基于試驗(yàn)檢測(cè)“五要素”的土木類實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

摘 要 土木類實(shí)驗(yàn)課程具有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多、實(shí)踐性強(qiáng)、設(shè)備空間依賴性大、數(shù)據(jù)分析量大等特點(diǎn)。文章以工程教育專業(yè)認(rèn)證、雙一流和雙萬專業(yè)建設(shè)計(jì)劃以及新高考招生模式等形勢(shì)要求為背景，結(jié)合土木工程專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)，以試驗(yàn)檢測(cè)“人、機(jī)、樣（項(xiàng)）、法、環(huán)”五要素為切入點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、設(shè)備場(chǎng)所、考評(píng)體系等方面進(jìn)行課程建設(shè)探索，為提高課程教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量、專業(yè)發(fā)展水平和影響力等提供支撐。

關(guān)鍵詞 土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；工程教育專業(yè)認(rèn)證；新高考；檢測(cè)要素；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.09.024

Construction of Civil Engineering Experiment Course Based on \"Five Elements\" of Experimental Testing

—— Taking the basic experimental course of civil engineering as an example

LIU Yu， HUANG Zhengjun， ZHANG Dong

（School of Civil and Resources Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083）

Abstract The experimental course of civil engineering has the characteristics of many experimental projects， strong practicality， equipment space dependence and large amount of data analysis. Taking engineering education certification， double first-class and double 10，000 major construction plans， and the new college entrance examination model as the background， combined with the civil engineering professional positioning and training objectives of our school， taking the five elements of “personnel， machine， sample （item）， method， environment” for the professional testing as the entry point， the experimental teaching contents， teaching methods， equipment sites， and evaluation systems are explored for curriculum construction to provide support for improving the quality of curriculum teaching and talent training， professional development level and influence.

Keywords basic experimental course of civil engineering; engineering education certification; new college entrance examination; test elements; course construction

土木工程專業(yè)在高等教育中被看作是一個(gè)實(shí)踐導(dǎo)向和多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)創(chuàng)新能力的核心環(huán)節(jié)，在傳授知識(shí)的同時(shí)更加注重能力的培養(yǎng)[1]。在當(dāng)前教育改革的大背景下，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類教學(xué)的作用日益突出，推動(dòng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類課程改革，培養(yǎng)具備實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才變得尤為關(guān)鍵[2]。

1" 建設(shè)背景和思路

北京科技大學(xué)土木工程專業(yè)于2016年及2019年兩次通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，同時(shí)成功入選北京市和國家一流本科專業(yè)[3]。土木工程專業(yè)的發(fā)展不僅要適應(yīng)行業(yè)需求，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，還要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)行業(yè)認(rèn)可的畢業(yè)人才[4]。自2014年高考改為按專業(yè)填報(bào)志愿以來，對(duì)專業(yè)建設(shè)提出了更高的要求，因此加強(qiáng)土木專業(yè)課程建設(shè)，提高專業(yè)學(xué)科水平和影響力，以吸引更多優(yōu)質(zhì)考生填報(bào)是高校未來面臨的重要任務(wù)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類課程作為專業(yè)課程體系的必備內(nèi)容，其課程建設(shè)和改革也顯得迫在眉睫，特別是土木專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程“土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”。

保證專業(yè)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提條件是人員、設(shè)備、樣品、方法、環(huán)境五個(gè)關(guān)鍵條件，簡(jiǎn)稱“五要素”[5]，這與土木類實(shí)驗(yàn)課程注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作、實(shí)踐性強(qiáng)、技術(shù)性高、設(shè)備依賴性大等特點(diǎn)相吻合。因此本文擬從試驗(yàn)檢測(cè)的“人、機(jī)、樣（項(xiàng)）、法、環(huán)”五要素出發(fā)（具體對(duì)照關(guān)系見表1），結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行課程建設(shè)探索，并在教學(xué)實(shí)施過程中持續(xù)加以改進(jìn)，優(yōu)化課程內(nèi)容，提高課程教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和專業(yè)影響力。

2.1" 突出“人員”要素，構(gòu)建多層分組模式，強(qiáng)化人人動(dòng)手試驗(yàn)

