工程教育认证背景下土木工程材料实验教学探讨

王跃东 ，陈帅 ，唐东旗 （许昌学院土木工程学院，河南 许昌 461000）

0 前言

土木工程材料实验课程是土木工程专业一门集中实践教学环节的课程。在一些地方本科院校，由于院系发展不均衡造成仪器设备更新不到位、专职实验人员短缺，实验教学环节难以落到实处，传统实验教学环节多以教师演示，学生模仿操作，被动式地接受，学生积极性不高，创新意识匮乏。而按照2017年新修订的工程教育认证标准[1]，从学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件7个方面综合考虑，首尾相接、互相影响、形成一个闭环模式，呈现环环相扣、螺旋上升态势。为满足以学生为中心和面向产出的国际通行的教育模式，突出开设同一专业不同兄弟院校的特色，在新时代工程教育认证背景下，亟需审视本课程的定位和目标，转变教学思路，谋划教学设计，转变教学职能，完善教学模式，重塑课程体系，建立长效的持续改进机制，达到毕业要求设定的培养目标。本文主要基于许昌学院土木工程学院的土木工程材料实验课程开展的实验教学改革进行探讨，对促进基础实验课程教学和专业的工程教育认证建设具有一定的现实意义。

1 土木工程材料实验课程介绍及存在问题

土木工程材料实验课程主要研究利用实验原理和技术检测手段，依据现行的实验技术标准检测材料的基本性能和探寻因素影响规律。它是土木工程材料的一个重要组成部分，与大量的工程实际问题紧密相连。其课程内容包括实验基础理论知识、基本层次实验验证和开放创新实验摸索。通过课程学习与实验操作，主要完成本专业学生贯彻执行技术规程能力、仪器操作能力、土木工程材料取样和性能检测能力的培养，能够借助所学的基础知识、基本理论验证工程结构中实验方案的合理性和保障现场施工过程的质量控制，并逐步形成未来职业工程师的职业道德和职业素养。

“土木工程材料实验”课程一般集中安排在大一上学期，紧随理论课程进度依次开展，这样极其容易造成实验室在下学期闲置和实验时间集中安排，不仅对实验仪器设备造成浪费、利用率不高，还有可能形成时间周期短、教学任务繁重、教学效果不明显等不良后果。实验设备大部分用于教学，实验室开放程度低，承担的社会服务功能不够。目前专职实验教师人员匮乏，理论课任课教师兼任的现象较为突出，材料实验需要做大量的前期准备工作，比如沥青性能实验的试样制备耗时耗力，在学生操作细节上的把控，其精力明显不足。

土木工程材料课程具有知识点繁多琐碎，体系分散，章节之间关联性不大的特点，学生多为机械性记忆，学习兴趣低落[2]。以此为基础的实验课程，学生的理论课程体系意识模糊，反馈效果不良，导致实验课程出现“走马观花”式的学习现象。土木工程材料实验以基础验证性实验居多，如集料的堆积密度和表观密度测定实验，水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验实验，集料筛分实验，砂石含水率实验、钢筋力学性能实验、新拌和混凝土和易性评价实验、沥青基本性能实验等几大类。材料实验的内容众多且繁琐、分散不系统，缺乏创新性、多学科交叉、综合设计性。涉及的基本概念和理论以叙述为主，经验性结论居多，学生兴趣不浓厚、积极性不高。这种记忆性的实验课程内容难以与习惯于传统计算和问题思考的工科学生相契合，同时注重材料的基本性能，忽视其实际的联系，工程案例相对较少，学生觉得课程枯燥乏味。

2 以学生为中心、成果为导向和持续改进的教学设计

高等学校土木工程学科专业指导委员会编制的高等学校土木工程本科指导性专业规范[3]一书中提到的土木工程专业实践教育体系中的实验领域的核心实践单元涵盖有土建材料的基本性能测定、钢筋力学和机械性能检验、水泥物理性质检验和强度等级评定、砂石级配含水率和含泥量测定、混凝土和易性评价和强度评定以及沥青3大技术性质的测定。内容丰富，知识体系完善，各个实践单元内在相互联系，形成一个有机的整体。

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在工程教育认证背景下，学生对实验课程的学习应该在提升工程试验实践能力的要求下开展。为此，任课教师的课程设计应该是处处体现学生应用型能力的培养。通过分析土木工程材料实验在土木工程专业培养中的课程定位和课程性质，认为土木工程材料实验是构成土木工程材料课程中的一个重要实践环节，主要演绎着测试方法选取操作和实验数据分析处理这些基础能力的掌握以及绿色建筑、节能环保意识的强化和创新能力的培养的角色。

对应的毕业要求的一级指标点[4]：毕业要求3——针对土木工程领域复杂工程问题，在满足社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素制约下，提出合理的设计、施工和管理方案或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识；毕业要求4——能够基于科学原理并采用科学方法对土木工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论；毕业要求7——能够理解和评价针对土木工程领域复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。将一级指标点进行逐步细化，分解若干个二级指标点，支撑毕业要求的二级指标点与实验课程的目标实现一一对应关系。

3 实验教学改革

为全面改变重理论、轻实验的局面，坚持以学生为中心，不断加强实践教学环节的比重。按照指导规范指定的实验领域的核心实践单元，结合院系实验室实际情况，设定实验学时是16学时，为1个必修学分，单独设置一门课程，包含于集中实践环节。在实验项目布局中，优选实验项目，合理调整实验开设顺序，按照实验模块开展，各实验模块之间相互联系，前后呼应，比如材料的基本性能测定模块中的砂石表观密度和堆积密度测定实验、含水率实验与后期的混凝土配合比实验紧密相联。在实验教学环节中，为达到提升学生应用型能力的培养目的，采用小班分组教学模式，便于对学生实验操作细节把控[5]。

实验教学全过程把控流程图

实验课程开始之前，向学生下发实验检测规范、实验检测视频播放平台和材料检测微信公众号，其目的是发挥学生自主学习的主观能动性，学生实验预习成果通过课堂提问、微助教抢答等环节体现出来，作为学生平时成绩评定一个重要依据[6]。实验报告撰写中的实验数据表格填写和建筑工程施工技术档案资料相一致，将今后实验室工作内容映射到实验检测学习环节，培养学生职业素养，强化工程实体责任。实验数据处理应实事求是，对于结果偏差较大的问题，要积极分析其原因，找寻问题发生根源，养成操作规范性、数据真实性、团队协同性的习惯。实验成绩由平时成绩、实验报告和现场实操3部分加权构成。现场实操环节随机抽取实验项目，评判实验原理是否熟悉、实验操作是否规范和实验数据处理是否准确等内容。

4 结语

随着我国“双一流”建设高校和“双一流”建设学科的深入发展，如何培养工程教育认证背景下土木工程专业特色的应用型人才，增强学生的动手能力和培养创新意识，是各工科院校亟需考虑的重点。针对目前国内工科院校实验教学现状，分析其存在问题和不足之处，笔者认为，土木工程实验课程结合土木工程学科发展，积极探索教学改革，在实验内容上推陈出新、接轨科研，挖掘学生探寻最新研究的潜能；在实验项目上巧妙布置、前后贯通，引导学生建立实验体系的思维；在实验讲授上对照规范、科学严谨，督促学生肩负建筑行业的担当。