工程教育認(rèn)證下的土木工程材料實驗教學(xué)

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摘要：土木工程材料在建筑設(shè)計、土木施工和工程管理等多個方面應(yīng)用廣泛。土木工程材料實驗作為一門實踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及范圍廣、應(yīng)用型強(qiáng)、對學(xué)生的可操作性要求高。文章結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證和OBE教學(xué)理念，從實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中的實驗大綱、教學(xué)方法、實驗內(nèi)容和手段等方面進(jìn)行了探討，通過實驗教學(xué)改革實踐表明，實驗效果取得良好成效，豐富課程教學(xué)內(nèi)涵，提升學(xué)生工程實踐能力，錘煉學(xué)生工程職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；土木工程材料實驗；實驗教學(xué)；改革探討；應(yīng)用效果

前言

土木工程材料實驗課程是土木工程專業(yè)一門集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課程。在一些地方本科院校，由于院系發(fā)展不均衡造成儀器設(shè)備更新不到位、專職實驗人員短缺，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)難以落到實處，傳統(tǒng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)多以教師演示，學(xué)生模仿操作，被動式地接受，學(xué)生積極性不高，創(chuàng)新意識匱乏。而按照2017年新修訂的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[1]，從學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊伍和支持條件7個方面綜合考慮，首尾相接、互相影響、形成一個閉環(huán)模式，呈現(xiàn)環(huán)環(huán)相扣、螺旋上升態(tài)勢。為滿足以學(xué)生為中心和面向產(chǎn)出的國際通行的教育模式，突出開設(shè)同一專業(yè)不同兄弟院校的特色，在新時代工程教育認(rèn)證背景下，亟需審視本課程的定位和目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，謀劃教學(xué)設(shè)計，轉(zhuǎn)變教學(xué)職能，完善教學(xué)模式，重塑課程體系，建立長效的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，達(dá)到畢業(yè)要求設(shè)定的培養(yǎng)目標(biāo)。本文主要基于許昌學(xué)院土木工程學(xué)院的土木工程材料實驗課程開展的實驗教學(xué)改革進(jìn)行探討，對促進(jìn)基礎(chǔ)實驗課程教學(xué)和專業(yè)的工程教育認(rèn)證建設(shè)具有一定的現(xiàn)實意義。

1土木工程材料實驗課程介紹及存在問題

土木工程材料實驗課程主要研究利用實驗原理和技術(shù)檢測手段，依據(jù)現(xiàn)行的實驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢測材料的基本性能和探尋因素影響規(guī)律。它是土木工程材料的一個重要組成部分，與大量的工程實際問題緊密相連。其課程內(nèi)容包括實驗基礎(chǔ)理論知識、基本層次實驗驗證和開放創(chuàng)新實驗摸索。通過課程學(xué)習(xí)與實驗操作，主要完成本專業(yè)學(xué)生貫徹執(zhí)行技術(shù)規(guī)程能力、儀器操作能力、土木工程材料取樣和性能檢測能力的培養(yǎng)，能夠借助所學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本理論驗證工程結(jié)構(gòu)中實驗方案的合理性和保障現(xiàn)場施工過程的質(zhì)量控制，并逐步形成未來職業(yè)工程師的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)。“土木工程材料實驗”課程一般集中安排在大一上學(xué)期，緊隨理論課程進(jìn)度依次開展，這樣極其容易造成實驗室在下學(xué)期閑置和實驗時間集中安排，不僅對實驗儀器設(shè)備造成浪費(fèi)、利用率不高，還有可能形成時間周期短、教學(xué)任務(wù)繁重、教學(xué)效果不明顯等不良后果。實驗設(shè)備大部分用于教學(xué)，實驗室開放程度低，承擔(dān)的社會服務(wù)功能不夠。目前專職實驗教師人員匱乏，理論課任課教師兼任的現(xiàn)象較為突出，材料實驗需要做大量的前期準(zhǔn)備工作，比如瀝青性能實驗的試樣制備耗時耗力，在學(xué)生操作細(xì)節(jié)上的把控，其精力明顯不足。土木工程材料課程具有知識點(diǎn)繁多瑣碎，體系分散，章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性不大的特點(diǎn)，學(xué)生多為機(jī)械性記憶，學(xué)習(xí)興趣低落[2]。以此為基礎(chǔ)的實驗課程，學(xué)生的理論課程體系意識模糊，反饋效果不良，導(dǎo)致實驗課程出現(xiàn)“走馬觀花”式的學(xué)習(xí)現(xiàn)象。土木工程材料實驗以基礎(chǔ)驗證性實驗居多，如集料的堆積密度和表觀密度測定實驗，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間和安定性檢驗實驗，集料篩分實驗，砂石含水率實驗、鋼筋力學(xué)性能實驗、新拌和混凝土和易性評價實驗、瀝青基本性能實驗等幾大類。材料實驗的內(nèi)容眾多且繁瑣、分散不系統(tǒng)，缺乏創(chuàng)新性、多學(xué)科交叉、綜合設(shè)計性。涉及的基本概念和理論以敘述為主，經(jīng)驗性結(jié)論居多，學(xué)生興趣不濃厚、積極性不高。這種記憶性的實驗課程內(nèi)容難以與習(xí)慣于傳統(tǒng)計算和問題思考的工科學(xué)生相契合，同時注重材料的基本性能，忽視其實際的聯(lián)系，工程案例相對較少，學(xué)生覺得課程枯燥乏味。

