基于專業核心課程實踐創新的土木工程實驗中心建設

李楠 賈宏俊 關彤

摘要：土木工程實驗中心，由輔助理論教學功能上升為培養學生的試驗技能和創新能力，是實施素質教育和創新型人才培養的重要支撐平臺，越來越受到重視。文章提出了基于土木工程專業核心課程實踐創新的土木工程實驗中心建設思路，以加強學生實踐和應用能力的培養。

關鍵詞：土木工程；專業核心課程；實踐創新；實驗中心

中圖分類號：G640；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）01-0097-04

一、土木工程實驗中心建設現狀

土木工程實踐教學的實施，主要依托專業實驗室相關實驗儀器設備及教學資源來完成，因而實驗中心的建設是重要環節[1]。各高校在土木工程實驗中心的建設中不斷探索和實踐，取得了較好的效果[2-5]，但目前高校土木專業實驗室建設還存在一些問題，例如：專業實驗儀器設備的匱乏制約實驗的開出，更談不上實驗開出率和學生實踐動手能力的培養。專業的實踐教學體系不夠系統、完善，有些專業實驗無法開出，書面的實踐教學體系較為完善，但實際開出效果不一，更難以形成系統和完善的實踐教學創新體系。部分實踐訓練與現代工程設計銜接不暢。

學生踏入社會從事設計需要具備一定的工程設計能力，會使用一些設計軟件。目前各高校實驗室自主開發的多媒體仿真教學設計軟件水平不一，不能確保設計軟件技術的先進性，勢必造成實踐教學互動性和啟發性較差，仿真實踐環節薄弱[6]。

鑒于此，土木工程專業作為學校的重點建設專業，相關任課教師多年來在專業核心課程實踐教學中不斷探索和創新，以此帶動土木工程試驗中心的建設，并形成了一套相對完善的實踐創新體系。

二、基于專業核心課程的土木工程實驗中心建設

土木工程專業核心課程是土木工程專業教學實施計劃中重要的專業必修課程，目前大多數高校土木工程專業中均開設有混凝土結構設計、鋼結構設計、土木工程施工、基礎工程、房屋建筑學等課程。專業核心課程的實踐教學效果直接影響土木專業的辦學質量，對畢業生今后從事工程設計將產生較大影響。土木工程專業核心課程實踐創新體系主要圍繞房屋建筑學、混凝土結構設計、鋼結構設計、土木工程施工、基礎工程以及高層建筑結構設計等專業必修課程展開實踐教學環節的優化、設計和實施。基于專業核心課程實踐創新的土木工程實驗中心整體架構如圖1。

（一）優化了土木工程專業核心課程實踐教學體系

結合土木工程相關功能實驗室的建設對專業培養計劃中六門專業核心課程的實驗課時、實驗教學大綱進行了優化，加大了設計型、創新型實驗所占的比重（如表1）。

重點圍繞土木工程專業教學計劃中的房屋建筑學、混凝土結構設計、高層建筑結構設計、鋼結構設計、土木工程施工及基礎工程六門核心課程，構建了較為先進的課程實踐教學創新體系，依據課程內容、教學進度構建不同的試驗項目。通過實踐教學創新體系規范學生的實驗課程設置，同時定期檢查試驗項目的開出情況并及時進行反饋，繼而進一步完善相關課程實驗體系和項目設置。經過“專業核心課程—實踐體系（實驗項目設置）—實際操作—學生反饋—體系改進”幾輪循環，實踐創新體系日臻完善。根據土木工程專業人才實踐能力培養要求，按照“加強專業、反映現代、融入前沿、綜合交叉”的理念，優化整合六門核心課程的實踐教學內容，建立了靈活創新的實踐教學體系。中心采用全方位、立體化的實踐教學手段提升了土木工程專業實踐效果。在配套必要的結構試驗設備滿足學生實際操作的同時，輔以仿真模擬、模型、圖片、視頻錄相等現代信息技術手段，全方位、立體化打造學生實踐能力訓練的良好平臺。

目前的土木工程專業核心課程實踐創新體系主要體現以下特點。

（1）根據“土木工程實驗中心”所支撐的學科及專業核心課程，建立了專業課實驗教學體系，完善了實驗大綱、實驗指導書等相關內容。通過整合、優化、增加實驗室教學資源和教學內容，形成了以專業核心課程為主導、多手段、相互銜接的實驗教學體系。

（2）合理分配實驗教學和理論教學學時，不斷更新實驗教學內容，使實驗教學內容和教材與時俱進，適應土木工程技術日新月異的發展變化。首先，強化綜合設計型實驗項目，增加綜合設計型實驗項目的比例。在要求學生完成規定的基本實驗項目基礎上，學生可選做其它實驗項目。其次，要求學生在掌握和學習新知識和新技術的基礎上，結合當前土木工程生產實踐中的一些實際問題，由學生自行確定綜合設計實驗方案，在教師指導下最終創造性地完成實驗任務。

（3）加強實驗教學改革，建立以學生為主、教師為輔的實驗教學模式，形成自主式、合作式、研究式的學習方式。在實驗過程中，教師引導學生發現并解決問題，啟發學生思維，調動學生的積極性；學生自行設計實驗項目，并進行實驗研究，在此過程中，教師可提供一定的專業技術支持，有效提高學生的科研能力；學生可利用課外時間靈活預約實驗項目，并及時得到相應的指導和支持。針對專業核心課程的要求，組合不同類型的實驗，滿足土木工程專業實踐能力鍛煉的需求[7]。專業核心課程增設的本科設計創新類實驗項目（如表2）。

