土木工程材料实验课教学改革论文

  摘要:针对应用型本科院校土木工程材料实验课存在的问题,建立并完善三个课堂体系,即实践教学课堂、课外互动课堂和社会实践课堂,提升学生检测动手能力、逻辑思维能力、创新能力和综合素质。

  关键词:土木工程;材料实验课;实践教学;课外互动;社会实践

  随着实体经济回归,调整产业结构、开发高新技术产业成为经济发展必然趋势。这就要求高等教育机构适应社会发展需求,实现教育输出和社会输入对接,培养技能型及创新型人才。为了顺应社会发展需求,地方师范院校纷纷向工科转型,申报土木、机械等工科专业。不同于传统教学模式,实践环节在应用型本科院校中占很大比例,部分高校实践教学学分比例甚至达到30%以上,它对学校培养目标的实现起着至关重要作用。土木工程材料是土木工程专业必修基础课,该课程在土木培养方案中起承上启下的作用,是学生开始认识专业课的桥梁。不同于力学课程和结构原理课程,土木工程材料课贴近工程现实,实践性很强,由理论课和实验课两大部分组成。理论课主要讲解土木工程材料的制备、性能、国家标准和应用等,知识较多,内容繁杂,各章之间相对独立,要掌握好这部分理论知识,必须理论与实践相结合[1]。“设计性”实验模式,建立教学实验评定机制,完善实验室规章制度等措施[2];实验教学要从原教学体系中分离出来,单独设置土木工程材料实验课或设置土木工程材料实验周[3];编制学生实验手册,开放实验室并与课题相结合等优化实验课的组织与实施[4]。为提高土木工程材料实验课的教学效果提供了参考。

  一、实验课存在的问题

  (一)实验设备利用率低

  土木工程材料实验课涵盖水泥试验、混凝土骨料试验和石油沥青试验等,但由于高校课时压缩,实验课课时较少,需分组上课,为防止和理论课冲突,一般集中几周完成,导致实验设备大部分时间处于闲置状态。这样不仅导致实验仪器设备教学资源浪费,而且不利于本专业可持续发展。

  (二)学生积极性不高

  首先实验教学成绩一般占《土木工程材料》课程总成绩的30%,这部分成绩虽然比例较高,但是成绩仅根据实验报告和出勤率确定,学生不需掌握材料检测的技能,便可完成以上两个内容,没有学习压力。其次学生身处学校,未走向工作岗位,无法意识到实验教学内容的重要性,缺乏学习目标。最后实验课程无闭卷考试,学生课前不预习,课下无复习,只是被动和机械性的完成学习任务。

  (三)创新性、挑战性不足

  传统实验课一般是教师介绍实验目的、实验方法和实验步骤,演示仪器操作方式,交代应注意事项,学生按照实验指导书完成实验,获得数据并处理数据。这种填鸭式教学模式没有发挥学生主观能动性,无法引起学生兴趣,实验内容单一,没有融合到具体材料的整个研究中,无法让学生思考实验数据的意义,不利于学生创新思维方法的形成。

  二、实验教学改革

  根据土木工程材料实验课现状及存在问题,建立并完善“第一课堂(实践教学)、第二课堂(课外活动)、第三课堂(社会实践)”三个实践育人课堂融合机制,提升学生认知能力、思考能力、创新能力和综合素质,打造学校实践育人特色。第一课堂(实践教学)针对教学内容单一,不能引导学生思考等问题,进行实验方案综合设计创新,针对学生学习态度,探索实验技能考核创新。第二课堂(课外活动)针对实验设备利用率低、创新性、挑战性不足等问题,成立兴趣小组,申请实验室开放课题,以预约方式为同学开放设备。第三课堂(社会实践)针对学生实践能力不强的问题,建立学生进入教师研究中心的导师制,积极鼓励学生申报大学生创新创业项目,并积极洽谈合作企业,让学生参观并参与其中。

