解决实际问题的能力;为此我们进行了土木工程材料实验课程的改革与探索。

一、土木工程材料实验的主要内容

土木工程材料,无外乎现在建筑工地上能够看得见模得着的建筑材料,按大类分主要包括:混凝土材料,砖砌体材料、木材、沥青、沥青混合料以及钢材等。我校开设的土木工程材料实验项目有:普通混凝土试验(混凝土用骨料试验、配合比、稠度、强度)、水泥试验(水泥细度、凝结时间、安定性、强度)、建筑砂浆试验(稠度、分层度、强度)、石油沥青试验(针入度、延度、软化点)、沥青混合料试验(表观密度、马歇尔稳定度、车辙试验),以及钢材物理性能等试验。重点讲授土木工程材料有关的理论原理、制样方法、试验标准和结果分析处理等方面的知识,并安排适当的实验课时,培养学生实际的动手能力,以期使学生打下一定的科学实验基础和解决实际工程问题的能力。

二、土木工程材料实验教学的现状及存在的问题

国内传统的土木工程材料实验教学依附于理论课程,随理论课程设课,分属不同的教研室,教学要求重在通过实验加深对理论知识的理解和实验技能的训练。具体说来,存在以下状况:

(1)理论教学为主,实验教学为辅,经常把实验一带而过。没有把理论教学和实验教学结合起来,让学生以纯粹的理论理解,只在脑子中有个抽象的概念,一旦学生接触实际,根本就结合不起来。

(2)教学条件的限制,实际操作机会很少,只能看实验教师演示。一般都是大班上课,土木工程材料实验的实验仪器有限,比如马歇尔实验,难以配备很多,学生只能看演示,容易眼高手低,更有甚者,有些学生思想不够重视,根本没听教师讲解,最后什么都没学到,草草应付过关。

(3)理论教学和实验教学配合不够,没有形成系统化。理论教师只讲理论,实验教师只讲实验,没有课程进度上的配合,理论课有时进行完较长时间才开设实验,这样很大程度上削弱了学生对理论知识的理解,对实验机理的理解也欠佳。

(4)学生实验目的性不够强,经常是准备不够充分。在做实验前,学生不清楚实验目的,实验参数用途,往往是机械的搬用书上的过程和步骤,把整个过程机械的完成就结束,对实验原理和实验过程没有很好的认识。

(5)学生接触工程实例的机会较少,没有培养出责任心和使命感,以致不能很好的适应实际工作。

(6)在学校教学目的上存在不足,实验不仅仅是培养熟练的技能,而是培养工作和科研的能力。

(7)缺乏创新。传统的土木工程材料实验教授的方式总是以验证型实验为主,按照固定的套路进行,缺乏对学生创新能力的培养,使学生技术化,而不是科研型。

(8)师资力量存在不足。不少高校把实验教学不放在教学计划的主要部分,仅仅把实验作为附属,容易导致在师资力量的配备上不够重视,导致在教学上出现漏洞。

三、我校实验教学改革的措施

现代大学教育理念即“以人为本,注重学术,服务社会,改革创新,培养创新型人才”,进行实验教学改革、建设,是当前高校教育改革关注的重点和关键。

(一)实验和科研相结合

我校是一个新升本科院校,升本之初,我校的科研工作还相对比较薄弱,学校抓住升本这个机会,大力引进高素质人才,随着大量博士、硕士、教授、副教授的引进,学校的科研工作也得到大大改善。相比于研究性大学,其科研环境与科研经费,我校的差距还很大,但这不能成为教师不搞科研的理由。鉴于学生对科研实验则充满了迷惑与向往,希望有机会亲身体验一下科研的东西。为此,在相关老师要进行科研实验之前,将信息告知学生,让感兴趣的学生通过写申请报告,科研老师通过审查,从中选出部分优秀学生参与科研实验的全部过程与部分过程。这样既满足了学生的好奇心理,又让他们在本科阶段就体验到了科研实验,为进一步的学习深造打下了坚持的基础,同时也解决了我校科研实验现场实验人员缺少的问题,达到双赢的效果。

