薛翠真 馮瓊 喬宏霞 曹輝 李瓊

[摘 要]實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程教育認(rèn)證重點(diǎn)關(guān)注的方向之一，土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程是土木工程專業(yè)的一門(mén)核心課程。文章在分析土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，基于工程教育認(rèn)證理念，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系四方面提出土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新方向，即基于工程認(rèn)證理念完善教學(xué)大綱;考慮課程特點(diǎn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容及方法進(jìn)行改革創(chuàng)新;建立以學(xué)生為主體的過(guò)程考核評(píng)價(jià)體系。

[關(guān)鍵詞]工程教育認(rèn)證;教學(xué)改革;互聯(lián)網(wǎng)+;土木工程材料

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）11-0072-03

一、引言

工程教育在我國(guó)高等教育體系中占30%以上。工程教育認(rèn)證理念認(rèn)為，工程人才的培養(yǎng)不能只有技術(shù)教育，其要求畢業(yè)生在掌握基本工程知識(shí)的基礎(chǔ)上，具備對(duì)具體的工程問(wèn)題進(jìn)行分析與解決的能力，還要求學(xué)生具有其他知識(shí)與能力，如了解土木工程材料的可持續(xù)、綠色低碳、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等性能，并可根據(jù)工程的特點(diǎn)對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇。如何在校園內(nèi)、課堂上培養(yǎng)出同時(shí)具備工程實(shí)踐能力與科研創(chuàng)新能力的復(fù)合型工程人才，如何根據(jù)工程教育認(rèn)證理念對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革與創(chuàng)新，是當(dāng)前高等工程教育面臨的重大挑戰(zhàn)[1]。

土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程通過(guò)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果處理、現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等一系列過(guò)程，鍛煉和提升學(xué)生的綜合能力。但現(xiàn)階段土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工程聯(lián)系不夠緊密、教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新等一系列問(wèn)題，不能滿足工程教育認(rèn)證理念的相關(guān)要求。為讓土木工程專業(yè)更好地適應(yīng)新時(shí)期的科技變革與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，需結(jié)合工程教育認(rèn)證理念，對(duì)其教學(xué)過(guò)程、教學(xué)方法及教學(xué)模式進(jìn)行進(jìn)一步的改革與創(chuàng)新，將教學(xué)培養(yǎng)模式從培養(yǎng)專業(yè)理論知識(shí)較強(qiáng)的專業(yè)型人才向培養(yǎng)溝通交流能力佳、創(chuàng)新與實(shí)踐能力較強(qiáng)等綜合素質(zhì)較高的復(fù)合型專業(yè)人才轉(zhuǎn)變。

另一方面，人們已進(jìn)入信息時(shí)代，“互聯(lián)網(wǎng)+”在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[2]。教育發(fā)展規(guī)劃中也強(qiáng)調(diào)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與高等教育進(jìn)行深度融合，對(duì)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行創(chuàng)新與改革[3-4]。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，給高等工程教育帶來(lái)新機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。如何抓住“互聯(lián)網(wǎng)+”給高等教育行業(yè)帶來(lái)的新機(jī)遇，是高等教育面臨的一個(gè)重要而且緊迫的課題。將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以更好地踐行“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”這一工程教育認(rèn)證理念[5-9]。綜上，在分析現(xiàn)有土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，文章針對(duì)現(xiàn)有土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程存在的不足，基于工程教育認(rèn)證理念，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，探討土木工程類實(shí)驗(yàn)課程在“工程教育理念”背景下的人才培養(yǎng)模式，提出土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程相應(yīng)的改革措施，以獲得更好的教學(xué)效果，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為本門(mén)課程乃至同類課程上課效率及課堂效果的提升奠定一定的基礎(chǔ)。

二、土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)高校針對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)已經(jīng)進(jìn)行了一定的探索與改革，并提出了一些改革方法[10-11]。但是隨著工程教育認(rèn)證理念的提出，以及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)在高等教育中的快速發(fā)展，土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)類教學(xué)仍存在各種各樣的問(wèn)題。下面就以土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程為例，對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)分析。

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理

土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程共包括7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中6個(gè)為操作型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，1個(gè)為設(shè)計(jì)加操作型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)加操作型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)數(shù)的25%，占比較低。上述教學(xué)內(nèi)容在一定程度上可使學(xué)生盡快熟悉并掌握土木工程材料的性能及測(cè)試方法。但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生主要依靠教材上的實(shí)驗(yàn)步驟，“復(fù)制、粘貼”完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺少自主性和主動(dòng)性，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程思維，不符合工程教育認(rèn)證理念。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，缺乏實(shí)際工程問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，新的設(shè)計(jì)方法、新型施工方式及檢測(cè)設(shè)備快速發(fā)展，如3D打印混凝土、陶瓷混凝土、綠色機(jī)制砂高性能混凝土、裝配式工程、智慧生產(chǎn)線等新型材料及技術(shù)，對(duì)應(yīng)的土木工程材料性能、設(shè)計(jì)方法和施工檢測(cè)方式也逐漸更新。而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要為傳統(tǒng)土木工程材料性能檢測(cè)試驗(yàn)（水泥細(xì)度、安定性、強(qiáng)度，骨料密度、混凝土配合比等），所采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)手段較為老舊?？傊F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工程的聯(lián)系不夠緊密，缺乏創(chuàng)新，很難激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣與積極性，導(dǎo)致學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力較為欠缺，教學(xué)效果達(dá)不到工程教育認(rèn)證的要求。

