对独立设置的土木工程材料实验课的探讨

摘 要： 随着整个社会土木学科的迅速发展，对专业知识和实践技能的要求越来越高。土木工程作为传统工科专业，实验室及实验课程建设是必不可少的。相应的，对土木工程材料实验教学也提出了更高要求。传统土木工程材料实验课往往依附于理论课出现，其重要性容易被轻视，这就满足不了土木工程专业培养应用型工科人才的需求，必须通过设置独立实验课程提高实验教学质量。本文结合吉首大学实际，探讨开展土木工程材料独立设置实验课的意义、经验、问题和改进措施。

关键词： 土木工程 实验课 工科

一、开展土木工程材料独立设置实验课的意义

《土木工程材料》是面向土木工程专业低年级学生开设的一门专业基础课，是引导学生进入内容浩瀚的工程材料世界的重要课程之一。学生通过该门课程的学习，初步认识到工程世界中门类众多、用途各异的建筑材料，主要包括气硬性无机胶凝材料、水泥、混凝土、砂浆、墙体材料和屋面材料、钢材和铝材、木材、沥青与沥青混合料、高分子建筑材料、防水材料、绝热吸声隔声材料、建筑装饰材料等。土木工程材料理论课程内容丰富，但比较枯燥，而且由于课时量的限制，教师往往不能面面俱到地详细讲授，只能取其中重点和基本点进行讲授。由于涉及专业知识较多，且较晦涩，学生常常难以在课堂上完全消化和理解，更谈不上对学生创新精神的培养和提升。因此，必须独立开设土木工程材料的实验课程，设置好合理、科学的实验项目内容，让学生亲自加入实验过程中，帮助其理解理论教学中的重要知识点，培养学生独立思考和实践创新的能力。

二、我校土木工程材料独立设置实验课的开展

吉首大学土木工程专业开设于2011年。开办时间短，经验不足，为了培养合格土木工程应用型人才，学校付出了很多精力和财力。土木工程材料课程作为土木专业教学内容之一，是该专业课程体系中十分重要的组成。独立设置该课程实验课非常及时，且必要。

1.我校土木工程材料独立设置实验课概况。吉首大学土木工程材料独立设置实验课程共32学时，共10个实验项目，内容包含基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验四类。其中，涉及水泥的细度、标准稠度、凝结时间、安定性测定、集料的筛分析、表观密度、堆积密度等基础性实验；还涉及混凝土拌和物（含坍落度、和易性）的综合设计性实验；结合土木工程材料发展趋势，设计了两个创新性实验项目，即绿色高性能混凝土配合比设计实验和新型绿色建筑砂浆配合比设计实验。

我校土木工程材料独立设置实验课程既包括基础性验证实验，又包括较复杂的综合实验，更包括个别创新性、设计性实验。教师通过选择合适的实验内容和实验方法进行教学，使学生在掌握土木工程材料基本理论的基础上掌握基本实验技术，并通过基础性、综合性、设计性、创新性实验层次教学，逐步培养学生的动手能力、实践能力和创新能力，为后续混凝土类专业核心课程教学打下基础。

2.累积相关实验教学经验。我校在开展土木工程材料独立设置实验课程时，累积了以下经验。

（1）预先采用尝试性实验，真正了解实验难度。

由于吉首大学是第一次开设土木工程材料独立设置实验课，教师和学生均对实验内容不是非常熟悉，又缺乏相关实验技巧。为了避免实验过程中的盲目性，指导老师于暑假期间特地预先带领各年级少数学生（约8名）进行了该独立设置实验课的尝试性系列试验，以了解实验的真正难度、实验的合理性和可操作性，为今后面向土木工程专业学生大范围开设此门课程实验摸索相关经验和积累必要数据。师生通过系列尝试性实验，了解到各类预先设置的独立实验项目的难度和特点。我校土木工程材料各类实验项目由易到难，由尝试性实验到全面性实验，循序渐进地开展。

（2）不同实验类型要侧重培养学生的不同能力。

土木工程材料实验采用分组形式进行，一般5～8人一组。不同类型的实验类型培养学生的能力稍有区别。

①基础性实验内容较浅，几乎所有学生都有能力做好。学生通过对土木工程材料基础性实验现象的观察、分析和总结，掌握实验基本知识、方法和技能，并具备处理试验数据、分析试验结果、编写试验报告的能力。

