方燾 薛凱喜

摘? 要：高等學(xué)校工科類專業(yè)試驗教學(xué)是整個培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)，但通常實驗教學(xué)存在任務(wù)繁重、教學(xué)手段與方法單一等問題。文章闡述了以創(chuàng)新能力為核心的土木工程實踐教學(xué)五種教學(xué)方法，進而從加強資源整合，構(gòu)建高水平土木工程學(xué)科實驗教學(xué)平臺;加強交通土建實驗基地建設(shè);建立面向本科生開放的科研平臺;聯(lián)合科研院所、地方企業(yè)、行業(yè)部門，共建服務(wù)地方經(jīng)濟的實驗教學(xué)基地;實驗室管理體制改革，完善實驗室運行機制等五個方面提出試驗教學(xué)平臺在體制與管理等方面進行的規(guī)范化管理措施和改革探索。實驗中心規(guī)劃、探索與實踐為培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展需要的、具有較強競爭能力的高素質(zhì)創(chuàng)新性人才創(chuàng)造條件，相關(guān)經(jīng)驗可以作為土木工程實踐教學(xué)的參考。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力;土木工程;實踐教學(xué)方法;平臺改革

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）21-0041-04

Abstract： Experimental teaching of engineering majors in colleges and universities is an important link in the whole process of training， but there are usually many problems in laboratory teaching， such as heavy tasks， single teaching methods and teaching means. This paper expounds five teaching methods of civil engineering practice teaching with innovation ability as the core to strengthen the integration of resources： setting up a high-level civil engineering experimental teaching platform; Establishing a scientific research platform open to undergraduates; Cooperating with scientific research institutes， local enterprises and industrial departments to build an experimental teaching base serving local economy; carrying out the reform of laboratory management system and improving the operating mechanism of laboratory. Experimental center planning， exploration and practice create conditions for cultivating high-quality and innovative talents with strong competitiveness that meet the need of regional economic construction and social development. Relevant experience can serve as a reference for civil engineering practice teaching.

Keywords： creative ability; Civil Engineering; practical teaching methods; reform of platform

一、概述

土木工程試驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手與創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，平臺建設(shè)是實驗教學(xué)質(zhì)量的重要保障。張華[1]指出近年來學(xué)生的創(chuàng)新能力逐漸得到重視，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力就能夠更好地培養(yǎng)出實踐型人才，以創(chuàng)新能力為核心的土木工程實踐教學(xué)是當(dāng)前高校土木工程教學(xué)專業(yè)的重要目標(biāo)，提出通過構(gòu)建科學(xué)完善的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。門進杰[2]圍繞土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，依托各級各類教學(xué)改革和教學(xué)質(zhì)量工程項目，開展了相關(guān)研究與實踐。研究成果為該校土木工程專業(yè)建設(shè)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高起到了至關(guān)重要的作用。彭貝[3]認為實驗教學(xué)是土木工程專業(yè)教育的重要組成部分，在分析當(dāng)前土木工程實驗教育存在的問題的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為目標(biāo)，以提升實驗教學(xué)層次為出發(fā)點，提出豐富實驗內(nèi)容、增加實驗學(xué)時，改進教學(xué)手段，建設(shè)開放實驗平臺三個教改思路。李強[4]認為土木工程具有很強的實踐性，在人才培養(yǎng)中實驗教學(xué)不可缺少，必須注重實驗室建設(shè)，有必要對實驗室進行必要的改革。李耀莊[5]結(jié)合中南大學(xué)土木工程實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)和實踐，提出了“一體化、三層次”實驗教學(xué)體系、“模塊式、開放型”實驗教學(xué)平臺、“三位一體四結(jié)合”實驗教學(xué)模式以及“三段六式”的實驗教學(xué)方法。李彬彬[6]分析西安建筑科技大學(xué)國家級土木工程實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)情況，構(gòu)建了“一個中心，四個教學(xué)區(qū)”的發(fā)展格局，堅持實驗優(yōu)質(zhì)資源統(tǒng)籌和開放共享，以“四結(jié)合”（結(jié)合學(xué)科優(yōu)勢資源、結(jié)合地域研究特色、結(jié)合學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)以及結(jié)合虛擬實驗技術(shù)教學(xué)）作為發(fā)展思路，挖掘和拓展特色實驗教學(xué)資源。該中心實行“三并”運行管理機制（統(tǒng)籌管理和自身發(fā)展并行、特色引領(lǐng)和傳統(tǒng)基礎(chǔ)并行、開放共享和共建示范并行），深化、探索和創(chuàng)新實驗教學(xué)管理模式和運行機制，提高實驗教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展和內(nèi)涵水平，使中心實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。李彬彬[7]以東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心的教學(xué)資源建設(shè)為例，構(gòu)建了一個多層次、模塊化的虛擬仿真實驗教學(xué)資源體系，服務(wù)于本科土建類專業(yè)人才能力培養(yǎng)的構(gòu)建理念。介紹了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的實驗教學(xué)體系，并側(cè)重于對“四模塊”的虛擬仿真實驗的實驗實例。徐明，熊宏齊[8]以虛擬仿真實驗教學(xué)信息技術(shù)在教育領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，是教育信息化的重要組成部分，介紹虛擬仿真實驗教學(xué)如何在高校土建類專業(yè)人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮其特長與優(yōu)勢，以及東南大學(xué)在構(gòu)建多層次、模塊化的虛擬仿真實驗教學(xué)體系，服務(wù)于本科土建類專業(yè)人才能力培養(yǎng)的構(gòu)建理念。孟二從，余亞琳[9]認為，參與式教學(xué)是一種新的教學(xué)理念，可以有效避免傳統(tǒng)木工程實驗教學(xué)中出現(xiàn)的重理論輕實驗、理論教學(xué)相對沉悶、實驗?zāi)Ｊ较鄬潭?、從面到點教育相對缺乏等問題，其有顯著的應(yīng)用意義。

