高校土木工程開放式實驗教學研究論文

摘要：

　　實驗教學在高校是培養學生綜合素質和實踐能力及創新能力的重要環節。針對土木工程專業的特點，開放式實驗教學逐漸受到高校的重視。本文基于土木工程專業傳統封閉實驗教學和開放式實驗教學的對比及實驗案例分析，通過對應用技術型高校土木工程專業開放式實驗教學模式進行探索，提出了“三層次”+“三階段”+“四開放”的開放式實驗教學模式。最后給出了適應于應用技術型高校土木工程專業開放式實驗教學建設合理化建議。

關鍵詞：

　　應用技術型高校；土木工程；開放實驗室

　　自2002年起我國開始逐步告別精英教育，迅速步入了高等教育的大眾化行列。大學教育逐漸將從精英式研究型人才培養的單一化向以大眾化應用型人才培養為主的多元化轉變，重視學生專業技能、創新能力、綜合能力、應用能力與人文素養的培養，從而實現理論知識與應用技能的零距離結合[1-3]。隨著我國高等教育進入大眾化階段，以知識發展為導向的學科中心正走向以社會需求為導向的學生中心模式，發展應用型本科教育是我國大批處于“金字塔塔身”的地方高等院校之必然選擇[4-6]。我國目前處于大規模的城市基礎投資建設時期，社會需要大量的高素質綜合性土木工程類應用技術型人才。土木工程專業作為工科專業的代表，是一門實踐性極強的學科，因此，實驗教學成為土木工程專業培養應用技術型人才實踐能力和綜合素質能力的重要環節[7-8]。然而，目前傳統封閉式實驗教學已不能完全滿足培養應用技術型人才的需要，因此，探索適應社會需求的現代特色的實驗教學方式是深化應用科技大學實驗教學改革的重要手段。而開展開放式實驗教學體系研究是改革傳統封閉式實驗教學的有效途徑。鑒于此，本文以部分高校向應用技術型高轉型為背景，通過對土木工程專業開放實驗室教學模式和運行機制及管理辦法的研究，最終提出開放式實驗教學體系建設合理化建議，為高校向應用技術型轉型土木工程專業實驗教學體系建設提供研究基礎。

一、土木工程專業傳統封閉實驗教學

　　羅杰爾培根曾說過“沒有實驗，便沒有科學”[9]。實驗教學與理論教學同等重要，即擔負著培養專業技術人才的重任，又是應用技術高校重要的教學環節。通過對地方高校的走訪調查，發現傳統的封閉實驗教學具有以下特點：①實驗教學內容固定且單一，以演示性和驗證性實驗為主，缺少創新性和綜合性實驗；②實驗教學方法落后，多以灌輸性教學為主，學生缺乏自主能動性；③實驗操作單調，限制了學生自由發揮的空間，很難激發學生對學科實驗的興趣[9]。實驗教學的根本目的是為了使學生通過實驗學習科學思維方式、學習基本的科學實驗研究方法。然而，土木工程專業傳統封閉實驗教學整個過程以“驗證”為主，讓學生們固定而單一地按照老師給出的實驗步驟完成，使學生失去了體驗探索的樂趣，從而很難激發學生對專業知識的興趣。“驗證性”實驗作為傳統封閉實驗教學的主體，不僅利于培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，也不利于培養學生的創新意識和創新能力。以土木工程專業實驗教學中混凝土結構中簡支梁實驗為例，傳統的實驗教學的實驗準備過程，從簡支梁試件的設計、選料、制作、養護、安裝、粘貼應變片、接線、架設測試設備都是實驗教師進行準備，學生并未參與其中。因此，實驗課上學生在老師的指導下做的僅僅是加載、記錄實驗數據、整理實驗報告。學生處在被動的接受，教師在主導地位，學生對鋼筋的切割、綁扎、定位等工作中會遇到的問題無法通過實驗獲得，而且對課堂上的理論知識仍然停留在概念層面，無法體會到探索知識的樂趣，無從產生對專業學習的熱情，同時教師也感到教學任務繁重。因此，當以目前應用技術型大學的需求重新審視實驗教學時，不難發現傳統實驗教學已不能適應應用技術型人才培養的發展。土木工程傳統實驗教學模式在培養學生的創新意識和工程實踐能力面的不足日益凸現。如何增強實驗中實踐的趣味性，如何將實驗、實踐、科研有機結合在一起，如何引導學生主動學習是一個需要重視并有待進一步研究的問題。

二、土木工程專業開放式實驗教學

　　傳統實驗教學模型逐漸向開放式實驗教學模式轉變是實驗教學發展的需求。所謂開放式實驗教學，即將實驗室開放，學生可根據自己的興趣針對教學要求自行設計實驗，然后根據課程安排選擇時間開展實驗[2]。開放式實驗教學的特點：①教學內容豐富，為不同水平和能力的學生提供不同的實驗項目；②教學對象多樣，可對不同專業和年級的`學生開放，充分利用實驗儀器設備，實現資源共享；③教學方法靈活，利用現代化教學管理手段激發學生的實驗興趣。通過實驗時間、實驗空間、實驗資源的開放，以及實驗教學類型、實驗教學方法、實驗教學觀念、實驗教學管理體制、實驗教學評價體系等的開放，全面為學生營造一個開放、自由的創新實踐平臺[3]。因此，實施開放實驗教學可以充分發揮學生的主觀能動作用，培養學生自主學習能力、獨立思考能力以及動手解決實際問題的能力，可以有效地彌補傳統實驗教學的不足。以土木工程專業結構實驗為例，可增設結構優化與模型設計開放式實驗。可提供一些如多層建筑、橋梁、高聳結構等的工程設計題目，讓學生根據要求進行模型設計選型、分析計算、加工制作，然后進行加載實驗。通過模型設計選型，使學生了解結構概念設計的重要性；通過模型制作，使學生充分意識到合理的施工工藝對結構整體安全的重要性，體會建筑施工課程以外的專業知識；通過模型加載實驗，觀察模型在荷載下的響應和最終的極限承載力，讓學生對“結構優化與設計”有全面的了解和認識。模型加載過程實際是結構服役過程與破壞過程的展示，通過整個實驗使學生認識結構在正常使用極限狀態和承載力極限狀態時的工作性能，進一步增強對結構力學、鋼筋混凝土結構、建筑結構抗震設計專業課程的理解。因此，土木工程專業開放式實驗教學將更好地適應應用技術型人才培養方案的要求。