关于土木工程专业实验教学内容整合及教学安排

　　 论文关键词:土木工程专业实验教学整合优化教学安排
　　论文摘要:按现行专业目录设置的土木工程专业对学生的工程素质、实践能力和创新意识提出了更高更严格的要求。笔者分析了实验教学目标和专业教学要求，找出了现行实验教学内容和人才培养方案中存在的问题，提出了整合教学内容，优化教学安排，构建目标定位准确的实验教学框架的具体设想。
　　实验教学是工科高等院校教学与学科建设的关键环节之～，是知识与能力、理论与实践相结合的教学活动，也是学生全面掌握理论知识、培养科学思维、锻炼应用技能、孕育创新意识和历练坚强意志的重要环节。研读教育部颁布的本科教学水平评估指标体系，实验教学更是高等院校教学体系中的重要组成部分，评估指标体系的7项一级指标中有4项与实验教学直接或间接相关，44个主要观测点中直接有关的有5个——实验室状况、四项经费投入、实验室教学内容与体系、综合性和设计性实验、实验室开放。
　　笔者对创新实验室建设和开放式实验教学模式进行了近十年的研究与探索，先后获得淮阴工学院教学改革重点课题和江苏省高校教育教学改革立项资助，并取得了一些研究成果p叫；通过实践探索，完善并细化了规章制度、管理文件和教学文件，规范和强化了实验教学选题和组织，补充了综合性、设计性和创新性的“三性实验”，逐步形成以“学生为中心”、以“课题为导向”的开放式教学模式，激发学生自主学习的积极性和创新欲望，强化学生的团队意识和竞争理念，对学生学习评价方法也灵活多样，根据教学进度和自主学习计划，选择考试时间、考试形式；与此同时，对开放式实验教学进行周期性的评估，形成了研究靠科学、开展有计划、实方钷有依据、监督有制度、考核有目标的一整套的质量保障与监督体系。2008年，笔者进一步研究了专业教学规律和实验教学改革。
　　一、实验教学目标与专业教学要求的调整
　　改革开放以来，我国的高等教育取得了辉煌的成就，为我国的国力提升、经济腾飞作出了巨大的贡献。但是，高等教育发展速度仍然滞后于国家经济建设和科学技术发展，教育体制和教学内容不能完全适应社会发展的需要，尤其在大学生的实践应用、动手能力、团队意识、创新素质和创造愿望的培养方面表现得尤为突出。
　　中共中央国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出，“实行素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”，“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业能力”，并要求“加强课程的综合性和实践性，重视实验课教学，培养学生的实际创造能力”蝌。通过不同实验项目的教学，一方面加强理论联系实际，另一方面培养学生的操作能力和解决问题的能力。促进学生发现问题、分析问题、解决问题的基本素质的形成，在培养大学生动手能力和创新能力的同时引导他们养成科学求真的态度、严谨周密的作风和团结协作的精神。
　　本科专业目录调整以后，出现了“大土木”的专业概念，专业涵盖面广，包含了原有的房屋建筑、交通土建、桥梁工程、岩土工程等，专业内涵的调整需要培养出厚基础、宽专业、有能力、高素质的人才，要求学生毕业后应具备从事土木工程设计、施工和管理的基本理论知识和基本的工程实践能力，以及初步的工程规划和研究能力，能在土木工程项目中从事设计、旌工、监测、管理等工作。
　　土木工程项目的投资一般比较大，涉及范围和部门广泛，具有很强的实践性、社会性和综合性。土木工程项目受地理环境、地质条件和人文因素的影响显著，具有极强的创新性。教学上，注重学生理论知识学习，关注学生人文素质提高，同时，要锻炼学生的实践能力，培养学生的创新意识，帮助他们了解工程的社会性和综合性，这些都集中体现在不同层次的实验教学中。
　　二、教学内容与教学安排的整合与优化
　　(一)现行教学内容及安排上的问题
　　现行的人才培养方案即教学计划无法真正贯彻落实开放性实验教学，缺乏总体培养目标框架下的实验教学定位，绝大多数实验以课程为核心，作为理论课程的补充，为课程的系统性和严密性服务，阻碍了学科之间的渗透，特别是创新能力的培养未能落到实处。具体体现在以下方面。