  (一)第一课堂实践内容项目化

  1.增加设计性项目类型

  传统实验项目如水泥凝结时间实验、体积安定性实验都是针对某种材料的单一实验。为了提高学生综合能力,需要增加设计性实验项目类型,以水泥混凝土综合实验为例,学生想要全面掌握这个实验,需要从配合比计算开始,利用理论知识计算配制水泥混凝土需要的砂子、石子、水和水泥的量,并计算砂子的规范级配,根据计算出的结果,称取各成分的量,进行混凝土搅拌机拌和与人工拌和的比较,测试坍落度,并根据坍落度及时调整各成分的量,重复实验步骤,直至配出的混凝土满足要求。在整个实验过程中,教师起解疑达惑的辅助作用,学生是主体,可以极大的提高学生的积极性。

  2.采用多方案实验

  传统实验项目如水泥强度实验都是针对某种单一影响因素的实验,但土木工程材料的性能指标受多因素和多条件影响,所以需要设计多方案实验。水泥强度受水泥细度、养护条件、混合材料品种和掺量、水泥矿物组成等因素影响,养护条件如温度不同,测出的结果也不同。不同年级测试不同影响因素下水泥强度,同一年级不同小组测试同一影响因素不同条件下水泥强度,让学生讨论各种因素及各种条件对水泥强度的影响,加深知识点的理解。

  3.改革实验评价体系

  制定学生实验评价体系,纳入实验技能考核。要求学生课堂实验完成后,不仅要写实验报告,还要按照材料检测单位格式填写相关材料检测报告。学生除完成实验课的任务及实验报告的书写,还必须通过技能考核,才能达到实验课及格的标准,然而,实验项目非常多,如果所有项目都进行考核,耗时耗力,为了有效推进实验技能考核制度,提高效率,学生采取抽签的方式,抽到的实验项目必须按照国家规范流程完成,正确使用仪器设备,正确记录实验数据。

  (二)第二课堂开放化

  1.兴趣小组探索性实验

  为了提高学生创新能力,兴趣小组宗旨是学生自己设计实验,提出实验方案,查阅资料,并且独立进行实验,写出实验论文或实验报告。学生自愿报名,自愿组合,对认真完成实验的同学采取加学分的激励机制。

  2.实验室开放制度探索

  由教师申请实验课题,通过学分激励机制调动一部分同学参与进来,鼓励学生在课余时间练习实验仪器的操作,学生在进实验室之前要承诺严格遵守实验室规章制度,并在使用登记表上填写详细信息。

  (三)第三课堂多样化

  通过土木工程材料实验课的学习和探索,有兴趣的同学可以积极主动加入到土木相关教师的科研中心,在教师的指导下,参与教师的相关课题,完成理论知识向课外的延伸。教师积极寻找材料检测合作单位,带学生到合作单位参观实际工程的检测实验,让学生了解工程中需要检测的实验项目、检测的方法、检测的仪器以及如何出具检测报告。

  三、结语

  第一课堂实验内容项目化,采用多方案实验和改革实验评价体系,可以较好调动学生积极性,有利于学生切实掌握该部分知识,具备实际操作技能。第二课堂兴趣小组探索性实验和实验室开放制度探索可以开发学生创新性和逻辑性思维,带动学生了解科研方向和科研手段。第三课堂导师制制度可以让学生深入导师课题,切实完成科研任务。三个课堂融合体系既可以保证学生学习效果,又可以加深学生和教师间的互动。

  参考文献:

  [1]张长清,金康宁.土木工程材料创新实验教学改革的探讨与实践[J].高等建筑教育,2003,(4):73-75.

  [2]彭春元,张俊平.土木工程材料实验教学体系改革思路[J].理工高教研究,2004,(4):123-124.

  [3]张旭贤.《土木工程材料》课程教学改革研究的探索[J].塔里木大学学报,2010,22(1):114-117.

  [4]丁铸,孙坤,刘伟,董必钦,邢锋.土木工程材料实验教学组织与实施[J].实验技术与管理,2008,(1):116-118.

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