龍自立

摘 要： 吉首大學(xué)土木工程專業(yè)開(kāi)設(shè)于2011年，是武陵山片區(qū)最典型的硬工科專業(yè)之一。盡管實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨一些困難，但已經(jīng)形成了完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)體系，構(gòu)建了四大平臺(tái)、三種層次、十二個(gè)模塊的體系，并利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)取得了很好的學(xué)科競(jìng)賽成績(jī)。

關(guān)鍵詞： 土木工程 武陵山片區(qū) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

武陵山片區(qū)包括湖北、湖南、重慶、貴州四省市交界地區(qū)的11個(gè)地（市、州）、71個(gè)縣（市、區(qū)）。是國(guó)家中東部與西部的交界區(qū)，具有承東啟西的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，是國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的前沿地帶，同時(shí)是區(qū)域重要發(fā)展承接區(qū)、國(guó)家扶貧攻堅(jiān)示范區(qū)和跨省協(xié)作創(chuàng)新區(qū)。在武陵山片區(qū)中，吉首大學(xué)、湖北民族學(xué)院（恩施）是《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃（2011-2020年）》確定的重點(diǎn)建設(shè)高校。由于湖北民族學(xué)院沒(méi)有設(shè)置土木工程專業(yè)，故而，吉首大學(xué)土木工程專業(yè)成為該片區(qū)最典型的硬工科專業(yè)之一。

1.武陵山片區(qū)土木實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

吉首大學(xué)作為武陵山片區(qū)內(nèi)唯一一所湖南省省屬綜合性大學(xué)，是《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃》確定的重點(diǎn)建設(shè)高校，肩負(fù)著服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的神圣責(zé)任。近年來(lái)，學(xué)校實(shí)施轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，由原先偏文科性質(zhì)的學(xué)校轉(zhuǎn)向綜合性大學(xué)發(fā)展。土木工程專業(yè)設(shè)立及迅速發(fā)展得益于學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的大戰(zhàn)略。吉首大學(xué)土木工程專業(yè)設(shè)立于2011年。雖然設(shè)立時(shí)間較晚，但專業(yè)發(fā)展朝氣蓬勃。然而，土木實(shí)驗(yàn)教學(xué)在發(fā)展中仍面臨不少問(wèn)題和挑戰(zhàn)，主要有以下幾點(diǎn)。

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)薄弱，一切從零開(kāi)始。

由于吉首大學(xué)首次開(kāi)設(shè)土木工程專業(yè)，在此之前，整個(gè)武陵山片區(qū)缺乏土木辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)較弱，包括人才培養(yǎng)方案的編寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的購(gòu)置、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的制定等，一切從零開(kāi)始，完全由教師們邊借鑒、邊學(xué)習(xí)、邊摸索，逐步累積經(jīng)驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不夠成熟，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要不斷修正和改進(jìn)。

（2）缺乏專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師。

武陵山片區(qū)位于偏僻的“老、少、邊、窮”地區(qū)，很難留住人才。連許多本地的優(yōu)秀土木人才都聚往發(fā)達(dá)地區(qū)。故而，學(xué)校的土木專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師非常匱乏，只能由理論課教師承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，增加了教師負(fù)擔(dān)。由于普通教師對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器不熟悉，往往在操作過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤和儀器損壞現(xiàn)象。同時(shí)，使許多專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，課時(shí)偏少，難以形成獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未達(dá)到為地方建設(shè)服務(wù)的規(guī)模和水平。

武陵山片區(qū)經(jīng)濟(jì)正迅猛發(fā)展，許多地方大興土木，如修路、修房子、修橋梁等。由于地勢(shì)復(fù)雜，工程浩大，許多該片區(qū)許多工程技術(shù)都需要利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做支撐。吉首大學(xué)雖然位于該片區(qū)核心位置，但由于土木專業(yè)辦學(xué)較晚，起步較低，尚未形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)為地方建設(shè)服務(wù)的規(guī)模和水平，促使許多工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人舍近求遠(yuǎn)，到發(fā)達(dá)地區(qū)的高水平院校進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未形成特色。

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)體系而存在，加之課時(shí)量偏少，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠，少部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中敷衍了事，沒(méi)有認(rèn)真完成，沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。個(gè)別課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較多，綜合和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不夠。整體而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未形成自己的明確風(fēng)格和特色。

2.土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

土木工程屬硬工科學(xué)科，必須理論聯(lián)系實(shí)踐，注重學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，增強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果，構(gòu)建具有前瞻性、可操作性的土木工程專業(yè)系列實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。為此，學(xué)校不斷加大對(duì)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)力度，至今已經(jīng)投入了近一千萬(wàn)元。

（1）土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)成。

土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)成既要考慮到人才培養(yǎng)的需要，又要結(jié)合各學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的特點(diǎn)科學(xué)構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要按專業(yè)需要設(shè)置將其系列化，各門(mén)課程相互融合，不斷更新項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

我校土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)包括四部分：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、規(guī)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)實(shí)與模型制作實(shí)驗(yàn)室。

土木工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室包括大學(xué)物理分室和基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。建筑面積80平方米，設(shè)備總值40萬(wàn)元。主要承擔(dān)《大學(xué)物理》、《材料力學(xué)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室包括建筑材料實(shí)驗(yàn)室、工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。規(guī)劃與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室包括工程制圖實(shí)驗(yàn)室、測(cè)量實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室等。虛擬現(xiàn)實(shí)與模型制作實(shí)驗(yàn)室主要用來(lái)設(shè)計(jì)、制作、演示各類結(jié)構(gòu)模型。

