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土木工程材料实验应用型教学改革探究

2020-02-25 09:56 来源:土木工程论文 人参与在线咨询

摘要:土木工程材料实验是一门专业基础课实验,要对土木工程材料实验教学引起足够的重视,加强对学生的实践能力和实验创新意识的培养,以期提高实验课程的教学质量。文章分析了土木工程材料实验的现状,就应用型土木工程材料实验课程存在的问题,从教学内容、教学模式、评价体系、教学手段等方面改革实验教学,调动了学生参与实验的积极主动性,增强了学生的创新意识,实验效果显著提高,为培养应用型人才奠定了基础。

关键词:土木工程材料实验;教学改革;实验课程;应用型

土木工程材料课程是土木工程专业的专业基础课程,该课程在土木培养方案中起承上启下的作用,是学生认识专业课的桥梁。而实验教学是土木工程材料课程重要的教学环节,学生通过课程可以熟悉、验证及巩固土木工程材料课程的理论知识,掌握基本实验技能的基础上进行科学研究的基本训练,培养分析问题和解决问题的能力。但目前实验课依附于理论课,以我校为例,土木工程材料共40学时,理论课程32学时,实验课时8学时,总学时少,实验课时更少且以验证性实验为主,综合性或设计性实验比较少,创新性或研究性实验很少。同时,实验课安排同理论课一样,一次两个学时,有限的学时导致材料试验很难做完,实践操作不够深入,没有起到培养学生动手能力的作用,难以满足社会对应用型人才的需求。本文结合土木工程材料实验课程教学现状,从教学内容、教学方法、评价体系、教学手段等方面探究土木工程材料实验的教学改革。

一、实验课程的组成

土木工程材料实验课程主要由基础实验、开放实验和高校大赛实验三部分组成。基础实验包括材料密度、标准稠度用水量、胶砂强度测试等常规实验项目和混凝土强度实验、混凝土和易性实验、砂浆性能实验等综合性实验。开放实验主要作为基础实验的补充和拓展实验,要求学生对实验方案、实验步骤、实验原材料选择、实验方法确定、实验操作和实验结果等全过程进行规划、操作、总结和分析,可以不同程度地提高其专业技能,帮助学生形成一种创新意识和创新思维。高校大赛实验主要是指混凝土材料和结构设计大赛,要求对混凝土设计、成型、养护、性能测试以及结构加载等内容进行实际的操作,激发学生学习积极性,是一种有效选拔创新型应用人才的方法[1]。

二、实验课程的现状

(一)实验课时较少、内容陈旧

伴随着高校的扩招,如今土木工程专业每班人数达到几十人不等,然而很多高校对实验教学在创新型应用人才培养方面的重要性认识不足,使得土木工程材料实验课时所占比例很低。我校土木工程专业本科人才培养方案规定土木工程材料课程总学时为40学时,理论讲授32学时,实验8学时,实验课时数被压缩,同时还受到了实验环境因素的极大限制,难以满足教学需要。所使用《土木工程材料》教材陈旧,其中的规范早已过时,教学内容没有跟上土木工程材料的新发展,如材料仅涉及砂石子、水泥、混凝土、钢筋等常规土木工程材料,而许多新材料和新方法没有写进教材,实验教学与时代脱节。如再生骨料混凝土已成为土木工程界研究的热点,但目前为止很少有实验教学内容涉及其性能的测试方法。

(二)师资力量薄弱,教学考核片面

作为应用型高等院校,建设一支教学结构稳定合理的实验教学团队是提高实验教学质量的关键环节。然而受传统教学观念影响,实验教学工作被认为是教辅性的,不受重视,尽管实验室工作比较繁忙,但在待遇、职称评定等方面比较差,重点在职称环节上,实验职称系列最高是副高级别,这严重束缚了人才的发展,导致高学历的毕业生和高职称的教师不想去实验室工作,有的甚至评聘上高级实验师直接转岗,造成了实验室师资不稳定,力量薄弱,这些问题严重影响到整个实验队伍的发展壮大[2]。对实验成绩评价依旧是采用传统的方法,简单归于试验数据是否正确,因此为了得到更好的成绩,很多学生相互抄袭、修改甚至伪造数据,教学考核简单粗暴,缺乏科学评价体系,极度不利于学生能力的培养,更别提培养创新型应用人才了。

(三)重理论,轻实践,创新性不足

实验课内容一般是先重点讲授理论内容,再安排实验课程巩固所学,而实际上由于班级和人数较多,实验的教学场地狭小,实验课程计划安排严重滞后,知识前后联系不上;加上由于教师受传统实验教学模式的影响,一般仅仅介绍实验目的、方法和步骤,然后操作演示,交代注意事项,学生按照实验指导书完成实验,获得数据并处理,完成实验报告,但是同一组实验报告往往类似,相互之间抄袭现象严重,效果非常不好。这种重理论、轻实践的教学模式,严重影响了学生发挥主观能动性,无法引起学生兴趣,不利于培养学生的创新意识和应用能力。

