土木工程材料实验课程教学改革思考

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【摘要】材料实验教学在土木工程专业教学中起到了培养实践操作技能的重要作用，根据新课改要求对材料实验教学进行改革是提升学生专业技能的基本要求。本文分析了改革材料实验课程教学的方法，包括改革课程教学模式，调动参与实验的积极性；改革实验教学设计，提升探索能力；改革教学体系，提高实验室的开放程度。

【关键词】材料实验；土木工程；教学；改革

土木工程材料属于土建类专业的基础课程，该课程的教学内容具有概述性的特点，计算与理论推导方面的教学内容相对较少，但课程的实践性较强[1]。为了能够让学生牢固掌握概述性工程材料知识，包括防水材料、金属材料、砂浆材料及胶凝材料等的专业术语、基本概念等，则需要应用实验课程对理论性教学内容进行补充。

一、改革课程教学模式，调动参与实验的积极性

目前多采用灌输式的教学模式进行实验教学，灌输式的教学模式耗时较长，且难以在教学中充分考虑到学生的实际学习需求，因此可严重影响学生参与实验教学的积极性。对此，可以采用塔式课程教学模式对传统灌输式模式进行改革，让学生在基础设计、对比分析及后期处理教学环节中逐步了解材料实验内容、掌握实验方法及巩固实验课程中学习到的工程材料知识。在实验课程的基础设计环节，应先对学生进行分组，并要求各小组根据实验项目设计实验方案，在实验前需要求学生上交设计方案，待教师审批后才能让学生进行实验。让学生自主设计材料实验，可以将被动实验变为主动实验，这对于实验教学参与度的提升有重要意义[2]。在实验教学的对比分析环节，教师可要求学生对相同批次的材料实验现象与结果进行对比分析，以了解实验结果不一致的原因，从而有效提升学生对于实验过程的分析能力与解决实验难题的能力。在实验课程的后期处理环节，教师需要及时公布实验设计方案及实验结果，并要求学生总结实验成果与改进不足。例如，在对胶凝材料基本性质进行教学时，教师可以先准备好标号不同的水泥，并指导学生设计实验方案，随后让学生严格按照实验指导说明及方案完成相关实验，包括胶砂强度、安定性、凝结时间、用水量及细度实验等。在完成实验后，引导学生结合理论知识与实验记录对胶凝材料特性进行分析，并指导学生总结实验结果，以持续提升科研能力。

二、改革实验教学设计，提升探索能力

单项实验教学设计不利于优化课程中的材料实验性质，造成实验性质以验证性材料实验为主，研究性材料实验及综合类材料实验较少。对此，要注意积极改革实验教学的设计形式，应用多方案设计形式实验取代单一方案设计形式实验，以便让学生在课程教学中有效提升探索能力。例如，在进行钢筋实验时，可以采用以下方法对教学设计进行优化。拉伸实验属于钢筋材料检测中的重要实验，进行拉伸实验后可以了解钢筋的伸长率、抗拉强度及屈服强度指标，在应用传统教学设计开展实验时仅需要采用一种钢筋，这就会导致实验过程缺乏一定的比对性，也难以让学生通过实验了解塑性钢筋、冷轧钢筋、冷拔钢丝及高强钢丝之间的性质差异。对此，教师可以采用八种不同的钢筋让学生同时开展实验，对不同种类钢筋的伸长率、抗拉强度及屈服强度指标进行分析，以便可以全面了解不同钢筋塑性性质及应用范围等[3]。再如，可以采用矿物组成实验、掺量实验、养护条件实验、水泥细度实验等方法检测水泥实际强度。此外，在改革实验教学设计的过程中，应注意明确实验方向，以便可以通过采用具有系统化特征的实验教学设计全面分析材料性质的影响因素。例如，在对混凝土的性质实验进行教学时，可以同时制定以下实验教学设计，包括粉煤灰的活性与激发剂的关系，水泥性质及养护温度的关系，水泥性质与早强剂、缓凝剂之间的关系等，并在实验中选择多种早强剂或缓凝剂，如硝酸铵、三乙醇胺、硫酸钠、水杨酸、柠檬酸及酒石酸等。

三、改革教学体系，提高实验室的开放程度

由于实验课程针对了多种专业，不同的专业对于实验课程有不同的要求，在实验课时相对有限的情况下，应注意根据专业教学特点对实验课程的教学体系进行改革，以便可以使实验课程中的教学内容得以优化，从而确保不同专业的学生能够在实验中最大限度地提升相关知识的掌握程度。例如，可以在教学中将混凝土强度实验、和易性实验与砂石实验结合在一起，同时增加配合比方面的内容，以保证在改革实验体系后，学生能够在课堂中进行具有设计性、综合性的实验。再如，针对工程管理类专业，可在沥青软化点、延度及针入度实验中增加混合料性质检测实验内容，包括车辙实验、马歇尔实验、物理指标的测定实验及材料制备实验等。对于城市规划及建筑学等相关专业，可在墙体材料强度等级、抗压强度、抗折强度实验的基础上增设陶瓷砖容重试验、表观密度实验、显气孔率实验、吸水率及外观质量实验[4]。此外，在对实验教学进行改革的过程中应注重提高实验室的开放程度，以便让学生能够充分利用课余时间或自主安排时间完成实验。例如，在进行周期较长、涉及环节较多的混凝土强度、性质实验时，可以增加实验室的开放次数、延长开放时间，让学生自主完成实验。

结束语

综上所述，在实验课程中培养实验操作技能、了解仪器设备使用方法及提升质量验证能力是重要的教学目标。为了能够实现教学目标，并保证实验课程的教学质量符合素质教育要求，则应注意了解目前实验教学中存在的问题，并根据课程教学中的不足之处应用具有针对性的改革方法，以期全面改善材料实验的教学效果。

参考文献：

[1]姚俊,程华,应卫勇.Internet环境下符合工程理念的在线工程实验设计及实现[J].实验室研究与探索,2015,34(2):171-176.

[2]窦德宇,柳春燕,杨丽芬,方向.利用公共实验平台开设《生物分离工程》选修课的实验教学研究[J].科技信息,2014(11):73.

[3]韩延成,杜艳青.基于课堂、实验、科研项目、真实工程的多元水力学实践教学模式研[J].课程教育研究,2013(21):164-165.

[4]杨永良,李增华,侯世松,左树勋.构建安全科学与工程实验教学平台的探索与实践[J].实验室科学,2013,16(1):153-155.

作者：罗少云