包樹平

摘 要：針對土木工程專業(yè)學科和行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢，順應高等教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革實踐，研究與探索土木工程材料設(shè)計性實驗的教學內(nèi)容與實施方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、科研能力及綜合素質(zhì)，取得了良好的實踐教學效果。

關(guān)鍵詞：土木工程材料;設(shè)計性實驗;實踐教學;創(chuàng)新人才

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)日新月異，需要越來越多的具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力的土木工程建設(shè)專業(yè)人才，高等教育的人才培養(yǎng)模式也要與時俱進，適應社會發(fā)展需求，為我國培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才。近年來我國大力倡導自主創(chuàng)新，建設(shè)創(chuàng)新型國家，必須以高等院校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為基礎(chǔ)。而實驗教學環(huán)節(jié)是實現(xiàn)土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)之一。

一、土木工程材料實驗教學現(xiàn)狀

我國的土木工程建設(shè)發(fā)展迅速，工程建設(shè)面臨許多復雜項目和技術(shù)難題，要求土木工程專業(yè)人才具備扎實的理論基礎(chǔ)、強有力的實踐能力和創(chuàng)新的工程意識。傳統(tǒng)的土木工程實驗教學都是以演示性、驗證性實驗為主，一般由授課教師提前準備好實驗方案、實驗材料和儀器設(shè)備，簡單介紹實驗方法和實驗步驟，再由學生動手開展實驗，全過程都是按這個模式進行。實驗全過程只是學生對教師實驗的簡單模仿、復制，沒有深入了解相關(guān)工程背景、工程經(jīng)驗以及實驗數(shù)據(jù)的應用價值，學生缺乏思考、發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題的過程，這種現(xiàn)狀不利于培養(yǎng)實用型的創(chuàng)新人才。因此，改革傳統(tǒng)的實踐培養(yǎng)方案和實踐教學模式顯得非常必要，對培養(yǎng)具備創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維的復合型人才意義重大。

二、土木工程材料設(shè)計性實驗專題

土木工程材料設(shè)計性實驗專題是在土木工程材料課內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上設(shè)立的，學生必須完成基本的課內(nèi)實驗，再選擇設(shè)計性實驗專題，設(shè)計性實驗專題是課內(nèi)實驗的深化與拓展。設(shè)計性實驗專題由教師安排實驗任務，設(shè)定實驗要求、技術(shù)指標、實驗條件，由學生自行設(shè)計實驗方案、實驗措施、實驗步驟，完成實驗全過程，并統(tǒng)計及分析實驗數(shù)據(jù)，獲得初步的結(jié)果或結(jié)論。本專業(yè)開設(shè)的土木工程材料設(shè)計性實驗專題緊貼工程實際，設(shè)計內(nèi)容具有新穎性和實用性，注重實驗項目與工程實際的緊密聯(lián)系，鍛煉學生的科研意識，創(chuàng)意設(shè)計或創(chuàng)業(yè)計劃夯實基礎(chǔ)。

三、土木工程材料設(shè)計性實驗過程

1.水泥混凝土和砌體材料專題根據(jù)設(shè)計要求，學生自行確定原材料種類，測定水泥、砂、石的物理性能，進行混凝土配合比的設(shè)計;利用設(shè)計的混凝土配合比，進行混凝土試配，測定并調(diào)整混凝土工作性能，滿足要求后，測定混凝土濕容重并成型;拆模并在標準養(yǎng)護室養(yǎng)護至28d后，測定混凝土抗壓強度和劈裂抗拉強度，根據(jù)測定結(jié)果，評價混凝土配合比是否滿足設(shè)計要求，并計算混凝土拉壓比，如配合比不滿足要求，需要分析其原因;最后根據(jù)選擇的混凝土題目，進行相關(guān)的耐久性試驗，掌握常用砌體材料的基本性能和試驗方法。

2.無機結(jié)合料穩(wěn)定材料專題由學生根據(jù)設(shè)計題目的要求，首先檢測原材料的基本性能，判斷原材料是否合格，如果不合格，采取哪些措施進行改善或調(diào)整;根據(jù)設(shè)計題目中的具體使用環(huán)境，設(shè)計無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的礦質(zhì)集料組成，說明最終確定礦質(zhì)集料級配曲線的合理性;根據(jù)估計的無機結(jié)合料用量，選定3—5組無機結(jié)合料用量進行標準擊實試驗，確定最佳含水量與最大干密度;按最佳含水量和計算得到的干壓實密度制備試件，結(jié)合強度標準選定合適的無機結(jié)合料用量。通過本實驗，熟悉各種等級的路面、使用層位等對無機結(jié)合料的相關(guān)技術(shù)要求;掌握無機結(jié)合料的使用限制與優(yōu)選原則;掌握無機結(jié)合料穩(wěn)定材料配合比設(shè)計的方法;掌握標準擊實試驗的方法以及數(shù)據(jù)處理與分析方法;掌握無機結(jié)合料強度的形成原理以及影響因素;掌握實驗的正確操作規(guī)程。

四、開展土木工程材料設(shè)計性實驗教學成效

土木工程材料設(shè)計性實驗涉及1個路面基層專題和2個路面面層專題，與工程實際密切相關(guān)。教師提出的設(shè)計任務均是依據(jù)現(xiàn)有的研究課題而設(shè)定，具有新穎性和實用性。學生實驗結(jié)果與課題組研究成果經(jīng)過對比，更能反映學生實驗的可靠性及偏差程度，幫助學生深刻掌握實驗技能，培養(yǎng)學生工程意識，具有實際意義。土木工程材料設(shè)計性實驗全過程由學生獨立完成，充分發(fā)揮學生的主導性和能動性，具有一定的難度，非常有挑戰(zhàn)性。實驗開始前，學生需要自行查閱專業(yè)教材、設(shè)計規(guī)范和試驗規(guī)程，了解需要用到的儀器設(shè)備，掌握儀器設(shè)備的使用說明、操作步驟和注意事項，根據(jù)教師提出的實驗任務設(shè)計實驗方案。學生接下來要準備原材料，一步一步動手做實驗，教師實時觀察學生實驗的全過程，解決學生提出的問題和困難，糾正實驗中不正確的地方，引導學生獲取準確的實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束后，學生統(tǒng)計、整理、分析數(shù)據(jù)，得出實用性結(jié)果或結(jié)論。通過自主式的設(shè)計性實驗使土木工程材料的實踐教學環(huán)節(jié)變得生動、有意思，調(diào)動了學生思維活躍性，學生由被動接受轉(zhuǎn)為主動學習，收獲更大。設(shè)計性實驗結(jié)合工程實際，解決工程實際問題，開拓學生創(chuàng)新性思維，達到了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。學生將課堂上掌握的基礎(chǔ)理論應用到設(shè)計性實驗中，既加深了對專業(yè)知識的理解，也啟發(fā)了創(chuàng)新性的思維。

土木工程材料教學必須理論與實踐相結(jié)合，知識與能力相結(jié)合，而開展設(shè)計性實驗教學是達到上述教學目的的重要途徑之一。土木工程材料設(shè)計性實驗培養(yǎng)了學生的學習主動性和思維創(chuàng)造性，將教師的單項傳授教育變?yōu)殡p向互動探討，與工程實際需求相結(jié)合，達到高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目的。