土木工程材料实验“塔式”教学模式探索与实践

崔钊玮 胡 吉 陈 林

(江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013)

土木工程材料实验“塔式”教学模式探索与实践

崔钊玮 胡 吉 陈 林

(江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013)

基于目前高校土木工程材料课程特点和传统实验教学模式，提出了“塔式”实验教学模式，并以水泥实验为例，作了初步的实践教学尝试，实践表明：“塔式”教学模式突破了传统模式，能激发土木工程类学生的学习积极性和创新性，进一步提升高校土木工程实验的教学质量。

土木工程材料,实验教学，“塔式”教学模式，课程

土木工程是一门理论与实践紧密联系的学科，土木工程材料是土木工程专业中必不可少的科目之一，其实验教学是高校培养高素质人才的重要环节，是提高学生对专业的感性认识、学习兴趣和科学思维能力的有效途径[1]。鉴于我国土木工程建设事业的蒸蒸日上，社会对土木工程专业优秀人才的需求尤为迫切，对土木工程专业的教学目标、教学内容以及教学方法提出了更高的要求，以便能提高学生的实际应用能力与创造力[2]。因此，对工程实验教学进行改革与创新，使高校实验室的教学功能发挥充分，对提高学生的工程实践能力和创新意识具有重要的意义[3]。

1 土木工程材料课程特点

土木工程材料是土木类专业的学科基础课，为后续专业课程(房屋建筑学、混凝土结构设计原理以及土木工程施工等)的学习提供材料方面的基础知识，并为今后从事施工、设计、项目管理以及检测等技术工作提供基本理论知识和基本操作技能。本课程的主要特点如下[4]：1)涵盖内容繁多、逻辑关系较差。本课程学习内容涵盖了无机材料、有机材料和复合材料等研究领域，包括了各类材料组成、性能及其影响因素、技术要求以及质量检测和控制等等；各类材料性能各异且用途不同，因此各章之间联系较少，导致逻辑关系不强。2)内容叙述性较强。教材内容涉及到与各类材料、工程密切相关的试验资料、实践经验和技术标准，偏重于叙述性，基本概念多、经验性的内容多，因此学生极易感觉到杂、乱、枯燥乏味，甚至产生厌学心理，影响学习效果。本课程具有很强的理论性和实践性，除了应抓住重点学好理论知识以外，还应重视实践环节，为此，本课程开设有多个学时的实验课，旨在通过动手实践，加深和巩固对理论知识的理解，培养学生对土木工程材料的检测技能。

2 土木工程材料实验教学的传统模式

大量调研表明，多数高校土木工程材料实验的教学模式表现为“灌输式”[5]，实验性质基本为验证类，综合类、设计类和研究类实验较少，具体表现如下：1)开展形式：多以分组。高校本科学生基数较大，实验教学多为分组进行。2)指导模式：授课教师的讲解和演示。每个实验小组的人数较多，学生通过演示实验观察实验过程，了解实验的基本操作流程。3)实验项目：根据实验教学大纲确定。一般只限于教材中规定的特定实验，其中验证类实验所占比例过大，而设计类和启发类实验相对较少；且考虑到实验学时的设置，实验过程较复杂、耗时较长且耗资较大的实验，实验教学尽量不涉及。4)实验教材：实验教师根据实验教学大纲编写实验指导书。实验过程中，学生根据指导书的实验目的、实验方法、实验要求、所用仪器设备进行相关实验即可。5)实验报告：近似或者雷同。不同层次的学生所做的实验项目相同，做相同的实验，得到近似的实验结果，一组或一个班写出基本相同的实验报告，不能充分调动学生的学习兴趣和积极性。