（三）教學(xué)考核機(jī)制較為單一

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式較為單一，主要由平時(shí)成績(jī)（出勤）和最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分組成。上述考核機(jī)制與工程教育認(rèn)證理念中強(qiáng)調(diào)的“過(guò)程評(píng)定”“以學(xué)生為中心”“個(gè)性化評(píng)定”的理念不符。而且現(xiàn)有的評(píng)價(jià)考核機(jī)制無(wú)法反映學(xué)生的工程實(shí)踐能力，無(wú)法準(zhǔn)確判斷學(xué)生的工程能力是否得到鍛煉、學(xué)習(xí)成效是否滿足要求。這種評(píng)價(jià)考核機(jī)制缺少了“評(píng)價(jià)-反饋-改進(jìn)”中的后兩步，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程教育理念中“持續(xù)改進(jìn)”的要求[9]。

（四）教師的教學(xué)理念與工程素養(yǎng)欠缺

在土木工程材料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍中，青年教師所占比例較大，超過(guò)50%。任課教師均具有研究生學(xué)歷，部分教師具有海外留學(xué)經(jīng)歷，專業(yè)知識(shí)較為深厚，而且具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，科研能力較強(qiáng)，但是部分教師缺少實(shí)際工程經(jīng)歷，很難指導(dǎo)學(xué)生解決工程實(shí)際難題，且鮮有教師將科研融入實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中。另一方面，大部分教師對(duì)工程教育認(rèn)證理念不夠了解，教學(xué)觀念尚未轉(zhuǎn)變，在教學(xué)過(guò)程仍是單向灌輸，充當(dāng)講授者、主導(dǎo)者的角色，出現(xiàn)“教師講，學(xué)生聽(tīng)，實(shí)驗(yàn)照書(shū)做”的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與學(xué)校、學(xué)院對(duì)教師工程教育認(rèn)證主題培訓(xùn)、工程實(shí)踐培訓(xùn)不到位有一定的關(guān)系。

三、土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

（一）完善教學(xué)大綱

一方面，可以結(jié)合土木工程材料課堂特點(diǎn)、畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)（見(jiàn)表1）與工程教育認(rèn)證理念，制定課程教學(xué)目標(biāo)，完善教學(xué)大綱，以符合工程教育認(rèn)證理念。另一方面，爭(zhēng)取教學(xué)經(jīng)費(fèi)，在更新補(bǔ)充原有實(shí)驗(yàn)儀器臺(tái)套數(shù)的基礎(chǔ)上，購(gòu)買(mǎi)新型設(shè)備，如混凝土3D打印設(shè)備、霍普金森桿、多功能環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱、多功能疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)等高端實(shí)驗(yàn)設(shè)備。常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目保證每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)在3—5人，避免1人做實(shí)驗(yàn)其他人“圍觀”的現(xiàn)象，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力;新型、大型實(shí)驗(yàn)以小組形式開(kāi)展，鍛煉并提升學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作與溝通表達(dá)的能力。

（二）更新教學(xué)內(nèi)容

是否能解決實(shí)際的復(fù)雜工程問(wèn)題是判斷當(dāng)代工程師是否合格的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中判斷學(xué)生是否具備工程實(shí)踐能力的重要考查點(diǎn)。為提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論與專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，在保證總實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不變的情況下，壓縮操作型實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)，增設(shè)與實(shí)際工程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，或結(jié)合任課教師實(shí)際研究課題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生更好地了解土木工程材料行業(yè)的科技前沿技術(shù)，緊跟行業(yè)潮流。如建筑垃圾再生利用、3D打印混凝土、輕質(zhì)混凝土，機(jī)制砂混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等相關(guān)試驗(yàn)，以鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)、研究及創(chuàng)新能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)科研項(xiàng)目較多的教師為本科生設(shè)立開(kāi)放創(chuàng)新課題，以傳幫帶的形式，讓部分學(xué)生在充實(shí)大學(xué)生活的同時(shí)，了解更多專業(yè)前沿科技課題，為行業(yè)儲(chǔ)備科技人才奠定一定的基礎(chǔ)。通過(guò)該類實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可從原材料的選擇、材料設(shè)計(jì)、性能檢驗(yàn)方法、材料的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等方面加深對(duì)土木工程材料理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到土木工程材料及組成對(duì)工程結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)及使用性能的影響，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。此外，還可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)地位，以提高其積極性與主動(dòng)性，激發(fā)其創(chuàng)新思維。

