基于項目式教學(xué)的土木工程實驗課程改革探討

杜艷強

[摘 要] 應(yīng)用型高校的建設(shè)對各專業(yè)的實踐教學(xué)活動提出了新的要求，土木工程實驗課程是土木工程專業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)，但在教學(xué)過程中，該課程面臨一系列問題。該研究將項目式教學(xué)法引入土木工程實驗課程中，并提出以下基本應(yīng)用步驟，即依據(jù)學(xué)科方向劃分項目類別，依據(jù)項目類別搜集工程案例，基于工程實例進(jìn)行土木工程實驗課程教學(xué)設(shè)計，優(yōu)化土木工程實驗課程考核機制，以及試點推廣等。課題旨在踐行以項目為抓手的應(yīng)用教育理念，實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗教學(xué)從“教”向“學(xué)”轉(zhuǎn)變，提高土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 土木工程;實驗課程;項目式教學(xué);應(yīng)用型

一、引言

土木工程專業(yè)的形成源于長期以來工程實踐經(jīng)驗的總結(jié)和發(fā)展，其最顯著的特點是實踐性、經(jīng)驗性強。土木工程實驗是針對土木類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，課程主要包括以下幾大類內(nèi)容：建材類實驗、工程測量類實驗、巖土類實驗、結(jié)構(gòu)類實驗，且每一大類實驗又包含若干類子實驗，實驗項目眾多，實驗內(nèi)容豐富。

（一）土木工程實驗課程的重要地位

由于學(xué)生在校期間實踐機會較少，土木工程專業(yè)教育中的實驗教學(xué)對于學(xué)生應(yīng)用實踐能力的提高起著非常重要的作用。高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[1]（簡稱“規(guī)范”）規(guī)定，土木工程專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容分為專業(yè)知識體系、專業(yè)實踐體系和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練三部分，分別通過課堂教學(xué)、實踐教學(xué)和課外活動來完成，目的在于利用各個環(huán)節(jié)的培養(yǎng)使土木工程專業(yè)人才擁有符合要求的基本知識、能力和專業(yè)素質(zhì)。實踐教學(xué)包括各類實驗、實習(xí)、設(shè)計及科研訓(xùn)練等形式，其中，土木工程專業(yè)實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本科學(xué)實驗方法與技能、提高科學(xué)素養(yǎng)、動手能力與創(chuàng)新能力的主要手段之一，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中有著不可替代的作用。“規(guī)范”要求土木工程專業(yè)的實驗學(xué)時為52學(xué)時，實習(xí)時間為2周。由此可見，“規(guī)范”將實驗教學(xué)放在了土木工程專業(yè)本科教育的重要位置上。

（二）應(yīng)用型高校建設(shè)需求

2016年12月30日，中國教育部副部長李曉紅在國務(wù)院新聞辦公室舉行的政策吹風(fēng)會上表示，要推動一部分普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在全國有約200所高校在進(jìn)行這方面的試點[2]。當(dāng)前我校正大力進(jìn)行“示范性應(yīng)用型大學(xué)”的建設(shè)，將學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)定位于“服務(wù)地方，服務(wù)行業(yè)”。土木工程是一門應(yīng)用性極強的專業(yè)，其中的土木工程實驗課程是培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用實踐能力的重要環(huán)節(jié)，但目前該課程仍停留在“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，該模式在教學(xué)過程中過于注重知識傳授和實驗過程的格式化操作，而缺乏自我改進(jìn)和對學(xué)生的啟發(fā)性引導(dǎo)，呈現(xiàn)出嚴(yán)重的封閉性，背離了“以學(xué)生為中心”的教育理念要求[3]，因此，培養(yǎng)的學(xué)生無法滿足社會和企業(yè)的實際需求。

二、土木工程實驗教學(xué)面臨的主要問題

由于土木工程實驗課程面寬、點多的特點以及傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法束縛等因素，長期以來土木工程實驗課程在教學(xué)過程中存在著一系列問題[4]，主要有以下幾點：

（一）師生在思想上對實驗教學(xué)不重視

學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)興趣不濃的問題，一直是困擾應(yīng)用教育發(fā)展的頑疾。土木工程實驗的實質(zhì)是對學(xué)生的實踐能力的鍛煉，通過實驗，學(xué)生不僅可以加深對理論知識的理解，還能鍛煉自己的動手實踐能力，因此，土木工程實驗本應(yīng)在土木工程專業(yè)教育中占據(jù)重要的地位。但就目前的現(xiàn)狀來看，不少師生只注重課程理論知識的講解和學(xué)習(xí)，而輕視了實驗的重要性，常常將實驗課作為理論教學(xué)的一個附屬環(huán)節(jié)，即“課夾實驗”，把實驗學(xué)時作為理論課程的補充且實驗層次較低，實驗內(nèi)容大多是驗證性實驗，考核要求也比較低，這直接導(dǎo)致了學(xué)生實踐能力的不足，畢業(yè)以后不能夠盡快勝任工作崗位的要求。