“人”即人員，是試驗(yàn)檢測(cè)的第一要素，也是課程建設(shè)的核心要素，包括授課對(duì)象及實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量及教學(xué)水平。授課對(duì)象方面，參照工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，學(xué)生分組須滿足3―5或5―7人/組的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)人人動(dòng)手、一對(duì)一指導(dǎo)試驗(yàn)（指導(dǎo)教師1人/組）。綜合考慮學(xué)生人數(shù)、教師人數(shù)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地限制及學(xué)時(shí)分配問題，采用多層次分組平行教學(xué)模式，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目中選出設(shè)備及內(nèi)容具有相關(guān)性的教學(xué)內(nèi)容作為一次課程，將一個(gè)班級(jí)分為4―6組，各組同時(shí)展開實(shí)驗(yàn)，各自完成后再交換繼續(xù)進(jìn)行，可以在有限的學(xué)時(shí)中較大幅度地提高教學(xué)效率。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師方面，為了滿足實(shí)驗(yàn)課分組指導(dǎo)的要求，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有專職實(shí)驗(yàn)教師的基礎(chǔ)上，增加返聘教師和研究生助教。同時(shí)成立土木實(shí)驗(yàn)室教研組，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案、組織安全教育培訓(xùn)等活動(dòng)。自2021年起，北京科技大學(xué)青年教師教學(xué)基本功比賽增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)組，土木工程系實(shí)驗(yàn)教師全員積極參與，以賽促教，無論是教學(xué)展示還是教學(xué)內(nèi)容上都有了較大的改進(jìn)，取得較好的教學(xué)效果。

2.2" 結(jié)合“機(jī)（設(shè)備）”要素，完善教學(xué)試驗(yàn)設(shè)備

在教學(xué)工作中，課程團(tuán)隊(duì)通過梳理現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)照擬開展的教學(xué)內(nèi)容及試驗(yàn)項(xiàng)目，利用本科修購及引導(dǎo)專項(xiàng)等教學(xué)科研建設(shè)項(xiàng)目，淘汰老舊設(shè)備并及時(shí)補(bǔ)充新的試驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，將與原有教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專業(yè)檢測(cè)和科研試驗(yàn)設(shè)備納入教學(xué)體系，并對(duì)新購置的設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)檢定，保證教學(xué)試驗(yàn)設(shè)備的精度和范圍符合要求，進(jìn)一步增強(qiáng)設(shè)備的功能完備性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性。以土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程為例，考慮到土力學(xué)和建材方向的試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更新頻次較快，管理人員應(yīng)結(jié)合每年的教學(xué)修購工作，定期維護(hù)和不斷完善、更新相關(guān)設(shè)備，保證課程教學(xué)設(shè)備臺(tái)套數(shù)充足，且符合3―5年更新的標(biāo)準(zhǔn)要求。

此外，由于場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，課程中有些試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H能以演示或講解的形式進(jìn)行課堂呈現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不佳，因此教師可聯(lián)合意向單位試用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。該系統(tǒng)通過三維仿真技術(shù)建立仿真實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景，場(chǎng)景效果逼真有如身臨其境，使學(xué)生可以在虛擬的環(huán)境中體驗(yàn)到“真實(shí)”的實(shí)驗(yàn)操作感，從而突破實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)手段與實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，完成現(xiàn)實(shí)教學(xué)中難以完成的實(shí)驗(yàn)操作，提高了實(shí)驗(yàn)課程的吸引力，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

2.3" 圍繞“樣（項(xiàng)）”要素，" 完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化基礎(chǔ)、引入創(chuàng)新、突出綜合試驗(yàn)項(xiàng)目

專業(yè)檢測(cè)中“樣品”主要指試驗(yàn)樣品，對(duì)于教學(xué)試驗(yàn)來說，可進(jìn)一步引申為試驗(yàn)項(xiàng)目。因此，試驗(yàn)內(nèi)容（項(xiàng)目）的選擇、完善，對(duì)于提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)行業(yè)認(rèn)可的人才來說應(yīng)是首要條件。土木類實(shí)驗(yàn)課試驗(yàn)項(xiàng)目較多，專業(yè)實(shí)操性強(qiáng)，在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)課程的創(chuàng)新性和綜合性更符合當(dāng)代大學(xué)生勇于實(shí)踐探索的精神。以土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)為例，課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)計(jì)劃修訂時(shí)，合并整合了原土力學(xué)和土木工程材料兩門課程原有的試驗(yàn)項(xiàng)目，土工方向的試驗(yàn)項(xiàng)目15個(gè)，建材方向21個(gè)，總計(jì)36個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，且各方向的綜合試驗(yàn)項(xiàng)目均包含4―5個(gè)試驗(yàn)單項(xiàng)。

在雙碳目標(biāo)的大背景下，土木工程中的基槽回填是碳排量的大戶，因此從基槽回填的方式中選擇傳統(tǒng)素土回填及當(dāng)下流行的流態(tài)固化土進(jìn)行綜合試驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，將綜合試驗(yàn)設(shè)計(jì)為" “土樣強(qiáng)度參數(shù)探究試驗(yàn)”和“流態(tài)固化土配比試驗(yàn)”，供學(xué)生在土工、建材兩個(gè)方向自由選擇，增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的可選性和方向的多樣性。

