实验教学法在土木工程专业的应用探究

蒋蕊阳

(商丘职业技术学院，河南 商丘 476100)

引言

随着社会经济的发展，人力市场对人才的实际动手能力要求不断提高，为此国家对应用型技能人才培养的重视程度不断加深，众多高校也在通过增设实践教学课程的方式来提高学生的知识应用能力.土木工程实验教学作为高校的实践性教学课程，能够大大提高土木工程专业学生的综合素养、创新意识能力和实际操作能力，培养高校学生掌握更多的专业知识与实际操作技能，可为我国土木工程行业培养更多的创新人才，提高学生的创新意识与实践能力[1]，但由于当前我国土木工程专业实验教学中还存在着许多的问题，因此，需要高校进一步探索适合学生发展的新的实验教学模式，并结合时代背景与社会发展进行教学改革.

1 土木工程专业实验教学概述

随着社会的发展，人们对未知事物的了解越来越深，对于自然科学的探索也在加深加快，现代自然科学由此兴起发展，在这一过程中出现了许多科学认识方法，实验教学法就是其中一种.实验教学法是指在教师的引导下，学生在特定的环境中，利用实验器材和材料完成操作实现实验目标的过程.在实验过程中，实验对象的一些变化能很好地显现出来.学生在实验操作中应当注意这些变化，以获得更好的实验数据，得到可靠的结果.实验教学在帮助学生将理论知识转化为专业实践知识之后，还能培养学生解决实际问题的能力，培养其在未来职位所需的职业技能[2].

作为土木工程专业教学中必不可少的实践性教学课程，能够让学生牢固掌握专业知识和专业技能，使其专业素养得到很好的提升，在创新型人才的培养中起到了不可或缺的作用.

教学效果的好坏主要是由教学体系、教学内容、教学方法和师生互动关系等内容决定的.要想取得良好的教学效果，教学体系优秀、教学内容合理、教学方法生动有趣和师生良好的互动等是必须具备的.而吸引学生兴趣的一个关键所在，是让实验成为学生自主学习的行为，加强师生互动，老师引导学生自己进行实验，增强学生的参与感等[3].此外，在课堂教学中，老师还应通过向学生展示具体的实验操作过程，让学生掌握实验步骤及要领.通过具体的实验，学生可以将老师讲授的理论知识与实际结合，提升自己的专业素养，从而具备独立思维意识与能力，提高钻研的积极性.

实验有着不同的分类，第一，根据时间与目的不同，可以分为理论学习前的基础实验和理论学习后的巩固验证实验.第二，根据组织方式的不同，可分为小组实验和个体独立实验.而在现代教学实践中，为加强培养学生的专业素养与实践操作能力，会选择让学生自主进行实验.对于土木工程专业来说，由于专业的特殊性，土木工程实验需要多人结合才能顺利完成，因而实验教学应当采用独立实验与小组实验相结合的方式，这样才能保证土木工程专业实验教学顺利开展[4].

实验各阶段师生主要任务，如表1所示：

表1 实验各阶段师生任务表

2 土木工程专业实验教学的现状

2.1 实验课的课堂体系和教学规划有待完善

从教学实践看，大部分教师一直都是以理论教学为主，实验教学只是其理论教学的附属品，他们认为之所以要在教学中进行实验教学，是为了更好地向学生验证理论知识的真实性，是服务于理论课程的.他们还没有完全意识到，实验教学是学生直接获得自然科学定律、感知知识魅力的最简单的方式，也是最为直接的方法.一味地重视理论知识教学而忽视实验教学，无法培养学生的实践操作能力，而这些做法都和注重理论知识与实践能力兼备的人才培养观念不相符合.当前高校实验课程体系的不完善，也是实验课程无法独立开展的主要原因.当前，实验课程主要以验证专业的相关理论知识为主，实用性和创新性不强，使得学生对于不同专业科目之间的交叉知识理解不深，无法全面掌握土木工程的专业知识.该形式缺乏实用性和综合性，无法实现培养学生综合能力和素质的教学目标.

2.2 实验教学内容有待改善，教学模式创新性不够

大部分本科院校土木工程专业开设的实验教学课程，主要有工程材料、结构工程、工程测量、水利水电及土地力学等.从笔者多年的教学实践看，土木工程专业所开设的这些实验课程容易受到专业实验设备、自然环境以及教师条件等因素的制约，并且这些课程实验的内容比较陈旧落后，各个课程类别之间缺少必要的联系.例如，在混凝土实验教学中只有与混凝土相关的实验，结构力学实验仅与结构形式有关，工程测量也是简单的测量实验.但在实际的土木工程建设中，混凝土在不同的结构下有着不同的受力特征，学生应当在实验中，根据不同需求设置不同类型的土木结构，多角度观察发挥材料属性，掌握全部知识，提高专业素养.目前，学生的实验课程基本都是理论知识的验证性实验，缺乏将理论知识与实际应用相结合的综合性具体实验和创新实验，导致学生不能很好地在具体实践中应用相关专业知识，这也是目前实验教学的弊端所在.例如，在建筑材料实验教学中，学生在课堂上已经知晓了混凝土的压缩性能与钢材的拉伸性能，实验教学也让学生亲身体验了其中的变化，但在具体的综合实验中，学生却不能很好地将两者结合发挥其材料的优势以增强建筑的抗震性.