3 “塔式”实验教学模式

基于兄弟院校土木工程专业实验教学改革的成功经验，结合现有实验室的条件，遵循层次化、模块化的指导思想[6]，对土木工程材料实验教学模式进行改革探索，分三阶段逐步提升的“塔式”方式：基础设计阶段、对比分析阶段与后期处理阶段。1)基础设计阶段：将一个行政班的学生分组后，要求其根据与本次实验项目相关的多种工程材料进行实验设计，且将设计方案在实验之前上交给实验教师审批，待审批合格后方可安排实验。这一阶段可以让学生根据实验目的，自行设计实验，使学生由被动变为主动，培养学生自主探究的能力；2)对比分析阶段：同一批次实验结束后，实验教师组织学生分别汇报实验设计方案与实验现象、结果，要求学生分析不同小组的结果并找到原因，可以增强学生分析问题和解决问题的能力；3)后期处理阶段：待同一个实验项目全部结束后，实验教师将本年度所有批次的实验方案与结果公布后，要求每个同学对本项目进行总结，并以此作为实验部分的考核。

下面以“胶凝材料(水泥)的基本性质”为例，详细说明一下“塔式”教学模式。1)根据理论课进程，实验室要及时备好不同标号的水泥。实验教师通知学生进行实验方案设计，学生根据实验目的，每个小组选用不同胶凝材料设计方案，选用的实验材料具体见表1。根据已经审核的实验方案与实验指导书，严格按照实验操作逐步完成水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性与水泥胶砂强度等实验内容，并做好相关数据的记录工作。2)同一批次实验全部结束后，各小组通报实验材料的选择与实验结果，要求每小组成员做好记录，并引导学生回顾理论课程中的相关知识，分析不同胶凝材料的性质，加强学生对理论课程叙述性知识的理解与记忆。3)所有班级本实验项目结束后，实验老师将所有小组的实验情况汇总并向学生公布，要求每人采用正交实验分析法对统计的实验结果进行分析，并结合理论知识对本次实验进行总结，与此同时，教师也可以对学生实验结果的统计数据进行分析总结，做好自己科研的支撑。

表1 实验材料的选择

4 教学模式改革效果

实践证明，采用“塔式”教学模式，达到了行之有效的教学效果。

1)加强教学过程中师生之间、学生之间的互动交流；2)避免学生在进行验证性实验中按部就班、毫无思考的操作，启发学生思维，开拓学生视野；3)提高学生的学习热情和科研气氛，凸显学生的主体性，加深对实验原理的理解，加强学生的分析能力和综合能力；4)既提高了实验教师的教学能力，又提高其科研水平。教学和科研互相促进,相得益彰。

[1] 崔海弘.关于土木工程综合实验模块式教学改革策略探析[J].中国建筑金属结构,2013,17(1):136-137.

[2] 钱红萍,李书进,史贵才.土木工程专业实验教学新体系的构建与实践[J].实验室研究与探索,2012,31(10):122-125.

[3] 曾 榕,尹 霞.构建培养卓越土木工程师实验教学体系的探索[J].中国电力教育,2013,276(17):100-101.

[4] 王春阳.土木工程材料[M].北京:北京大学出版社,2013.

[5] 周 淼,刘 宇,张素华.土木工程专业开放实验教学模式探索[J].实验教学,2012,267(9):110-111.

[6] 陈奕柏,杨东全,韩建刚，等.地方高校土木工程专业实验教学内容体系改革实践[J].高等建筑教育,2013,22(1):138-140.

Exploration and practice of “pyramidal” training mode for civil engineering material experiment

Cui Zhaowei Hu Ji Chen Lin

(FacultyofCivilEngineeringandMechanics,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)

Based on the characteristics of civil engineering materials course and the traditional experiment training mode in colleges and universities, “pyramidal” training mode for experiment is proposed and inquisitively provided by cement experiment. It is shown that “pyramidal” training mode has broken through the traditional and stimulated the civil engineering students’ learning initiative and innovation, further improves the quality of experimental teaching of civil engineering in colleges and universities.

civil engineering materials， experiment training， “pyramidal” training mode, course

2014-12-19

崔钊玮(1986- )，男，实验员; 胡 吉(1966- )，女，高级实验师； 陈 林(1996- )，男，在读本科生

1009-6825(2015)06-0253-02

G642.0

A