論文以創(chuàng)新能力為核心，以土木工程實驗教學(xué)中心建設(shè)為依托，提出并實踐了一系列的試驗教學(xué)方法，同時對試驗依托的平臺建設(shè)改革提出了相關(guān)措施。

二、創(chuàng)新實驗教學(xué)方法

中心堅持以培養(yǎng)優(yōu)秀人才、提高服務(wù)質(zhì)量、增強示范效果為先導(dǎo)，以創(chuàng)新實驗教學(xué)體系為核心，以改革管理體制和運行機制為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生實驗?zāi)芰?、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和科研實踐能力為目標(biāo)，堅持教學(xué)與科研相結(jié)合，堅持實驗教學(xué)研究與改革，以國家需求為導(dǎo)向，建立科學(xué)的土木工程實驗教學(xué)體系、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和教學(xué)管理機制，全面推動土木工程專業(yè)實驗教學(xué)的創(chuàng)新。在傳統(tǒng)實驗教學(xué)基礎(chǔ)上，提出了以下五種創(chuàng)新實驗教學(xué)方法。

（一）競賽引導(dǎo)的創(chuàng)新實驗教學(xué)

為培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識和創(chuàng)新能力，中心構(gòu)建了校級、省級、國家級、國際級“四級”創(chuàng)新實驗競賽的激勵機制，以開放性實驗室和第二課堂為載體，將競賽穿插于實驗教學(xué)和課外實踐。并有針對性的將實驗競賽納入課程管理，依托競賽設(shè)計創(chuàng)新實驗課程。

（二）科研創(chuàng)新驅(qū)動的實驗教學(xué)

中心以省高水平學(xué)科、省示范性碩士點、教育部工程研究中心、省高水平實驗室等科研優(yōu)勢平臺為依托，采取從科研項目中凝練創(chuàng)新性實驗、結(jié)合科研項目的研究性實驗畢業(yè)論文、結(jié)合科研項目的大學(xué)生創(chuàng)新實驗等模式。積極促進科研與實驗教學(xué)互動，形成獨具特色的科研創(chuàng)新驅(qū)動的實驗教學(xué)法。

（三）面向工程實踐的實驗教學(xué)

在整個辦學(xué)歷程中中心形成了“重實踐”的實驗教學(xué)傳統(tǒng)，培育了“強化工程意識、注重專業(yè)實踐”的教學(xué)理念。以中心為支撐成立的工程質(zhì)量檢測有限公司、建筑設(shè)計研究院為學(xué)生工程實踐提供了良好的平臺。

中心積極鼓勵老師帶領(lǐng)學(xué)生參與實際工程項目，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的工程責(zé)任意識、質(zhì)量意識、安全意識。學(xué)生積極參與地方與行業(yè)內(nèi)重大工程的施工方案制定和工程檢測服務(wù)，使學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識和實驗技能在工程實踐中獲得了系統(tǒng)地應(yīng)用。中心與省內(nèi)和行業(yè)內(nèi)一大批企業(yè)與單位采用“互聘互派模式”進行戰(zhàn)略合作，建立了20余個校外工程實踐教學(xué)基地。聘請校外專家擔(dān)任實驗教學(xué)指導(dǎo)老師，選派優(yōu)秀學(xué)生赴校外工程實踐基地進行工程實踐的鍛煉、進行畢業(yè)設(shè)計;同時合作單位聘請中心教師擔(dān)任技術(shù)顧問，并選派工程技術(shù)人員來我中心接受技術(shù)培訓(xùn)。

