摘要：創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，是土木工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐中的重要環(huán)節(jié)。由于開放式實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性、創(chuàng)造性和綜合性的特點(diǎn)，開展開放式混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生勤于思考、勇于創(chuàng)新，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力。實(shí)施過(guò)程中需要做好開放式實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目申報(bào)、立項(xiàng)、審核、實(shí)驗(yàn)開展及總結(jié)驗(yàn)收等各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)開放時(shí)間及實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)籌安排和優(yōu)化配置，確保開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)；開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；混凝土結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TU37；G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）01-0135-03

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，土木建筑行業(yè)一直是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前中國(guó)設(shè)置有土木建筑類專業(yè)的高等院校已達(dá)400多所。土木工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，要求在校期間重視對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。因此，當(dāng)前以能力為導(dǎo)向培養(yǎng)土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才是中國(guó)由經(jīng)濟(jì)科技大國(guó)走向經(jīng)濟(jì)科技強(qiáng)國(guó)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的迫切需要[1]。

一、混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的背景和現(xiàn)狀

自1998年7月《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》頒布以來(lái)，將原來(lái)的建筑工程、公路與城市道路工程、橋梁工程、鐵道工程、隧道工程、港口工程等8個(gè)專業(yè)合并為土木工程專業(yè)，即“大土木”。調(diào)整后的土木工程專業(yè)具有學(xué)科方向多、專業(yè)口徑寬和綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。混凝土結(jié)構(gòu)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最多、應(yīng)用范圍最廣的結(jié)構(gòu)型式?；炷两Y(jié)構(gòu)系列課程，包括混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特種結(jié)構(gòu)等課程，都是各大高校土木工程專業(yè)的主干課程。然而，目前對(duì)“大土木”寬口徑、厚基礎(chǔ)要求的混凝土結(jié)構(gòu)課程，涉及到建筑工程、公路工程、鐵路工程等行業(yè)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等3本規(guī)范。3本規(guī)范的內(nèi)容和要求差別較大，甚至設(shè)計(jì)理念和方法也有較大的差異。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)引導(dǎo)學(xué)生深刻理解混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理，抓住混凝土結(jié)構(gòu)的精髓，又不使學(xué)生對(duì)各個(gè)行業(yè)規(guī)范的計(jì)算方法產(chǎn)生混淆，是教師面臨的一道難題。

混凝土結(jié)構(gòu)是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的理論性、工程性、綜合性很強(qiáng)的課程。課程中的許多理論、模型及公式均來(lái)源于實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)的重要組成部分，是抽象思維與形象思維、傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力、訓(xùn)練技能相結(jié)合的過(guò)程。因而，在混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度開展必要的實(shí)

驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加深學(xué)生混凝土結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)的理解，而且能促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)和鍛煉。

據(jù)筆者的調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)各大高校的混凝土結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展情況如下：由于受到學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)資源的限制，大多數(shù)高校的混凝土結(jié)構(gòu)課程沒(méi)有設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，而采用多媒體或?qū)嶒?yàn)錄像展示代替；少數(shù)高校混凝土結(jié)構(gòu)課程開展了教學(xué)實(shí)驗(yàn)，但大多采用驗(yàn)證型參觀實(shí)驗(yàn)的方式，即由實(shí)驗(yàn)教師或?qū)嶒?yàn)員預(yù)先設(shè)計(jì)制作好混凝土試件（如配筋率不同的鋼筋混凝土梁、鋼筋混凝土偏心受壓柱等），在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生觀看構(gòu)件加載的破壞過(guò)程和破壞現(xiàn)象；同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)等高校自主研發(fā)了多功能的混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[2-3]，清華大學(xué)等高校也先后開展了開放式混凝土結(jié)構(gòu)課程自主研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]的探索。境外的各大高校均非常重視創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是混凝土結(jié)構(gòu)課程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。以香港理工大學(xué)及香港城市大學(xué)為例，混凝土結(jié)構(gòu)課程要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成混凝土構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)，最終提交書面的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為課程最終成績(jī)?cè)u(píng)定的重要依據(jù)，自主實(shí)驗(yàn)的權(quán)重達(dá)到30%。

