土木工程材料實驗“塔式”教學模式探索與實踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學土木工程與力學學院，江蘇 鎮江 212013)

土木工程材料實驗“塔式”教學模式探索與實踐

崔釗瑋 胡 吉 陳 林

(江蘇大學土木工程與力學學院，江蘇 鎮江 212013)

基于目前高校土木工程材料課程特點和傳統實驗教學模式，提出了“塔式”實驗教學模式，并以水泥實驗為例，作了初步的實踐教學嘗試，實踐表明：“塔式”教學模式突破了傳統模式，能激發土木工程類學生的學習積極性和創新性，進一步提升高校土木工程實驗的教學質量。

土木工程材料,實驗教學，“塔式”教學模式，課程

土木工程是一門理論與實踐緊密聯系的學科，土木工程材料是土木工程專業中必不可少的科目之一，其實驗教學是高校培養高素質人才的重要環節，是提高學生對專業的感性認識、學習興趣和科學思維能力的有效途徑[1]。鑒于我國土木工程建設事業的蒸蒸日上，社會對土木工程專業優秀人才的需求尤為迫切，對土木工程專業的教學目標、教學內容以及教學方法提出了更高的要求，以便能提高學生的實際應用能力與創造力[2]。因此，對工程實驗教學進行改革與創新，使高校實驗室的教學功能發揮充分，對提高學生的工程實踐能力和創新意識具有重要的意義[3]。

1 土木工程材料課程特點

土木工程材料是土木類專業的學科基礎課，為后續專業課程(房屋建筑學、混凝土結構設計原理以及土木工程施工等)的學習提供材料方面的基礎知識，并為今后從事施工、設計、項目管理以及檢測等技術工作提供基本理論知識和基本操作技能。本課程的主要特點如下[4]：1)涵蓋內容繁多、邏輯關系較差。本課程學習內容涵蓋了無機材料、有機材料和復合材料等研究領域，包括了各類材料組成、性能及其影響因素、技術要求以及質量檢測和控制等等；各類材料性能各異且用途不同，因此各章之間聯系較少，導致邏輯關系不強。2)內容敘述性較強。教材內容涉及到與各類材料、工程密切相關的試驗資料、實踐經驗和技術標準，偏重于敘述性，基本概念多、經驗性的內容多，因此學生極易感覺到雜、亂、枯燥乏味，甚至產生厭學心理，影響學習效果。本課程具有很強的理論性和實踐性，除了應抓住重點學好理論知識以外，還應重視實踐環節，為此，本課程開設有多個學時的實驗課，旨在通過動手實踐，加深和鞏固對理論知識的理解，培養學生對土木工程材料的檢測技能。

2 土木工程材料實驗教學的傳統模式

大量調研表明，多數高校土木工程材料實驗的教學模式表現為“灌輸式”[5]，實驗性質基本為驗證類，綜合類、設計類和研究類實驗較少，具體表現如下：1)開展形式：多以分組。高校本科學生基數較大，實驗教學多為分組進行。2)指導模式：授課教師的講解和演示。每個實驗小組的人數較多，學生通過演示實驗觀察實驗過程，了解實驗的基本操作流程。3)實驗項目：根據實驗教學大綱確定。一般只限于教材中規定的特定實驗，其中驗證類實驗所占比例過大，而設計類和啟發類實驗相對較少；且考慮到實驗學時的設置，實驗過程較復雜、耗時較長且耗資較大的實驗，實驗教學盡量不涉及。4)實驗教材：實驗教師根據實驗教學大綱編寫實驗指導書。實驗過程中，學生根據指導書的實驗目的、實驗方法、實驗要求、所用儀器設備進行相關實驗即可。5)實驗報告：近似或者雷同。不同層次的學生所做的實驗項目相同，做相同的實驗，得到近似的實驗結果，一組或一個班寫出基本相同的實驗報告，不能充分調動學生的學習興趣和積極性。

3 “塔式”實驗教學模式

基于兄弟院校土木工程專業實驗教學改革的成功經驗，結合現有實驗室的條件，遵循層次化、模塊化的指導思想[6]，對土木工程材料實驗教學模式進行改革探索，分三階段逐步提升的“塔式”方式：基礎設計階段、對比分析階段與后期處理階段。1)基礎設計階段：將一個行政班的學生分組后，要求其根據與本次實驗項目相關的多種工程材料進行實驗設計，且將設計方案在實驗之前上交給實驗教師審批，待審批合格后方可安排實驗。這一階段可以讓學生根據實驗目的，自行設計實驗，使學生由被動變為主動，培養學生自主探究的能力；2)對比分析階段：同一批次實驗結束后，實驗教師組織學生分別匯報實驗設計方案與實驗現象、結果，要求學生分析不同小組的結果并找到原因，可以增強學生分析問題和解決問題的能力；3)后期處理階段：待同一個實驗項目全部結束后，實驗教師將本年度所有批次的實驗方案與結果公布后，要求每個同學對本項目進行總結，并以此作為實驗部分的考核。

下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質”為例，詳細說明一下“塔式”教學模式。1)根據理論課進程，實驗室要及時備好不同標號的水泥。實驗教師通知學生進行實驗方案設計，學生根據實驗目的，每個小組選用不同膠凝材料設計方案，選用的實驗材料具體見表1。根據已經審核的實驗方案與實驗指導書，嚴格按照實驗操作逐步完成水泥細度、水泥標準稠度用水量、水泥凝結時間、水泥安定性與水泥膠砂強度等實驗內容，并做好相關數據的記錄工作。2)同一批次實驗全部結束后，各小組通報實驗材料的選擇與實驗結果，要求每小組成員做好記錄，并引導學生回顧理論課程中的相關知識，分析不同膠凝材料的性質，加強學生對理論課程敘述性知識的理解與記憶。3)所有班級本實驗項目結束后，實驗老師將所有小組的實驗情況匯總并向學生公布，要求每人采用正交實驗分析法對統計的實驗結果進行分析，并結合理論知識對本次實驗進行總結，與此同時，教師也可以對學生實驗結果的統計數據進行分析總結，做好自己科研的支撐。

表1 實驗材料的選擇

4 教學模式改革效果

實踐證明，采用“塔式”教學模式，達到了行之有效的教學效果。

1)加強教學過程中師生之間、學生之間的互動交流；2)避免學生在進行驗證性實驗中按部就班、毫無思考的操作，啟發學生思維，開拓學生視野；3)提高學生的學習熱情和科研氣氛，凸顯學生的主體性，加深對實驗原理的理解，加強學生的分析能力和綜合能力；4)既提高了實驗教師的教學能力，又提高其科研水平。教學和科研互相促進,相得益彰。

[1] 崔海弘.關于土木工程綜合實驗模塊式教學改革策略探析[J].中國建筑金屬結構,2013,17(1):136-137.

[2] 錢紅萍,李書進,史貴才.土木工程專業實驗教學新體系的構建與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(10):122-125.

[3] 曾 榕,尹 霞.構建培養卓越土木工程師實驗教學體系的探索[J].中國電力教育,2013,276(17):100-101.

[4] 王春陽.土木工程材料[M].北京:北京大學出版社,2013.

[5] 周 淼,劉 宇,張素華.土木工程專業開放實驗教學模式探索[J].實驗教學,2012,267(9):110-111.

[6] 陳奕柏,楊東全,韓建剛，等.地方高校土木工程專業實驗教學內容體系改革實踐[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

崔釗瑋(1986- )，男，實驗員; 胡 吉(1966- )，女，高級實驗師； 陳 林(1996- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)06-0253-02

G642.0

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