三、实验教学改革

(一)更新实验教学观念

如何将教学观念渗透到日常教学中,如何协调教学观念中和谐关系,需要教师们思考。在实践中,教学观念不仅引导着教学行为的开展,也是教育观念的真实依据,教师的教学观念直接作用在教学效果中。实验教学以引导为主,而非机械性灌输,应注重学生兴趣、分析问题和解决问题能力的培养。重点把握实验教学内容和结构,运用恰当的教学方法,将教学观念运用到教学中,是提高实验教学质量的前提[3]。实验课程可增加自主学习讨论部分,学生利用业余时间熟悉实验方案、内容和仪器设备的操作方法,加强对相关知识的掌握,促使学生在实验前能够对内容有所了解。在实验课堂上加强与教师讨论环节,扩展学生知识面,引导学生对实验过程中的现象进行分析和解释,充分调动学生积极主观能动性,从而激发学生的兴趣和提高学生的创新应用能力。

(二)优化实验内容和教学手段

根据实验课程难易程度将实验设置为基础性实验、综合性或设计性实验、研究性实验或创新性实验三个层次。每一类型实验,设计多个题目,补充多方向、多梯度的实验内容,既避免了学生相互抄袭实验报告,也满足不同层次和学有余力的学生,极大地提高了实验教学质量。加强实验指导书和相关实验课程教材的建设,积极开展综合性、创新性和设计性的实验项目,激发学生做实验的兴趣和创新应用能力培养[4]。现代信息技术手段的使用不仅弥补课时少、耗时长、仪器少对实验课程造成的不足,还提升学生的自主学习能力,拓展了教学内容。在实验教学课堂上,由于多媒体的多样性特征,实验教师可以通过动画演示、视频录像以及仿真模拟的现代化多媒体教学,充分调动大学生的眼、手、脑等器官,集中其注意力。实验教学中往往要进行实际操作演示,但是又受到时空的极大限制,这种情况下可运用多媒体教学获得一定突破,再现实验操作,做到图文并茂、声像结合,将要学的实验设计操作内容融于其中,紧张呆板的实验教学变得轻松愉快,对实验各个方面的理解掌握更加深刻。例如在教学水泥实验课程中,首先观看老师和学生做水泥凝结时间实验的视频,营造出真实的实验氛围,在观看录像的同时对内容进行消化,视频播放结束后,学生们都想动手,于是趁势指导学生模拟实验,学生很快地掌握了实验材料准备、实验设备操作规范和实验步骤。紧接着再次静音播放音频,实验教师角色让学生亲自去扮演,学生们表现出极大兴趣,积极主动地投入到实验中,学生利用听到、学到的实验知识去探索实践领域。在操作练习中,利用多媒体技术设计一个与建筑生活相关的水泥厂,让学生利用学到看到的知识去水泥厂指导安排生产,提高了实际运用和解决问题的能力。现代信息技术改变了教学形式,轻松掌握了水泥实验基本知识和注意事项,学得更轻松,思维更活跃,注意力更持续稳定,实验教学效果更佳。

(三)改革管理模式和评价体系

赋予实验教师安排实验课程的权利,摆脱理论课时的束缚,教师可以根据学生实际情况、实验进度,及时调整课堂上课时间,要以学生是否掌握实验相关技能和培养分析问题、解决问题能力为主,而不应该以机械式的固定课时来要求。同时,在实验教师有限的情况下,加强实验室管理,提高实验室的开放程度,增加课外自由课时,激励学生积极主动参与实验。改变以往只以实验报告确定实验成绩的单一评价模式,重视学生在实验过程中学到的知识,考虑实验完成时间、实验操作规范、实验卫生清理情况、分组实验讨论和实验报告撰写等方面的因素,对学生实验成绩进行综合评定,积极引导学生学习和思考,促进学生分析问题和创新性应用能力的培养。

四、结语

土木工程专业作为我校特色建设专业,实践环节是土木工程专业学生培养的重要一环,为建设地方特色高水平大学,积极实施教育部“卓越工程师教育计划”,满足我校培养创新型应用型人才的目标,实践课程的改革迫在眉睫。本文就土木工程材料实验课程的现状,从实验课程的教学理念、实验内容与评价、教学手段等方面进行了探索,实验教学改革提高了实验教学质量,激发了学生兴趣,实践教学改革成果显著,在第九届全国大学生结构设计竞赛中荣获一等奖,首次斩获大赛唯一的最佳创意奖,是省属高校首次获此殊荣,为培养创新型应用型人才奠定了基础。

参考文献:

[1]李果,姬永生,袁广林,等.《土木工程材料》创新性教学应用研究[J].高教学刊,2018,(17):27-29.

[2]高俊丽.国外土木工程材料实验课教学特点及其对我国的启示[J].高等建筑教育,2014,(6):50-53.

[3]刘广英.基于应用型本科院校土木工程材料实验课教学改革[J].普洱学院学报,2018,34(4):128-129.

[4]刘杏.土木工程材料实验课程的教学改革[J].安阳工学院学报,2017,16(2):126-128.

作者:潘长春 单位:安徽理工大学

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