工程结构实验课程教学改革探索

黄思凝 李春宝 张艳美 李静 管友海

【摘要】针对社会对高校学生素质教育的需求，在深化高校实验教育体制改革的思想引导下，根据大学实验课程的教育特点，结合结构设计大赛的考核模式及开放实验室特色，从课堂讲授、结构教学实验、开放设计性实验和观摩演示性实践四个教学方面，阐述了在大学实验课中如何让学生得到多方面的提高，以期为我国高校卓越工程师人才培养提供参考。

【关键词】大学实验 竞赛模式 卓越工程师计划 教学改革

【中图分类号】G421 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）46-0247-02

1.引言

国家教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目要求，2010年提出的"卓越工程师教育培养计划"，来促进高等教育培养人才与社会需求相接轨，并全面提高工程教育人才培养质量。[1-2]。

卓越计划中大学实验课程改革是其重要环节，实践教学环节在培养学生实践能力、创新思想方面起着不可替代的作用，实验课程教学是实践教学的基础和重要组成部分，其功能与作用也己不再仅仅是理论教学的验证与补充[3]。

近年来，实验教学中普遍存在以下不足：首先，理论与实际脱节，学生不能将实验课程和所学习理论内容有效联系起来，造成学生“学不知所用”，久之造成学生认为实验无用论，不愿实际动手去做实验；其次，实验课的存在教学模式落后、教学内容、考试方式不合理，大部分课程以讲授教学为主，缺乏互动性，简单的演示功能往往不能达到对知识点透彻解释和理解的程度。实验的操作性、实效性不强；实验环节数量不多、动手与现场测试的机会少、理论知识点与实验题目还有改进的地方。最后，实验课程存在学时有限，实验经费有限，故实验安排时间过短，实验内容太少。不利于学生自主设计、自主搭建、自主完成实验的创新能力的培养[4-8]。

针对以上存在问题，本文从教学内容组织方式、教学方法、教学手段和课外教学四个教学改革方面，提高大学实验教学，以期为我国高校卓越工程师人才培养提供参考。

2.教学内容组织方式改革

首先，在基础知识部分的课堂讲授中，介绍学科的前沿领域及其最新研究进展，介绍国家规范和标准的背景知识与资料，以及典型工程试验检验实例，并及时把结构试验最新研究成果引入教学中，补充一些先进成熟且已广泛应用于工程实践的内容，穿插一部分课堂讨论和习题课，并提出供学生思考和讨论的工程问题，从而培养学生独立思考、独立获取新知识的能力，以拓宽知识面。通过课堂讲授与讨论，使学生了解课程的主要内容，掌握基本概念和课程要点。

其次，增加课外选修的设计性、开放性实验。为了进一步锻炼和培养学生综合分析问题的能力，调动他们崇尚和热爱科学研究的激情，启发学生独立创新思维，特开设了三项综合性、设计性、开放性实验项目，实验面向土木工程专业的学生开放。创新性试验培养的学生参加山东省或全国大学生结构模型设计竞赛，为建好学生创新性实验基地奠定了良好的基础。

最后，增加观摩演示性教学实践。许多大型科研试验无论从规模上还是从复杂程度上看，都是十分难得的良好教学素材。为了充分发挥实验室的优势，结合结构试验与检测课程课堂教学，适时组织学生观摩结构与抗震实验室正在进行的国家或地方科研试验项目大型结构与抗震试验，以激发调动学生的学习热情，培养科学研究的能力。同时，实验室也面向全校的学生开放，欢迎感兴趣的同学们前来参观学习，试验信息及试验时间将在“建筑试验”和实验室网站共同公布，鼓励广大高年级学生广泛参与教授们的科学研究项目，积极并及早地参与科研实践活动，以提高和锻炼自身的能力，为国家和社会服务。

3.教学方法改革

采用“任务驱动式”的实验教学方法，创建以学生为主体、教师为引导的互动式教学模式；以结构竞赛的方法锻炼学生自主设计、自主搭建、自主完成实验的能力。

（1）采用“任务驱动式”的教学方法

在实验教学过程中，教师先布置给学生一项实验任务，让学生带着任务进行学习，目标明确。学生在教师的帮助下，紧紧围绕这一任务，以解决问题为驱动力，积极主动地应用各种资源，进行自主探索和互动学习。在完成既定任务的同时，引导学生进行学习实践活动。

