前言：本站為你精心整理了土木工程材料實驗課程教學方法探索范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

［摘要］實驗教學是工程教育認證重點關注的方向之一，土木工程材料實驗課程是土木工程專業(yè)的一門核心課程。文章在分析土木工程材料實驗課程教學現(xiàn)狀及存在問題的基礎上，基于工程教育認證理念，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術，從教學大綱、教學內(nèi)容、教學方法與教學考核評價體系四方面提出土木工程材料實驗課程教學方法的改革與創(chuàng)新方向，即基于工程認證理念完善教學大綱；考慮課程特點，優(yōu)化實驗項目，豐富實驗內(nèi)容；結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術，對教學內(nèi)容及方法進行改革創(chuàng)新；建立以學生為主體的過程考核評價體系。

［關鍵詞］工程教育認證；教學改革；互聯(lián)網(wǎng)+；土木工程材料

一、引言

工程教育在我國高等教育體系中占30%以上。工程教育認證理念認為，工程人才的培養(yǎng)不能只有技術教育，其要求畢業(yè)生在掌握基本工程知識的基礎上，具備對具體的工程問題進行分析與解決的能力，還要求學生具有其他知識與能力，如了解土木工程材料的可持續(xù)、綠色低碳、環(huán)保、經(jīng)濟等性能，并可根據(jù)工程的特點對材料進行設計與選擇。如何在校園內(nèi)、課堂上培養(yǎng)出同時具備工程實踐能力與科研創(chuàng)新能力的復合型工程人才，如何根據(jù)工程教育認證理念對傳統(tǒng)教學過程進行改革與創(chuàng)新，是當前高等工程教育面臨的重大挑戰(zhàn)［1］。土木工程材料實驗課程通過方案設計、實驗操作、結(jié)果處理、現(xiàn)象分析、實驗結(jié)論等一系列過程，鍛煉和提升學生的綜合能力。但現(xiàn)階段土木工程材料實驗課程教學過程中存在實驗內(nèi)容與實際工程聯(lián)系不夠緊密、教學方法缺乏創(chuàng)新等一系列問題，不能滿足工程教育認證理念的相關要求。為讓土木工程專業(yè)更好地適應新時期的科技變革與產(chǎn)業(yè)升級，需結(jié)合工程教育認證理念，對其教學過程、教學方法及教學模式進行進一步的改革與創(chuàng)新，將教學培養(yǎng)模式從培養(yǎng)專業(yè)理論知識較強的專業(yè)型人才向培養(yǎng)溝通交流能力佳、創(chuàng)新與實踐能力較強等綜合素質(zhì)較高的復合型專業(yè)人才轉(zhuǎn)變。另一方面，人們已進入信息時代，“互聯(lián)網(wǎng)+”在各行各業(yè)得到了廣泛的應用［2］。教育發(fā)展規(guī)劃中也強調(diào)將互聯(lián)網(wǎng)技術與高等教育進行深度融合，對人才培養(yǎng)模式進行創(chuàng)新與改革［3-4］。互聯(lián)網(wǎng)技術的蓬勃發(fā)展，給高等工程教育帶來新機遇的同時，也帶來了新的挑戰(zhàn)。如何抓住“互聯(lián)網(wǎng)+”給高等教育行業(yè)帶來的新機遇，是高等教育面臨的一個重要而且緊迫的課題。將互聯(lián)網(wǎng)技術應用到實驗教學過程中，可擴展學生的知識面，培養(yǎng)學生的自主學習能力，提高學生學習的積極性，以更好地踐行“以學生為主體，以教師為主導”這一工程教育認證理念［5-9］。綜上，在分析現(xiàn)有土木工程材料實驗課程教學問題的基礎上，文章針對現(xiàn)有土木工程材料實驗課程存在的不足，基于工程教育認證理念，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術，探討土木工程類實驗課程在“工程教育理念”背景下的人才培養(yǎng)模式，提出土木工程材料實驗課程相應的改革措施，以獲得更好的教學效果，提升學生的綜合素質(zhì)，為本門課程乃至同類課程上課效率及課堂效果的提升奠定一定的基礎。

二、土木工程材料實驗教學存在的問題

目前，國內(nèi)高校針對土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)已經(jīng)進行了一定的探索與改革，并提出了一些改革方法［10-11］。但是隨著工程教育認證理念的提出，以及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)在高等教育中的快速發(fā)展，土木工程專業(yè)實驗類教學仍存在各種各樣的問題。下面就以土木工程材料實驗課程為例，對其存在的問題進行總結(jié)分析。

（一）實驗設計不合理。土木工程材料實驗課程共包括7個實驗項目，其中6個為操作型實驗項目，1個為設計加操作型實驗項目，設計加操作型實驗項目學時占總學時數(shù)的25%，占比較低。上述教學內(nèi)容在一定程度上可使學生盡快熟悉并掌握土木工程材料的性能及測試方法。但實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)，大部分學生主要依靠教材上的實驗步驟，“復制、粘貼”完成實驗，實驗過程中缺少自主性和主動性，這不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和工程思維，不符合工程教育認證理念。

