基于“四位一体”的土木工程实验教学改革与实践

邵晓蓉

[摘 要]分析了高校土木类课程实验教学中存在的问题，提出了以学生为中心、教师为辅助的教学理念，建立课程团队学习模式，采用多元化教学，实行全方位过程化考核：实验前加强预习，实验中采用“学生陈述法”，全面地进行质量监控。实践证明，这能充分调动每个学生在实验教学中的自主性、积极性，有利于鼓励学生发展个性，为应用型高级专门人才的培养奠定坚实的基础。

[关键词]实验教学；自主学习；过程监控；团队合作；课程改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）07-0152-03

实验教学比理论教学更具有直观性、实践性等特点。土木工程类实验大多作为专业课程的一个附加环节，是理论教学的补充和验证。土木工程类实验，缺乏系统性、效益性，学生积极性不高，实验效果不理想。为解决这一问题，建立新的实验课程教学模式，我们进行了一些研究和探索。

一、传统实验教学存在的问题

（一）学生主观上不重视实验，预习效果差

其中的主要原因有：实验课依附于理论课，所占总成绩比例低，一般≤20%；实验分组3-4人，学生可以“搭便车”；实验考核方式单一，主要以实验报告为准，导致有些学生什么都不做，照样能顺利通过。

（二）学生在实验中缺乏自主性

在整个实验教学中，尤其是基础性实验课，多是验证性实验，相对简单，学生提不起兴趣。学生始终处于被动状态，基本上是教师讲，学生照着做，在实验过程中学生缺乏自主学习的动力。这种教学方法，学生的自主学习能力和动手能力都得不到提高，影响了实验教学效果。[1] [2]

（三）教师指导过细

在传统的实验教学中，每次实验前由是教师准备好仪器设备和耗材，陈述实验目的、原理、步骤等，并进行操作示范，教师唯恐学生不明白。教师过多、过细地指导，导致学生不预习，进实验室时一无所知；实验只是“依样画葫芦”，学生缺乏独立思考，这种实验难以培养学生发现问题、解决问题能力。这种手把手的实验教学方法，抹杀了学生的积极性、主动性，难以培养其学习兴趣和探索精神。[3]

二、实验教学改革的措施与创新

（一）改革教学方法

以往教师手把手式的教学，过细、过多的指导，极大地影响了学生自主学习能力，导致学生只是机械地完成教学任务，严重偏离了应用型人才培养的目标。

新的实验教学模式要求学生加强实验前预习，并汇报预习情况，迫使学生在实验前自主学习，清楚实验内容并设计实验方案；要求学生讨论方案，然后向教师汇报，这锻炼了学生的团队合作能力和表达能力。而教师作为引领者，要审核学生预习情况、实验方案，当学生存在困难时，要积极地启发学生，引领其积极思考，而不是直接给予答案。

（二）更新和整合实验教学内容

实验课独立设课是近几年高校实验教学改革的一项重要内容，是彻底转变旧的教学观念，贯彻以人为本、能力培养的新理念。为提高实验教学效率，培养学生工程素质，提高学生的动手能力，我们对本科生的培养方案相关实验教学内容进行了改革。本实验课由原先的材料力学实验、结构试验相关内容整合而成，并独立设置为实验课，独立考核，改变了以往实验课依附于理论课的情况。整合优化了实验教学内容，以能力培养为主线，实行层次化教学，逐渐增加深度和难度，最终实现培养学生解决工程实际问题的能力。[4] [5] [6]

独立设课后的实验课时，比以往都有所增加，例如“电阻应变片的粘贴试验”由2学时变成3学时，这样学生的实验时间比较充裕，解决了教师不示范，学生做实验速度变慢的问题。所以，在几年的实施过程中，除了个别小组，一般都能按时完成实验。

三、“四位一体”的实验教学模式改革与探索

土木工程实验教学团队在多年的探索和实践中，形成和创造了“四位一体”的实验教学模式，其具体是指学生中心化、团队合作化、教学方法多元化、考核过程化。这种教学模式为培养土木工程类应用型人才提供了宝贵的实践经验和改革思路。