（三）創(chuàng)新教學(xué)方法

工程教育認(rèn)證體系中要求學(xué)生畢業(yè)時(shí)具備工程基礎(chǔ)知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)、解決方案、研究、溝通等能力[10]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法完全滿足上述畢業(yè)要求，下一步可開(kāi)展“實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目化”，實(shí)驗(yàn)前任課教師列出幾個(gè)與工程實(shí)際相關(guān)的問(wèn)題，引入工程項(xiàng)目概念，讓學(xué)生針對(duì)具體工程問(wèn)題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，以獲得較為真實(shí)的工程體驗(yàn)。如項(xiàng)目名稱：根據(jù)西北寒旱區(qū)實(shí)際氣候環(huán)境及水文條件，設(shè)計(jì)“西北寒旱區(qū)橋梁用C40混凝土”。研究?jī)?nèi)容：在實(shí)驗(yàn)前查閱相關(guān)資料，了解西北寒旱區(qū)實(shí)際氣候環(huán)境特點(diǎn)、混凝土常見(jiàn)病害及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素及配合比設(shè)計(jì)重點(diǎn)。要求：1.自行組建團(tuán)隊(duì)，以小組為單位，分工解決實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題;2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中考慮土木工程材料的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，將可持續(xù)發(fā)展、綠色低碳、循環(huán)再利用等理念引入實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。通過(guò)上述教學(xué)方法的改革，可鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、研究問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高其溝通交流能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)能力與傳授知識(shí)相結(jié)合的工程教學(xué)目標(biāo)。

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)在我國(guó)高等教育行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不能滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下高等教育的改革要求[11]。下一步應(yīng)結(jié)合工程教育認(rèn)證理念，將互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)引入土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，探索互聯(lián)網(wǎng)+模式下的混合式教學(xué)方法。如對(duì)于部分難度較大、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不允許的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生學(xué)習(xí)該部分知識(shí)，例如國(guó)防抗爆混凝土性能研究、混凝土結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備較少、難度系數(shù)較大的實(shí)驗(yàn)，此類實(shí)驗(yàn)可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源讓學(xué)生了解并學(xué)習(xí)。將互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)應(yīng)用于土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程中，可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生合理安排時(shí)間，以提高教師的教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量，開(kāi)拓學(xué)生眼界。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源可激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力與創(chuàng)新思維。

上述教學(xué)方法對(duì)任課教師的執(zhí)教水平與工程素養(yǎng)提出了較高的要求，這就要求院系要定期有針對(duì)性地選派教師到工程一線，豐富教師的工程實(shí)踐經(jīng)歷，提高教師的工程素養(yǎng)。為改變教師在原有教學(xué)中的主導(dǎo)地位，應(yīng)加強(qiáng)教師關(guān)于工程教育認(rèn)證理念的培訓(xùn)，將教師轉(zhuǎn)變?yōu)椤膀?yàn)收者”，指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并提出改善的解決方法。

（四）改進(jìn)考核評(píng)價(jià)體系

教學(xué)考核體系是教學(xué)過(guò)程中非常重要的組成部分，其對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、判斷學(xué)生的綜合能力具有重要意義。工程教育認(rèn)證體系強(qiáng)調(diào)，教師在教學(xué)過(guò)程中要堅(jiān)持“過(guò)程評(píng)價(jià)”指導(dǎo)思想，要以學(xué)生為中心，即在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)每位學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力、在團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)等方面，進(jìn)行跟蹤與評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思并解決工程實(shí)際問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告與成績(jī)給出綜合性評(píng)價(jià)。鑒于此，基于工程教育認(rèn)證理念，筆者在土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系中增加過(guò)程評(píng)價(jià)，本門(mén)課程的最終考核評(píng)價(jià)體系為：平時(shí)成績(jī)（出勤10%）+過(guò)程評(píng)價(jià)（針對(duì)具體工程問(wèn)題的思維擴(kuò)散情況+小組配合情況+考慮問(wèn)題是否全面+根據(jù)具體工程是否考慮經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情況等方面，共40%）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告（是否根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)具體問(wèn)題具體分析，寫(xiě)作是否規(guī)范認(rèn)真等方面，共50%）。

四、結(jié)論

在總結(jié)分析土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程教育認(rèn)證理念與互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，提出土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革方向：1.結(jié)合土木工程材料課堂特點(diǎn)與工程教育認(rèn)證理念，制定課程教學(xué)目標(biāo)，完善教學(xué)大綱;2.將實(shí)際工程問(wèn)題引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力;3.將互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)應(yīng)用于土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的有效結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)類課程的教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;4.將過(guò)程評(píng)價(jià)納入教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制中，以對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 吳磊，李巧勤，汪小平，等.新工科”背景下基于產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人的人才培養(yǎng)模式研究：以軟件工程專業(yè)為例[J]大學(xué)教育，2020（8）：19-20.

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[責(zé)任編輯：陳 明]