研究性實踐教學在《土木工程材料》課程實驗教學中的應用
——以混凝土配合比設計實驗為例

解國梁，薛　輝，解恒燕

(黑龍江八一農墾大學 工程學院，黑龍江 大慶 163319)

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研究性實踐教學在《土木工程材料》課程實驗教學中的應用
——以混凝土配合比設計實驗為例

解國梁，薛輝，解恒燕

(黑龍江八一農墾大學 工程學院，黑龍江 大慶 163319)

摘要：對《土木工程材料》課程的基本實驗項目——水泥實驗，混凝土用骨料實驗及普通混凝土實驗進行綜合改進，形成了混凝土配合比設計綜合性實驗。通過任務式教學，使學生按工程實際工作程序，從材性檢測、混凝土強度設計、和易性選擇、混凝土配合比計算和試配、最終確定施工用混凝土配合比。將理論知識和實際問題有機地結合，激發(fā)了學生進行科研實驗的興趣。教學實踐結果表明，混凝土配合比設計綜合性實驗改革便于落實研究性教學實踐環(huán)節(jié)的教學，有利于學生綜合能力的提高。

關鍵詞：混凝土配合比設計綜合性實驗；研究性教學

研究性教學能有效突出學生的主體地位，促使學生成為知識的自主建構者，培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神，目前已成為中國高等教育改革的熱點[1]?！秶抑虚L期人才培養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》中提出要完善現(xiàn)代國民教育和終身教育體系，《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》(教高[2012]4號)也明確要求創(chuàng)新教育教學方法，進一步強調學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)[2]?！锻聊竟こ滩牧稀肥峭聊竟こ虒I(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，其內容豐富，信息量大，教學內容包括課堂教學和實驗教學。我國各高校土木工程專業(yè)在該課程中進行了大量研究性教學的探索和實踐[3]。該課程也是黑龍江八一農墾大學土木工程專業(yè)課程體系中的核心課程。

1開展研究性教學的必要性

我?！锻聊竟こ滩牧稀穼嶒炚n安排16學時，內容主要包括材料基本性質實驗、鋼筋拉伸和彎曲性能實驗、水泥實驗、混凝土用骨料實驗、普通混凝土實驗、砂漿實驗、砌墻磚實驗等。教學改革前以上實驗項目均按事先分配的學時單獨分散進行。各項實驗內容相對獨立，分割明顯，同一實驗項目統(tǒng)一安排。教師在實驗前發(fā)放實驗指導書，指導書針對每個實驗項目給出相應的實驗目的、原理、內容及步驟。學生只需按實驗指導書說明按部就班完成實驗操作，最后按教師設計好的格式分項填寫實驗報告即完成整個實驗。由于該課程理論課與實驗課各自獨立，課程本身內容繁多，各知識點相對瑣碎，加之各實驗項目零散安排，缺乏邏輯性和關聯(lián)性，又以演示性和驗證性為主。使得學生在學習時往往會感到枯燥乏味，分不清主次 ，也難于構建系統(tǒng)的知識體系，并因此對課程學習失去興趣，不能主動思考，主動實踐。

目前，關于《土木工程材料》課程研究性教學的改革取得了很多成果，但實驗教學環(huán)節(jié)仍存在很多問題。實驗課程多仍局限于傳統(tǒng)的教學模式，內容單一，大部分是演示性、對比性、驗證性實驗，學生主動參與的積極性難以發(fā)揮，不利于學生能力的培養(yǎng)[4]；由于各項實驗內容相對獨立，缺乏聯(lián)系，與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系更少，學生難于建立系統(tǒng)的知識體系；另外，實驗成績考核多依附于理論課，一般沒有完善的評價指標，多數(shù)以學生出勤和實驗報告的撰寫情況確定成績，導致學生被動學習，對實驗應付了事。傳統(tǒng)的教學模式不能滿足當前人才培養(yǎng)的需要，為了更好地激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)其主動探究、獨立思考和科研實踐能力，有必要對現(xiàn)有實驗教學模式進行改革，以提高教學質量。擬通過對土木工程材料課程中水泥實驗、混凝土用骨料實驗及普通混凝土實驗的整合與綜合設計，將研究性教學理念引入實驗教學，以啟發(fā)引導學生進行自主性、研究性學習，為同類兄弟院校教學質量的提高提供一定的參考。

