基于创新能力培养的土木工程材料实验教学改革

沈燕

摘要：土木工程材料作为土木工程专业的一门专业基础课，理论性和实践性并重，实验教学是本课程的重要实践教学环节。本文针对目前土木工程材料实验教学现状和存在的问题，以培养新型土木工程专业人才为核心，从实验内容、研究性教学、课题研究等方面提出了改革建议，旨在提高实验教学质量，满足高校对创新人才的要求。

关键词：土木工程材料；实验教学；创新能力；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0118-02

一、前言

南京大学卢德馨教授认为，研究型教学在注重传授知识的同时，还要注意加强探索精神和创新能力的培养。长期以来，教育创新、培养创新型人才一直都是高等教育教学改革中的主要任务和目标。土木工程材料课程是土木类专业的学科基础课，理论性、实践性和综合性都很强。该课程的主要目的是使学生获得土木工程材料性质和应用的基本知识，掌握常用材料性能检测的技能，为将来在实践工作中能正确选择与合理使用材料奠定基础。课程的实验教学内容旨在通过理论学习和实验操作相结合，培养学生发现问题、思考问题和解决问题的能力，从而实现对学生创新能力的培养。然而，目前很多高校的土木工程材料实验教学环节中，学生缺乏主动性和积极性，通常只需要按照实验指导书说明的实验步骤进行操作，处于一种被动学习的状态，这显然不利于培养学生的实践动手能力和创新思维。因此，基于土木工程材料的课程特点以及新型土木工程材料技术的发展趋势，同时为了培养学生的实践技能和创新能力，应对土木工程材料实验的传统教学模式进行改革创新。

二、传统土木工程材料实验教学特点

实验教学是学生全面掌握理论知识、锻炼科学思维、培养应用能力和孕育创新意识的重要环节，完善的实验教学体系是培养创新人才的重要支撑。然而，在目前土木工程材料实验教学中，存在很多问题，尚不能满足培养创新型人才的需求。首先，实验教学课时有限，目前，土木工程材料的实验课程包含在理论课程中，教学学时严重不足。同时，由于土木工程材料涉及水泥、砂、石、混凝土等多个方面的内容，实验课程内容复杂，因此很难在较短学时内使学生了解和掌握材料性能的检测，导致理论知识和实践操作的脱节，教学效果显然也不理想。其次，实验教学模式传统，传统实验课程的教学模式以教师讲解实验内容为主体，学生按照老师的要求进行实验，这种注入式的实验教学模式束缚了学生的想象和思维，不利于培养学生发现问题和解决问题的能力。第三，实验创新性不足，一直以来，土木工程材料实验课程以验证性和常规性实验为主，而且是依据理论课程的教学来进行设计的，实验项目相互独立，内容比较单一，缺乏设计型与创新型的实验内容。随着时代的发展和进步，新型建筑材料的开发和应用逐渐受到人们的关注，比如新型低碳水泥的开发、新型节能环保墙体材料的开发等，这些新型建筑材料对于环境保护和低碳节能都具有非常重要的现实意义。然而，目前土木工程材料的实验课程鲜有这些新型材料的实验项目，没有适应时代的创新发展，这同样也不利于学生创新能力的培养。

三、土木工程材料实验教学改革

为培养应用型和创新型人才，提高实验教学效果，结合我校土木工程专业特点，从教学内容和模式等方面进行实验教学的改革和探索，提高土木工程材料实验课程的有效性，改变实验课程安排不合理、实验内容过于单调、缺乏创新的传统教学模式，逐渐形成以学生为主体、教师为主导，学生自主设计实验方案，自主分析试验结果的研究探索式教学模式，充分提高学生的应用能力和创新意识。