此外，土木工程的专业教学，还是沿用传统理论教学为主、实验教学辅助的模式，既不符合高校教学改革的趋势，也不能与市场所需的应用型人才要求匹配.这是因为专业教学课本中已经明确详细地阐述了实验操作的具体流程，在实践教学环节中教师只需强调注意事项，学生只要按照步骤就能得出正确的结果，因此，毫无挑战性，不能激发学生的实验热情，更何谈培养学生的创新思维.在这种形势下，学生的专业理论知识即没有得到巩固，专业实践能力更是无法提高.

2.3 学生重视程度不够，考核评价方式有待改变

当前，高校土木工程专业中有很大一部分学生对于自己的未来有着很好的规划，因而，他们在专业理论学习中十分认真，但却往往忽视实验课的学习.导致这种问题出现的因素主要有两个：一是实验教学的课程设置不合理，课时严重不足，无法进行综合性、创新性的实验，不能提高学生的学习积极性；二是实验教学课程的考核评价方式不够严格，有待完善，实验课程的重要性不能体现.在实验课程的具体实践中，大部分学生因为不重视，所以在实验课程前不能做好全面充足的准备，在实验中只会按照课本上的实验步骤与流程进行实验，得出与书本相符的实验结果，并不会思考实验中出现的问题，更谈不上给出解决问题的办法，甚至一些学生会篡改、拼凑数据来达到符合实验报告的目的.与此同时，许多大学对于实验课程教学的考核评价仅仅依据学生的实验报告，学生的实验过程如何不在考核评价的标准之列，这在客观上也促使学生产生了消极的学习态度.这样的实验教学既浪费时间，又达不到教学目的，从而导致大量的实验资源被损耗.

2.4 实验室建设有待加强，实验教学不能因材施教

随着社会经济的不断发展，社会对专业素养高、职业能力强的人才需求，给高校实验教学工作带来了很大挑战.但是，目前部分高校的实验室设备老化、陈旧，加上学校发展经费不多，能够投入到实验教学的资金更是有限，以及高校对实验教学的重视不够等，使得实验室建设有待加强.实验设备的不足，更是使得学生在实验过程中不能独立自主地进行实验，只能以小组合作模式一起实验，甚至一些学生只能通过观看实验视频的方式了解实验流程与操作，学生的实验能力得不到应有的锻炼，实验基本技能得不到提高.同时，高校的专职实验教学课程老师不足的问题也十分突出，大部分实验教师都是由讲授专业理论知识的老师担任.专职实验老师的不足和实验设备短缺，使得学生实验操作不能自己独立进行，只能以小组合作的方式开展，老师也不能一对一的根据学生个性因材施教，以满足学生的多元化发展，进而使得实验教学质量得不到提高，学生的全面素质提升减慢.而且实验室的老师不是专职实验老师，不仅影响了实验教学的顺利实施，而且制约了实验教学的改革.

3 土木工程专业实验教学改革完善意见

3.1 加强专职实验教师队伍建设

在高校中，传授专业理论知识的教师比较多，而从事实验教学的教师少.实验教学效果在一定程度上能够反映学生掌握专业知识的好坏，因为实验教学可以明显提高学生的专业实践能力.基本上每一个高校都有一个支队伍指导新人，通过老带新的方式，老教师在教学实践中可以将良好的教学方法与学识一点点指导传授给新人，在教学实践中指导新人，为此新人可以在吸取前辈经验的基础上更好地开展工作，但实验教学却不能如此，教师只能依靠自身的实践经验，从零开始，经过长时间的观察与实践锻炼后才能形成一定的教学经验[5].因此，应当加强专职实验教师队伍建设.选拔实践能力强、专业基础好，具有一定职称的优秀教师充实到实验教学的一线.应加强新入职老师的培训教育，加大其实践力度，提高其实验教学水平.制定完善的管理和激励机制，吸引年轻有为的老师进入实验室，不断强化自身实验能力，从而在教学中更好地教授学生.

