土木工程實驗教學(xué)實踐

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土木工程實驗教學(xué)實踐

　　[摘要]

　　基于對學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，結(jié)合省級實驗教學(xué)示范中心、省級本科實踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項目、省級虛擬仿真實驗中心的建設(shè)，探討土木工程專業(yè)實驗教學(xué)中多層次、多模塊實驗體系的構(gòu)建與實踐，以最終實現(xiàn)實驗項目多元化、層次化、開放化的教學(xué)目標(biāo)。

　　[關(guān)鍵詞]

　　工程素質(zhì);實驗教學(xué);教學(xué)體系

　　實踐教學(xué)是土木工程專業(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)新能力和實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)成果直接影響專業(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)院土木工程實驗中心是省級實驗教學(xué)示范中心、省級本科實踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項目單位、省級虛擬仿真實驗中心。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)性專業(yè)規(guī)范》及相關(guān)專業(yè)的實踐體系設(shè)置，對比實踐教育體系的實踐領(lǐng)域、實踐單元和知識技能點(diǎn)，分層次制定實驗教學(xué)目標(biāo)。同時，加強(qiáng)學(xué)生工程意識的培養(yǎng)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決實際工程問題的能力，逐步構(gòu)建了有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維的多層次實驗教學(xué)體系，取得了良好的教學(xué)效果。

　　一、構(gòu)建五個層次的實驗教學(xué)體系

　　1.基本型必修實驗。通過基本參數(shù)的測定，驗證相關(guān)的理論公式及結(jié)論，滿足實驗教學(xué)大綱中規(guī)定的實驗內(nèi)容，加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識、基本理論的理解，促使學(xué)生掌握基本的實驗技能，初步培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力和動手能力，激勵學(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驗”、“金屬材料的拉伸實驗”等。

　　2.創(chuàng)新型選修實驗。學(xué)生自選實驗項目、自定實驗方案，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行實驗，最后獨(dú)立總結(jié)分析得出結(jié)論。該類型試驗為在實驗技術(shù)方面有特長又在實驗研究方面感興趣的學(xué)生提供一個良好的實驗環(huán)境，提高學(xué)生提出問題和分析解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新精神。如“C30自密實鏡面混凝土配制及酸雨環(huán)境下老化問題研究”、“體感技術(shù)和壓力傳感器在智能動力滑板上的應(yīng)用研究”、“水霧淬火機(jī)械臂的研制”等。

　　3.綜合設(shè)計型實驗。該類型試驗為實驗教學(xué)大綱中列出的限選實驗項目，學(xué)生可以選擇其中的部分項目開展實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計和實際操作能力。如“土體固結(jié)”、“高性能混凝土設(shè)計”、“水平框架的內(nèi)力分布實驗”、“建筑結(jié)構(gòu)模型動力特性實驗”、“混凝土強(qiáng)度無損檢測綜合試驗”、“傳熱性能實驗”等。

　　4.工程應(yīng)用型實驗。結(jié)合工程實際和應(yīng)用研究的實驗項目，關(guān)注工程中的實際問題，深化專業(yè)知識的工程應(yīng)用。如“高強(qiáng)螺栓連接摩擦面的抗滑移系數(shù)測試”、“植筋拉拔用大量程位移傳感器的設(shè)計”、“橋隧工程預(yù)應(yīng)力鋼束摩阻損失測試裝置研制及試驗研究”、“多功能傾角測量儀”等。目的在于為那些愿意進(jìn)一步提高實際動手能力、拓展知識范圍、增強(qiáng)就業(yè)競爭力的學(xué)生提供實驗條件，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。5.科研型實驗。結(jié)合教師科研項目，選擇與實驗相關(guān)的內(nèi)容，精心設(shè)計實驗項目，使學(xué)生在高水平教師的指導(dǎo)下完成科研實驗，在為科研項目提供實驗數(shù)據(jù)的同時，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生初步從事科學(xué)研究的能力。開展的項目如“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”、“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)字全息干涉法測量物體表面三維變形場的研究”等。

　　二、搭建四個模塊的學(xué)生學(xué)科競賽與創(chuàng)新計劃實驗平臺

　　1.學(xué)科競賽模塊平臺。讓學(xué)生自由組隊(鼓勵跨學(xué)科組隊)，并在實驗中心進(jìn)行實驗、實訓(xùn)，然后參加省級、國家級的競賽，如結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、混凝土設(shè)計大賽等。該平臺重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、合作精神，提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力、動手實踐能力和綜合素質(zhì)，加強(qiáng)不同專業(yè)學(xué)生之間的協(xié)作意識。