（2）合理分層實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)，我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。三類平臺(tái)具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，即由面到點(diǎn)，由面向全體學(xué)生到精英學(xué)生，由驗(yàn)證型向創(chuàng)新型，逐級(jí)過(guò)渡和深入。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面向全體土木學(xué)生。學(xué)生要完成各門(mén)課程（專業(yè)課和學(xué)科基礎(chǔ)課）關(guān)鍵的單一驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，如大學(xué)物理各類實(shí)驗(yàn)、材料力學(xué)中鋼筋拉伸實(shí)驗(yàn)、土力學(xué)中土的含水率測(cè)定等。該類實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較淺顯，實(shí)驗(yàn)儀器小而多，實(shí)驗(yàn)步驟較簡(jiǎn)單?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和動(dòng)手操作能力，幫助加深學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的理解。

綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)針對(duì)部分實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生。實(shí)施的多為選修性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜合性實(shí)驗(yàn)涉及一些大型的、功能復(fù)雜的儀器設(shè)備，需要專門(mén)的實(shí)驗(yàn)教師在旁邊講解和指導(dǎo)。綜合性實(shí)驗(yàn)往往實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)步驟多，需要學(xué)生付出一定的時(shí)間、體力和精力。如混凝土力學(xué)性能的測(cè)定，包含從最初的水泥性質(zhì)測(cè)定（安定性、細(xì)度）、配合比的設(shè)計(jì)、混凝土人工攪拌、坍落度和擴(kuò)展度的測(cè)定、試件養(yǎng)護(hù)到最后的抗壓測(cè)定等步驟。涉及儀器眾多，有水泥細(xì)度負(fù)壓篩析儀、煮沸箱、雷氏夾、雷氏夾膨脹值測(cè)定儀、水泥凈漿攪拌機(jī)、濕氣養(yǎng)護(hù)箱、量水器、天平等較小儀器設(shè)備，也有大型加載設(shè)備。綜合性實(shí)驗(yàn)考驗(yàn)的是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。學(xué)生要提前預(yù)習(xí)，熟悉所有實(shí)驗(yàn)儀器的使用，并清楚實(shí)驗(yàn)全過(guò)程。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)則是為學(xué)有余力且愛(ài)好鉆研、動(dòng)手能力強(qiáng)的創(chuàng)新性學(xué)生開(kāi)放的。一般一位指導(dǎo)老師帶3～5名學(xué)生，結(jié)合教師的科研項(xiàng)目或?qū)W科競(jìng)賽試題進(jìn)行創(chuàng)新性研究。如綠色生態(tài)混凝土配合比設(shè)計(jì)，自密實(shí)混凝土，高性能生態(tài)透水混凝土，防爆抗沖擊仿生混凝土材料的研發(fā)等。

（3）建立開(kāi)放式、獨(dú)立設(shè)置式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

學(xué)校大力抓實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成立了“實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理中心”，專門(mén)負(fù)責(zé)全校各類實(shí)驗(yàn)室（包括本科生教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、研究生教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)科平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室、科研平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練中心及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等）平臺(tái)建設(shè)與管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與管理、公共共享平臺(tái)建設(shè)與管理、教學(xué)科研大型儀器設(shè)備管理和協(xié)助負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)與管理。近期，土木工程專業(yè)申請(qǐng)了一批開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和獨(dú)立設(shè)置式實(shí)驗(yàn)課程。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如纖維混凝土中不同摻量纖維對(duì)其抗壓強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)、鋼筋拉伸試驗(yàn)、Autodesk Revit軟件的初階應(yīng)用、剪切模量測(cè)定實(shí)驗(yàn)、基于小波包方法的梁式結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究等；獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程如材料力學(xué)、土木工程材料等。依托此類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課程，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)帶動(dòng)教師科研項(xiàng)目的深入研究。

3.利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)取得的成績(jī)

近年來(lái)，我校利用現(xiàn)有土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，積極組織學(xué)生參加國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)、混凝土設(shè)計(jì)等學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，并依托此平臺(tái)開(kāi)展了一批大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，取得了非常不錯(cuò)的成績(jī)，調(diào)動(dòng)了一大批土木專業(yè)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的積極性，提高了學(xué)生學(xué)以致用的興趣。譬如，2013年，我校土木專業(yè)9名學(xué)生參加了湖南省第二屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，取得了1項(xiàng)一等獎(jiǎng)、2項(xiàng)二等獎(jiǎng)的好成績(jī)；2014年，土木專業(yè)6名學(xué)生參加“蘇博特”杯第三屆全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽，獲得了實(shí)踐技能獎(jiǎng)2項(xiàng)；2014年，3名同學(xué)參加全國(guó)第八屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，獲得了一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。此外，土木系老師指導(dǎo)的“防爆抗沖擊仿生混凝土材料的研發(fā)”獲得了2014年全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目立項(xiàng)。

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基金：2014年吉首大學(xué)獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課（JDDL2014008）；2014年湖南省普通高等學(xué)校暨吉首大學(xué)教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目“面向武陵山片區(qū)的土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究與實(shí)踐”（No：301）。