（二）實驗內(nèi)容單一。實驗內(nèi)容單一，缺乏實際工程問題近年來，我國基礎設施建設飛速發(fā)展，新的設計方法、新型施工方式及檢測設備快速發(fā)展，如3D打印混凝土、陶瓷混凝土、綠色機制砂高性能混凝土、裝配式工程、智慧生產(chǎn)線等新型材料及技術，對應的土木工程材料性能、設計方法和施工檢測方式也逐漸更新。而現(xiàn)有的實驗內(nèi)容主要為傳統(tǒng)土木工程材料性能檢測試驗（水泥細度、安定性、強度，骨料密度、混凝土配合比等），所采用的實驗設備及檢測手段較為老舊。總之，現(xiàn)有實驗內(nèi)容與實際工程的聯(lián)系不夠緊密，缺乏創(chuàng)新，很難激發(fā)學生的實驗興趣與積極性，導致學生解決工程實際問題的能力較為欠缺，教學效果達不到工程教育認證的要求。

（三）教學考核機制較為單一。現(xiàn)有的實驗教學考核方式較為單一，主要由平時成績（出勤）和最終的實驗報告兩部分組成。上述考核機制與工程教育認證理念中強調(diào)的“過程評定”“以學生為中心”“個性化評定”的理念不符。而且現(xiàn)有的評價考核機制無法反映學生的工程實踐能力，無法準確判斷學生的工程能力是否得到鍛煉、學習成效是否滿足要求。這種評價考核機制缺少了“評價-反饋-改進”中的后兩步，無法實現(xiàn)工程教育理念中“持續(xù)改進”的要求［9］。

（四）教師的教學理念與工程素養(yǎng)欠缺。在土木工程材料實驗指導教師隊伍中，青年教師所占比例較大，超過50%。任課教師均具有研究生學歷，部分教師具有海外留學經(jīng)歷，專業(yè)知識較為深厚，而且具備扎實的理論基礎，科研能力較強，但是部分教師缺少實際工程經(jīng)歷，很難指導學生解決工程實際難題，且鮮有教師將科研融入實際實驗教學過程中。另一方面，大部分教師對工程教育認證理念不夠了解，教學觀念尚未轉(zhuǎn)變，在教學過程仍是單向灌輸，充當講授者、主導者的角色，出現(xiàn)“教師講，學生聽，實驗照書做”的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與學校、學院對教師工程教育認證主題培訓、工程實踐培訓不到位有一定的關系。

三、土木工程材料實驗教學改革措施

（一）完善教學大綱。一方面，可以結(jié)合土木工程材料課堂特點、畢業(yè)要求指標點（見表1）與工程教育認證理念，制定課程教學目標，完善教學大綱，以符合工程教育認證理念。另一方面，爭取教學經(jīng)費，在更新補充原有實驗儀器臺套數(shù)的基礎上，購買新型設備，如混凝土3D打印設備、霍普金森桿、多功能環(huán)境實驗箱、多功能疲勞實驗機等高端實驗設備。常規(guī)實驗項目保證每組實驗學生數(shù)在3—5人，避免1人做實驗其他人“圍觀”的現(xiàn)象，鍛煉學生的動手能力；新型、大型實驗以小組形式開展，鍛煉并提升學生團隊合作與溝通表達的能力。

（二）更新教學內(nèi)容。是否能解決實際的復雜工程問題是判斷當代工程師是否合格的重要標準，也是工程教育認證標準中判斷學生是否具備工程實踐能力的重要考查點。為提高學生運用所學理論與專業(yè)知識解決工程實際問題的能力，在保證總實驗學時不變的情況下，壓縮操作型實驗的學時，增設與實際工程相關的實驗內(nèi)容，或結(jié)合任課教師實際研究課題開展實驗教學，讓學生更好地了解土木工程材料行業(yè)的科技前沿技術，緊跟行業(yè)潮流。如建筑垃圾再生利用、3D打印混凝土、輕質(zhì)混凝土，機制砂混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等相關試驗，以鍛煉學生的設計、研究及創(chuàng)新能力。在實驗教學的基礎上，鼓勵科研項目較多的教師為本科生設立開放創(chuàng)新課題，以傳幫帶的形式，讓部分學生在充實大學生活的同時，了解更多專業(yè)前沿科技課題，為行業(yè)儲備科技人才奠定一定的基礎。通過該類實驗，學生可從原材料的選擇、材料設計、性能檢驗方法、材料的經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面加深對土木工程材料理論知識的認識，認識到土木工程材料及組成對工程結(jié)構(gòu)經(jīng)濟及使用性能的影響，培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。此外，還可以在實驗過程中鼓勵學生自主設計開放實驗項目，讓學生在教學過程中占據(jù)主導地位，以提高其積極性與主動性，激發(fā)其創(chuàng)新思維。

