關(guān)于管窺土木工程材料實(shí)驗的層次化論文
一、土木工程材料實(shí)驗的層次化教學(xué)模式
(一)實(shí)驗項目的層次化
三峽大學(xué)建筑材料實(shí)驗室承擔土木工程、水利工程、工程管理及建筑學(xué)等專(zhuān)業(yè)的土木工程材料實(shí)驗教學(xué)。原有的實(shí)驗教學(xué)存在諸多不足，經(jīng)過(guò)近2年實(shí)驗教學(xué)改革的實(shí)踐，現階段該課程的實(shí)驗采用層次化的實(shí)驗教學(xué)模式，將實(shí)驗教學(xué)按實(shí)驗項目分為兩個(gè)層次:一是驗證性、設計性及少量綜合性實(shí)驗，其實(shí)驗內容對應于教學(xué)大綱的范圍，是課程學(xué)習的基本要求，此處統稱(chēng)為基本性實(shí)驗，如表1所示;二是綜合性、設計性及創(chuàng )新性實(shí)驗項目，其內容或是課程重點(diǎn)或難點(diǎn)的綜合運用，或屬于當前相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)或研究趨勢，亦或源于科研項目，并與教學(xué)密切相關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題等，統稱(chēng)為創(chuàng )新性實(shí)驗，如表所示2。第二層次的創(chuàng )新性實(shí)驗適合學(xué)有余力，且有繼續學(xué)習和一定研究興趣的學(xué)生，為選做實(shí)驗。
(二)教學(xué)組織與實(shí)施
1．基本性實(shí)驗的教學(xué)組織與實(shí)施第一層次的實(shí)驗即基本性實(shí)驗對應于教學(xué)大綱的要求，可以按照原教學(xué)模式執行教學(xué)組織與實(shí)施，在教學(xué)組織與實(shí)施過(guò)程中應注意兩個(gè)教學(xué)原則和三點(diǎn)教學(xué)方法。其中，“兩個(gè)原則”一是把實(shí)驗的主動(dòng)性交還給學(xué)生;二是注重激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗興趣，將學(xué)生的學(xué)習狀態(tài)由被動(dòng)轉向主動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習自主性。通過(guò)實(shí)驗結果比較、自主選擇實(shí)驗方法、提問(wèn)引導等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生對基本性實(shí)驗的興趣。
2．創(chuàng )新性實(shí)驗的教學(xué)組織與實(shí)施第二層次的實(shí)驗，即創(chuàng )新性實(shí)驗的教學(xué)組織與實(shí)施方案，主要包括學(xué)生的遴選、實(shí)驗指導教師的確定兩方面。學(xué)生的遴選即是如何確定參與創(chuàng )新性實(shí)驗的學(xué)生。遴選時(shí)不僅應考慮學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎與能力，也要綜合實(shí)驗室相關(guān)設備的實(shí)際情況。為了保障取得較理想的教學(xué)質(zhì)量與效果，應適當控制選做本層次實(shí)驗的學(xué)生人數。從教學(xué)實(shí)踐看，每學(xué)期開(kāi)展第二層次實(shí)驗的項目數以4～6項為宜，最高不超過(guò)8項，同時(shí)限定每名學(xué)生最多可選實(shí)驗項目為2項。這樣，既能保障實(shí)驗的順利進(jìn)行(儀器設備數量充足、實(shí)驗指導教師到位)，又能取得較滿(mǎn)意的教學(xué)效果。參與該層次實(shí)驗的學(xué)生比例從2011年秋季學(xué)期的15%增加到2013年春季學(xué)期的37%。今后，隨著(zhù)實(shí)驗室建設的逐步完善(設備、師資隊伍等)，這一比例也將逐步提高。但考慮到創(chuàng )新性實(shí)驗對學(xué)生能力的要求以及教學(xué)效果等情況，教學(xué)團隊的全體4名教師認為其比例最高不宜超過(guò)60%。實(shí)驗指導教師的確定應考慮實(shí)驗室專(zhuān)任教師與理論課教師的課程安排等情況，原則上以任課教師為主、實(shí)驗室專(zhuān)任教師為輔進(jìn)行共同指導。如有特殊情況(上課時(shí)間沖突等)，則應由全體教學(xué)團隊人員協(xié)商解決，或安排在周末學(xué)生無(wú)課的時(shí)段，以保證創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)的順利進(jìn)行。