3.2 实验教学内容要有衔接性和创新性

和理论知识内容之间相互联系一样，各个实验教学内容之间也要相互联系、相互交叉.因此，在实验教学过程中，实验教学内容与相关数据在课堂中也应当连贯，具有衔接性，避免实验教学内容的重复交叉，从而使得课堂教学能够发挥最大功效[6].例如，土木结构实验、混凝土实验可以结合在一起共同进行，以达到强强联合的目的.实验课程内容保持连贯性，既可以复习前一节课，又能掌握新的技能.实验内容既要遵循循序渐进、由浅到深、有简到难的原则进行设置，也要具有针对性.同时，在实验中应当注重创新，科学设置实验教学内容，以学生为中心，引导学生主动发现问题，查找资料，独立设计实验流程，使实验教学发挥应有的作用.

3.3 优化实验教学方法，重视教学组织工作

当前，随着素质教育的开展普及，大部分高校不仅要重视学生的全面发展，还要注重学生实践能力的培养，这也是实验教学能够存在的前提.因此，在实验教学中，应当始终坚持以学生为中心，发挥老师的引导作用，引导学生自主独立进行实验操作，以激发学生学习的兴趣，从而积极主动地进行学习.在实验课程开始之前，教师应当积极寻找与实验相关的生活现象，并以此入手，促使学生积极思考现象出现的原因，激发学生对知识学习的动力，从而营造轻松愉悦的学习环境，促使学生完成独立思考.此外，由于实验教学课程较少，在有限的时间内要想发挥其最大作用，需要根据实验项目选择最适合的方式进行教学.如对于重复性较强的实验，可以采取小组合作的模式进行实验，将实验内容进行科学设置，分配给不同小组，学生在这一过程中要积极讨论，向同伴分享自己的实验数据与过程，最终形成属于自己的实验报告.只有这样，才能最大程度地发挥实验教学的作用，也能够无形中培养学生的团队合作意识.

3.4 充分利用网络信息技术，合理使用实验设备

随着网络信息技术在高校中的普及应用，一些教学工作不再受技术、时间和地点的限制.在土木工程专业的实验教学中，高校的实验室能够做一些常见的、安全系数高的土木实验，而对于一些困难的、安全系数低的实验却无法完成.这时候可以借助网络信息技术，利用计算机以视频、图片等形式将实验操作过程与步骤生动地展现在学生面前，既能够提高学生的实验学习兴趣，也可以减少老师的工作.同时，通过构建开放式的网络教学平台，实现智能化在线辅助教学与管理，深化网络虚拟实验与实际实验的联系.学生可以通过网络虚拟实验提前预览实验内容、操作流程与原理，利用自己所掌握专业知识经过认真思考发现自身不足，使真实的实验操作更容易进行.

此外，在实际的实验操作中，应当注重实验器材的使用.老师在讲解实验注意事项之后，可以让学生自行安排，并合理使用手中的实验器材进行实验，从而使学生在亲身体验中提高实验的学习兴趣，提高综合素质与能力.

3.5 优化教学模式，完善实验考核评价机制

对高校土木工程专业而言，实验教学与理论教学的地位是同等重要的，实验教学是理论教学的有效延伸.在实验教学的安排上，应结合理论教学，科学设置时间、内容，使学生能够有足够的时间亲身进行实验；还要正确发挥实验指导书的作用，尤其是基础性实验，应根据不同实验的具体操作，科学设置教学内容与问题，使学生对实验产生浓厚的兴趣.目前来说，大部分高校学生理论知识比较丰富，而实践应用能力有所欠缺，加上学生之间具有差异性，对此，老师应因材施教，构建“引导—验证—讨论”的实验教学模式，提高学生的实践操作能力[7].同时，还要完善实验教学课程的考核评价机制，以此加强学生的重视程度.实验教学需要学生的实际操作，在考核评价方面应当全面、具体、综合考虑学生的实验方案、实验过程、实验操作手法、实验结果等，根据操作过程和实验报告的结果对学生进行综合评价，保障实验考核结果的客观公正.由于实验消耗的器材与材料比较多，必然需要大量的经费投入，为减轻学校的财政压力，应当加大实验方案的审核力度，学生在申请实验之前，应当具有完善的实验操作方案，以促使学生重视每次实验课，从而尽量达到应有的实验效果，避免耗材的浪费.

4 结语

众所周知，土木工程是一个实践性极强的专业，学生所掌握的理论知识必须能够很好地转化为实践能力才能满足社会对高技能、高素质人才的需要，而理论与实践相结合最好的方式就是实践锻炼.通过实验操作，学生在提高自身专业实践能力的同时，还能够准确了解自己知识的不足之处，从而取长补短，更好地提高自己的专业素养与能力.在知识至上的21世纪，土木工程建设对专业人员的要求更高，对此高校要根据时代的特征与发展，积极创新勇于改革，保持高校实验教学课堂的有效性.