段曉牧 夏軍武 楊建平

摘 要：文章針對目前高校實驗教學(xué)體系存在的主要問題和土木工程專業(yè)對人才培養(yǎng)的要求。以中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)為例，以專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)，以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建“一主線、兩平臺、三層次、多渠道”的土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系，并簡要闡述土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的實踐成果。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；土木工程；高校

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2018）03-0074-03

高等學(xué)校是培養(yǎng)未來社會建設(shè)人才的基地，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃。實驗教學(xué)體系作為高等學(xué)校工程實踐教育的主要環(huán)節(jié)和手段，是實現(xiàn)高等教育培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求的重要保障[1-2]，對適應(yīng)我國高等教育“寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型”的培養(yǎng)要求，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要作用。[3-4]

中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)2011年提出產(chǎn)、學(xué)、研、用合作培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型本科生模式[5]，充分整合學(xué)院實驗教學(xué)資源，強(qiáng)化實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系。本文結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系改革與實踐，探討在當(dāng)今世界土木工程專業(yè)面臨更嚴(yán)峻考驗的時代，如何構(gòu)建高等教育土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系，破除“育人”與“用人”的壁壘，以滿足社會對創(chuàng)新人才的需要。[6]

一、土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建思路

實驗教學(xué)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，更能直接培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，全面體現(xiàn)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和科技創(chuàng)新精神[7-8]，因此構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程科技人才為核心的實驗教學(xué)體系成為土木工程專業(yè)教學(xué)改革的重中之重，是土木工程專業(yè)建設(shè)高層次創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)基地的關(guān)鍵。[9]

中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)立足于礦業(yè)大學(xué)之根本，依托本專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢資源平臺，按照高等學(xué)校特色專業(yè)、江蘇省高等學(xué)校品牌專業(yè)和江蘇省“十二五”重點專業(yè)建設(shè)要求，以“突出優(yōu)勢、強(qiáng)化特色、創(chuàng)新機(jī)制、打造品牌”為目標(biāo)，確立中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)的專業(yè)定位為：以深部巖土力學(xué)與地下工程建設(shè)為專業(yè)特色，旨在培養(yǎng)礦山建設(shè)工程、工業(yè)與民用建筑工程、城市地下工程、交通土建工程和防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程的高級專門人才，致力于將本專業(yè)建設(shè)成國際知名、國內(nèi)一流、特色鮮明、多專業(yè)方向協(xié)調(diào)發(fā)展的品牌專業(yè)。

在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和行業(yè)發(fā)展需要，在實驗體系建設(shè)方面，中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)以準(zhǔn)確把握科技與生產(chǎn)實際所需要的本專業(yè)的技術(shù)、能力和素質(zhì)為導(dǎo)向，以調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化實驗教學(xué)過程，提高實驗教學(xué)條件，改善實驗教學(xué)方法為手段，堅持理論教學(xué)和實驗教學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展[10]，提出構(gòu)建“一主線、兩平臺、三層次、多渠道”的實驗教學(xué)體系，總體構(gòu)建框架如圖1所示：“一主線”即堅持“以創(chuàng)新型培養(yǎng)為導(dǎo)向，以素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)為主線”的全過程培養(yǎng)模式；“兩平臺”指依托于中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)1個國家級（深部巖土與地下工程國家重點實驗室）和1個省級實驗平臺（江蘇省環(huán)境災(zāi)變與結(jié)構(gòu)可靠性重點實驗室），整合實驗教學(xué)資源，構(gòu)建學(xué)科綜合實驗教學(xué)平臺——建筑與土木工程實驗中心，建設(shè)開放式實驗室，增加開放實驗，加強(qiáng)實驗儀器設(shè)備的統(tǒng)籌建設(shè)和科學(xué)管理，實現(xiàn)實驗資源共享與建設(shè)；“三層次”即將土木工程專業(yè)實驗課程的設(shè)置分為基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練、專業(yè)綜合實驗訓(xùn)練及創(chuàng)新實驗訓(xùn)練3個部分，構(gòu)成了多層次、立體化、自由度遞增的實驗教學(xué)內(nèi)容體系，人才培養(yǎng)模式從傳統(tǒng)繼承教育向發(fā)展創(chuàng)新教育的方向轉(zhuǎn)變[11]；“多渠道”是指在實驗教學(xué)過程中應(yīng)充分利用多媒體教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、互聯(lián)網(wǎng)等多種現(xiàn)代技術(shù)手段，大力推進(jìn)實驗教學(xué)方式、方法改革，同時加強(qiáng)實驗教學(xué)隊伍建設(shè)，完善實驗室管理制度。實現(xiàn)以多元的實驗教學(xué)模式為手段，以制度建設(shè)為基石，以實驗教師隊伍建設(shè)為保障，促進(jìn)新型實驗教學(xué)體系建設(shè)及實驗研究水平的完善和提高。[12]