3．創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)的過(guò)程管理第二層次的實(shí)驗項目屬于選修實(shí)驗項目，通常由若干名學(xué)生，如3～5人組成實(shí)驗小組，多數實(shí)驗項目都要求學(xué)生自行查閱文獻，經(jīng)交流討論、設計實(shí)驗方案后再開(kāi)展實(shí)驗。這一過(guò)程既能提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養其創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力，也可鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作能力。但是，團隊合作給少數只為混學(xué)分的學(xué)生提供了可乘之機。另一方面，由于創(chuàng )新性實(shí)驗沒(méi)有固定的實(shí)驗課時(shí)間，且實(shí)驗總學(xué)時(shí)數也不能事先預定，這就要求指導教師應在整個(gè)實(shí)驗中，實(shí)施過(guò)程性評價(jià)方法，加強過(guò)程管理和監督。
4．創(chuàng )新性實(shí)驗的成績(jì)評定目前我校土木工程材料課程成績(jì)由考試成績(jì)、平時(shí)成績(jì)及實(shí)驗成績(jì)等三部分構成，各部分所占權重依次為70%、20%、10%。開(kāi)設創(chuàng )新性實(shí)驗后，課程成績(jì)的評定既要對學(xué)生有一定的激勵，又應避免出現學(xué)生為提高成績(jì)而一哄而上、爭相選做第二層次實(shí)驗的現象。教學(xué)實(shí)踐中，根據學(xué)生的實(shí)驗態(tài)度、實(shí)驗進(jìn)展及完成效果等情況，采用“優(yōu)、良、中、合格、不合格”共五檔進(jìn)行評定，并據此酌情額外增加學(xué)生的實(shí)驗成績(jì)。比如，當第二層次實(shí)驗的成績(jì)?yōu)椤皟?yōu)”時(shí)，可額外增加該生的實(shí)驗成績(jì)10分，并按相應權重計入課程總成績(jì)。
(三)教學(xué)模式與方法層次化的實(shí)驗
教學(xué)新模式要求改革實(shí)驗教學(xué)模式和教學(xué)手段，以學(xué)習為中心，實(shí)驗教學(xué)內容層次化，充分利用現代化的教學(xué)手段。教師應改變自己的教學(xué)角色，確立為“學(xué)”而“教”的思想，在整個(gè)實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，始終以學(xué)生為中心，確保學(xué)生的主體地位。實(shí)驗內容層次化可以最大限度地調動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)驗技能，并有利于培養其創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力。教師應充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò )等現代化教學(xué)手段進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)，如制作多媒體電子教案、CAI課件以及建立課程網(wǎng)站等，方便學(xué)生提前預習和自學(xué)，既能提高實(shí)驗效率和教學(xué)質(zhì)量，又可以開(kāi)拓和豐富學(xué)生的視野與知識面。
二、層次化教學(xué)模式長(cháng)期有效的保障措施
開(kāi)展創(chuàng )新性實(shí)驗項目的教學(xué)，不僅能夠加強學(xué)生對相關(guān)內容的理解和把握，而且還能使學(xué)生較好地把握相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、研究趨勢，掌握新的實(shí)驗技術(shù)或新方法，更重要的是能夠逐步培養學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和研究興趣，有利于培養復合型人才，這也是三峽大學(xué)土木工程材料實(shí)驗教學(xué)改革的主要目的。為保證創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)的長(cháng)期穩定運行，必須采取相應的保障措施。
(一)確定合適的實(shí)驗項目
創(chuàng )新性層次實(shí)驗教學(xué)的首要工作是選題。選題要有創(chuàng )造性的因素，最好能解決一個(gè)較為復雜的技術(shù)問(wèn)題，以便使學(xué)生得到較全面的訓練。選題應該優(yōu)先選擇源于科研項目，并與教學(xué)密切相關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題，使學(xué)生在規定的時(shí)間通過(guò)努力基本上能完成任務(wù)，從而鞏固、加深和擴大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識面，增強工作技能以及創(chuàng )造性。