(二)实验和工程实例相结合

我校土木工程专业办学历史悠久,与之相关的校办企业有建筑勘察设计院、建设工程监理咨询公司、岩土工程研究所,以及建筑工程检测公司,校办企业几乎涵盖了土木工程类的所有专业方向,这为我校学生有机会接触实际工程项目提供的有利的条件。通过产学研结合,校办企业为学校实验教学提供各种便利,在某一学期要进行相关课程的实验教学之前,实验教师在学期之前将实验教学计划送交相关校办企业,让校办企业了解学校实验教学的进度与安排。校办企业结合实际工程的进展与学校实验教学的需要,让学生深入工地获取第一手现场实验数据,在工程安全的范围以内让学生亲自动手提取样品并进行实验。同时,企业工程师结合工程实际为提出对实验数据的处理结果意见,供学生参考。

(三)加快实验室建设步伐,建立开放性实验教学

在本校进行的教学改革中,学校对实验室建设投入的大量资金。2005年至2007年在土木工程实践中心二期建设中共投入资金二百六十万元购置仪器设备,这极大改善了实验教学的硬件设施条件,除完善了常规建筑工程材料试验外还增加了交通道路建材试验。

2007年,土木工程系实验中心以申报省级实验教学示范中线为契机,对实验教学进行了一次大的改革。将所有实验室改革成开放式实验教学平台,建立专门的实验教学网站,将教学资料共享化。学生做实验之前必须进行网上预约,预约通过的方可进入实验进行实验。对实验步骤与使用频率高的仪器的操作使用方法录制成录像或制作成动画,上传实验教学网站上,供学生学习。在学生进行相关实验的预约时,通过提问的方式考核学生对相关仪器的操作使用熟练程度,考核不合格者不可预约该实验项目。同时,在网站上建立学生与教师的交流区,供学生与教师讨论实验教学中出现的各种问题,为学生解答疑问。

(四)注重师资力量的培训和考核

对实验教师的实验技能和对各种先进的实验教学方法进行定期培训。随着时代发展,土木工程材料实验方法与标准也是在不断更新中,各种新的仪器设备的发明出产和各种先进的教学方法的诞生,都对实验教学教师提出了严格要求,因此,学校要定期组织实验教师培训或外出学习,提高实验室师资力量的素质。同时,对实验教师的实验技能和对理论的理解能力进行考核,提高实验教学质量,对那些不合要求的教师,要督促其去参加培训或加强学习,然后进行考核,合格方可上岗。目前,我系实验中心所有老师通过培训都取得了相关建筑、交通行业的工程试验检测证书,为实验教学的顺利开展提供了有力的保障。同时,随着学校科研工作的逐步开展,研究性实验对教师素质的要求也进一步提高,为此,学校在人才的引进方面对实验教学也逐步的开始重视,引进的实验教师均须相关专业硕士研究生以上学历。

四、教学改革效果与总结

土木工程材料是一门前后章节联系相对独立的课程,学生学习感觉比较枯燥,所以以往学生的学习积极性不高,教学的效果不是很明显。

经过实验教学的改革,将实验教学与教师科研课题以及实际工程结合,开设设计性、研究性、创新性的“三性”实验后,我们发现,“三性”实验对培养学生主动学习、探索以及灵活应用知识的能力,对激发学生的学习热情及创新能力、对培养学生掌握解决分析问题的方法以及严谨的科学作风和团结协作的精神,都具有独特的作用与明显的效果。学生通过实验,对从事科学研究工作的方法有了最基本的了解和体验,对他们今后的工作将是一笔宝贵的财富。

通过教学改革,促进了实验教师教学观念的改变,不再是传统的机械套路式教学,而是充分体现以学生的发展为中心,激发学生的学习和创新积极性为目的,提高学生的学习兴趣,由于教学观念的改变,促进了整个实验教学学风的转变。

教学方法的改革,让学生对基础知识和实际操作技能有了更深刻的理解,将二者有机的结合起来,提高了学习效率,增加了对知识的综合和运用能力。

[1]陈雅福.建筑材料[M].广州:华南理工大学出版社,2001.

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2010-07-06

杨枫(1973-),男,福建宁德人,讲师。