研究性实践教学在《土木工程材料》课程实验教学中的应用——以混凝土配合比设计实验为例

解国梁，薛　辉，解恒燕

(黑龙江八一农垦大学 工程学院，黑龙江 大庆 163319)



研究性实践教学在《土木工程材料》课程实验教学中的应用
——以混凝土配合比设计实验为例

解国梁，薛辉，解恒燕

(黑龙江八一农垦大学 工程学院，黑龙江 大庆 163319)

摘要：对《土木工程材料》课程的基本实验项目——水泥实验，混凝土用骨料实验及普通混凝土实验进行综合改进，形成了混凝土配合比设计综合性实验。通过任务式教学，使学生按工程实际工作程序，从材性检测、混凝土强度设计、和易性选择、混凝土配合比计算和试配、最终确定施工用混凝土配合比。将理论知识和实际问题有机地结合，激发了学生进行科研实验的兴趣。教学实践结果表明，混凝土配合比设计综合性实验改革便于落实研究性教学实践环节的教学，有利于学生综合能力的提高。

关键词：混凝土配合比设计综合性实验；研究性教学

研究性教学能有效突出学生的主体地位，促使学生成为知识的自主建构者，培养学生实践能力和创新精神，目前已成为中国高等教育改革的热点[1]。《国家中长期人才培养发展规划纲要(2010-2020)》中提出要完善现代国民教育和终身教育体系，《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号)也明确要求创新教育教学方法，进一步强调学生创新精神和实践能力的培养[2]。《土木工程材料》是土木工程专业必修的一门专业基础课，其内容丰富，信息量大，教学内容包括课堂教学和实验教学。我国各高校土木工程专业在该课程中进行了大量研究性教学的探索和实践[3]。该课程也是黑龙江八一农垦大学土木工程专业课程体系中的核心课程。

1开展研究性教学的必要性

我校《土木工程材料》实验课安排16学时，内容主要包括材料基本性质实验、钢筋拉伸和弯曲性能实验、水泥实验、混凝土用骨料实验、普通混凝土实验、砂浆实验、砌墙砖实验等。教学改革前以上实验项目均按事先分配的学时单独分散进行。各项实验内容相对独立，分割明显，同一实验项目统一安排。教师在实验前发放实验指导书，指导书针对每个实验项目给出相应的实验目的、原理、内容及步骤。学生只需按实验指导书说明按部就班完成实验操作，最后按教师设计好的格式分项填写实验报告即完成整个实验。由于该课程理论课与实验课各自独立，课程本身内容繁多，各知识点相对琐碎，加之各实验项目零散安排，缺乏逻辑性和关联性，又以演示性和验证性为主。使得学生在学习时往往会感到枯燥乏味，分不清主次 ，也难于构建系统的知识体系，并因此对课程学习失去兴趣，不能主动思考，主动实践。

目前，关于《土木工程材料》课程研究性教学的改革取得了很多成果，但实验教学环节仍存在很多问题。实验课程多仍局限于传统的教学模式，内容单一，大部分是演示性、对比性、验证性实验，学生主动参与的积极性难以发挥，不利于学生能力的培养[4]；由于各项实验内容相对独立，缺乏联系，与后续专业课联系更少，学生难于建立系统的知识体系；另外，实验成绩考核多依附于理论课，一般没有完善的评价指标，多数以学生出勤和实验报告的撰写情况确定成绩，导致学生被动学习，对实验应付了事。传统的教学模式不能满足当前人才培养的需要，为了更好地激发学生学习兴趣，培养其主动探究、独立思考和科研实践能力，有必要对现有实验教学模式进行改革，以提高教学质量。拟通过对土木工程材料课程中水泥实验、混凝土用骨料实验及普通混凝土实验的整合与综合设计，将研究性教学理念引入实验教学，以启发引导学生进行自主性、研究性学习，为同类兄弟院校教学质量的提高提供一定的参考。

2混凝土配合比设计性实验的研究性实践教学模式构建

2.1实验教学项目整合

针对以上实验教学中存在的问题，同时为激发学生科研实验的兴趣，建立主动探究，综合渗透的研究性教学模式，将《土木工程材料》实验中三个联系比较紧密的实验项目——水泥实验、混凝土用骨料实验及普通混凝土实验进行整合，形成了混凝土配合比设计综合性实验。以实际工程中混凝土结构构件所用混凝土为实验题目，为学生提供真实的实验背景，根据实际工程部位所用混凝土的强度等级、和易性要求，编制混凝土配合比设计任务书，以为施工单位提供混凝土配合比报告为任务，围绕混凝土配合比设计这个核心问题展开各项实验。学生按照任务书的要求，以解决实际问题为目的，通过小组讨论自行设计制定实验方案，并按照每个实验组自己所定方案进行材料材性检测，混凝土配合比试算，混凝土和易性和强度调整等具体实验内容。通过各种记录的实验数据并结合理论分析判断方案设计的合理性和任务完成的效果。以小组为基本单位共同敲定实验方案并完成全部实验操作，最后每组学生个人独立完成实验报告的撰写，这样安排实验，更有利于激发学生的兴趣和好奇心，为了尽快完成任务，学生必须积极搜集资料，主动思考，努力寻找解决方案，学生由被动地接受知识转变为主动地探究，也为进一步培养其科研能力创造了条件。在方案设计，实验操作，实验报告撰写，相互讨论等过程中，同学们以解决实际问题为线，将零散的概念、理论和工程实践在理论分析和具体实验的碰撞中，逐步形成系统的知识体系。在这个过程中，学生不仅学到了知识，更学会了获取知识的方法。