（二）完善了實驗中心功能，提升了土木工程專業學生實踐創新和動手能力

通過中央財政支持地方高校實驗室建設資金、山東省高校骨干學科實驗中心建設資金等資助，實驗中心配置了結構加載試驗裝置和測試儀器，有力地改善了實驗條件。

中心配套完善了結構試驗所需的必要儀器設備，根據不同類型結構實踐項目所需，配置或自制相關儀器設備。建立了結構實驗室，配置了鋼筋混凝土簡支梁加載試驗裝置、鋼筋混凝土柱加載試驗裝置、水平和垂直加載架，使該實驗室具備了實驗條件并能夠開設常規結構工程類實驗。補充了土力學三軸剪切實驗及力學實驗設備，滿足了專業基礎課分組及臺套數的基本要求。

較為復雜的結構抗震試驗也可以按時開出，結構試驗課程的開出率達到100%。實驗項目設計注重從易到難，再到創新，在保證驗證型實驗開出的基礎上提高了設計型、創新型實驗的比重。

（三）提高學生的專業設計水平

在軟件操作技能訓練方面，配套現行主流設計分析軟件，如ANSYS、ABAQUS、SAP2000、ETABS、PKPM等，保證了學生專業設計能力的訓練。按照教學要求，土木工程專業的學生在校期間必須熟練地掌握土木工程領域所涉及的各類設計軟件，并能夠靈活運用，分析處理設計中出現的各類工程問題。

（四）提高教師參與實驗教學研究的積極性

教師重視創新實驗方法研究，通過網絡技術、視頻技術和程序仿真等高科技手段，實現教學資源共享，滿足學生網上預約實驗，開展自主實驗。研發了虛擬仿真實驗教學平臺，方便教師開發、制作多媒體實驗課件和視頻，激勵個性，鼓勵創新，激發學生學習動力和興趣，全面提高學生的綜合素質。編寫了適合土木工程學科相關專業的實驗指導資料以及視頻實驗、多媒體實驗課件，以保證實踐教學質量。

（五）保證學生接觸專業知識的前瞻性

在保證軟硬件設備先進性的同時，結合BIM（Building Information Modeling）技術，將實際操作及應用設置于學生實踐教學實施過程中，通過靈活開放實驗室，從時間和空間上保障學生工程結構創新能力的培養。

（六）完善了實踐創新教學的重要實施環節

為加強實踐創新教學體系的實施，中心增設工程結構試驗、BIM設計等創新課程，由教學科研能力較強的教師擔任主講，利用課外第二課堂，對有科研能力要求的學生提供研究平臺，成立大學生科技創新小組并開設必要的輔導課程，指導開展一定的科學研究，效果顯著。學院加強制度管理，相繼出臺實踐創新教學標準及相應支持、資助、獎勵辦法。近年來，實驗中心為學生參加土木工程結構設計大賽、建筑信息模型大賽提供了較好的訓練條件，學生在國家、省、市級大學生創新創業計劃中不斷突破，取得了優異的成績。

三、基于專業核心課程實踐創新的土木實驗中心建設效果

基于土木工程專業核心課程實踐創新的土木實驗中心建設三年來，在課程教學、學生實習實訓、教師實踐水平、科研等方面都取得了進步和發展。實驗中心的功能有了全面提升。在硬件方面，投入和增加了必要的結構加載設備，在軟件方面，建設了仿真教學平臺，學生實驗條件大有改善，實驗室建設規模有所擴大，在實踐教學中發揮了重要作用，學生對課程學習的積極性明顯提高，對專業深層次知識的需求也大大增強。按照“邊改革，邊應用”，班級試點—總結完善—全面推廣的思路，逐步在土木工程專業及開設相關專業課的班級中展開。為保證實踐創新教學體系的運行質量，學院通過信息員反饋制度進行了及時有針對性地改進，效果良好。與此同時，中心加強功能拓展，較好地完成了社會技能培訓和技能鑒定服務。

隨著實驗中心的建設和投入使用，部分教師的教學能力有了較大提升，專業課程教學方式得到了改進，適當增加利用實驗中心平臺穿插進行的模擬實景教學，提高了學生的學習興趣，彌補了部分青年教師實踐經驗不足、授課枯燥等問題。在實驗中心的大力支持下，混凝土結構課程獲批省級精品課程，土木工程材料課程加強了模擬仿真技術的應用，獲批學校群星計劃立項。

四、結語

基于專業核心課程的實踐創新體系帶動了學校土木工程實驗中心的建設，在方式創新方面邁出了堅實的一步，土木工程專業核心課程教與學的實施效果顯著，對專業課程建設起到了強有力的支撐，對土木工程專業實踐教學水平再上新臺階起到了促進作用。

參考文獻：

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[4]李耀莊，王曉光，余志武.土木工程實驗教學示范中心建設[J].實驗室研究與探索，2014，33（7）：148-151.

[5]徐明，熊宏齊，吳剛，等.土木工程虛擬仿真實驗教學中心建設[J].實驗室研究與探索，2016，35（2）：139-142.

[6]王淑嬙，賀行洋，鄒貽權，等.土木工程與建筑實驗教學中心教學資源建設[J]. 高等建筑教育，2016，25（1）：158-161.

[7]李楠，賈宏俊.基于仿真模擬平臺的土木工程主干專業課程實踐教學改革[J].高等建筑教育，2016，25（1）：170-173.