二、土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐

（一）鞏固理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才

在土木工程專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)和構(gòu)建思路的指導(dǎo)下，土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建就此展開。中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)采取“4+5”模式，即實施9 學(xué)期制，大四上半學(xué)年為第7、8 學(xué)期，下半學(xué)年為第9 學(xué)期。學(xué)生在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)之后，可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)要求在礦山建設(shè)工程、工業(yè)與民用建筑工程、交通土建工程、城市地下工程和防災(zāi)減災(zāi)與防護(hù)工程五大課組中選取其一作為主修課組，同時可選修其他課組方向課程。考慮學(xué)生的來源和就業(yè)需求，學(xué)生學(xué)習(xí)采取一主多輔模式。因此，在土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系構(gòu)建中，實驗教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)土木工程專業(yè)不同專業(yè)方向的培養(yǎng)要求，滿足多學(xué)科交叉的需要，將整個實驗教學(xué)體系分為三個層次。

1.基礎(chǔ)性實驗訓(xùn)練：基礎(chǔ)性實驗訓(xùn)練是根據(jù)教學(xué)大綱的課程設(shè)置要求，與理論課程內(nèi)容配套，設(shè)置通識課程的基礎(chǔ)實驗，如電工技術(shù)與電子技術(shù)實驗、測量實驗、力學(xué)類實驗等實驗訓(xùn)練。基礎(chǔ)性實驗訓(xùn)練要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、基本理論、基本技能和基本方法。教學(xué)內(nèi)容具有基礎(chǔ)性、入門性、規(guī)范性特點，教師根據(jù)理論過程進(jìn)行演示或驗證，培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，初步提高學(xué)生的動手能力。[13]

2.專業(yè)綜合性實驗訓(xùn)練：專業(yè)綜合性實驗訓(xùn)練是土木工程專業(yè)大類和相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)性實驗，如土木工程材料實驗、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理實驗、土工實驗等等。該層次實驗訓(xùn)練的主要目的是要求學(xué)生能夠結(jié)合理論課程的授課內(nèi)容，掌握土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)實驗技能，并深化對理論課程內(nèi)容的理解，增強(qiáng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰ΑＴ趯嶒炦^程中，我們要求學(xué)生在實驗前結(jié)合理論課程的授課內(nèi)容，對實驗中涉及的基礎(chǔ)知識和實驗原理進(jìn)行預(yù)習(xí)，并撰寫實驗預(yù)習(xí)報告；在實驗中，以學(xué)生的實際操作為主，并增加綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容，使得學(xué)生能夠?qū)⒗碚搩?nèi)容融入實驗操作中；在實驗進(jìn)行后，學(xué)生針對各自的實驗結(jié)果撰寫實驗報告，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這樣的方式，極大地增強(qiáng)了學(xué)生實驗的主動性，不僅鞏固了理論基礎(chǔ)知識，也極大地拓寬視野，增強(qiáng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。[14]

