楊 松，董 坤，楊樹(shù)桐

(中國(guó)海洋大學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266100)

1 引 言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的有效支撐與補(bǔ)充，常被賦予增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)趣味性、提高學(xué)生實(shí)踐能力等教學(xué)目標(biāo)[1-3]。目前，在土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)課大多安排在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期，受學(xué)生考研、找工作等影響，實(shí)驗(yàn)課的重要性未能得到學(xué)生的充分認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)效果欠佳?；诖?，針對(duì)《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)課程整體設(shè)計(jì)做了一些優(yōu)化改革與探索實(shí)踐。

2 目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

2.1 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課重視不足，預(yù)習(xí)效果差

以中國(guó)海洋大學(xué)為例，《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)課僅8個(gè)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課依附于理論課程設(shè)置，作為《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》課程中的一部分。目前，理論課程考核方式為考試，實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占整門(mén)課總成績(jī)的比例僅為30%，且實(shí)驗(yàn)考核以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，學(xué)生對(duì)實(shí)際操作重視不足。另外，受試驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)限制，每組實(shí)驗(yàn)人數(shù)在4-6人之間，同組的部分學(xué)生有等、靠思想，課前不預(yù)習(xí)，課后抄報(bào)告。另外，抄襲的實(shí)驗(yàn)報(bào)告也無(wú)法得到有效甄別，較難根據(jù)學(xué)生的實(shí)際上課情況給出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

2.2 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中缺乏探索興趣

現(xiàn)有的《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，多數(shù)項(xiàng)目為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，難度偏小，難以激發(fā)學(xué)生自主探索的興趣[4]。實(shí)驗(yàn)課堂上基本上是實(shí)驗(yàn)教師在講，學(xué)生跟著做，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生始終處于被動(dòng)接收狀態(tài)，缺乏自主學(xué)習(xí)的外部動(dòng)力。另外，由于存在等、靠的思想，部分學(xué)生認(rèn)為預(yù)習(xí)沒(méi)有必要，即使布置了課前預(yù)習(xí)，往往預(yù)習(xí)效果也極差。根據(jù)在實(shí)驗(yàn)課前做的隨機(jī)調(diào)查，課前沒(méi)有預(yù)習(xí)的學(xué)生往往能達(dá)到70%甚至更多，這就造成了學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)對(duì)所要做的實(shí)驗(yàn)一無(wú)所知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的演示“照貓畫(huà)虎”，缺乏自主思考的過(guò)程。

2.3 “填鴨式”指導(dǎo)扼殺學(xué)生思考及創(chuàng)新能力

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課中，一般由實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備和材料，上課先講述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟等，然后由實(shí)驗(yàn)教師演示實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，學(xué)生跟著做，無(wú)法脫離“填鴨式教學(xué)”的窠臼。實(shí)驗(yàn)做完后，學(xué)生往往是知其然而不知其所以然。另外，由于設(shè)備臺(tái)套數(shù)、上課時(shí)間及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地限制，每次需同時(shí)對(duì)多個(gè)小組授課，約16-24名學(xué)生圍在實(shí)驗(yàn)教師周?chē)^(guān)看演示操作，無(wú)法避免有部分學(xué)生排在后面，看不到或看不清實(shí)驗(yàn)教師的演示操作講解。這種手把手講解式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，無(wú)法充分利用有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，難以培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣，脫離了大學(xué)教育的本意。

3 “強(qiáng)化自主探究”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與探索

基于以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，以“強(qiáng)化自主探究”為突破點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，力爭(zhēng)盤(pán)活現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果有力提升。

3.1 將相關(guān)背景資料交給學(xué)生預(yù)習(xí)

通過(guò)梳理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的背景資料，包括教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、實(shí)驗(yàn)用途說(shuō)明、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備說(shuō)明書(shū)等，將這些資料篩選后發(fā)布在Blackboard網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生使用Blackboard網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)資源進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目背景、用途、方法和技術(shù)路徑。這些材料要求學(xué)生通讀后一般了解即可，在后面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，乃至實(shí)驗(yàn)完成撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告階段，這部分基礎(chǔ)知識(shí)作為學(xué)生的背景知識(shí)存在，起引導(dǎo)、索引作用。

3.2 將演示操作錄制成視頻，發(fā)給學(xué)生觀(guān)看

有了背景資料預(yù)習(xí)，學(xué)生基本上對(duì)實(shí)驗(yàn)的用途和過(guò)程有了基本的印象，但是由于在此之前學(xué)生沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)室做過(guò)實(shí)驗(yàn)或者沒(méi)有接觸過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的實(shí)物，對(duì)實(shí)驗(yàn)工具、儀器、設(shè)備缺乏認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)教師將演示操作過(guò)程錄制成小視頻，并在視頻中著重講述實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)步驟和安全操作知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段，將視頻提前發(fā)給學(xué)生觀(guān)看，可以使學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)中的危險(xiǎn)點(diǎn)等有一個(gè)基本的了解，對(duì)實(shí)驗(yàn)所用到的儀器、設(shè)備、工具有一個(gè)直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。