（二）教師教學(xué)方法存在嚴(yán)重弊端

土木工程實驗的目的是讓學(xué)生加深對理論知識的理解，并掌握相應(yīng)的實驗技能。但從目前我校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀來看，教學(xué)方法比較呆板，實驗開始前教師準(zhǔn)備好所有的實驗器材，并將實驗步驟和過程展示給學(xué)生，實驗時學(xué)生只需要按照教師的演示步驟重復(fù)進(jìn)行一遍，實驗課程便可以完成了。這種教學(xué)模式存在著明顯的缺陷，學(xué)生實驗時只是按照老師的方法進(jìn)行操作，而沒有進(jìn)行獨立思考，實驗結(jié)束后的一段時間，很大一部分學(xué)生都會完全忘記實驗的細(xì)節(jié)和目的，究其緣由是因為學(xué)生只是機械地重復(fù)了實驗步驟，而沒有進(jìn)行思考，更沒有真正理解實驗的意義，這對于學(xué)生實踐能力的提高起不到多大的作用。

（三）實驗教學(xué)和工程之間聯(lián)系不緊密

土木工程是一個實踐性較強的專業(yè)，畢業(yè)生大多會進(jìn)入工程一線工作，但目前多數(shù)高校土木工程專業(yè)實驗教學(xué)與工程間缺乏聯(lián)系。許多土木工程專業(yè)實驗的設(shè)置只是去驗證理論教學(xué)中所得到的結(jié)論，這種不與工程問題相聯(lián)系的實驗課程并不能增加學(xué)生對實際問題的認(rèn)識，學(xué)生盡管知道了某項原理及操作方法，卻不知道該原理及操作方法的實際作用，不利于其工程意識的培養(yǎng)和實踐應(yīng)用能力的提高。

（四）考核方式不夠科學(xué)

國內(nèi)高校土木工程實驗課程的考核文件通常只有一份實驗報告，學(xué)生實驗即使實驗做得不好甚至不做實驗，但如果將實驗報告寫好仍然可以得到好的成績。在此過程中，教師以實驗報告為依據(jù)檢驗學(xué)生實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否，而忽略了學(xué)生對實驗過程的學(xué)習(xí)以及對實驗問題的思考，這種過于簡單的考核方式顯然無法有力支持實驗課程設(shè)置的目的，也不能有效提高學(xué)生的工程實踐能力。

正是由于長期以來土木工程實驗教學(xué)過程中存在著這樣一系列問題，導(dǎo)致該課程的教學(xué)實踐不能支撐土木工程專業(yè)建設(shè)中的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

三、項目教學(xué)法的概念

項目教學(xué)法[5]是在教師指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過該項目的進(jìn)行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。在我國，高校長期以來普遍采用以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行授課，學(xué)生的獲得感普遍較差。而項目式教學(xué)法已經(jīng)在北歐、北美等發(fā)達(dá)國家的學(xué)校得到廣泛應(yīng)用，僅在2015年，美國就有上千所學(xué)校開始使用項目式教學(xué)法取代傳統(tǒng)教學(xué)法。

項目教學(xué)法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，具體表現(xiàn)是培訓(xùn)周期短，見效快，注重理論與實踐相結(jié)合。而土木工程專業(yè)的應(yīng)用性很強，具有豐富的工程實例，因此，土木工程實驗非常適宜采用項目式教學(xué)法進(jìn)行學(xué)習(xí)。

教師在教學(xué)過程中以項目為主線，將工程案例引入到實驗教學(xué)中，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的主動學(xué)習(xí)目標(biāo)。同時，學(xué)生可以通過真實案例了解工程問題的來源，進(jìn)而思考問題并進(jìn)行實驗設(shè)計、實驗實施及協(xié)作、實驗結(jié)果運用，加深了對工程問題從產(chǎn)生到解決等一系列流程的認(rèn)識。通過基于項目的土木工程實驗學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以加深對實際問題的認(rèn)識和思考，還將學(xué)會基本的實驗技能，同時，其團(tuán)隊的協(xié)作意識和能力也會得到加強。