3.創(chuàng)新性實驗訓(xùn)練：創(chuàng)新性實驗訓(xùn)練是結(jié)合創(chuàng)新基金、學(xué)科競賽、科研課題等設(shè)置的開放性實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生按自己的專業(yè)方向自主選題、團(tuán)隊合作研究的方式開展創(chuàng)新研究，使得學(xué)生能夠及時跟蹤學(xué)科發(fā)展動向，掌握最新實驗方法，對學(xué)生的發(fā)散思維培養(yǎng)，提高應(yīng)變能力具有很強(qiáng)的推動作用。中國礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)近5年學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新試驗、訓(xùn)練和科研計劃、大學(xué)生科技競賽以及教師的科研課題等實踐活動榮獲各級大學(xué)生創(chuàng)新計劃179 項，其中國家級大學(xué)生創(chuàng)新計劃32項，省級19 項，成果顯著。

（二）模式翻轉(zhuǎn)課堂、多媒體與互聯(lián)網(wǎng)等多種教學(xué)手段

為改變原有實驗內(nèi)容陳舊、教學(xué)模式單一的現(xiàn)狀，在教學(xué)方式方法的改革中，將翻轉(zhuǎn)課堂、多媒體和互聯(lián)網(wǎng)等多種教學(xué)模式引入實驗教學(xué)中[15]，包括實驗原理、操作技術(shù)和儀器教學(xué)實驗，讓學(xué)生提前通過新媒體觀看視頻，然后帶著問題走進(jìn)實驗室，再與教師討論。在實驗過程中，也采用多媒體的授課方式，再次向?qū)W生展示實驗操作的過程和注意事項，積極拓展課堂實驗教學(xué)的有效空間，提高教學(xué)實效。

在實驗教學(xué)方法方面，我們也改變原有的灌輸式教學(xué)方法，采用啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法。在每次的實驗結(jié)束后均設(shè)置了思考題目，學(xué)生根據(jù)實驗的結(jié)論與思考題目結(jié)合，進(jìn)行總結(jié)和作答，以此激發(fā)學(xué)生探尋知識與實驗技術(shù)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生去分析和思考觀察到的實驗現(xiàn)象，激發(fā)他們獨立解決問題的愿望，使他們的實踐能力得到培養(yǎng)。

（三）整合實驗教學(xué)資源，搭建綜合實驗教學(xué)平臺

實驗教學(xué)平臺建設(shè)是實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ)，中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木工程學(xué)院分別牽頭組建土建類人才國家級工程實踐教育中心、土木類專業(yè)創(chuàng)新實踐教育中心；省級協(xié)同創(chuàng)新中心包括老工業(yè)基地資源利用與生態(tài)修復(fù)協(xié)同創(chuàng)新中心和建筑節(jié)能與建造技術(shù)工程技術(shù)中心2個；省級科研平臺包括土木工程環(huán)境災(zāi)變與結(jié)構(gòu)可靠性重點實驗室、深厚表土凍結(jié)及深井建設(shè)工程技術(shù)研究中心與建筑節(jié)能工程技術(shù)研究中心3個，擴(kuò)張了實驗教學(xué)的廣度。

目前力學(xué)與土木工程學(xué)院各類實驗用房約12.6 萬m2，實驗儀器設(shè)備26905臺套，資產(chǎn)總值達(dá)到5.8 億元。學(xué)院同時加強(qiáng)實驗室儀器設(shè)備的統(tǒng)籌建設(shè)和科學(xué)管理，極大地減少儀器設(shè)備的重復(fù)購買和閑置現(xiàn)象，以提高實驗室的質(zhì)量和效率。學(xué)院同時加大了實驗室投入力度，為滿足本科生的實驗教學(xué)要求，更新了大批的實驗設(shè)備，并加大對實驗教學(xué)儀器設(shè)備、場地、教學(xué)課件等物力資源的全方位開放力度。建筑與土木工程實驗中心各個實驗室全部配備門禁系統(tǒng)，學(xué)生可根據(jù)自己的意愿提出實驗申請，通過預(yù)約、授權(quán)后，選擇自己的課余時間進(jìn)行實驗，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實驗和創(chuàng)新活動創(chuàng)造有利的條件。

另外，實驗教學(xué)體系利用協(xié)同單位的技術(shù)平臺進(jìn)行指定課題的研究，與協(xié)助單位開展項目研究，所做的研究工作可作為專題或創(chuàng)新性試驗項目，試驗內(nèi)容更加豐富，實踐性更強(qiáng)，既開闊了視野，又鍛煉了學(xué)生分析、解決問題的能力。

