新工科背景下以创新能力培养为主导的本科试验教学新模式探究——以盐城工学院土工试验教学为例

徐桂中，乔慧萍，宋苗苗，邱成春，殷勇

(盐城工学院 土木工程学院，江苏 盐城 224000)

1 引言

2020年初，武汉火神山、雷神山医院在短短十几天时间内建成并投入使用，震惊了世界，彰显了“中国速度”，这是无数工作人员夜以继日的努力以及科技进步的结果，其中土木工程装配式建筑技术、建筑信息建模BIM(Building Information Modeling)技术功不可没。在“互联网+”飞速发展的背景下，土木工程专业作为一个传统工科专业面临着巨大的挑战与机遇，亟待升级改造，这也是国家“新工科”专业发展的要求。

习近平总书记指出“创新是引领发展的第一动力”，在高等教育改革中，如何加强培养大学生的创新精神和实践能力已成为高校急需解决的问题。试验教学作为实践性较强的课程，是培养和提高学生实践创新能力的重要环节，直接关系到工程实践能力的培养效果。但目前本科试验在教学上或多或少存在一些问题，本文以盐城工学院土工试验教学为例，进行了试验教学改革，探索如何更有效地巩固学生的理论知识，锻炼动手能力，培养学生的创新能力以及独立思考和工作的能力。

2 目前土工试验教学中存在的问题

2.1 试验开设时间有限

由于土工试验教学的学时有限，一般的土工试验项目只能安排8学时左右。盐城工学院现行土工试验采用集中教学模式，由教师在课前完成几个环节的操作，然后学生分组参与到后续操作。由于课时和实验室资源配置的限制，有不少学生无法亲自动手参与到试验项目操作中，这就导致了土工试验教学无法达成培养学生动手操作能力的目的。

2.2 学生积极性不高

传统土工试验教学局限于试验大纲中指定的内容，大多数属于验证性试验项目，与综合性试验或科研性试验相比，目前的试验项目难以激发学生的学习兴趣，也达不到培养学生创新能力的目的。部分学生在操作的时候并没有理解各个步骤的意义，只是机械地去操作，对操作的结果是否正确也并不关心，加上由于土工试验以小组制进行，组内成员共用数据，存在相互抄袭的情况，甚至存在个别学生平时试验中并没有实际操作，但由于报告完成得漂亮，分数还高一些的情况，这极大挫伤了那些认真动手做试验、勤于思考的学生的积极性，久而久之也给学生留下了土工试验课不出力也可以过的印象，不利于学风建设。

2.3 考核机制相对落后

在土工试验教学传统的考核制度上，最终成绩由平时成绩和试验成绩组成，平时成绩主要是以出勤率来衡量，只要学生到课就有成绩；试验成绩以试验报告的质量来衡量，但由于试验是分组完成的，数据共用，从试验报告中无法准确看出哪些同学认真，哪些同学划水，难以突出能力强的优秀学生，体现不出公平性。

2.4 试验教学设施利用率低

虽然随着学科建设投入的不断增加，目前土工实验室软、硬条件得到了很大的提高与改善，但是实际设施的利用率不高，除了用于土工试验课堂教学的设备，大多数为试验教学或科研配置的试验仪器和设备都处在长期闲置的状态。据调查，盐城工学院土工试验仪器设备的使用率平均仅为68.7%，甚至某些设备从购进日开始就很少使用，这就造成了教学资源严重浪费的情况。

3 对土工试验教学的创新改革措施

3.1 设置“必选+自选式”土工试验课程选择方案

土工试验的必选试验一般包括含水率试验、界限含水量试验、直剪试验、固结试验、击实试验等室内基本试验项目，主要为材料力学试验和建筑材料试验等基础性试验，熟练掌握这些试验的步骤、仪器操作、相关数据的处理和分析方法对学生今后参加工作或者进一步学习深造都有很深远的意义。

自选试验，主要是专业课老师根据自己个人研究的方向，结合学生的情况，拟定试验项目。学生可根据自身的兴趣爱好和专业背景，自主申请相关试验，组成团队，实行“导师负责制”[1]。自选试验作为传统试验课的有效延伸和补充，使得师生的联系更加紧密，对于真正落实“导师制”具体强劲的促进作用。在指导过程中，导师能清楚了解学生的能力与特点，因材施教，学生更能摆脱以往“填鸭式”教学的束缚，主动开展文献查阅、制定试验方案、参与试验操作等活动，与导师碰撞出新的火花。其次，由于人手的充足，可开展项目的增多，也使得试验仪器和设备使用率低的问题得以解决。

