基于“創新+實用”模式的土木工程專業實驗教學方法、手段的改革

摘 要： 作為硬工科專業，土木工程廣受社會重視。其實驗教學效果，是該專業人才培養質量的重要衡量指標。目前，各高校都在大力改革土木工程專業實驗的教學方法和手段。作為武陵山片區唯一一所省屬綜合性大學，吉首大學的教師在不斷摸索和積累土木工程實驗教學方法和經驗的基礎上，提出“創新+實用”的實驗教學模式。

關鍵詞： 土木工程 實驗教學 “創新實用”模式

1.引言

教育部在《關于深化教學改革，培養適應21世紀需要的高質量人才的意見》中明確指出：“改革教學方法是深化教學改革的重要內容。要重視學生在教學活動中的主體地位，充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性”，“要改革‘灌輸式’及在教學中過分偏重講授的教學方法，積極實踐啟發式、討論式、研究式等生動活潑的教學方法”。吉首大學土木工程專業根據教育部精神，在不斷摸索實驗教學經驗的基礎上，提出“創新+實用”的實驗教學模式，大力改革我校土木工程實驗的教學方法和手段。

2.“創新+實用”模式的前提條件

2.1“創新+實用”模式的定義

創新，是現代社會對大學生能力的普遍要求，也是人類社會進步的核心動力和源泉。江澤民同志說：“一個沒有創新能力的民族，難以屹立于世界先進民族之林。”胡錦濤同志強調：“要全力建設創新型國家，要堅定不移地走中國特色的自主創新道路，到2020年中國要成為創新型國家。”這些都體現了國家對創新性人才的迫切要求。親自動手參與實驗，是最容易激發大學生創新意識的手段。

實用，指實驗的內容要緊貼實際社會的需要，能試而有用。華而不實的實驗，會使學生感覺無用，進而喪失做實驗的興趣和樂趣。而實用的實驗，則能夠使學生產生成就感和興奮感。

2.2“創新+實用”模式的前提條件

要體現實驗教學的“創新+實用”性，并非易事，需要實驗教師付出更多精力。即，教師在引導學生實驗的過程中，既要使實驗充滿趣味性，又要讓學生有一定的發揮余地，富有創新性，此外，還要兼顧實驗的實用性。要想做好這樣的實驗吸引學生，實驗內容的設計和實驗的開展過程都要巧妙設計。這不僅有賴于先進的教學設備，還有賴于教師對教學內容的極度熟悉和對現代教學方法、手段的嫻熟運用。

目前，我校有良好的校內實驗室條件，已建成了“土木工程結構與力學實驗室”、“土木工程基礎實驗室”、“虛擬現實與模型制作實驗室”和“規劃與設計基礎實驗室”四大實驗室。該系列實驗室在國內同一學科領域整體處于先進水平，為土木工程專業實驗教學方法、手段改革的研究提供了基礎硬件條件保證。

我校擁有較先進的教學設備。不僅大多數的教室里配備了齊全的多媒體教學設備，如希沃智能一體機、投影儀、音響、白板等，而且在“虛擬現實實驗室”中配備了先進的3D投影顯示系統，能讓學生更直觀生動地了解實驗學習內容，激發學生模擬小型土木工程實驗動畫設計的興趣。這一系列的教學設備，也為改進土木工程實驗教學手段提供了前提條件。

3.“創新+實用”的實驗模式

我校對土木專業實驗教學方法、手段的研究基于“創新+實用”模式的理念，從以下四方面展開。

3.1進行一定數量的傳統破壞實驗演示型視頻教學

包括試驗準備、試驗過程、試驗結果分析的完整錄像資料。由于破壞性實驗復現工作量較大，要求投入經費較多，通過錄制破壞性實驗教學資料，可以在理論教學和實驗之間建立緩沖段，一方面可以作為破壞實驗的預習內容，另一方面當破壞性實驗由于條件所限無法大量開展時，此視頻將作為破壞實驗演示型教學內容。

3.2開設大批量流水式“小而精”的土力學實驗項目

我校擁有土力學實驗分室，利用該實驗分室的儀器設備，開設大批量流水式“小而精”的土力學實驗項目，從土的變形和強度等工程特性方面出發，對武陵山片區的土質狀況進行實驗研究。該系列實驗難度不大，“小而精”，可以大批量流水式展開。