（四）完善實驗室管理制度，建設(shè)雙師型教師隊伍

隨著中國礦業(yè)大學(xué)土木工程各專業(yè)方向?qū)嶒炇屹Y源整合，實驗室的各項管理制度得到進(jìn)一步完善。在實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)方面，學(xué)院注重人才的引進(jìn)和培養(yǎng)力度，目前，建筑與土木工程實驗中心共有實驗教師32人，實驗技術(shù)人員10人，其中教授11人，副教授15人，博士生導(dǎo)師12人，碩士生導(dǎo)師20人，碩士學(xué)位8人，其中36人具備專業(yè)領(lǐng)域事件背景，在校屬企業(yè)任職或承擔(dān)橫向項目。教師中有50余人次獲各類省部級以上學(xué)術(shù)和榮譽(yù)稱號80余項，包括孫越崎科技能源大獎、孫越崎青年科技獎、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才、省部級“青藍(lán)工程”跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人、國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、政府特殊津貼獲得者、教育部優(yōu)秀青年骨干教師獎勵、江蘇省“333人才工程”培養(yǎng)對象、部級拔尖人才、省優(yōu)秀青年骨干教師，已形成一支學(xué)位、職稱和年齡結(jié)構(gòu)合理的實驗教學(xué)隊伍。

土木工程專業(yè)屬于工程類學(xué)科，實驗教學(xué)對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工程實踐能力有著理論教學(xué)不可替代的作用。堅持理論教學(xué)與實驗教學(xué)相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展，強(qiáng)化實驗教學(xué)和創(chuàng)新教學(xué)，以實驗教學(xué)方法改革和課程建設(shè)為前提，以創(chuàng)新型實驗平臺為基礎(chǔ)，以科研成果和先進(jìn)技術(shù)為支撐，對構(gòu)建土木工程專業(yè)實驗教學(xué)體系具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒廣平，夏興有，張學(xué)義.深化實驗室內(nèi)涵建設(shè) 促進(jìn)實驗室可持續(xù)發(fā)展[J].實驗室研究與探索，2012，（10）.

[2]劉一飛，張景華，俞海洋.實施大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃，構(gòu)建基于能力培養(yǎng)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系實踐與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2012，（7）.

[3]國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）[M].北京：人民出版社，2010.

[4]黃紹平，李靖.創(chuàng)新實踐教學(xué)模式 培養(yǎng)高質(zhì)量工程人才[J].實驗技術(shù)與管理，2012，（1）.

[5]呂恒林，吳元周.加強(qiáng)實驗室開放管理 培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型本科生[J].實驗技術(shù)與管理，2016，（3）.

[6]李麗娟，劉勇健，吳炎海等.以創(chuàng)新能力為核心的土木工程實踐教學(xué)體系[J].實驗室研究與探索，2015，（4）.

[7]石輝，葛碧洲，張軍.環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系重建與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015，（12）.

[8]潘蕾.國家級文科綜合實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2011，（8）.

[9]王文奇，劉?？h，宗蓮松等.基于學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的工科創(chuàng)新型實驗探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015，（9）.

[10]趙曉丹，吳春華，周振等.構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才的實踐教學(xué)體系[J].實驗室研究與探索，2015，（11）.

[11]付坤，周曉勤，凌振寶等.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高校工科類專業(yè)新常態(tài)實踐教學(xué)探索[J].實驗技術(shù)與管理，2015，（10）.

[12]陳支武，張德容.完善實踐教學(xué)體系培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才[J].實驗室研究與探索，2012，（8）.

[13]王麗，周玲，尹麗丹等.創(chuàng)新型實踐教學(xué)在大學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用[J].實驗室研究與探索，2013，（3）.

[14]王芳，李平，郭興啟.依托實驗教學(xué)中心平臺 促進(jìn)第二課堂的發(fā)展[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，（11）.

[15]陳曉非.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2014.