土木工程材料设计性实验教学的改革与探讨

孙岩

摘要：文章结合应用型人才培养的发展思路，通过分析“混凝土的配合比”的土木工程材料实验，探讨了设计性实验教学应用在土木工程材料实验教学上，以及在教学过程中应采取改进的原则、方法和步骤，提高学生的学习兴趣和动手能力，使得学生的理论学习与实验实践紧密的结合。

关键字：设计性实验；土木工程材料；理论教学；实践教学

【分类号】G642；TU578.1-4

近几年，很多院校都提出培养应用型人才的发展思路，应用型人才的培养显然更加注重的是大学生的实际动手能力和创新能力的培养。这就要求在实验实践课教学过程中尽可能多的让学生参与到实验中，而不是传统的实验课教学的那种模式，老师按实验指导书进行讲解，学生按实验步骤进行操作，最后说明一下实验现象得出实验结果，撰写实验报告，整个实验就结束了。开展设计性实验是要让上实验课的学生都要参与到实验课教学中，真正的让学生融入到实验课教学，提高学生的实际动手能力，让学生在实验教学活动中处于积极主动的学习状态，发挥学生主观能动性，以达到提高实验教学质量的目的，为以后学习和工作打下良好基础。

1、实施设计性实验教学的意义

在传统的土木工程材料实验课教学情况下，实验教学方法是验证性的，即给出具体实验仪器、实验原理、实验步骤等具体内容由学生“按部就班”地完成实验，这样完成实验当然比较顺利，改成设计性实验则有较大的不同。在本科生的实验教学中实施设计性实验，能够培养学生的创新精神和创新能力，使学生的理论知识和实践教学能够更好的结合，同时能够使学生培养成敢于创新和勇于创新的精神，为以后的学习和工作打下坚实的基础；实施创新性实验教学可以培养学生探索钻研的精神，有利于学生们今后科研工作的发展[1，2]。

2、实施设计性实验教学的思路和步骤

在实施设计性实验过程中，为了使整个实验既能突出学生的创新，又能够让学生顺利的完成实验，将整个设计性实验分为三个阶段进行：第一阶段，结合教材和实验指导书，学生以自学为主，自己动手进行基本的实验操作；第二阶段，开始进行设计性实验，学生分组进行实验，每组5-8人，根据教材和实验指导书，以及查阅相关的文献资料，自拟实验题目，明确实验目的写出实验报告内容，最后经过实验教师审阅修改方可实施；第三阶段，对实验报告内容进行实验，实验教师可以对关键性的步骤进行指导，最后得出实验数据，整理数据并分析结果，写好总结报告[2]。

3、实例分析

我们现在拿“混凝土的配合比”实验为例，来分析说明设计性实验的整体思路。

“混凝土的配合比”是指混凝土中各组成材料的用量或各组成材料之重量比。其设计实验目的就是通过计算、试配、调整等步骤，熟悉混凝土配合比的设计全过程。[3]从“混凝土的配合比”的定义和实验目的就可以看出，在进行混凝土配合比试配之前需要计算混凝土各个组成材料的用量，以及测定其各组成材料的物理性质。比如普通混凝土是由砂、水泥、水、碎石等组成，为了提高混凝土的强度特性有时还需要按照一定的比例加入混凝土外加剂。在进行配合比试配前需要知道砂、水泥和碎石的物理性质。即碎石需要测定密度、表观密度、孔隙率、吸水率、含水率、还要测定碎石的级配曲线等，水泥需要测定水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性和水泥强度测定等；砂需要测定砂的细度模数、含水率、堆积密度和视密度等。以上这些物理性质的测定也就是上面所说的设计性实验的第一阶段学生需要自学的主要内容。如果我们依次按照实验指导大纲的要求进行，学生做实验也都比较机械式，根本没有目的性，收获也会很少。

在学生拟实验题目、提出实验目的后，由于混凝土配合比的实验原理较复杂，故应给学生讲明实验原理，讲明混凝土的配合比设计的计算方法，以及配合比设计中三个基本参数计算方法和内在关系，即：①水与水泥之间的比例关系，用水灰比表示；②砂与石子之间的比例关系，用砂率表示；③水泥漿与骨料之间的比例关系，常用单位用水量来反应混凝土的用水量[3]。

所以，作为设计性实验，整个实验的过程就是：首先就要测定各个组成材料的物理性质参数，再根据各个参数值和混凝土配合比计算公式进行计算，确定水灰比、砂率、用水量的值，再进行实验得出实验结论，撰写实验报告。

4、小结

通过开展设计性实验，可以使学生的理论知识和实践能力有很大的提高，能够使学生进一步加深对理论知识的理解，学习的更加扎实，通过实际操作提高了学生的动手能力；还培养了同学之间的团队协作精神；实施设计性实验，提高了学生的逻辑思维能力，对以后的毕业设计和再深造都打下了坚实的基础，对教学质量的提高也起到了一定的作用。

对于学生在设计性实验中遇到的问题，不能像传统的验证性实验教学那样直接给出具体的办法，要进行个别的引导性指导，否则就失去了设计性实验的意义。设计性实验虽然增加了学生做实验的困难度，但是充分调动了学生实验课学习的主观能动性，使得学生的发散性思维得到有效的锻炼，提高了学生发现问题解决问题的能力，也提高了学生的学习兴趣[4]。设计性实验，如果能在其他各类实验教学中进行推广，必将促进素质教育的开展，为今后的应用型人才的培养奠定了基础。

参考文献：

[1]肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（4）：81-84.

[2] 赵善民，何显教，黄丽娟等.创新实验教学方法，培养学生创新能力[J]. 右江民族医学院学报，2008，30（5）：887-888.

[3]彭小芹.土木工程材料（第二版）[M].重庆：重庆大学出版社，2010.

[4]赵杰. 设计性实验教学方法的探讨[J]. 德州学院学报，2003，19（6）：46-48.endprint