二、混凝土結(jié)構(gòu)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

（一）開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的和意義

由于傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)只是混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)的輔助手段，并沒(méi)有使學(xué)生的思維方式、實(shí)踐能力和研究能力得到轉(zhuǎn)變和提高，很難建立“實(shí)際操作—實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—分析理論—設(shè)計(jì)計(jì)算”這一過(guò)程的完整認(rèn)識(shí)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是在滿足基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提下，將實(shí)驗(yàn)室定期或不定期地對(duì)學(xué)生開放。依托開放式實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、耗材等試驗(yàn)條件，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)所學(xué)知識(shí)選擇一個(gè)題目，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程。開放式實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性、創(chuàng)造性和綜合性的特點(diǎn)，這是其區(qū)別于傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)最顯著的特性。開放式實(shí)驗(yàn)形式單次實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間短，規(guī)模適度，經(jīng)統(tǒng)籌安排，可使其不與正常教學(xué)時(shí)間沖突，可操作性好。

開放式實(shí)驗(yàn)中學(xué)生始終處于主體地位，自主把握實(shí)驗(yàn)方法和進(jìn)程，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需給予必要的指導(dǎo)和啟發(fā)。它不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的理解，而且能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生勤于思考、勇于創(chuàng)新，不斷思索實(shí)驗(yàn)方法，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力及實(shí)驗(yàn)操作技能。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生之間探討實(shí)驗(yàn)方案等相關(guān)內(nèi)容，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)上相互交流，培養(yǎng)他們溝通交流的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。此外，開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔?shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地的利用率，也能促使實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)籌規(guī)劃能力和管理水平的提高，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室自身的建設(shè)。

（二）混凝土結(jié)構(gòu)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

1.開放式實(shí)驗(yàn)的選題

混凝土結(jié)構(gòu)開放式實(shí)驗(yàn)的選題可來(lái)源于以下3個(gè)方面：教師結(jié)合教學(xué)需求申報(bào)的教學(xué)型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；教師結(jié)合科研項(xiàng)目申報(bào)的科研型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；學(xué)生結(jié)合科技創(chuàng)新活動(dòng)申報(bào)的創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.開放式實(shí)驗(yàn)的實(shí)施步驟與措施

混凝土結(jié)構(gòu)開放式實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施步驟如下。

（1）開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的申報(bào)。組織教師結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)及開展科研工作的需要，申報(bào)教學(xué)型、科研型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；學(xué)生也可結(jié)合開展科技活動(dòng)的需要積極申報(bào)創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（2）開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的審批立項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)室、學(xué)院及學(xué)校教務(wù)部門對(duì)申報(bào)的開放式實(shí)驗(yàn)的目的、意義、可行性及所需的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)周期等進(jìn)行逐項(xiàng)審查，審核通過(guò)后予以立項(xiàng)并公布。

（3）學(xué)生報(bào)名審核。學(xué)生根據(jù)課程學(xué)習(xí)的需要、自身興趣愛(ài)好和時(shí)間安排，有針對(duì)性地選擇項(xiàng)目進(jìn)行報(bào)名。經(jīng)項(xiàng)目主持人及實(shí)驗(yàn)室審核后確定項(xiàng)目參與人員。

（4）開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展。指導(dǎo)教師組織學(xué)生自主開展開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師主要在文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)選、實(shí)驗(yàn)儀器操作規(guī)范及撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)或科技小論文等環(huán)節(jié)給予必要的引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)到實(shí)施整個(gè)過(guò)程都由項(xiàng)目小組成員通力協(xié)作自主完成。

（5）開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總結(jié)和驗(yàn)收。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施和完成情況進(jìn)行總結(jié)，填寫項(xiàng)目驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出合理的建議。對(duì)參與教學(xué)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)情況評(píng)定成績(jī)；對(duì)參與科研型及創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生，由項(xiàng)目主持教師或指導(dǎo)教師給予創(chuàng)新學(xué)分。由學(xué)院及學(xué)校教務(wù)部門組織對(duì)各個(gè)開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的驗(yàn)收。

為了保證開放式實(shí)驗(yàn)工作的順利開展，通常需要采取一定的措施。

（1）優(yōu)先考慮教學(xué)型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。申報(bào)的開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮教學(xué)型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的順利完成。

（2）確保開放式實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)支持。學(xué)校應(yīng)專門撥給一定的經(jīng)費(fèi)用于支持教學(xué)型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；科研型及創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)則由相應(yīng)的科研項(xiàng)目及學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目提供必要的經(jīng)費(fèi)保證。