　　1．实验以课程为核心，实验学时分散在相应的课程总学时里。所有实验教学全部附设在相应的课程中，开设实验教学的课程共有14门，占总课程门数(政治理论、大学英语、高等数学、工程数学、大学语文、思想品德、体育、军事理论等课程除外)的比例为30．43％，实验教学总学时220学时，比例14．1％。
　　2．专业课实验教学分散，比例偏低。学生的专业概念、专业素质和工程素养的形成恰恰依赖于专业基础课、专业限选课和专业任选课。在包括专业基础课、专业限选课和专业任选课在内的43门课程中开设实验教学的课时有1l门，比例为25．58％，学时比例只有8．96％；专业限选课应选的18个学分，实验教学学时比例只有5．56％；专业任选课的8个学5学生选择开设科目中没有一门开设了教学实验课开设4学时实验的1、7，8学时实验的6门，课时偏少，仅为课程的系统性和严密性服务开设一些验证性实验，尚未进入实验室，学生就知道结论，无须准备和操作，就可以“创造性”地得出实验数据并完成实验报告；所谓的综合性实验并没形成课程之间的渗透和贯通，而且只有3课时，综合性实验的综合程度、创新性的体现可想而知。
　　3．实验教学安排不连贯，内容存在重复。大学一年安排了大学物理、计算机信息技术、VB程序设计公共基础课实验。开设专业教学实验的11门课程，分布在第三至第七学期，其中第三学期1门、第四学期3门、第五学期4门、第六学期1门、第七学期2门。实验项目存在严重的重复现象，以钢筋和混凝土的物理性质及工程性能为例，在“土木工程材料”、“材料力学”、“混凝土结构基本原理”、“工程结构检测与鉴定”等课程的实验教学内容上既有交叉又有重复，每～门课程的实验教学都重复介绍设备的使用等内容，既浪费了有限的实验学时，又挫伤了学生的兴趣和创新积极性；再如“CAD基础”和“结构CAD”的教学任务不明确，重复的内容浪费了时间不重复的衔接不紧密，使学生难以适应。
　　4．综合性实验、创新性实验在其他实践教学环节得不到体现。尽管学院的有关文件规定学生自主完成的综合性实验、创新性实验成果可以替代毕业设计成果，但人才培养方案及配套的毕业设计教学大纲仍然要求学生必须完成工程设计，如工程总量图纸数量、施工方案等内容。
　　(二)整合与优化的总体思路与目标
　　总体思路是以学生的专业概念、专业素质和工程素养的形成为出发点，将知识结构、专业技能和综合素质作为方案的总体功能，以工程为背景，将专业基础课、专业限选课和专业任选课的实验教学和其他实践环节分解整合，以功能实现为目标，构建实验教学模块和体系，根据体系结构设计模块功能。
　　目标是以掌握整体优化的知识结构为基础，着重培养学生的专业概念、专业素质和工程素养，锻炼学生的工程实践能力和创新素质。关键问题是整体方案的探索与形成。具体工作包括：研究实验教学在土木工程专业人才培养及学生创新能力形成中的作用和地位，搭建科学的实验教学框架；调整实验教学方案，整合实验课程，调整教学计划，拟定结构合理、特色鲜明的人才培养方案；构建创新的实验教学体系，整合实验教学内容，创新实验教学管理，保证实验教学四年连贯发展。基本形成一年级学会设备使用和仪器操作，二年级能够组织实施验证性实验，三年级能够独立完成综合实验，四年级可以提出创新实验；探索循序渐进、特色鲜明的实验教学框架体系，构建理论创新、实践突出、分工明确的实验教学管理制度。
　　(三)教学整体框架的设计
　　总体思想和目标确立之后，走访设计、施工、检测、监理和管理等行业，调研各行业对毕业生动手能力和实践技能的基本要求，分析从业要求与学校教学之间的联系和差距。然后，分析现行人才培养方案中实验教学内容及安排，立足培养学生的工程意识和可持续发展能力，整合教学部分，优化课时分配，探索结构合理、循序渐进、特色鲜明的实验教学框架，努力使教学目标与社会需求一致。实验教学整体框架由四个模块组成，形成有机整体。
　　第一模块。功能：帮助学生了解实验教学的意义及其在专业人才培养计划中的地位，了解实验教学的规章制度，掌握常用设备的操作方法，熟悉实验过程，掌握数据处理和误差分析方法，培养良好的习惯和敬业精神。时间：第一学年。