3.3 提出思考性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主探索

學(xué)生做完前兩步，基本上對(duì)所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有了通盤(pán)的認(rèn)識(shí)，此時(shí)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能做到心中有數(shù)，有條不紊了。進(jìn)一步提出一些容易出錯(cuò)、或涉及實(shí)驗(yàn)操作安全的思考性問(wèn)題，讓學(xué)生提前探索答案，做一些有益的思考和心理準(zhǔn)備。

3.4 設(shè)置考核性預(yù)習(xí)報(bào)告，保障學(xué)生預(yù)習(xí)效果

學(xué)生是由不同的個(gè)體組成的群體，從學(xué)生個(gè)體來(lái)看，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性不同，部分學(xué)生認(rèn)為沒(méi)有必要預(yù)習(xí)。而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于沒(méi)有提前做到心中有數(shù)，只能旁觀(guān)別人做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后靠抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告以求通過(guò)實(shí)驗(yàn)課考核。現(xiàn)在，通過(guò)之前的訓(xùn)練，學(xué)生已經(jīng)具備撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告的能力了。設(shè)置實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告作為考核預(yù)習(xí)效果的手段，能夠督促學(xué)生課前預(yù)習(xí)，保障實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告可采用電子版的形式，通過(guò)查重小程序，如果重復(fù)率大于50%，報(bào)告即有抄襲嫌疑，退回重寫(xiě)。這樣學(xué)生就會(huì)重視預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，以任務(wù)促過(guò)程，認(rèn)真、獨(dú)立地完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)任務(wù)。

3.5 進(jìn)一步開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，由學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間

由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)的限制，之前的學(xué)生分組人數(shù)在每組4-6人，不是所有學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。每次實(shí)驗(yàn)教師均要講述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟等，然后演示實(shí)驗(yàn)操作全過(guò)程，每組人數(shù)若減少會(huì)造成分組數(shù)增加，實(shí)驗(yàn)教師的工作量將增加到不可接受的程度。而且由于實(shí)驗(yàn)課程安排在大四上學(xué)期，學(xué)生面臨著考研復(fù)習(xí)、找工作等多重壓力，實(shí)驗(yàn)時(shí)間和考研、找工作時(shí)間會(huì)存在沖突。

現(xiàn)在由于預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的強(qiáng)化，原理講述和操作演示部分前移至預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教師的工作可變?yōu)樵趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中的巡查、督導(dǎo)及解答現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，增加可選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間段，增加分組數(shù)，減少每組人數(shù)，可以在不大幅增加實(shí)驗(yàn)教師工作量的情況下，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源配置，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用率，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

改革前后的授課模式對(duì)比詳見(jiàn)表1。

表1 改革前后授課模式對(duì)比

4 “強(qiáng)化自主探究”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)例

以粘貼應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)為例，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕校?1)了解電阻應(yīng)變計(jì)的構(gòu)造及其工作原理；(2)了解選擇應(yīng)變片標(biāo)距的原理和鑒別應(yīng)變片質(zhì)量的方法；(3)掌握應(yīng)變片的粘貼工藝，學(xué)習(xí)粘貼技術(shù)。

對(duì)于目的(1)和(2)，理論課中已闡述清楚電阻應(yīng)變計(jì)的構(gòu)造及工作原理，實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生接觸到應(yīng)變片實(shí)物，理解應(yīng)變片的尺寸、特性等，對(duì)理論課的內(nèi)容往往起加深理解作用，可以通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料的方式予以認(rèn)識(shí)。

對(duì)于目的(3)，雖然理論課及課程指導(dǎo)書(shū)均有粘貼工藝、粘貼技術(shù)的內(nèi)容，但根據(jù)多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，由于缺乏前期認(rèn)識(shí)，學(xué)生往往沒(méi)有興趣根據(jù)文字建立想象，在實(shí)際教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，往往還依賴(lài)實(shí)驗(yàn)教師的課堂演示。針對(duì)目的(3)，目前尚未在網(wǎng)絡(luò)或其他途徑發(fā)現(xiàn)有關(guān)于應(yīng)變片粘貼的視頻。根據(jù)我校結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室具體情況，錄制并剪輯了實(shí)驗(yàn)教師演示粘貼應(yīng)變片過(guò)程的視頻，在課前實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段，讓學(xué)生觀(guān)看視頻然后根據(jù)印象，對(duì)照課本和課程指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告。

在課前約兩周，發(fā)給學(xué)生粘貼應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指導(dǎo)書(shū)、恒溫焊臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)、電阻應(yīng)變計(jì)說(shuō)明書(shū)等，并推薦若干個(gè)生產(chǎn)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、電阻應(yīng)變計(jì)的廠(chǎng)家網(wǎng)站，連同前述制作好的應(yīng)變片粘貼演示視頻，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)、探索相關(guān)知識(shí)。