2以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向和

持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)設(shè)計高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會編制的高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[3]一書中提到的土木工程專業(yè)實踐教育體系中的實驗領(lǐng)域的核心實踐單元涵蓋有土建材料的基本性能測定、鋼筋力學(xué)和機(jī)械性能檢驗、水泥物理性質(zhì)檢驗和強(qiáng)度等級評定、砂石級配含水率和含泥量測定、混凝土和易性評價和強(qiáng)度評定以及瀝青3大技術(shù)性質(zhì)的測定。內(nèi)容豐富，知識體系完善，各個實踐單元內(nèi)在相互聯(lián)系，形成一個有機(jī)的整體。筑在工程教育認(rèn)證背景下，學(xué)生對實驗課程的學(xué)習(xí)應(yīng)該在提升工程試驗實踐能力的要求下開展。為此，任課教師的課程設(shè)計應(yīng)該是處處體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用型能力的培養(yǎng)。通過分析土木工程材料實驗在土木工程專業(yè)培養(yǎng)中的課程定位和課程性質(zhì)，認(rèn)為土木工程材料實驗是構(gòu)成土木工程材料課程中的一個重要實踐環(huán)節(jié)，主要演繹著測試方法選取操作和實驗數(shù)據(jù)分析處理這些基礎(chǔ)能力的掌握以及綠色建筑、節(jié)能環(huán)保意識的強(qiáng)化和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的角色。對應(yīng)的畢業(yè)要求的一級指標(biāo)點(diǎn)[4]：畢業(yè)要求3———針對土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，在滿足社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素制約下，提出合理的設(shè)計、施工和管理方案或工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；畢業(yè)要求4———能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；畢業(yè)要求7———能夠理解和評價針對土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。將一級指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行逐步細(xì)化，分解若干個二級指標(biāo)點(diǎn)，支撐畢業(yè)要求的二級指標(biāo)點(diǎn)與實驗課程的目標(biāo)實現(xiàn)一一對應(yīng)關(guān)系。

3實驗教學(xué)改革

為全面改變重理論、輕實驗的局面，堅持以學(xué)生為中心，不斷加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比重。按照指導(dǎo)規(guī)范指定的實驗領(lǐng)域的核心實踐單元，結(jié)合院系實驗室實際情況，設(shè)定實驗學(xué)時是16學(xué)時，為1個必修學(xué)分，單獨(dú)設(shè)置一門課程，包含于集中實踐環(huán)節(jié)。在實驗項目布局中，優(yōu)選實驗項目，合理調(diào)整實驗開設(shè)順序，按照實驗?zāi)K開展，各實驗?zāi)K之間相互聯(lián)系，前后呼應(yīng)，比如材料的基本性能測定模塊中的砂石表觀密度和堆積密度測定實驗、含水率實驗與后期的混凝土配合比實驗緊密相聯(lián)。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，為達(dá)到提升學(xué)生應(yīng)用型能力的培養(yǎng)目的，采用小班分組教學(xué)模式，便于對學(xué)生實驗操作細(xì)節(jié)把控[5]。實驗教學(xué)全過程把控流程圖實驗課程開始之前，向?qū)W生下發(fā)實驗檢測規(guī)范、實驗檢測視頻播放平臺和材料檢測微信公眾號，其目的是發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性，學(xué)生實驗預(yù)習(xí)成果通過課堂提問、微助教搶答等環(huán)節(jié)體現(xiàn)出來，作為學(xué)生平時成績評定一個重要依據(jù)[6]。實驗報告撰寫中的實驗數(shù)據(jù)表格填寫和建筑工程施工技術(shù)檔案資料相一致，將今后實驗室工作內(nèi)容映射到實驗檢測學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，強(qiáng)化工程實體責(zé)任。實驗數(shù)據(jù)處理應(yīng)實事求是，對于結(jié)果偏差較大的問題，要積極分析其原因，找尋問題發(fā)生根源，養(yǎng)成操作規(guī)范性、數(shù)據(jù)真實性、團(tuán)隊協(xié)同性的習(xí)慣。實驗成績由平時成績、實驗報告和現(xiàn)場實操3部分加權(quán)構(gòu)成?，F(xiàn)場實操環(huán)節(jié)隨機(jī)抽取實驗項目，評判實驗原理是否熟悉、實驗操作是否規(guī)范和實驗數(shù)據(jù)處理是否準(zhǔn)確等內(nèi)容。

4結(jié)語

隨著我國“雙一流”建設(shè)高校和“雙一流”建設(shè)學(xué)科的深入發(fā)展，如何培養(yǎng)工程教育認(rèn)證背景下土木工程專業(yè)特色的應(yīng)用型人才，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識，是各工科院校亟需考慮的重點(diǎn)。針對目前國內(nèi)工科院校實驗教學(xué)現(xiàn)狀，分析其存在問題和不足之處，筆者認(rèn)為，土木工程實驗課程結(jié)合土木工程學(xué)科發(fā)展，積極探索教學(xué)改革，在實驗內(nèi)容上推陳出新、接軌科研，挖掘?qū)W生探尋最新研究的潛能；在實驗項目上巧妙布置、前后貫通，引導(dǎo)學(xué)生建立實驗體系的思維；在實驗講授上對照規(guī)范、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，督促學(xué)生肩負(fù)建筑行業(yè)的擔(dān)當(dāng)。

參考文獻(xiàn)

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作者：王躍東 陳帥 唐東旗 單位：許昌學(xué)院土木工程學(xué)院