1.优化实验教学内容。土木工程材料实验教学是实践教学体系中的重要环节，其总目标是达到知识学习、能力培养和素质提升的协调发展。在目前土木工程材料实验课时有限、实验内容繁多的情况下，土木工程材料实验项目内容需要整合优化。针对土木工程专业人才培养的要求，实验教学分为三个不同的层次，即基本型实验、提高型实验和创新型实验。基础型实验的开设主要是加强学生实验设备、实验原理和操作过程的了解，可以针对不同专业，比如道路、桥梁、水工等，开设有针对性的实验课程，这样既减少了不必要的实验内容，又能保证学生实验学习的有效性。提高型实验是在一般人才培养标准的基础上，结合专业的发展及提高学生动手能力、实践能力而开设的实验项目，主要以综合型和设计型为主，鼓励学生自主探索和研究，充分调动学生的主观能动性和学习热情，因此，可以适当增加综合设计型实验，培养学生的动手能力。创新型实验的设置主要是为了培养学生的探索精神和创新能力，通过阅读文献、讨论和设计实验方案、实施实验以及分析讨论，强化学生的科研实践意识，激发学生的创新潜力。因此，可以增加探索性实验，吸引对土木工程材料研究有兴趣的学生参与其中，培养学生的创新能力。

2.开展研究性实验教学。研究性教学是指在教学过程中由教师采取一种类似科学研究的情境和途径，指导学生在探索、思考、实践的过程中收集并应用相关知识，提高分析和解决问题的能力，从而提高学生综合素质的一种教学模式。研究性实验教学主要是注重学生应用创新能力的培养，为此，可以通过组建大学生创新团队的方式，在个人自主学习的基础上开展小组讨论、协商和分工协作，迅速有效地开展研究性实验。实际上，创新团队的组建可以涉及不同专业，包括建筑材料、交通工程、水利工程等相关学科，这样通过不同专业的沟通和联系，也可以拓展学生的知识面，更加有利于学生创新思维的培养。以透水混凝土配合比设计为例，学生分组后，首先需要了解透水混凝土的相关背景知识以及出台的标准，然后针对透水混凝土的使用要求，查阅资料、文献阅读、设计方案和开展实验。由于研究性教学比较复杂，教师需要参与其中辅助学生完成。通过研究性实验教学的开展，提高学生学习的独立性、自主性、积极性和创新性。

3.鼓励学生参与科研。高校教师除了承担教学任务以外，还会负责一些科研项目的工作，承担土木工程材料课程的老师大都会从事相关的课题研究，比如新型材料的开发、纤维混凝土的高温性能、生态混凝土等方面，教师在上课过程中，可结合已有的成果和对最新科研信息的了解给学生做一些简单介绍，不仅可以让学生掌握最新的科研信息，而且也可以让学生体会到土木工程材料在实际工程中的重要作用，从而激发学生参与科研的兴趣。目前，很多高校都会设置大学生科创项目，可借助这种科研项目，指导学生参与到教师的相关课题研究中去，通过课题背景的了解、实验方案的设计和实验的实施，使学生了解土木工程材料的前沿动态，开阔视野，拓宽知识面，同时培养学生的创新精神和创新能力。此外，有些老师与企业有深度的合作关系，因此可以利用校企合作的关系让学生参与到工程实践中，比如一些新型墙体材料的生产，这样可以让学生在实际生产实践中加强对基础知识的理解，也可以带动学生的积极性，提高学生的科研能力和创新能力，为今后做毕业论文、参加工作、读研深造打下良好的基础。

四、结语

土木工程材料实验课是土木工程专业学生了解建筑材料性能和应用的重要途径，对于培养创新型、应用型专业人才意义非凡。在目前教学改革研究的大背景下，鑒于土木工程材料实验教学中存在的问题，结合教师的教学实践和总结，从实验教学内容、研究性实验教学、学生参与科研等方面进行改革探索，通过这些方式提高土木工程材料实验教学效果，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习的能力，培养学生为创新型综合人才。

参考文献：

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[2]李琮琦，肖鹏，张靖静.土木工程专业本科系列实验教学平台的构建[J].结构工程师，2011，27：215-218.

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