（3）開放時(shí)間的統(tǒng)籌安排和實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化配置。通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師、學(xué)生以及實(shí)驗(yàn)室管理人員的協(xié)調(diào)，采用固定時(shí)間和預(yù)約時(shí)間相結(jié)合、預(yù)約方式為主的方式，統(tǒng)籌安排優(yōu)化配置實(shí)驗(yàn)資源以滿足各方需求。

（三）開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效

2011年起中南大學(xué)出臺(tái)了《中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法》，學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)教學(xué)計(jì)劃安排、創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要，開始面向天佑班、以升班及卓越工程師班等實(shí)驗(yàn)班本科生開放試點(diǎn)，并逐步實(shí)現(xiàn)向全院本科生全面開放。學(xué)校試點(diǎn)工作再次表明，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力方面成效顯著，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生勤于思考。大多數(shù)學(xué)生能結(jié)合課堂所學(xué)知識(shí)，積極思考，自主地查閱文獻(xiàn)資料，按照試驗(yàn)大綱的要求完成混凝土梁正截面受彎及斜截面受剪試件的計(jì)算分析及設(shè)計(jì)等工作，加深對(duì)書本知識(shí)的理解。

第二，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。少數(shù)基礎(chǔ)較好的學(xué)生選擇完成教師科研項(xiàng)目的鐵路橋梁疲勞實(shí)驗(yàn)等任務(wù)，學(xué)生綜合運(yùn)用發(fā)散思維等創(chuàng)新思維方式積極探索，勇于在試驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)分析處理方面求新求異，創(chuàng)新能力有所提升。

第三，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力。部分學(xué)生根據(jù)興趣及結(jié)構(gòu)模型比賽等學(xué)科競(jìng)賽的需要完成自選項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)任務(wù)，試驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生能細(xì)致地觀察，深入思考，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，動(dòng)手能力和工程實(shí)踐水平顯著提高。

三、結(jié)語(yǔ)

土木工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)是教學(xué)實(shí)踐中的重要環(huán)節(jié)。開放式實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性、創(chuàng)造性和綜合性的特點(diǎn)，開展開放式混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提升學(xué)生對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)的理解，促使學(xué)生勤于思考、勇于創(chuàng)新，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力及實(shí)驗(yàn)操作技能。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，需要做好實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目申報(bào)、立項(xiàng)、審核、實(shí)驗(yàn)開展及總結(jié)驗(yàn)收等各項(xiàng)工作。實(shí)驗(yàn)室需要提高自身的規(guī)劃能力和管理水平，實(shí)現(xiàn)開放時(shí)間及實(shí)驗(yàn)資源的統(tǒng)籌安排和優(yōu)化配置，確保開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施。實(shí)踐表明，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能取得顯著的教學(xué)成效，值得在全國(guó)土木工程專業(yè)推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈祖炎.土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的思考[C]//陳國(guó)興， 韓愛(ài)民，侯曙光.高等學(xué)校土木工程專業(yè)建設(shè)的研究與實(shí)踐——第九屆全國(guó)高校土木工程學(xué)院院長(zhǎng)工作研討會(huì)論文集. 北京： 科學(xué)出版社，2008.

[2]顧祥林，林峰，黃永嘉，等. “混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2009， 28（2）： 37-40.

[3]余世策，蔣建群，劉承斌，等. 鋼筋混凝土綜合實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2008， 27（4）： 36-38.

[4]馮鵬， 葉列平，王宗綱. 混凝土結(jié)構(gòu)課程的自主研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)[C]//建筑結(jié)構(gòu)——第十屆全國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)研討會(huì)論文集. 2008：289-291.

Open experimental teaching of concrete structure

LIU Xiao-chun， WEI Jun， YU Zhi-wu

（School of Civil Engineering， Central South University， Changsha 410075， P.R. China）

Abstract：The cultivation of innovational consciousness and practical ability to solve practical engineering problem plays an important role of teaching practice for the civil engineering students. Since open experiment possess characteristics of creative and comprehensive， open concrete structure experimental teaching not only will mobilize the initiative of students and encourage students’ hard thinking and innovation， but also will improve their abilities of innovation， problem identifying， problem analyzing and problem-solving in engineering practice. To guarantee the smoothly implementation of open concrete structure experimental teaching， the course of application， audit， implement process and final acceptance of the open experimental project need to be well arranged， and the opening hours and experimental resources need to achieve co-ordination arrangements and optimize the allocation.

Keywords： innovation ability； talent cultivation； open experimental teaching； concrete structure

（編輯 詹燕平）