土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐
實(shí)踐教學(xué)是土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)成果直接影響專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量、從業(yè)能力和崗位適應(yīng)能力。
[摘要]
基于對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，結(jié)合省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、省級(jí)本科實(shí)踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項(xiàng)目、省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)，探討土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多層次、多模塊實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)建與實(shí)踐，以最終實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多元化、層次化、開(kāi)放化的教學(xué)目標(biāo)。
[關(guān)鍵詞]
工程素質(zhì);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)體系
實(shí)踐教學(xué)是土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)成果直接影響專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量、從業(yè)能力和崗位適應(yīng)能力。昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程實(shí)驗(yàn)中心是省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、省級(jí)本科實(shí)踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項(xiàng)目單位、省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心。中心在多年的建設(shè)中，根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)的總體目標(biāo)和發(fā)展定位，依據(jù)《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專(zhuān)業(yè)規(guī)范》及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐體系設(shè)置，對(duì)比實(shí)踐教育體系的實(shí)踐領(lǐng)域、實(shí)踐單元和知識(shí)技能點(diǎn)，分層次制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，逐步構(gòu)建了有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，取得了良好的教學(xué)效果。
一、構(gòu)建五個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
1.基本型必修實(shí)驗(yàn)。通過(guò)基本參數(shù)的測(cè)定，驗(yàn)證相關(guān)的理論公式及結(jié)論，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論的理解，促使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，初步培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析能力和動(dòng)手能力，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如“普通混凝土用砂石”、“鋼筋”、“水泥”、“受彎構(gòu)件正截面靜力性能實(shí)驗(yàn)”、“金屬材料的拉伸實(shí)驗(yàn)”等。
2.創(chuàng)新型選修實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、自定實(shí)驗(yàn)方案，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后獨(dú)立總結(jié)分析得出結(jié)論。該類(lèi)型試驗(yàn)為在實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面有特長(zhǎng)又在實(shí)驗(yàn)研究方面感興趣的學(xué)生提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高學(xué)生提出問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新精神。如“C30自密實(shí)鏡面混凝土配制及酸雨環(huán)境下老化問(wèn)題研究”、“體感技術(shù)和壓力傳感器在智能動(dòng)力滑板上的應(yīng)用研究”、“水霧淬火機(jī)械臂的研制”等。
3.綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。該類(lèi)型試驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中列出的限選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可以選擇其中的部分項(xiàng)目開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和實(shí)際操作能力。如“土體固結(jié)”、“高性能混凝土設(shè)計(jì)”、“水平框架的內(nèi)力分布實(shí)驗(yàn)”、“建筑結(jié)構(gòu)模型動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)”、“混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)綜合試驗(yàn)”、“傳熱性能實(shí)驗(yàn)”等。
4.工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。結(jié)合工程實(shí)際和應(yīng)用研究的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，關(guān)注工程中的實(shí)際問(wèn)題，深化專(zhuān)業(yè)知識(shí)的工程應(yīng)用。如“高強(qiáng)螺栓連接摩擦面的抗滑移系數(shù)測(cè)試”、“植筋拉拔用大量程位移傳感器的設(shè)計(jì)”、“橋隧工程預(yù)應(yīng)力鋼束摩阻損失測(cè)試裝置研制及試驗(yàn)研究”、“多功能傾角測(cè)量?jī)x”等。目的在于為那些愿意進(jìn)一步提高實(shí)際動(dòng)手能力、拓展知識(shí)范圍、增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。5.科研型實(shí)驗(yàn)。結(jié)合教師科研項(xiàng)目，選擇與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生在高水平教師的指導(dǎo)下完成科研實(shí)驗(yàn)，在為科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生初步從事科學(xué)研究的能力。開(kāi)展的項(xiàng)目如“固化疏浚淤泥-磷石膏混合土膨脹機(jī)理研究”、“火災(zāi)后再生混凝土抗壓強(qiáng)度與變形性能試驗(yàn)”、“火災(zāi)后混凝土在潮濕環(huán)境下強(qiáng)度變化與機(jī)理研究”、“應(yīng)用數(shù)字全息干涉法測(cè)量物體表面三維變形場(chǎng)的研究”等。
二、搭建四個(gè)模塊的學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽與創(chuàng)新計(jì)劃實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
1.學(xué)科競(jìng)賽模塊平臺(tái)。讓學(xué)生自由組隊(duì)(鼓勵(lì)跨學(xué)科組隊(duì))，并在實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，然后參加省級(jí)、國(guó)家級(jí)的競(jìng)賽，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、混凝土設(shè)計(jì)大賽等。該平臺(tái)重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、合作精神，提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，加強(qiáng)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生之間的協(xié)作意識(shí)。
