《土木工程材料》实验课程体系改革与实践

段晓牧++夏军武++张风杰

摘要：本文以培养创新型土木工程科技人才为核心，以构建土木工程材料实验教学体系为出发点，从思路构建、内容构建和教学方法构建三个方面进行《土木工程材料》课程实验教学改革与实践，从而完成该课程实验教学对学生创新能力培养的教学目标，满足高校对创新人才的培养要求。

关键词：实验教学体系；创新型； 人才培养； 翻转课堂

高等学校是培养未来社会建设人才的基地，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和党的十八大都分别强调了高校培养创新人才的重要性和必要性。而实验教学在高校人才培养的过程中，不仅能培养学生的实践能力，更能直接培养学生的创新意识和创新能力，全面体现学生的工程应用能力和科技创新精神，也是人才培养的重要组成部分。

《土木工程材料》课程作为土木工程、工程管理、建筑学、建筑环境与设备工程等多个专业必修的一门公共专业基础课程。课程的实验教学内容旨在通过课程理论学习和实验操作训练相结合，培养学生的基本动手能力和培养学生提出综合设计实验内容、设计与实施实验方案、分析与处理实验数据等素养，从而实现对学生创新思维和创新能力的培养。

因此，为确保《土木工程材料》课程的教学质量，必须要对课程的实验教学体系进行科学系统的组织与设计。本文以培养创新型土木工程科技人才为核心，构建土木工程材料实验教学体系为出发点，从思路构建、内容构建和教学方法构建三个方面进行实验教学改革与实践，从而完成该课程实验教学对学生创新能力培养的教学目标。

1 “土木工程材料”实验教学体系思路构建

实验是大学生更好地理解和应用理论知识的平台，实验教学是学生全面掌握理论知识、锻炼科学思维、培养应用能力和孕育创新意识的重要环节，完善的实验教学体系是培养创新人才的重要支撑。结合中国矿业大学《土木工程材料》课程的教学现状，我们提出该课程实验教学体系的构建应首先从课程的软、硬件建设两个方面共同进行。课程软、硬件的构建是课程建设的基石，是能否实现课程目标的必要条件，其总体构建思路详见表1。

1.1实验课程的软件构建

实验课程的软件构建，即实验教学过程的构建，是实验教学配套资料的补充和完善。原有的《土木工程材料》实验教学过程非常不完善，在对学生的实验预习、实验内容设计、实验报告要求以及实验课程成绩考核体系等方面尚未形成系统性和规范性。从而造成学生对实验课程的重视程度不足，应付心理较严重。对每次的实验内容没有充分预习，往往在走进实验室之前对实验操作规程、实验方法、实验目的并没有清楚的概念，实验过程盲目，仅仅是按照实验教师的安排进行实验，没有实现实验教学的计划目标。另外，由于缺乏健全的实验成绩考核体系，使得在实验结束后，对实验结果不能进行深入分析，仅仅是机械式地完成实验报告，并没有通过实验教学达到提高学生分析问题、解决问题能力这一要求。

因此，《土木工程材料》实验教学体系构建的首要任务就要进行课程教学过程的构建，即加强实验教学过程管理的规范化。以此为原则，我们重新制定编写了《土木工程材料》实验指导书，完善实验任务书，实验报告，增加实验预习报告，建立健全实验课程预习——实验报告——实验成绩考核体系，并制作了实验教学视频。使得学生在实验进行前，对实验内容有了较为清晰的认识，完成实验预习报告，带着问题走进实验室，从而实现在实验过程中发现问题，在实验数据处理中解决问题的全过程训练。

1.2实验教学课程平台的构建

实验室是大学的核心竞争力，是人才培养、科学研究的基地，是学生动手实践、探索创新的场所，对于学生实践动手能力、创新意识的培养具有重要作用。

在实验教学平台构建方面，我们依托于我校深部岩土与地下工程国家重点实验室和江苏省环境灾变与结构可靠性重点实验室，充分整合实验教学资源，构建学科综合实验教学平台-建筑与土木工程实验中心，建设开放式实验室，增加开放实验，加强实验仪器设备的统筹建设和科学管理，实现实验资源共享与建设，为课程实验教学的顺利实施提供有力的保障。

2 实现从验证——设计——综合实验的系统化、层次化实验教学内容体系构建

实验教学内容是实验教学的核心，是保障教学质量的关键。原有“土木工程材料”实验教学普遍存在材料种类多，但实验学时少；实验内容多，但缺乏系统性和连贯性；学生人数多，但对实验内容和实验方法存在盲从性，创新能力不足等问题。针对这些问题，我们将原有实验内容进行调整，选用水泥——砂石骨料——混凝土——强度试验四部分递进式实验教学，实现教学内容从验证——设计——综合实验的系统化构建，實验课程流程如图1所示。

由可知：首先，学生进行水泥、砂石等基本材料的性能实验，然后根据实验结果进行不同强度的混凝土配合比设计，并进行拌制，制作混凝土石块。最后，各小组之间对各自配制混凝土的基本物理、力学性能进行对比，从而提出混凝土设计的原则，并通过实验结论与理论教学相结合，得到令人信服的结论。通过这样系统的实验训练，极大地增加了学生实验的主动性，在实验中发现问题并解决问题，这样不仅巩固了理论基础知识，也极大地拓宽了视野，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

3 实现翻转课堂、多媒体教学等多种教学手段的构建

在教学方式方法的改革中，我们积极将翻转课堂、多媒体和互联网等多种教学模式引入实验教学中，建立了课程的微信公众号，并自制了关于实验教学的视频短片，包括实验原理、操作技术和仪器教学实验，让学生通过公众号提前观看视频；并要求学生撰写实验预习报告，然后带着问题走进实验室，通过与教师讨论，在实验过程中将知识内化。在实验过程中，也采用多媒体的授课方式，再次向学生展示实验操作的过程和注意事项，积极拓展课堂实验教学的有效空间，提高了教学实效。

4 结语

知识的传承和积累由浅入深，承旧创新，是创新的前提和基础。《土木工程材料》实验课程改革，以课程全过程改革为主线，辅助多层次实验教学平台，学生成为实验主体，将实验内容实现系统化设计、逐步递进，最终独立完成实验综合设计，改变传统的教学手段，将极大地激发学生自主学习的兴趣，对培养学生的创新精神和实践能力，具有极大的推进力。

参考文献：

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[M].北京：人民出版社，2010.

[2]余玲玲.土木工程专业实验教学考核模式的改革与实践[J].实验室科学，2016，19（1）：109-112.

[3]邹广平，夏兴有，张学义.深化实验室内涵建设 促进实验室可持续发展[J].实验室研究与探索，2012，Vol.31（10）：161-163.

[4]李丽娟，刘勇健，吴炎海等.以创新能力为核心的土木工程实践教学体系[J].实验室研究与探索，2015，34（4）：169-173.

[5]陈晓非.翻转课堂教学模式研究[D].武汉：华中师范大学，2014：3-5.

编辑/王君梅endprint