（2）以学生为主体、教师引导的互动式教学模式

在教学过程中对每节实验作出具体的教学方案设计，教学设计的主要内容包括确定教学目标，安排教学内容，设置教学程序，选择教学方法等，立足于这些方面引导学生进入最佳学习状态，更加注重师生间的交流和互动，通过探究式、讨论式、启发式等教学方法，充分调动学生学习的自主性，为学生提供自由提问、质疑、探究和讨论问题的机会。

（3）基于结构竞赛的培养模式改革

结构设计竞赛对课程建设和学生学习有着重要作用。竞赛模拟了实际工程“可行性研究—方案设计—制造—调试—验收”的全建设过程，侧重锻炼计算与动手能力，使得学生的自主意识和创新能力得到了极大的提高，对他们迅速走入工作岗位有着积极的效果。

4.教学手段改革

首先，教学环节，主要考虑采用实际工程引入、学生动手制作的教学模式。主要考虑采用启发式教学和培养学生主动思考、积极创新的全新教学模式，突出试验方法及试验理论在实际工程中的应用，用实验室内试验方法解决实际工程问题。同时为提高课程的实践性。

其次，注重科教融合，结合目前在研的科研项目，让学生接触土木工程学科的前沿课题。组织学生在指导教师的指导下进行部分资料和实验结果的整理和分析工作，让学生接触土木工程学科的前沿课题，拓宽学生知识面和激发学生的学习积极性，培养学生的科研工作能力和创新能力。

5.课外教学

增加课外教学环节。在开放性试验中，学生可以带着所发现的实际工程问题和科研课题，利用业余时间到实验室亲自制定试验方案，亲自动手制作试件，亲自进行试验操作和数据处理，然后进行成果分析与整理。教师仅起指导作用，这样可极大地调动学生的学习积极性和创造性，培养学生的创新能力。由于试验内容为综合型系列试验，因此在试验过程中，学生可得到较为系统的试验技能训练，加深对课程基本理论和内容的理解及应用，同时还可节省试验费用，促进和加强实验室的建设工作，收到良好的教学效果。

6.结语

对试验课程改革，以主要增加学生对实验课程的兴趣为主。在教学内容组织方式、教学方法、教学手段和课外教学中增加竞赛模式、开放实验内容、注重科教融合等环节，通过诸多手段来调动学生积极性，以加强学生从理论知识及模型试验到实际工程应用的知识转化，能够应用实验室内试验方法解决实际工程问题，并有助于学生动手能力培养，激发学生的深入学习的兴趣和挖掘学生的创新能力。

参考文献：

[1]中共中央，国务院.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年） [EB/OL].（2010-07-29）[2011-3-19].http：//news.xinhuanet.com/edu/2010-07/29/c_12389320_3.htm.

[2]中共中央，国务院.国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].（2010-06-06）[2011-3-19]. http：//news.xinhuanet.com/politics/2010-06/06/c_12188202_5.htm.

[3]周竞学， 朱红， 李庆丰，等. 理工科实验教学的内涵、功能及其类型[J]. 实验技术与管理， 2004， 21（3）：71-73.

[4]张林. 实验课程体系改革的探讨[J]. 实验室研究与探索， 2001， 20（4）：14-16.

[5]黄思凝， 俞然刚， 乔田田，等. 基于NEES思想的高校網络化实验教学应用探索[J]. 实验技术与管理， 2017， 34（5）：180-182.

[6]王宝星.基于建构主义的大学实验课程教学设计研究[D]. 北京工业大学， 2012.

[7]何克抗， 郑永柏， 谢幼如. 教学系统设计[M]. 北京师范大学出版社， 2012.

[8]余建星， 徐斌， 靳楠，等. 卓越工程人才产学研合作培养模式的探索[J]. 高等工程教育研究， 2012（1）：24-27.