　　2.大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目模塊平臺。該平臺具有以下特點(diǎn)：為學(xué)生提供自主選題設(shè)計，獨(dú)立組織實施并進(jìn)行信息分析處理和撰寫總結(jié)報告。重在培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的興趣和能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。開展的項目如“承載支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計”、“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”、“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研究”等。

　　3.學(xué)生課外科技活動模塊平臺。學(xué)校每年撥出�？钤O(shè)立“學(xué)生科技創(chuàng)新基金”、“分析測試基金”項目，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好并結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)自由申報，中心遴選高水平教師指導(dǎo)學(xué)生開展實驗項目。開展的項目如“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)度形成過程與車載破壞機(jī)理研究”、“以牛糞纖維制備泡沫滅火劑的實驗研究”等。

　　4.教改項目實驗?zāi)K平臺。為了提高實驗教學(xué)質(zhì)量，中心不斷進(jìn)行實驗教學(xué)改革，并選擇部分優(yōu)秀學(xué)生參與項目的研究或建設(shè)過程。項目以導(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)生的主體意識和參與意識。如“設(shè)計性、綜合性力學(xué)實驗的開發(fā)與實踐”、“應(yīng)用型綜合實驗課程教學(xué)新模式的研究”、“面向工程實踐的校內(nèi)土建實訓(xùn)基地建設(shè)探索”、“以工程能力培養(yǎng)為核心的力學(xué)實踐教學(xué)模式的探索與實踐”等。

　　三、建立著眼于實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的資源設(shè)備共享機(jī)制和實驗教學(xué)、管理的信息化管理平臺

　　1.資源設(shè)備共享機(jī)制。近年來，在學(xué)校的支持下，通過德貸項目、中央財政支持地方高校建設(shè)項目、科研平臺建設(shè)等多種渠道籌集資金用于中心建設(shè)，實驗儀器設(shè)備得到了較大充實。中心現(xiàn)有實驗設(shè)備2500余臺(套)，價值約6000萬元。擁有4m×4m地震模擬振動臺、激光粒度儀、三維激光掃描儀、MTS材料試驗系統(tǒng)等大型精密儀器設(shè)備70余臺套。同時，學(xué)校建立了大型設(shè)備共享機(jī)制，分析測試中心及其他學(xué)院的儀器設(shè)備均可共享，為學(xué)生的綜合設(shè)計型實驗、工程應(yīng)用型實驗和科研型實驗以及畢業(yè)設(shè)計等提供了良好的分析測試平臺。學(xué)生在實驗中不但可以學(xué)習(xí)不同的測試方法，還可了解先進(jìn)的測試手段和測試技術(shù)。

　　2.實驗教學(xué)、管理的信息化管理平臺�！秶抑虚L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)行了專門闡述。中心結(jié)合省級本科實踐教學(xué)能力提升工程建設(shè)項目、省級虛擬仿真實驗中心的建設(shè)項目，利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺，開發(fā)了“土木工程實驗中心實驗教學(xué)管理系統(tǒng)”，將中心資源納入信息化管理平臺，其中包含實驗項目、設(shè)備功能與使用、實驗教學(xué)(實驗預(yù)約、報告提交與批閱、網(wǎng)上答疑等)、設(shè)備管理等模塊。同時，為每個實驗室均配置了多媒體教室，對典型實驗制作教學(xué)PPT、錄像和部分實驗虛擬仿真動畫提供了優(yōu)越的條件，并放在平臺上供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了實驗系統(tǒng)較全面的信息化和數(shù)字化，進(jìn)一步提高了實驗教學(xué)和實驗室管理的信息化水平。

　　結(jié)語

　　我校通過多層次實驗教學(xué)體系的建設(shè)，不斷改進(jìn)實驗教學(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)生動手能力、分析解決問題的能力及創(chuàng)新意識都得到較大的提高。近五年來，獲得省級教學(xué)成果一等獎3項、校教學(xué)成果9項;學(xué)科競賽獲得國家級一等獎1項、二等獎4項、三等獎44項;獲得省級競賽獎19項;完成國家及省大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目18項、校開放性實驗項目30項、校學(xué)生課外科技創(chuàng)新基金項目94項、力學(xué)創(chuàng)新實驗項目51項，本科教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。

　　[參考文獻(xiàn)]

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