在全方位、多層次的工程實踐中，學(xué)生的專業(yè)實驗?zāi)芰?、綜合實踐能力獲得極大地提高，得到合作單位的一致好評，許多學(xué)生在實踐中與合作單位簽約工作。

（四）信息網(wǎng)絡(luò)化的開放性實驗教學(xué)

中心利用多媒體課件、錄像與動畫視頻、虛擬仿真實驗及實際操作實驗等多種形式進行實驗教學(xué)，積極開展第二課堂，進行實驗教學(xué)的信息化與網(wǎng)絡(luò)化。中心積極進行實驗中心網(wǎng)站、實驗管理系統(tǒng)、系列精品課程、實驗教學(xué)課件與視頻、虛擬仿真實驗、網(wǎng)絡(luò)互動等融合，共同形成了土木工程實驗教學(xué)的開放性信息網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺。學(xué)生可自主進行實驗教學(xué)的預(yù)約、預(yù)習(xí)、虛擬仿真、討論交流等環(huán)節(jié)。中心老師組織學(xué)生進行了10多套計算機虛擬仿真實驗系統(tǒng)開發(fā)。中心老師領(lǐng)銜研發(fā)的“土木工程材料仿真實驗室”，在第七屆全國多媒體課件大賽中從1244件作品中脫穎而出進入30強，榮獲一等獎;中心老師領(lǐng)銜歷經(jīng)15年研發(fā)的工程量計算大型商業(yè)軟件“維錦真三維算量計算軟件”，被全國大部分省份相關(guān)企業(yè)采用。信息網(wǎng)絡(luò)化的開放實驗教學(xué)方法的使用，可大量地節(jié)省人力物力、重復(fù)實驗過程、提高教學(xué)效果。

（五）自主設(shè)計與創(chuàng)新性實驗教學(xué)

創(chuàng)新設(shè)計性實驗，是發(fā)揮學(xué)生的自主性與創(chuàng)造性，開創(chuàng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的一種重要教學(xué)方法。中心大力倡導(dǎo)開展設(shè)計創(chuàng)新性實驗，對一些優(yōu)秀創(chuàng)新性實驗方案進行資助，申報國家專利，制作實驗?zāi)Ｐ?，研制儀器產(chǎn)品。在學(xué)生參與下，中心老師申報實驗裝置、實驗方法方面的國家發(fā)明專利、實用新型專利共22項;制作了鋼桁架結(jié)構(gòu)模型、移動荷載下橋梁動力響應(yīng)實驗?zāi)Ｐ汀⒌鼗駝拥臎_擊激勵裝置等30余項。中心自主研制的“酸雨環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗裝置”，與其它單位聯(lián)合研制的“巖土工程地質(zhì)力學(xué)模型實驗裝置”、與“電液伺服振動臺”在土木工程實驗教學(xué)中起到了良好的作用。

三、實驗教學(xué)平臺建設(shè)規(guī)劃與探索

（一）加強資源整合，構(gòu)建高水平土木工程學(xué)科實驗教學(xué)平臺

在土木工程省級實驗教學(xué)示范中心的基礎(chǔ)上，通過進一步整合資源，提高實驗示范中心功能性，使實驗教學(xué)中心成為土木工程全方位的系統(tǒng)化、功能化實驗中心。依托工程中心建設(shè)通過整合資源，將鐵路環(huán)境振動與噪聲教育部工程中心和軌道交通實驗基地作為本示范中心建設(shè)的一部分，極大地提高我中心的功能性和系統(tǒng)性。依托學(xué)科建設(shè)，充分利用中央與地方共建的相關(guān)政策措施，中心的設(shè)備器材以及人力、物力得到了大大的充實。通過進一步梳理實驗設(shè)備與實驗項目以及社會服務(wù)之間，將現(xiàn)有設(shè)備進行分類管理、資源整合，提高實驗設(shè)備的利用率，優(yōu)化實驗設(shè)備功能性。

進一步改善實驗中心環(huán)境、完善實驗教學(xué)體制、提高現(xiàn)有實驗室資源使用效益;加強信息化建設(shè)，以信息化、數(shù)字化技術(shù)為手段建設(shè)實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)管理和共享。建立網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)、教學(xué)資源共享平臺、師生在線交流平臺;加強虛擬實驗室的建設(shè)，使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對土木工程真實案例進行在線瀏覽和交互操作。豐富實習(xí)內(nèi)容，激發(fā)實習(xí)興趣，提高實習(xí)效率和效果。