3.3實施一批混凝土材料等創新實驗項目

在土木工程實驗中，混凝土材料實驗特別重要。從水灰比的設計，到添加物的稱量，再到現場攪拌施工的過程，既能培養學生認真謹慎的實驗態度，又能展示其大膽精心的設計理念，還能鍛煉學生吃苦耐勞品質，是一項特別有意義的實驗項目。

3.4開展系列服務地方的實驗項目

在土木工程實驗項目的設置上，要考慮地方需求，依據自身實力和條件，開展一定數量服務地方的實驗項目。譬如，開展地方性混凝土設計（粉煤灰混凝土、礦渣混凝土、高性能混凝土、自密實混凝土等）、結構無損檢測、地基土樣分析等應用于地方的服務性實驗項目。

4.“創新+實用”模式的成果

吉首大學土木工程專業師生在“創新+實用”實驗教學模式的帶動下，累積了一定的實驗教學經驗，取得了一定成績。

卓德兵老師已經開始了實驗視頻教學的初步探索和研究。其制作的“鋼筋拉伸試驗”視頻改變過去單一的直觀演示實驗模式，采用多媒體及視頻技術，記錄鋼筋拉伸破壞的全過程。這不僅大大節約了實驗的耗材成本，而且讓實驗的全過程清晰、反復地展現，激發學生對土木軟件及視頻制作的興趣。該視頻在“湖南省教師現代教育技術應用競賽”直觀展現，并助卓老師獲得省一等獎。

王子國老師帶領學生從事防爆抗沖擊仿生混凝土材料的研發。該混凝土的制作利用仿生學原理，具有顯著的防爆抗沖擊能力。這樣的研究性實驗極大地激發了學生的熱情和興趣。學生一有空就進入實驗室忙著查閱資料、記錄數據、制作模型等相關實驗內容，改變了過去在學校無事可干，只知道打游戲的懶散學風，同時激發學生認真學習課堂知識的意愿。

孫宇雁老師帶領學生以參加混凝土設計學科競賽為契機，從事自密實混凝土方面的實驗教學研究，且獲得了國家級的實踐技能獎。

此外，龍自立老師正打算帶領學生從事高性能粉煤灰透水再生混凝土的實驗研究。陳柯達、周沙溆老師初步進行了土力學方面的實驗教學。

5.結語

在制定科學合理又特色鮮明的土木工程實驗項目內容與體系的基礎上，讓教師自主地進行土木工程實驗教學方法和手段的大力改革，變傳統呆板的實驗教學模式為活潑生動的“創新+實用”教學模式，培養學生的工程實踐能力和創新能力，培養面向武陵山片區“干得好、下得去”的應用性創新人才，豐富學生解決實際問題的經驗，提高能力。

學校根據自身土木工程專業定位及實驗室建設情況，積極探索行之有效的實驗教學方法，不斷改良實驗教學手段，能使師生踴躍參與到各類適合實際需要的實驗實踐項目中。進而，增強和補充我校土木工程學科的辦學實力，使學校成為武陵山片區高層次土木工程專業人才培養的搖籃、科學研究與成果轉化和服務地方經濟社會發展的重要基地。

土木工程師生要不斷積極參與實驗實踐，科學地研究土木工程專業實驗教學方法，不斷改革實驗手段，提高師生參與實驗的積極性和興趣，富有重要的研究意義。這對其他地方院校開展土木工程實驗教學方法、手段的改革也具有一定的借鑒意義。此外，重視現代教育手段和技術的開發與應用，充分利用現代化教學手段，積極推行電化教學、計算機輔助教學、計算機模擬仿真等教學方式，并應用到教學中，配備多媒體設備和實踐教學軟件，使教師逐漸脫離“粉筆+黑板”的傳統教學模式，提高實踐教學質量，對于實驗教學體系的完善非常關鍵。

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基金：2014年吉首大學獨立設置實驗課（JDDL2014008）；2014年湖南省普通高等學校暨吉首大學教學改革研究立項項目“面向武陵山片區的土木工程專業實驗教學體系研究與實踐”（No：301）