《土木工程实验》 课程教学改革探讨

宋 链，朱国庆

（1. 重庆文理学院土木工程学院，重庆 402160；2. 菲律宾克里斯汀大学国际学院， 菲律宾 1004；3.贵州省建材产品质量检验检测院，贵州 贵阳 550000）

《土木工程实验》作为土木工程实践性特别强的专业学科，主要培养学生动手能力与创新能力，提高分析实际工程问题和解决问题的能力，具有综合性、实践性强的特点[1-3]。实验教学的环节能让学生切实感受到理论知识的应用过程，具有形象直观的特点，但目前我国的实验教学离社会发展要求还有一定的差距。本文依据土木工程实验教学经验，提出了关于该课程教改的思考和研究，旨在提高实验教学效果，完善应用型本科的教学体系。

1 教学体系

土木工程属于工程学科，有多门课程涉及实验教学环节，但是每门实验课程的课时较少，很难进行形成体系的教学，相对比较零散，相互之间的衔接不够紧密，这种障碍使得实验课程的教学效果大打折扣，对教学安排和学科的教学体系均带来不便。重庆文理学院土木工程专业2014年经教育部批准开设，面对办学经验较少、教学体系不够完善、实验室建设不够先进等问题，要保证教学的学科平衡和正常运转，无疑充满了机遇和挑战。学校2020版本科专业人才培养方案就土木工程实验课程体系方面，《土木工程实验》课程作为一门新开设的重要专业实践课，作为应用型本科院校其培养目标核心在于培养学生的专业技能和应用能力。经过专业人才培养方案的修订，该门课程主要由2017版课程《工程结构实验与仿真》 《结构力学》 《钢筋混凝土结构设计原理》 《钢结构原理及应用》理论课程中附属的实验课程整合演变形成。本课程由各学科相互交叉的、实践性较强的课程组成，涉及电学、力学、钢筋混凝土结构和钢结构等学科，其实践教学模块包括结构力学和结构实验，是在力学与结构课程的理论学习基础上，通过实验进行结构分析和研究，为理论知识奠定基础的实践课程。

2 教学内容

相对于理论课程，实验课程教学内容有很大差异，体现在以下方面：（1）综合性强，概念抽象，难度高，实验主要为理论教学中的重难点而设置，其知识点更具综合性，不仅需要更深入的结合理论教学内容，还扩展到实验设备的原理及操作等。（2）难成体系，缺乏衔接，土木工程专业中多门课程配套实验教学，但是课时少，相对零散，不方便教学安排，其教学效果也达不到预期。（3）内容陈旧，如今新技术、新理论、新方法和新工艺在建筑工程中广泛应用，向着节能环保、超高度、大跨度的方向发展，亟须进行实践教学方面的革新。然而部分实验项目几乎没有进行过更新升级，可能出现实验教学内容跟不上理论的发展，以及脱节技术的发展。（4）实验重复类似，专业培养方案中存在不合理之处，多门专业基础课程和专业技术课程存在重复的实验教学，增加不必要的教学负担和耗材。

针对以上问题，本着“运用为主，够用为度”的原则，力求体现其应用性，《土木工程实验》作为独立开设的实验课，在教学内容安排上进行合理的调整，紧密联系力学和结构专业课程两方面的实验教学。一方面，结构实验研究理想平面结构的静定和超静定问题，主要为静力实验，采用比对法进行，将要测试的实验模型和简化成的理想理论模型，依据结构力学的相关理论和实验实时测定，判定实验模型与理论模型的相符性。另一方面，钢筋混凝土结构实验、钢结构实验与结构力学对比又具有不同的特点，即其大量的设计理论是来源于结构构件的实验，既有较强的理论性，又与实际工程紧密结合。由此划分教学层次，提高学科间的交叉融合，提高学生的综合能力和综合素质。

3 教学条件

由于土木工程学院存在实验场地狭小，实验设备配套数目紧缺，实验课时有限等问题，导致实验的开展往往需要分组，满足不了大批学生进行实验教学的操作，甚至部分试验设备不允许学生自行操作。这样必将造成学生不能及时掌握土木工程专业中的新技术，大部分同学没有机会动手实践，即使少数同学能参与实验操作，也会手忙脚乱出错差。优化实验室的管理模式，增设开放性实验项目，提高实验设备的利用率，扩大开放程度，增加学生操作设备和仪器的机会，同时也是减少对实验设备的资源浪费。