2混凝土配合比設計性實驗的研究性實踐教學模式構建

2.1實驗教學項目整合

針對以上實驗教學中存在的問題，同時為激發(fā)學生科研實驗的興趣，建立主動探究，綜合滲透的研究性教學模式，將《土木工程材料》實驗中三個聯(lián)系比較緊密的實驗項目——水泥實驗、混凝土用骨料實驗及普通混凝土實驗進行整合，形成了混凝土配合比設計綜合性實驗。以實際工程中混凝土結構構件所用混凝土為實驗題目，為學生提供真實的實驗背景，根據(jù)實際工程部位所用混凝土的強度等級、和易性要求，編制混凝土配合比設計任務書，以為施工單位提供混凝土配合比報告為任務，圍繞混凝土配合比設計這個核心問題展開各項實驗。學生按照任務書的要求，以解決實際問題為目的，通過小組討論自行設計制定實驗方案，并按照每個實驗組自己所定方案進行材料材性檢測，混凝土配合比試算，混凝土和易性和強度調整等具體實驗內容。通過各種記錄的實驗數(shù)據(jù)并結合理論分析判斷方案設計的合理性和任務完成的效果。以小組為基本單位共同敲定實驗方案并完成全部實驗操作，最后每組學生個人獨立完成實驗報告的撰寫，這樣安排實驗，更有利于激發(fā)學生的興趣和好奇心，為了盡快完成任務，學生必須積極搜集資料，主動思考，努力尋找解決方案，學生由被動地接受知識轉變?yōu)橹鲃拥靥骄?，也為進一步培養(yǎng)其科研能力創(chuàng)造了條件。在方案設計，實驗操作，實驗報告撰寫，相互討論等過程中，同學們以解決實際問題為線，將零散的概念、理論和工程實踐在理論分析和具體實驗的碰撞中，逐步形成系統(tǒng)的知識體系。在這個過程中，學生不僅學到了知識，更學會了獲取知識的方法。

2.2實驗前準備

實驗前2周，針對混凝土配合比設計問題涉及的基本理論知識和相應原理進行講解，同時提供各項輔助實驗(如水泥膠砂強度實驗、粗(細)骨料篩分析試驗、混凝土拌合物稠度實驗等)的視頻資料，并帶領學生參觀實驗室，使學生了解實驗室現(xiàn)狀，初步了解實驗儀器設備，各種實驗材料等軟、硬件條件；了解實驗過程、儀器、材料使用時的注意事項。為學生獨立進行科研實驗，解決工程實際問題做好鋪墊。同時安排學生自由組合成立實驗小組，每組4-5人，小組成員自行推選一人擔任組長，負責組織成員并開展具體工作，在整個實驗過程中，每個小組就是一個小團隊，他們之間即相互獨立也相互合作，還可將實驗情況及時比較，及時反饋。

實驗前1周下發(fā)混凝土配合比設計任務書并進行情況說明。明確實驗內容，任務要求，考核標準和課時限制，并要求學生以小組為單位利用課余時間自行查閱文獻和最新的標準規(guī)范，編寫混凝土配合比設計方案，方案設計完成后須由指導教師審核，通過后方可進入實驗室著手實驗。

2.3實驗實施與指導

實驗過程中指導教師全程現(xiàn)場跟蹤，扮演類似工程監(jiān)理或顧問的角色，考察每組學生的實驗操作是否規(guī)范，實驗方法、步驟是否符合相應標準，并及時進行指導糾正。