2.4" 考慮“方法”要素，合理選擇方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范課程指導(dǎo)教材，完善課程評(píng)價(jià)體系

在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中參照專業(yè)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)試驗(yàn)方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)試驗(yàn)精神，也是土木工程一流專業(yè)建設(shè)和工程專業(yè)認(rèn)證的目標(biāo)之一。因此，土木類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)試驗(yàn)全部按照國家或行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施，每門課程都有對(duì)應(yīng)的教材或講義，教材內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容相匹配，土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的匹配教材為教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫的《土木工程基礎(chǔ)試驗(yàn)》教材，教材中不僅涵蓋基礎(chǔ)試驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)，還新增了創(chuàng)新試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)項(xiàng)目。

課程采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，合理利用微信公眾號(hào)、雨課堂、騰訊會(huì)議等平臺(tái)，學(xué)生通過關(guān)注公眾號(hào)可以找到課程的基本信息、實(shí)驗(yàn)的拓展思考、工程應(yīng)用以及部分實(shí)驗(yàn)的相關(guān)視頻。同時(shí)可以通過公眾號(hào)留言，反饋學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，教師會(huì)在課堂上針對(duì)普遍存在的問題進(jìn)行講解，從而做到早發(fā)現(xiàn)早解決。課后學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，如中國大學(xué)慕課網(wǎng)，自學(xué)相關(guān)精品課程作為實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的補(bǔ)充。

課程考核評(píng)價(jià)原來采用平時(shí)考勤加實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，為了進(jìn)一步完善課程評(píng)價(jià)體系，課程團(tuán)隊(duì)加大了過程評(píng)價(jià)的占比，加入教師評(píng)價(jià)、組內(nèi)互評(píng)等，從而提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。課程成績(jī)主要由平時(shí)考勤、過程評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分組成，為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，形成校院實(shí)驗(yàn)中心三級(jí)督導(dǎo)系統(tǒng)，督導(dǎo)組會(huì)進(jìn)行不定期督導(dǎo)檢查，保證課程全過程教學(xué)階段聽課2―3次，以利于課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

2.5" 重視“環(huán)境”要素，規(guī)劃試驗(yàn)場(chǎng)地，擴(kuò)展教學(xué)空間

“環(huán)”主要指試驗(yàn)環(huán)境，包括場(chǎng)所及環(huán)境條件、設(shè)備布置和操作空間、環(huán)境記錄等，是保障試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確有效的重要因素。隨著學(xué)校發(fā)展、學(xué)科調(diào)整和專業(yè)建設(shè)等，近兩年，學(xué)院對(duì)土木專業(yè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外空間進(jìn)行了重新調(diào)整。根據(jù)土木類課程教學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)人數(shù)和設(shè)備分布等，對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了重新規(guī)劃部署，將土力學(xué)、建筑材料實(shí)驗(yàn)室、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室作主要的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大教學(xué)空間，增加了養(yǎng)護(hù)室及拌料區(qū)等。同時(shí)，根據(jù)創(chuàng)新試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)需要，將日常科研類非飽和土工實(shí)驗(yàn)室、支護(hù)與加固實(shí)驗(yàn)室等科研實(shí)驗(yàn)室納入課程教學(xué)場(chǎng)所。課程教學(xué)可利用試驗(yàn)場(chǎng)地達(dá)6個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，面積850余平方米，完全能滿足每批次（1個(gè)班級(jí)）、不同項(xiàng)目、不同分組的試驗(yàn)教學(xué)空間要求。

3" 結(jié)語

土木類實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是通過在實(shí)驗(yàn)課上的實(shí)際操作和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)土木工程原理的理解能力、實(shí)驗(yàn)技能及創(chuàng)新思維。在土木工程專業(yè)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)對(duì)于學(xué)生把握理論與實(shí)踐相結(jié)合的核心價(jià)值至關(guān)重要，它構(gòu)成了專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和必要路徑。這一過程不僅是塑造具備實(shí)際操作能力和創(chuàng)新精神的工程技術(shù)人才的關(guān)鍵方法，還是響應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證、“雙一流”建設(shè)以及“雙萬計(jì)劃”等教育發(fā)展要求的重要舉措。在新高考招生模式下，結(jié)合土木工程專業(yè)的定位和培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)成為實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)和滿足行業(yè)需求的基石。通過這種方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程問題解決的能力，成為既懂理論又能實(shí)踐的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。本文以試驗(yàn)檢測(cè)“人、機(jī)、樣（項(xiàng)）、法、環(huán)”五要素為切入點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、設(shè)備場(chǎng)所、考評(píng)體系等進(jìn)行課程建設(shè)探索，為提高課程教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量、專業(yè)發(fā)展水平和影響力等提供支撐，為今后課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)明確了方向和思路。

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