3.2 设置“分散开放式”土工实验室资源配置方案

随着应用型教学模式的改革，盐城工学院土工实验室向学生开放，学生可以根据自己的情况申请使用，这种“分散式”试验方案极大减少了仪器使用的时间冲突，给予学生充分的时间上手操作。在自选试验中，由于团队成员可能来自不同的班级、专业，时间难以协调，尤其是大三学生课业重，备考研究生，能自由支配的时间不多，“分散开放式”的试验方案可以为学生提供更便利的试验时间，减少对正常课程学习的干扰，极大提高了学生对业余时间的利用率，激发了学生的主观能动性，锻炼了他们的实践动手能力[2]。随着自选试验项目的多样化，需要用到不同的仪器，这就大大提高了闲置设备的使用率，也能发现设备仪器的各种问题，包括实用性、准确性等问题，促进了实验室建设。

3.3 建立“双轨”评价体系

创立新的考核机制，对于调动学生学习的积极性和主动性具有极其重要的意义[3]。土工学试验课程“双轨”型评价体系，以“课内”必选实验教学为“内轨”，这是夯实学生基础必不可少的环节；以“课外”自选试验为“外轨”，主要是培养和提升学生的创新素质、实践能力和协作能力，激发学生参与实践活动的积极性和主动性，同时还可检验和反思“课内”实验教学效果，为其提供反馈信息[4]。具体实施过程中，考核评价体系分为2个部分：“课内”试验教学考核、“课外”实践教学考核。“课内”考核占总成绩的80%，主要由试验课老师负责，除了传统的考勤和试验报告外，还将试验预习、操作、课题互动、卫生维护等情况也纳入到考核范围；“课外”考核占总成绩的20%，主要由各指导老师负责，根据学生的表现和完成情况进行打分，对于表现优异的学生可额外有10分的附加分，激发学生主动性，突出优秀学生。

3.4 以大学生创新创业训练项目为载体

2007年，为了全面促进大学生参与科研教育部启动了“国家大学生创新创业训练计划”，简称“大创”[5]，此外盐城工学院还设立了校级大创，目前大创项目已成为学生参与度最高的科研计划[3]。在大创项目申报的过程中，就是对学生理解课题、整理材料、挖掘创新点的一次挑战；在项目实行过程中，试验操作阶段往往会遇到各种意想不到的问题，比如试验失败，得不到有效数据或者得到的数据与预想大相径庭等，往往一个细微步骤的不同，就能导致不同的结果，这就需要学生不断调整方案，不能局拘泥于前人的经验，应根据实际情况摸索出正确的方法。在这个过程中，不但要求学生有一定的实践操作能力，更需要学生细心大胆、能发现问题、解决问题，锻炼他们的批判性思维、创新思维。

3.5 以学科竞赛为依托

学科竞赛是培养学生创新实践能力、提高解决实际问题能力、增强团队合作意识、拓展综合素质的大平台[6]。“以赛促学、以赛促教”，通过鼓励学生参与“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国大学生结构设计大赛、全国大学生结构力学竞赛等各个级别的学科竞赛，不但可以提高实践教学的教学效果，更能激发学生学习兴趣，促使学生进行创新性思考。这是以学生为主体的活动，一方面，在备赛—比赛的过程中，调动了学生的主观能动性，从“要我学”转变为“我要学，我会学”；另一方面，随着各个高校对学科竞赛的重视，竞争程度越来越激烈，学生要想取得好成绩，必须大胆创新、提高竞赛作品质量，这就极大地激发了学生的创新热情。需要注意的是学科竞赛不能仅局限于部分精英学生，努力搭建常态化、普及化、推广化才能使大学生们在崇尚科学，追求创新的良好氛围中不断成长[7]。

3.6 融入红色文化

“立德树人”是教育的根本任务，专业课程思政教育是实现知识传授、专业引导与价值教育多重功能相统一的重要途径[8]。江苏省盐城市作为新四军重建军部所在地，“铁军精神”是盐阜大地上宝贵的红色资源，在土工试验教学过程中，将“铁军精神”与“工匠精神”相融合，在脏、累、枯燥的试验过程中培养学生“下得去、耐得住、肯吃苦、有作为”的品质，从而达到专业教育与社会主义核心价值观有效融合的效果。

4 结语

“新工科”工程教育更加重视学生实践创新能力的培养，而试验教学是培养和提高学生实践创新能力的重要途径之一。对土木工程而言，如何充分发挥土工试验在教学、科研及对外服务的作用，提升其在人才创新意识培养方面的作用，这是在试验教学改革过中需要不断思考的问题。