（三）創(chuàng)新教學方法。工程教育認證體系中要求學生畢業(yè)時具備工程基礎知識、問題分析、設計/開發(fā)、解決方案、研究、溝通等能力［10］。傳統(tǒng)的實驗教學無法完全滿足上述畢業(yè)要求，下一步可開展“實驗教學項目化”，實驗前任課教師列出幾個與工程實際相關的問題，引入工程項目概念，讓學生針對具體工程問題開展實驗，以獲得較為真實的工程體驗。如項目名稱：根據(jù)西北寒旱區(qū)實際氣候環(huán)境及水文條件，設計“西北寒旱區(qū)橋梁用C40混凝土”。研究內(nèi)容：在實驗前查閱相關資料，了解西北寒旱區(qū)實際氣候環(huán)境特點、混凝土常見病害及設計時應重點考慮的因素及配合比設計重點。要求：1.自行組建團隊，以小組為單位，分工解決實驗開展過程中遇到的問題；2.實驗過程中考慮土木工程材料的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，將可持續(xù)發(fā)展、綠色低碳、循環(huán)再利用等理念引入實驗過程中。通過上述教學方法的改革，可鍛煉學生分析問題、研究問題與解決問題的能力，同時培養(yǎng)學生的團隊合作精神，提高其溝通交流能力，實現(xiàn)培養(yǎng)能力與傳授知識相結(jié)合的工程教學目標。近年來，互聯(lián)網(wǎng)＋技術在我國高等教育行業(yè)得到廣泛應用。傳統(tǒng)的教學方式已不能滿足互聯(lián)網(wǎng)時代下高等教育的改革要求［11］。下一步應結(jié)合工程教育認證理念，將互聯(lián)網(wǎng)+技術引入土木工程材料實驗教學過程中，探索互聯(lián)網(wǎng)+模式下的混合式教學方法。如對于部分難度較大、實驗條件、實驗設備不允許的實驗內(nèi)容，可以結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術，采用虛擬仿真技術讓學生學習該部分知識，例如國防抗爆混凝土性能研究、混凝土結(jié)構(gòu)振動臺實驗等實驗儀器設備較少、難度系數(shù)較大的實驗，此類實驗可結(jié)合網(wǎng)絡資源讓學生了解并學習。將互聯(lián)網(wǎng)+技術應用于土木工程材料實驗課程中，可充分利用網(wǎng)絡資源，讓學生合理安排時間，以提高教師的教學效率與教學質(zhì)量，開拓學生眼界。豐富的網(wǎng)絡資源可激發(fā)學生對專業(yè)知識的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合思維能力與創(chuàng)新思維。上述教學方法對任課教師的執(zhí)教水平與工程素養(yǎng)提出了較高的要求，這就要求院系要定期有針對性地選派教師到工程一線，豐富教師的工程實踐經(jīng)歷，提高教師的工程素養(yǎng)。為改變教師在原有教學中的主導地位，應加強教師關于工程教育認證理念的培訓，將教師轉(zhuǎn)變?yōu)椤膀炇照摺?，指出學生在實驗開展過程中遇到的問題，并提出改善的解決方法。

（四）改進考核評價體系。教學考核體系是教學過程中非常重要的組成部分，其對于調(diào)動學生的積極性、判斷學生的綜合能力具有重要意義。工程教育認證體系強調(diào)，教師在教學過程中要堅持“過程評價”指導思想，要以學生為中心，即在教學過程中，對每位學生在實驗過程中的表現(xiàn)、解決實際工程問題的能力、在團隊中的表現(xiàn)等方面，進行跟蹤與評價，引導學生進行反思并解決工程實際問題，并結(jié)合實驗報告與成績給出綜合性評價。鑒于此，基于工程教育認證理念，筆者在土木工程材料實驗教學考核評價體系中增加過程評價，本門課程的最終考核評價體系為：平時成績（出勤10%）+過程評價（針對具體工程問題的思維擴散情況+小組配合情況+考慮問題是否全面+根據(jù)具體工程是否考慮經(jīng)濟、綠色、環(huán)保以及網(wǎng)絡學習情況等方面，共40%）+實驗報告（是否根據(jù)實驗結(jié)果對具體問題具體分析，寫作是否規(guī)范認真等方面，共50%）。

四、結(jié)論

在總結(jié)分析土木工程實驗教學過程中存在的問題的基礎上，結(jié)合工程教育認證理念與互聯(lián)網(wǎng)+技術，提出土木工程材料實驗課程的教學改革方向：1.結(jié)合土木工程材料課堂特點與工程教育認證理念，制定課程教學目標，完善教學大綱；2.將實際工程問題引入實驗教學過程中，鼓勵學生自主設計開放實驗項目，鍛煉學生解決實際工程問題的能力；3.將互聯(lián)網(wǎng)+技術應用于土木工程材料實驗教學過程中，實現(xiàn)“教”與“學”的有效結(jié)合，提高實驗類課程的教學效率與教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；4.將過程評價納入教學評價機制中，以對學生的綜合素質(zhì)進行評價，充分調(diào)動學生自主學習的積極性。

作者:薛翠真 馮瓊 喬宏霞 曹輝 李瓊 單位:蘭州理工大學