2.大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目模塊平臺(tái)。該平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：為學(xué)生提供自主選題設(shè)計(jì)，獨(dú)立組織實(shí)施并進(jìn)行信息分析處理和撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告。重在培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。開(kāi)展的項(xiàng)目如“承載支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)”、“力學(xué)分析及應(yīng)用研究”、“餐飲廢水強(qiáng)化處理裝置的研制”、“CFRP加固鋼筋混凝土梁剛度試驗(yàn)”、“以高壓氮?dú)馑旌衔餅槔鋮s介質(zhì)的一種新型淬火裝置研制及其效果的試驗(yàn)研究”等。
3.學(xué)生課外科技活動(dòng)模塊平臺(tái)。學(xué)校每年撥出專(zhuān)款設(shè)立“學(xué)生科技創(chuàng)新基金”、“分析測(cè)試基金”項(xiàng)目，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛(ài)好并結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)自由申報(bào)，中心遴選高水平教師指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。開(kāi)展的項(xiàng)目如“高溫后改性輕骨料混凝土的力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究”、“共聚聚丙烯疲勞裂紋擴(kuò)展研究”、“SMC冷拌瀝青混凝土強(qiáng)度形成過(guò)程與車(chē)載破壞機(jī)理研究”、“以牛糞纖維制備泡沫滅火劑的實(shí)驗(yàn)研究”等。
4.教改項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)?zāi)K平臺(tái)。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，中心不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，并選擇部分優(yōu)秀學(xué)生參與項(xiàng)目的研究或建設(shè)過(guò)程。項(xiàng)目以導(dǎo)師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，具有一定的探索性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)和參與意識(shí)。如“設(shè)計(jì)性、綜合性力學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐”、“應(yīng)用型綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新模式的研究”、“面向工程實(shí)踐的校內(nèi)土建實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)探索”、“以工程能力培養(yǎng)為核心的力學(xué)實(shí)踐教學(xué)模式的探索與實(shí)踐”等。
三、建立著眼于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的資源設(shè)備共享機(jī)制和實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理的信息化管理平臺(tái)
1.資源設(shè)備共享機(jī)制。近年來(lái)，在學(xué)校的支持下，通過(guò)德貸項(xiàng)目、中央財(cái)政支持地方高校建設(shè)項(xiàng)目、科研平臺(tái)建設(shè)等多種渠道籌集資金用于中心建設(shè)，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備得到了較大充實(shí)。中心現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備2500余臺(tái)(套)，價(jià)值約6000萬(wàn)元。擁有4m×4m地震模擬振動(dòng)臺(tái)、激光粒度儀、三維激光掃描儀、MTS材料試驗(yàn)系統(tǒng)等大型精密儀器設(shè)備70余臺(tái)套。同時(shí)，學(xué)校建立了大型設(shè)備共享機(jī)制，分析測(cè)試中心及其他學(xué)院的儀器設(shè)備均可共享，為學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)和科研型實(shí)驗(yàn)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等提供了良好的分析測(cè)試平臺(tái)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不但可以學(xué)習(xí)不同的測(cè)試方法，還可了解先進(jìn)的測(cè)試手段和測(cè)試技術(shù)。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理的信息化管理平臺(tái)�！秶�(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》指出，“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”，并把“加快教育信息化進(jìn)程”作為單獨(dú)的一部分進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)闡述。中心結(jié)合省級(jí)本科實(shí)踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項(xiàng)目、省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)項(xiàng)目，利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了“土木工程實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)”，將中心資源納入信息化管理平臺(tái)，其中包含實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)備功能與使用、實(shí)驗(yàn)教學(xué)(實(shí)驗(yàn)預(yù)約、報(bào)告提交與批閱、網(wǎng)上答疑等)、設(shè)備管理等模塊。同時(shí)，為每個(gè)實(shí)驗(yàn)室均配置了多媒體教室，對(duì)典型實(shí)驗(yàn)制作教學(xué)PPT、錄像和部分實(shí)驗(yàn)虛擬仿真動(dòng)畫(huà)提供了優(yōu)越的條件，并放在平臺(tái)上供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)較全面的信息化和數(shù)字化，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理的信息化水平。
結(jié)語(yǔ)
我校通過(guò)多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，學(xué)生動(dòng)手能力、分析解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)都得到較大的提高。近五年來(lái)，獲得省級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、校教學(xué)成果9項(xiàng);學(xué)科競(jìng)賽獲得國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、三等獎(jiǎng)44項(xiàng);獲得省級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)19項(xiàng);完成國(guó)家及省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目18項(xiàng)、校開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目30項(xiàng)、校學(xué)生課外科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目94項(xiàng)、力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目51項(xiàng)，本科教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。
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