（一）学生中心化：凸显学生中心地位，提高学生独立实验能力

新的课程教学模式，从检查预习情况，到实验操作、沟通合作、实验数据分析等环节，都强调学生的中心地位、主体地位。教师由原先的手把手地教，变为审核、监察和引导，即审核学生的预习情况、实验方案；监察学生实验参与情况，操作规范性，沟通合作性，探索创新性等。在课堂上，忙乎的不是教师而是学生，学生的主动性得以激发，口头表达能力也得到了提高，这也培养了学生团结合作精神、实事求是的科学态度及探索创新的精神。

本实验课的主要任务是学习基本的测试技术，整个实验过程全部由学生唱主角：预习指导书、陈述实验内容、动手做实验、处理数据，收集资料并撰写专题报告，学生时而独立学习，时而团队合作，在规定的时间里，学生们要完成一个个全新实验，也必须相互合作、相互商讨，全力投入。

（二）团队合作化：建立课程学习团队模式，提高与人合作的能力

着力营造一个有利于激发学习兴趣、引导学生进行探究式学习的教学环境，形成了一套课内与课外、理论与实践相结合，有利于学生个性发展和应用能力培养的实验课程教学体系。通过组建学生学习团队，制订团队学习计划，构建了一种充满互动、合作、探究的学习模式。

在具体教学中，以一个班40人为例，学生分成10组，每5组有一个指导教师，学生以学号为序，4人组成一个团队。因为工作后，无法挑选同事，同事的年龄、性别不同，个性、脾气差异犹大，要一起完成工作，就必须调整自己，学习与人相处；要学会与不同的人合作，这样才能共同做好一件事情，在合作的氛围中应各自发挥长处，这样才能最终取得团队合作的成功。而现在，按学号为序进行分组（模拟工作环境）以及合作做实验（模拟课题组），对学生来说就是一个很好的锻炼。

（三）教学方法多元化：转变教师角色，采用多种教学手段

转变教师角色，不再拘泥于原来的教学方法，而是采用多种方式：课前自主学习、课程网站辅助、“做中学”、多媒体形象化教学、以赛促改、搭建工程背景等。这些为学生提供了更加直接、形象、自由、不同层次的实验学习途径，把学习的主动权还给学生，使学生成为真正的课堂主人。设立了创新设计型实验 “以赛促改”，为浙江省新苗计划项目、浙江省大学生结构设计竞赛（全国大学生结构设计竞赛）提供平台支持。参赛队员需要测定参赛材料的力学性能，自己制订实验方案、加载制度、选择仪器设备，这些全部由学生设计，教师给予适当的指导，这是一种新的尝试。几年来，已有不少学生自行设计、自行实验，取得了很好的效果。

搭建工程背景，提升理论联系实际的能力。一方面，由于授课对象是大一新生，学习热情高，但缺乏专业知识和概念，缺乏对各种结构的感性认识，学生感觉迷茫；另一方面，书上的很多理论知识都是实际结构简化后的理想化模型。结合以前的教学经历，很多学生嘴上说着“理论联系实际”，事实上却不知道该如何去做，不知道怎么样才能联系。所以我们设置了小专题，借以激发学习兴趣，让学生真正明白理论是如何来自实践的。例如有一个小专题是根据实验对象——悬臂梁的模型，要求学生寻找实际生活中的悬臂结构，自行收集素材，以自己的理解进行必要的分析，并形成一篇专题报告。等到评定时，每组派一个学生上台讲述，然后指导教师、各小组之间互相评价。在此过程中学生能取长补短，提高自己的行文与表达能力。

（四）考核过程化：完善实验教学质量评价体系，进行全方位过程化考核

加强预习环节考核，提升预习效果和语言表达能力。正式实验前，要求各组学生用自己的语言向教师汇报实验方案，讲清楚做什么？怎么做？规定时间内（每组5分钟左右，总时间控制在半小时内，跟以前教师讲解和示范的时间差不多）轮流汇报，教师根据汇报情况打分后，才能开始实验。教师不再讲解和示范，学生讲教师听，并接受教师提问，我们称之为“学生陈述法”。实践证明，这种方法有助于提高学生的口头表达能力和科技文献的阅读能力。