对于部分实验存在综合性强、实验装置体量大、成本消耗高的特点，在实践环节中较难实现，无法开展。针对此困难，可以通过虚拟仿真实验来实现，利用计算机平台和仿真计算软件，增设实验项目的类型如综合设计型和创新研究型实验，实现难以进行的高难度、高危险、高成本实验的正常开展，建立直观的认识和理解。比如利用力学求解器来完成静定桁架影响线测定的实验项目，利用PKPM、ANSYS来完成复杂钢筋混凝土结构和钢结构构件或结构的破坏性实验项目。提高学生电算能力，引导学生应用专业分析软件，对结果具有初步的分析能力。

4 教学方式

土木工程实验教学不仅通过实际的操作让学生来理解课堂中的土木工程专业知识内容，而且能促进学生对土木工程知识内容进行更深层次的理解，并学会对土木工程专业知识内容进行思考分析掌握土木工程中的实际操作技能，其主要目的就是为了提高学生的专业技能。然而目前土木工程专业实验教师采用的教学方法过于单一，表现为老师将实验准备工作做好，演示一遍操作步骤，随即学生按固有模式再操作一遍。这一过程中存在较多问题，不了解实验设备的原理，相应的参数设置等均不知所云，按部就班地模仿操作，只关心最终结果，不注重实验现象本质，根本没有进行思考，甚至认为只要跟老师演示的一样就算成功完成了实验，这样是难以促进专业知识的学习，难以培养学生分析和解决问题的能力。实验教学与实际工程的脱节，必将导致学生缺乏学习兴趣，严重束缚学生的创造力。

对实验目的、实验所使用的设备仪器、实验对象、实验原理、实验注意事项不能只通过填鸭式的讲授，需要以学生为主体，引导学生去思考，为什么要开展这个实验？这个实验涉及的理论基础知识有哪些？该实验原理怎么通过实验模型来实现？实验的过程中要格外观察哪些现象？实验结果是否符合理论结果的预判？实验室教学老师采用启发式教学方式，通过一系列的提问和引导，不断地深入贯穿理论知识，配合介绍实验设备的原理及使用，融会贯通，相辅相成，达到理论联系实践，增强学生实验分析能力。

实验教师在交代好详细的实验指导说明和安全注意事项后，保证实验安全性的前提下，引导学生自主思考相关装置的延展性实验，根据可行性鼓励学生开展延展性实验测试，有利于培养形成良好的工程安全意识和创新思维。

5 教学考核

由于课程考核机制的设置，实验课程不涉及考试，学生大多更注重理论部分的考试，认为实践教学不影响成绩和毕业，主动参与的积极性不高，被动地接受教师安排，实验课成绩通过分组和书面报告考核，组内成员出现侥幸心理懈怠不做实验，存在抄袭数据等现象，导致无法达到课程目标。

避免实验成绩考核单一化，评定不仅要基于出勤率和实验报告，还要纳入实验的参与程度、发现问题和解决问题的能力的定量考核规则。其中，实验报告的内容避免直接由老师设计好的模板，学生实验后填充式完成报告的模式。授课教师制定完整的实验教学大纲，向学生下达制定实验任务书和预习报告，学生需自行完善实验报告，训练写作论证报告的能力，利于培养实际工作的能力。此外，对于学生在实验过程中的交流沟通、解决问题等方面的考察，通过采用小组成员答辩的考核方式来评定，达到督促学生积极参与的目的。

6 结语

在工科应用人才的培养过程中，实验教学是实践教学的重要组成部分，在培养创新型人才中有着不可替代的作用。然而，就目前本学院实验教学的具体情况来看，对于实验教学的改革十分重要与紧迫，任重而道远。本文针对存在问题提出了改革的思路和措施，旨在提高土木工程专业学生的整体素养、实践操作动手能力和自主不断创新的能力，培养学生在土木工程实验教学中掌握更多的土木工程专业知识与实践操作技能，培养土木工程行业中的创新型应用人才。