②综合性实验培养学生从事科学实验的素质，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，不怕辛苦和困难、主动进取的探索精神，遵守操作规程、爱护公共财物，以及在实验中相互协作、共同探索的思想品德。

③创新性、设计性实验项目的设置，实际上是培养学生实际动手能力、创新思维和创新能力，充分激发学生的实验热情，并在实验中发挥聪明才智。它们的设置不仅是对我校学生创新能力的挑战，还是对老师指导能力的重要考验。

（3）选取优秀学生作为实验助教，完成全面性实验。

鉴于目前专业实验教师较少的局面，选取部分高年级优秀生或者前期已经进行过专项训练、熟悉实验过程的同年级学生担任实验老师助教，让这些学生参与到实验室的管理和土木工程材料实验指导工作中，切实保证实验教学质量。

三、问题和改进措施

在实验过程中，我们也发现了一些问题。

1.基础性实验难度系数较小，但个别实验耗时较长，对于学生大面积开展非常不利，拟采用让学生分组参与实验的办法。譬如，水泥凝结时间的测定，试块初凝大概需要160分钟，终凝需要210分钟，而学生实验时间往往只有2小时，无法全面观测到初凝和终凝现象。还有水泥安定性测定，需将试块放入沸煮箱中沸煮3小时。这3小时中要有学生时刻注意观察沸煮箱的水的情况，避免干烧，非常耗时。

2.综合性实验难度系数适中，但非常耗体力。如混凝土拌和物（含坍落度、和易性）实验，要求学生有强健的体力参与混凝土拌和，故实验分组中要男女搭配。

3.部分实验是创新设计型实验，只能让学有余力且有浓厚兴趣的学生参与。如绿色高性能混凝土配合比设计实验、新型绿色建筑砂浆配合比设计实验。该类实验实际具有较强的先进性和科研性，需要学生对专业知识，特别是混凝土知识有深入学习和掌握的基础上才能真正完成。实验性质决定了初学土木工程材料的低年级学生无法独自完成，必须在指导老师和富有一定实验技巧的高年级学生的共同帮助下才能顺利进行。

4.少部分学生没有认真参与实验，实验数据照抄同组学生的。为了避免陷入单一的凭实验报告定结论的错误做法，对实验成绩构成做了一定改变，全面考核学生的实验能力。实验态度占20%，实验选题占10%，实验过程占20%，实验报告和结论占50%。

在开展土木工程材料独立设置实验课的过程中，充分调动师生的主动性和积极性非常重要。土木工程材料涉及的实验仪器繁多，工作琐细，需要实验指导老师付出很大精力和热情。实验前，实验指导老师要清理好场地和各类实验仪器设备，详细讲解实验的基本步骤；实验中，指导老师要维护好实验秩序和实验安全，为学生答疑解惑；实验后，安排做好实验室卫生，及时了解学生实验数据情况。学生是实验主角，实验前，要预习好实验内容，查阅相关资料；实验中，要团结合作，充分发挥团队的主动性和创造性；实验后，要分析实验结果。师生的积极性和主动性一旦被调动起来，实验过程中，就能保持良好的精神状态和实事求是的认真态度，还有不急不躁的性情。这样，才能安全、有序、高效、高质地完成所有实验。

参考文献：

[1]霍曼琳.“土木工程材料”教学内容改革实践[J].理工高教研究，2005（05）.

[2]李东方，张浚，何梁.土木工程材料研究的辨证思考[J].内蒙古水利，2005（04）.

[3]邓德华，肖佳.试论《土木工程材料》课程教学改革[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2006（02）.

[4]刘宝举，杨元霞.在《土木工程材料》课程教学中激发学生学习积极性的探讨[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2006（02）.

[5]安明矗吴萱，潘雨.土木工程材料课程教学内容改革[J].高等建筑教育，2006（02）.

基金：2014年吉首大学独立设置实验课（No：JDDL2014008）；2014年湖南省普通高等学校暨吉首大学教学改革研究立项项目“面向武陵山片区的土木工程专业实验教学体系研究与实践”（No：301）。