為了緩解實驗室面積不足，實驗設備有限，學生人數(shù)多及教師工作量過大問題，進行混凝土配合比設計實驗的相關實驗室在規(guī)定課時內同時開放，方案設計通過審核的幾個實驗組同時開展實驗，采用類似超市的經營理念——即自選自用，用后完璧歸趙。這樣，方案設計時不但要明確本組實驗的合理安排，還要解決與其他組同時進行實驗，場地、設備等的沖突問題。為了在有限課時內盡快完成任務，學生實驗前必須做好充分準備，合理安排時間和實驗項目順序，還要與其他實驗組協(xié)調各項基本實驗的相互穿插。這一運作中，實驗小組內學生要通力合作，實驗小組間既要競爭又要合作，不但極大地激發(fā)了學生的學習熱情，提高了學生間的相互協(xié)調、溝通能力，也順利地完成了教師的角色轉變。使教師從傳統(tǒng)的教學核心脫離出來，而作為學生學習的促進者和教學顧問，即教師只是提出任務和問題，或在恰當?shù)臅r候提供援助，而學生自然成為了解決具體問題的主體。從根本上改變了教師教學行為和學生學習方式。

2.4實驗考核與成績評定

科學的成績考核體系在研究性教學模式中起著至關重要的作用，是學生主動學習的風向標。為了凸顯研究性實踐教學模式在實驗教學中的作用，引導學生主動探究，自主構建知識體系，加強實踐和創(chuàng)新能力。對《土木工程材料》課程成績考核指標進行了重新調整?？偝煽冇善谀┚砻娉煽?40%)、實驗成績(40%)和平時成績(20%)三大基本考核項目組成，其中實驗成績由出勤(20%)，方案設計(20%)，小組表現(xiàn)(20%)，實驗操作(20%)，實驗報告(20%)構成。要取得良好的成績，學生必須主動學習和思考，既要提高個人素質，又要注重團隊精神。

3結語

實驗教學是培養(yǎng)學生綜合運用知識、實踐能力和進行研究性學習的重要環(huán)節(jié)，結合當前我校《土木工程材料》課程實驗教學中存在的問題和我國高等教育人才培養(yǎng)要求，對水泥實驗、混凝土用骨料實驗及普通混凝土實驗進行整合改進，將研究性實踐教學理念應用于實驗教學[5]。教學實踐結果表明，混凝土配合比設計綜合性實驗改革便于落實研究性教學實踐環(huán)節(jié)的教學，能極大地激發(fā)學生進行科研實驗的興趣，有效地突出了學生的主體地位和教師的主導作用，有利于學生綜合能力的提高。但也存在一些尚需進一步解決的問題，如教師應如何應對研究性教學對其自身知識儲備和能力的調整；《土木工程材料》課程內容豐富，實驗多以演示性和驗證性為主，如何找到更多切入點，形成綜合性，研究性實驗；如何使學生盡快形成主動學習習慣，適應研究性學習需要，這些都是今后教學中需要不斷總結和完善的。

[參考文獻]

[1] 毛慧娟,魏建子,汪麗娜,等.基于Sandwich教學模式的《實驗針灸學》研究性教學實踐與評估[J].上海針灸雜志,2014(12):1180-1182.

[2] 中華人民共和國教育部.教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見[J].中國高等教育,2012(11):20-24.

[3] 郭詠梅.土木工程材料課程的研究性教學探索[J].當代教育理論與實踐,2012(4):69-71.

[4] 王淑勤,劉明珠,王可心.混凝設計性實驗在研究性教學中的應用[J].實驗技術與管理 ,2015(11):31-34，57.

[5] 張廷，楊國勝.人工智能課程研究型實驗教學的探索與實踐[J].計算機教育，2010(8).

[責任編輯：金穎男]

Teaching Reform and Practice of the Course Design for Concrete Structure

XIE Guo-liang, XUE Hui，XIE Heng-yan

(College of engineering ,Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319，China)

Abstract：The common problems encountered in the course design for concrete structures were summarized and analyzed in this paper. Some suggestions about composing proposal of the course design, teaching guidance, method of task and forms of assessment would improve the teaching effect of the course design.

Key words:concrete structure course design; teaching reform and practice

作者簡介：解國梁(1976-)，男，山東巨野人，副教授，從事工程結構與材料方面的教學與研究。

基金項目：黑龍江八一農墾大學校級教改課題“土木工程材料課程探究性教學模式實踐與應用”。

中圖分類號：G424

文獻標識碼：A

文章編號：2095-0063(2016)03-0122-03

收稿日期：2016-01-17

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.03.033