此外，為保證創(chuàng )新性層次實(shí)驗教學(xué)的長(cháng)期運行，創(chuàng )新性實(shí)驗項目應不斷推陳出新。從實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐看，采取了如下途徑確定第二層次的實(shí)驗項目:引入反映相關(guān)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)、研究趨勢，以及實(shí)驗新技術(shù)與新方法的實(shí)驗內容作為創(chuàng )新性實(shí)驗項目，采用與建材相關(guān)的大學(xué)生科技創(chuàng )新項目(國家級、省級和校級)、大學(xué)生挑戰杯競賽科技項目，以及學(xué)校設立的大學(xué)生求索創(chuàng )新項目等，另有少量創(chuàng )新性實(shí)驗項目結合教師的科研項目設置。
(二)經(jīng)費來(lái)源和相關(guān)配套政策
創(chuàng )新性層次的實(shí)驗項目所用原料、藥品及儀器運轉與維修費用等經(jīng)費開(kāi)支，都應進(jìn)行相應配套與完善，以形成長(cháng)效機制�？梢酝ㄟ^(guò)申請國家級、省級、校級等各級各類(lèi)創(chuàng )新項目或科技項目，如大學(xué)生科技創(chuàng )新項目、挑戰杯競賽項目、三峽大學(xué)設立的大學(xué)生求索創(chuàng )新活動(dòng)及其他項目，或從教師的科研項目中設置第二層次的實(shí)驗教學(xué)項目等形式來(lái)獲取經(jīng)費支持。2011年秋季至2013年春季共四個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐中，第二層次實(shí)驗教學(xué)項目的經(jīng)費來(lái)源于國家自然科學(xué)基金、湖北省教育廳科學(xué)研究項目各1項、湖北省大學(xué)生挑戰杯競賽項目1項、三峽大學(xué)設立的大學(xué)生求索創(chuàng )新活動(dòng)2項、教學(xué)研究項目2項，以及其他橫向項目等。
(三)健全和完善實(shí)驗室管理制度
建立健全實(shí)驗室各項保障機制，包括條件保障、激勵約束機制和監督機制等。條件保障方面，要繼續加大實(shí)驗室建設力度，完善實(shí)驗室儀器設備等硬件設施。建筑材料實(shí)驗經(jīng)過(guò)自2009年秋以來(lái)的累次建設投入，實(shí)驗設備、場(chǎng)地及環(huán)境等都得到顯著(zhù)改善，完全滿(mǎn)足表1、表2所列項目對實(shí)驗室硬件設施的要求。在激勵約束機制方法方面，制定和完善了相關(guān)管理政策，如:對參與創(chuàng )新性實(shí)驗的學(xué)生在綜合測評時(shí)適當加分，指導教師評職稱(chēng)時(shí)優(yōu)先推薦等。不僅吸引學(xué)生參與創(chuàng )新實(shí)驗，還鼓勵教師參與第二層次實(shí)驗教學(xué)。
(四)加強過(guò)程控制
指導教師要加強對創(chuàng )新性實(shí)驗項目的過(guò)程控制。制定相應管理制度和方法，采用中期答辯和評估、定期召開(kāi)小組匯報和討論會(huì )等方式進(jìn)行嚴格、規范、科學(xué)的管理，對第二層次實(shí)驗項目的教學(xué)進(jìn)行有效監督與控制。定期召開(kāi)小組會(huì )議可以了解實(shí)驗進(jìn)度，并以實(shí)驗方案方法的完善、指導等方面開(kāi)展討論，檢查學(xué)生實(shí)驗日志、實(shí)驗的收獲或思考內容、實(shí)驗分析報告等，對前期工作作出評價(jià)，提出具體建議，促進(jìn)實(shí)驗小組按進(jìn)度完成預定任務(wù)。中期檢查是創(chuàng )新性實(shí)驗項目教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節，院(系)組織相關(guān)教師對項目實(shí)施中期檢查，可以使學(xué)生相互學(xué)習借鑒，而專(zhuān)家的評價(jià)起到診斷、督促、啟發(fā)、指導作用。建立并實(shí)施以過(guò)程為導向的創(chuàng )新性實(shí)驗項目評價(jià)體系，同時(shí)配套相應的激勵機制，包括設立創(chuàng )新學(xué)分、綜合測評加分或推薦免試研究生加分、資助論文發(fā)表等措施，營(yíng)造了良好的學(xué)習氛圍，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng )新熱情。實(shí)踐表明，加強過(guò)程控制是開(kāi)展第二層次實(shí)驗教學(xué)、保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，通過(guò)加強對實(shí)驗過(guò)程的監督管理，取得了較好的教學(xué)效果。
(五)加強實(shí)驗教學(xué)師資隊伍的建設