因此，基于項目式教學(xué)的土木工程實驗課程改革符合“以學(xué)生為中心”的教育理念和我校“應(yīng)用型高校”的辦學(xué)定位，必將顯著提高土木工程類專業(yè)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，使其更好地服務(wù)地方、服務(wù)土建行業(yè)。

四、項目教學(xué)法用于土木工程實驗課程的探討

基于項目教學(xué)法的土木工程實驗課程，遵循“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計方法，以工程項目為抓手，目的在于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。項目教學(xué)法在土木工程實驗課程中的應(yīng)用可按照以下步驟來進(jìn)行：

（一）依據(jù)學(xué)科方向劃分項目類別

土木工程專業(yè)學(xué)科方向眾多，包括房屋建筑、地下建筑、道路、隧道、橋梁建筑、水電站、港口、工程造價、工程管理等，各學(xué)科方向的項目側(cè)重點各有不同，差異比較明顯。因此，為實現(xiàn)基于項目教學(xué)法的土木工程實驗教學(xué)目標(biāo)，首先應(yīng)該依據(jù)學(xué)科方向劃分項目類別。本課題主要涉及巖土工程的勘察設(shè)計等內(nèi)容，項目類別主要分為基坑、邊坡、樁基、地基基礎(chǔ)等模塊。

（二）依據(jù)項目類別搜集工程案例

確定了項目類別后，為加深學(xué)生對實際問題的思考，提高其工程實踐能力，需要根據(jù)項目類別搜集典型的真實工程案例，每一案例的工程背景及勘察、設(shè)計、施工過程都應(yīng)當(dāng)有據(jù)可查，該部分工作的首要原則是詳細(xì)、真實。

（三）基于工程實例進(jìn)行土木工程實驗課程設(shè)計

本研究主要以項目為主線進(jìn)行土木工程實驗的課程設(shè)計，不同類型項目實驗的內(nèi)容差別很大，但其目的都是服務(wù)于項目。以基坑項目為例，其實驗內(nèi)容涉及土工方向的許多基礎(chǔ)實驗，如土的密度、含水率、液塑限、滲透性、直剪、承載力等實驗，通過這樣一個項目不僅使學(xué)生學(xué)會該方向的主要實驗內(nèi)容，也建立了不同實驗項目間及實驗項目與工程項目間的聯(lián)系，達(dá)到了系統(tǒng)性學(xué)習(xí)和應(yīng)用性學(xué)習(xí)的目的。

（四）優(yōu)化土木工程實驗課程考核機制

單純以實驗報告來考核實驗課程具有明顯的缺點，也不符合“以學(xué)生為中心”的教育理念。因此，實驗課程的考核依據(jù)除了實驗報告外，還應(yīng)將現(xiàn)場提問和實驗項目演示等環(huán)節(jié)加入其中。教師應(yīng)有針對性地在場詢問實驗中所涉及的一些關(guān)鍵性問題，并要求部分學(xué)生代表重新進(jìn)行實驗演示，其他同學(xué)則進(jìn)行觀摩，共同查找實驗中的錯誤環(huán)節(jié)，這樣的考核機制有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主意識及發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。

（五）試點推廣

從各教學(xué)班中選出部分學(xué)生組成若干項目學(xué)習(xí)小組，由于課程改革涉及到學(xué)習(xí)方法和評價方法的改變，小組成員的確定遵循自愿的原則，根據(jù)試行效果來不斷完善基于項目教學(xué)法的土木工程實驗課程，然后逐步推廣至該專業(yè)的所有學(xué)生中。

五、結(jié)論

本課題以土木工程實驗課程的教學(xué)實踐問題為研究內(nèi)容，提出了基于項目式教學(xué)的土木工程實驗教學(xué)的改革方法，踐行以項目為抓手，“以學(xué)生為中心”的新工科教育理念，以實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗教學(xué)從“教”向“學(xué)”的轉(zhuǎn)變，真正達(dá)到提高土木工程專業(yè)學(xué)生實踐應(yīng)用能力的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]中國教育部副部長：約200所高校試點向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型

[EB/OL].http：//www.chinanews.com/gn/2016/12-30/8110188.shtml，2016-12-30.

[3]劉倫斌，孫可娜.高等教育“以學(xué)生為中心”的有效課堂教學(xué)[J].教育與職業(yè)，2014（32）：157-158.

[4]吳迪.土木工程實驗教學(xué)問題探尋與課程體系優(yōu)化改革途徑研究[J].課程教育研究，2017（1）：229-230.

[5]宋朝霞，俞啟定.基于翻轉(zhuǎn)課堂的項目式教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2014（1）：96-104.