实行实验过程考核，全面地进行质量监控。实验过程进行现场打分，教师要仔细观察学生的动手操作情况、参与程度，操作过程规范性，实验结果偏离程度，实验结束后仪器归位情况，以及组员之间合作、沟通、协调能力，然后给出学生成绩。当学生遇到各类问题时，指导教师应根据实际情况进行启发式地引导，让学生自己去思考，寻找答案。对于部分不愿意动脑筋，只想要现成答案的学生，更要耐心引导。现场打分能较全面的对实验过程进行质量监控，反映出较好的实验效果。当面打分，杜绝了学生偷懒、玩手机的现象，对于自己投入不够而被扣分的，学生也心服口服，因此学生都能认真投入地做实验。

进一步完善土木工程实验教学质量评价体系，实现全方位过程化考核。本实验的评价分为五个方面。

实验成绩实行全方位过程化考核，能充分调动每个学生在实验教学活动中的积极性。学生要想取得好成绩，不光是期末考试要考好，平时也要努力付出。这样学生靠最后两周疯狂学习的念头就会打消，慢慢地会注重平时的积累，做事情也会脚踏实地，一步一个脚印的走好。

四、实验教学改革的成效

课程改革成功与否，不是由教师说了算，关键在于参与的学生们的评价。自从课改实施4年多来，有2个专业的学生参与其中，课程结束后，每个学生都回答了一个问题：你认为实验课采取哪种形式更好：1.传统模式：教师讲解、示范；2.改革后的新模式：学生讲解实验内容，教师负责答疑解惑；3.其他形式。

许多学生认为第一种模式只是一次模仿的过程，降低了自己的自学能力，并表达了自己动手探索、自主学习的愿望。71%的学生选择了2，有的学生毫不掩饰自己的喜欢情绪，有的学生看得更远：大学应该是一个让你学会如何学习的地方，离开这里，我们还会碰到许许多多问题，需要自己想办法解决。因此，自主学习的能力十分重要，实验能采用这种形式，多了一步我们自己思考的过程，对实验的掌握、理解也会更加透彻。多数学生认为这有利于提高自学能力、动手能力、创新思维能力、团队合作能力（强调能增进彼此的友情），认为学生讲解实验内容，能起到督促作用，避免偷懒，使实验不再枯燥乏味。同时在自我摸索、团队合作和分工中学到了课本上所学不到的东西，不少学生提到了完成实验后的成就感让人兴奋，一点一滴的成就感汇聚成自信，觉得自己所做的是一份有意义的事，并从中感受到了乐趣。这种模式会使人产生一种积极主动的态度，让自己更加努力和勤奋，创造性地完成任务，从而去迎接更有挑战性的工作。

选择3的学生：没人提出新的建议，基本上只是前二种的结合，在第二种模式的基础上，希望教师适当的讲解和示范一下。

调查中我们发现，比较好学的班级，自觉、成绩好，所以多愿意自己做；成绩相对较差且缺乏自信，又不想自己看书动脑筋的学生会选2，这样的学生少一些；女生较多的班级，由于有依赖性、不敢冒险、不太敢动手，选3的较多。

从调查来看，真正完全反对课改模式的人很少。对新事物（新实验、新设备、新知识）的恐惧和不了解、缺乏对新事物的热情、不愿意花时间和精力去研究、出于内心的胆怯和对实验结果的不确定、害怕失败等因素，导致学生做出了不同的选择。

五、结语

课改后以学生为本、团队学习、全方位过程化考核的实验教学模式，充分激发了学生的潜能，迫使学生主动学习，提高了学生的学习自主性和做实验的热情。学生从“要我学”到“我要学”，学生的学习兴趣和积极性得到了提高，形成了良好的实验教学氛围，为应用型高级专门人才的培养奠定了坚实的基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 傅乐荣，李尧，余五新.应用型高校工程材料与热处理课程实验教学改革的探讨和实践[J].教育与职业，2011（9）：161-163.

[2] 吕淑平，王科俊，于鑫.“四自主”实验教学模式的开展与研究[J].实验技术与管理，2014（6）：12-14.

[3] 潘毅群，李玉明.建筑环境综合测试与评价实验的教学改革[J].实验室研究与探索，2012（3）：136-137.

[4] 黄大明，秦钢年.专业实验课综合性实验的创新设计与教学实践[J].实验室研究与探索，2011（6）：247-250.

[5] 周莉，韩雪，杨海涛.应用型人才培养的土力学实验教学模式改革与实践[J].黑龙江高教研究，2014（3）：168-170.

[6] 梁丽.构建分层次实验教学体系，培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2014（1）：217-219.

[责任编辑：陈 明]