建設一支責任心強、業(yè)務(wù)過(guò)硬的師資隊伍，是搞好實(shí)驗教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的基本保證，也是適應高校培養應用型創(chuàng )新人才的需要。通過(guò)相關(guān)政策與制度，吸引教師積極參與實(shí)驗室建設和實(shí)驗教學(xué)工作，同時(shí)支持他們參加各類(lèi)實(shí)驗技能培訓，增強業(yè)務(wù)能力，使其能勝任不斷推陳出新的創(chuàng )新性實(shí)驗項目教學(xué)。目前，學(xué)校和學(xué)院均制定了相關(guān)政策，要求教師積極參與實(shí)驗室建設，經(jīng)常參加相關(guān)的實(shí)驗技能和業(yè)務(wù)能力培訓，并將這兩點(diǎn)作為教師職稱(chēng)申報時(shí)的必備條件之一。目前執行情況良好，促進(jìn)了實(shí)驗教學(xué)的師資建設。
三、層次化實(shí)驗教學(xué)的實(shí)踐效果
經(jīng)過(guò)2011年秋季學(xué)期至2013年春季學(xué)期共4個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，取得的效果表現為以下3方面。
(1)提高了學(xué)生的實(shí)驗技能，加深知識理解，擴展知識體系。學(xué)生根據創(chuàng )新性實(shí)驗項目和要求，自己查閱相關(guān)資料，進(jìn)行實(shí)驗方案設計和實(shí)驗，啟發(fā)和引導學(xué)生獨立解釋實(shí)驗現象、分析實(shí)驗結果，最后以書(shū)面報告或小論文的形式進(jìn)行交流，使學(xué)生得到全面、綜合的實(shí)驗技能訓練。同時(shí)，更深入地了解和探討實(shí)踐與理論的異同，加深了相關(guān)知識的理解與掌握，擴展了知識體系。
(2)通過(guò)采取各種激勵和條件保障措施，營(yíng)造了促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習的氛圍，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng )新熱情，取得了較好的效果。2011年秋開(kāi)始實(shí)施土木工程材料層次化實(shí)驗教學(xué)以來(lái)，在2012年成功申報2項校級求索創(chuàng )新活動(dòng)項目(2010級土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生)，2013年開(kāi)展的創(chuàng )新實(shí)驗項目“摻磷渣活性粉末混凝土的制備”獲湖北省第九屆“挑戰杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎。同時(shí)，學(xué)生依托創(chuàng )新實(shí)驗項目在國際會(huì )議上公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇:《粉磨時(shí)間對磷渣粉活性的影響》于2012年11月發(fā)表在兩岸四地高性能混凝土國際研討會(huì )論文集，
(3)學(xué)生掌握了自主學(xué)習方法和能力，培養了團隊協(xié)作精神和能力。學(xué)生在創(chuàng )新實(shí)驗過(guò)程中，逐步學(xué)習和掌握解決問(wèn)題的方法，同時(shí)，培養了團隊合作精神和能力。
四、結語(yǔ)
實(shí)踐教學(xué)是高等院校提高學(xué)生實(shí)踐技能，培養其創(chuàng )新能力和職業(yè)適應能力的重要手段。土木工程材料實(shí)驗實(shí)行層次化的教學(xué)模式，不僅促使學(xué)生熟練掌握相關(guān)理論知識，補充和深化知識、拓寬知識面，而且通過(guò)開(kāi)設第二層次的創(chuàng )新性實(shí)驗，還能使學(xué)生較好地把握相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、研究趨勢，熟悉新的實(shí)驗技術(shù)或新方法，更重要的是，逐步培養學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力和研究興趣，有利于培養創(chuàng )新型人才。以三峽大學(xué)“土木工程材料”實(shí)驗的教學(xué)改革為例，將實(shí)驗教學(xué)項目分為基礎性實(shí)驗和創(chuàng )新性實(shí)驗兩個(gè)層次，從教學(xué)項目的層次化、教學(xué)組織與實(shí)施、教學(xué)方法等方面，闡述了“土木工程材料”實(shí)驗的層次化教學(xué)模式，提出了實(shí)現該教學(xué)模式長(cháng)效機制的保障措施，涉及實(shí)驗項目選題、經(jīng)費來(lái)源、過(guò)程化管理、實(shí)驗室管理制度及實(shí)驗教學(xué)的師資建設等5個(gè)方面。
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