第二模块。功能：帮助学生掌握基本的实验理论和实验方法，进一步训练学生的操作能力，帮助学生验证一些有价值的定理，观察一些特殊的现象，掌握专业实验仪器设备的操作流程，掌握材料性能的检测方法和判断依据、学会从数据中分析现象和结论逐步形成发现问题、分析问题和解决问题的能力。时间：第二学年。
　　第三模块。功能：帮助学生掌握建筑构件、基础工程、路基路面、桥梁工程等实验与检测方法，掌握相关的检测标准，了解行业检测报告的格式与填写要求，能自主设计构件承载力、变形等类型实验的方法和程序。时间：第三学年。
　　第四模块。功能：掌握材料现场抽样和检测方法及判断依据，掌握常用的现场检测设备及无损检测方法，能进行结构实验建模及结构分析，能完成建筑结构、路面结构、桥梁结构、桩基结构的实验方案设计和检测。时间：第四学年。
　　四个模块层次分明循序渐进，符合认知规律，满足教学目标，以创新素质培养为主线。四年的实验教学，学生犹如进入一个实验教学的艺术长廊，首先了解实验这门特殊的“艺术门类”，接着了解并掌握该艺术的创作工具和表现技法，然后接触技法训练和艺术创作，逐步掌握艺术的精髓和理论评价标准，最后，完成多个作品的创作和分析评价，带着基本成熟的艺术理论和娴熟的创作技能走出这个特殊的艺术长廊，成为一个专业概念明确、专业素质全面、工程素养深厚的高素质专门人才。
　　(四)内容整合与优化安排
　　内容的整合不能只做加法。将实验教学分为三类：第一类是任务由外系教币承担，设备也不在本系，如大学物理、计算机信息技术、计算机程序设计和文献检索等；第二类是内容自成体系，设备相对独立，主要有土木工程测量、CAD基础和结构CAD；第三类是人才培养方案中除了第一类和第二类的所有开设实验教学的科目。
　　反复论证，综合考虑行政管辖、教学内容和设备管理。第一类和第二类实施现行的教学安排，要求内容上精练并作相应的补充，满足创新人才的培养要求，管理上实行开放式实验教学模式。第三类实验教学，从课程上看，全部是专业基础课、专业限选课，从设备上看，全部设备在本系实验中心，从任务上看，全部由本系专任教师承担，为整合实验教学内容和优化实验教学安排提供了良好的基础和充分的条件。
　　整合充实教学内容。为了全面培养学生的专业概念、专业素质和工程素养，毕业后能在土木工程项目中从事设计、施工、检测、监理和管理等工作。经过整合与补充，形成科学的实验教学体系和完整的实验教学系统教材——《土木工程实验概论》、《土木工程材料的工程性能检测》、《土木工程实验技术基础》、《土木工程结构试验》、《土木工程结构检测》。
　　三、实行专业班主任制和导师制
　　为充分发挥实验教学体系和开放式实验教学模式在学生成才过程中的作用，引导学生适应大学阶段的学习，贯彻因材施教的育人原则，对本科生四年学习实行全程引导和指导。一、二年级实行专业班主任制，主要职责：(1)关注学生的政治思想和心理健康，引导学生德智体美劳全面发展；(2)指导学习方法，引导学习计划；(3)指导开放性实验的进度计划，指导学生的课外科技活动。三、四年级实行导师制，主要职责：(1)关注学生政治思想的发展和世界观的形成；(2)指导创新实验教学，包括选题、方案、计划、试验、数据处理和实验报告；(3)为学生参与工程实践和科学研究创造条件；(4)负责指导学生的毕业设计；(5)在报考研究生和就业方面提供指导，引导学生树立正确的就业观，正确面对考研和就业的激烈竞争。
　　经过深入调查和研究，可以得出以下结论：一是土木工程项目具有很强的实践陛、综合性、社会性和创新性，在关注学生理论知识学习和人文素质提高的同时，必须培养学生的实践能力和创新素质。二是先进的实验条件和开放的教学模式可以激发学生的积极性和主动性。全面培养学生的专业概念、专业素质和工程素养，还需要整合现行的实验教学内容，优化现行的实验教学安排，搭建循序渐进、特色鲜明的实验教学框架体系。三是在开放式实验教学模式下，整合补充实验教学内容，形成完整的系统教材，内容不重复，过程不间断，循序渐进，与理论教学同步，既不增加学习负担，又保障了教学效果。四是专业班主任制和导师制可以全程引导和指导学生的大学阶段学习，贯彻因材施教的育人原则，充分发挥实验教学目标框架和开放式实验教学模式在学生成才过程中的作用。
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