同時(shí)發(fā)放給學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告模板，要求學(xué)生歸納回答以下問(wèn)題：(1)應(yīng)變片的工作原理。(2)應(yīng)變片的基本構(gòu)造簡(jiǎn)圖。(3)應(yīng)變片的選用原則。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)及操作示范視頻，簡(jiǎn)述應(yīng)變片粘貼主要步驟。(5)被測(cè)鋼材試件為何在粘貼電阻應(yīng)變片處打成交叉45°磨痕條紋？(6)如何保證貼片的質(zhì)量？貼片質(zhì)量的好壞對(duì)量測(cè)會(huì)產(chǎn)生什么影響？(7)電阻應(yīng)變片粘貼完畢后，若發(fā)現(xiàn)應(yīng)變片電路發(fā)生短路或斷路時(shí)，請(qǐng)分析可能的原因及相應(yīng)的驗(yàn)證手段和處理方法。

學(xué)生完成預(yù)習(xí)并提交回答上述問(wèn)題的預(yù)習(xí)報(bào)告后，由實(shí)驗(yàn)教師對(duì)預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行批改查重，并將批改結(jié)果和查重結(jié)果反饋給學(xué)生本人。此步驟可在學(xué)校積極推進(jìn)的Blackboard網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)上快捷完成。

實(shí)驗(yàn)室按照教學(xué)進(jìn)度安排，預(yù)先提供幾個(gè)時(shí)間段供學(xué)生選擇，學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)時(shí)間安排，在Blackboard網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)上自助選擇適宜時(shí)段進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作。

5 “強(qiáng)化自主探究”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的成效

教學(xué)改革的成功與否，最終的評(píng)價(jià)依據(jù)在于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果是否提升?！皬?qiáng)化自主探究”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革實(shí)施后，就此次改革效果進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查對(duì)象是剛結(jié)課的土木工程專(zhuān)業(yè)的本科生。此次調(diào)查共發(fā)放問(wèn)卷71份，實(shí)際收回問(wèn)卷70份，有效問(wèn)卷66份。經(jīng)過(guò)問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的效果較好。

5.1 學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣增強(qiáng)，應(yīng)付實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象減少

從學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和興趣調(diào)查統(tǒng)計(jì)表中發(fā)現(xiàn)，此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革有效地提高了學(xué)生對(duì)《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》課程實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，主要表現(xiàn)在學(xué)生普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、儀器的性能較為重視，應(yīng)付實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象減少了，在課下自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)探究的情況在增加?？傊^大部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革持支持態(tài)度。

5.2 學(xué)生操作熟練，實(shí)驗(yàn)效率提高

從學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)平均耗時(shí)減少接近30%，這主要是由于通過(guò)課前的充分預(yù)習(xí)，大部分學(xué)生已掌握了實(shí)驗(yàn)的基本流程步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備也消除了陌生感。隨著每批學(xué)生實(shí)驗(yàn)耗時(shí)的減少，后期可適當(dāng)增加分組數(shù)、分批數(shù)，使每組學(xué)生更少，增加每位學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。

5.3 實(shí)驗(yàn)儀器損壞率降低、實(shí)驗(yàn)耗材消耗量減少

根據(jù)實(shí)驗(yàn)課后調(diào)查統(tǒng)計(jì)，實(shí)施改革后的儀器損壞情況有所減少，實(shí)驗(yàn)成功率較之前有大幅增加，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)耗材消耗量減少。

6 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革實(shí)踐，我校改變了過(guò)去傳統(tǒng)的“填鴨式”實(shí)驗(yàn)授課方式，結(jié)合Blackboard網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)和視頻錄播手段，強(qiáng)化了課前預(yù)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率?；凇皬?qiáng)化自主探究”教學(xué)模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)資料發(fā)布和反饋意見(jiàn)收集，在實(shí)驗(yàn)實(shí)操前激發(fā)了學(xué)生試驗(yàn)興趣，加強(qiáng)了對(duì)理論應(yīng)用于實(shí)踐的認(rèn)識(shí)；通過(guò)設(shè)置思考性問(wèn)題和考核性預(yù)習(xí)報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生自主探索，提高解決問(wèn)題的能力；通過(guò)對(duì)授課時(shí)間的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上預(yù)約，小組靈活實(shí)操練習(xí)，進(jìn)一步保障了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。總體而言，該實(shí)驗(yàn)課程的改革與探索對(duì)提高大學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)自主思考及創(chuàng)新能力、全面認(rèn)識(shí)和掌握試驗(yàn)技能起到了較好的促進(jìn)作用，同時(shí)提高了授課效率，減少了實(shí)驗(yàn)儀器耗材損耗。