2.2实验前准备

实验前2周，针对混凝土配合比设计问题涉及的基本理论知识和相应原理进行讲解，同时提供各项辅助实验(如水泥胶砂强度实验、粗(细)骨料筛分析试验、混凝土拌合物稠度实验等)的视频资料，并带领学生参观实验室，使学生了解实验室现状，初步了解实验仪器设备，各种实验材料等软、硬件条件；了解实验过程、仪器、材料使用时的注意事项。为学生独立进行科研实验，解决工程实际问题做好铺垫。同时安排学生自由组合成立实验小组，每组4-5人，小组成员自行推选一人担任组长，负责组织成员并开展具体工作，在整个实验过程中，每个小组就是一个小团队，他们之间即相互独立也相互合作，还可将实验情况及时比较，及时反馈。

实验前1周下发混凝土配合比设计任务书并进行情况说明。明确实验内容，任务要求，考核标准和课时限制，并要求学生以小组为单位利用课余时间自行查阅文献和最新的标准规范，编写混凝土配合比设计方案，方案设计完成后须由指导教师审核，通过后方可进入实验室着手实验。

2.3实验实施与指导

实验过程中指导教师全程现场跟踪，扮演类似工程监理或顾问的角色，考察每组学生的实验操作是否规范，实验方法、步骤是否符合相应标准，并及时进行指导纠正。

为了缓解实验室面积不足，实验设备有限，学生人数多及教师工作量过大问题，进行混凝土配合比设计实验的相关实验室在规定课时内同时开放，方案设计通过审核的几个实验组同时开展实验，采用类似超市的经营理念——即自选自用，用后完璧归赵。这样，方案设计时不但要明确本组实验的合理安排，还要解决与其他组同时进行实验，场地、设备等的冲突问题。为了在有限课时内尽快完成任务，学生实验前必须做好充分准备，合理安排时间和实验项目顺序，还要与其他实验组协调各项基本实验的相互穿插。这一运作中，实验小组内学生要通力合作，实验小组间既要竞争又要合作，不但极大地激发了学生的学习热情，提高了学生间的相互协调、沟通能力，也顺利地完成了教师的角色转变。使教师从传统的教学核心脱离出来，而作为学生学习的促进者和教学顾问，即教师只是提出任务和问题，或在恰当的时候提供援助，而学生自然成为了解决具体问题的主体。从根本上改变了教师教学行为和学生学习方式。

2.4实验考核与成绩评定

科学的成绩考核体系在研究性教学模式中起着至关重要的作用，是学生主动学习的风向标。为了凸显研究性实践教学模式在实验教学中的作用，引导学生主动探究，自主构建知识体系，加强实践和创新能力。对《土木工程材料》课程成绩考核指标进行了重新调整。总成绩由期末卷面成绩(40%)、实验成绩(40%)和平时成绩(20%)三大基本考核项目组成，其中实验成绩由出勤(20%)，方案设计(20%)，小组表现(20%)，实验操作(20%)，实验报告(20%)构成。要取得良好的成绩，学生必须主动学习和思考，既要提高个人素质，又要注重团队精神。

3结语

实验教学是培养学生综合运用知识、实践能力和进行研究性学习的重要环节，结合当前我校《土木工程材料》课程实验教学中存在的问题和我国高等教育人才培养要求，对水泥实验、混凝土用骨料实验及普通混凝土实验进行整合改进，将研究性实践教学理念应用于实验教学[5]。教学实践结果表明，混凝土配合比设计综合性实验改革便于落实研究性教学实践环节的教学，能极大地激发学生进行科研实验的兴趣，有效地突出了学生的主体地位和教师的主导作用，有利于学生综合能力的提高。但也存在一些尚需进一步解决的问题，如教师应如何应对研究性教学对其自身知识储备和能力的调整；《土木工程材料》课程内容丰富，实验多以演示性和验证性为主，如何找到更多切入点，形成综合性，研究性实验；如何使学生尽快形成主动学习习惯，适应研究性学习需要，这些都是今后教学中需要不断总结和完善的。

[参考文献]

[1] 毛慧娟,魏建子,汪丽娜,等.基于Sandwich教学模式的《实验针灸学》研究性教学实践与评估[J].上海针灸杂志,2014(12):1180-1182.

[2] 中华人民共和国教育部.教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见[J].中国高等教育,2012(11):20-24.

[3] 郭咏梅.土木工程材料课程的研究性教学探索[J].当代教育理论与实践,2012(4):69-71.

[4] 王淑勤,刘明珠,王可心.混凝设计性实验在研究性教学中的应用[J].实验技术与管理 ,2015(11):31-34，57.

[5] 张廷，杨国胜.人工智能课程研究型实验教学的探索与实践[J].计算机教育，2010(8).

[责任编辑：金颖男]

Teaching Reform and Practice of the Course Design for Concrete Structure

XIE Guo-liang, XUE Hui，XIE Heng-yan

(College of engineering ,Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319，China)

Abstract：The common problems encountered in the course design for concrete structures were summarized and analyzed in this paper. Some suggestions about composing proposal of the course design, teaching guidance, method of task and forms of assessment would improve the teaching effect of the course design.

Key words:concrete structure course design; teaching reform and practice

作者简介：解国梁(1976-)，男，山东巨野人，副教授，从事工程结构与材料方面的教学与研究。

基金项目：黑龙江八一农垦大学校级教改课题“土木工程材料课程探究性教学模式实践与应用”。

中图分类号：G424

文献标识码：A

文章编号：2095-0063(2016)03-0122-03

收稿日期：2016-01-17

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.03.033