圍繞國家中長期資源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，進一步整合資源將中心建成集工程材料檢測、結(jié)構(gòu)測試分析、道路與橋梁檢測、鐵路環(huán)境噪聲控制、軌道交通、工程質(zhì)量測試與評估于一體的功能齊全、系統(tǒng)完善、開放共享的國家級一流實驗教學(xué)平臺。示范中心結(jié)構(gòu)及功能示意圖如圖1所示。

中心實驗教學(xué)平臺建設(shè)過程中，突出功能化、系統(tǒng)化、多對象、多途徑綜合性、開放式、服務(wù)性、社會性等方面特色。

（二）加強交通土建實驗基地建設(shè)

交通土建是中心的強勢學(xué)科。中心在交通土建領(lǐng)域具有非常強的研究基礎(chǔ)、并取得顯著的研究成果。為了更好地強化優(yōu)勢學(xué)科，發(fā)揮示范效果，強化科研與實驗教學(xué)結(jié)合，建設(shè)交通土建實驗基地，軌道交通工程實驗基地是多專業(yè)共用的綜合性工程科研實驗基地，集鐵道工程、道路工程、車輛工程、交通設(shè)備工程、運輸管理等交通工程領(lǐng)域于一體。該實驗基地應(yīng)用于交通工程相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、科研、實驗、培訓(xùn)（實訓(xùn)）及展示，擬建成一個具有本學(xué)科特色和開放式的實驗室平臺，以滿足高水平科研需要和應(yīng)用型創(chuàng)新人才的專業(yè)技能訓(xùn)練，以及結(jié)合產(chǎn)、學(xué)、研的科學(xué)研究實驗。交通土建實驗基地建設(shè)能極大地推動交通工程學(xué)科科學(xué)研究與實驗教學(xué)的融合，提高產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，促進科研成果向?qū)嶒灲虒W(xué)方法孵化。

（三）建立面向本科生開放的科研平臺

建立面向本科生的科研平臺，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)青少年的創(chuàng)造性思維能力，對實驗教學(xué)方法的改進、實驗設(shè)備的改進、實驗體制的改革和完善都具有重要意義。本科生通過參加教師的研究項目、大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目、教學(xué)實驗室開放基金、學(xué)生自主科研項目的實驗、學(xué)生參加相關(guān)實驗競賽等方式利用科學(xué)研究平臺。采取多種形式面對本科生開放，積極創(chuàng)造條件，使實驗室的使用效益得以充分發(fā)揮。

通過“一拖四”、“專業(yè)導(dǎo)師”等方式進行雙向選擇，將一部分學(xué)生吸收到導(dǎo)師的實驗室或課題組參與科學(xué)研究活動，鼓勵學(xué)生取得高水平的研究成果。

（四）聯(lián)合科研院所、地

方企業(yè)、行業(yè)部門，共建服務(wù)地方經(jīng)濟的實驗教學(xué)基地

緊跟省內(nèi)土木工程行業(yè)的發(fā)展形勢，充分利用學(xué)校、企業(yè)、科研單位等各種教育環(huán)境和教育資源以及各自在人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢，與相關(guān)企業(yè)和單位共同建設(shè)實驗教學(xué)基地，通過校企合作共同建立校外實驗實踐教學(xué)基地、開展短期或假期實驗教學(xué)和培訓(xùn)、建立獨立的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗平臺、加強國際合作等方式聯(lián)合建立實驗教學(xué)基地。

（五）進行實驗室管理體制改革，完善實驗室運行機制

按照“統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌規(guī)劃、資源共享、有效利用”的總體原則，打破原有專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實驗室、專業(yè)教學(xué)實驗室分屬各教研室的管理格局。實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會由中心主任、院系領(lǐng)導(dǎo)及校內(nèi)外資深實驗教學(xué)專家組成，負責(zé)實驗課程的教學(xué)大綱、實驗課程的內(nèi)容和實驗項目的審定等工作，使其充分發(fā)揮對實驗教學(xué)的決策和對示范中心的指導(dǎo)作用。中心實行主任負責(zé)制、人員聘任制和專兼職人員一體化的綜合管理制度。實驗教學(xué)中心主任和副主任由學(xué)校任命，進行學(xué)期評估;實驗教學(xué)中心統(tǒng)一管理實驗技術(shù)人員，且實行聘任制;根據(jù)教學(xué)和科研任務(wù)，兼職教師參與實驗教學(xué)和實驗研究工作，實施流動式管理機制。

在管理機制中，將重點做好以下四個方面的工作：1. 建立實驗室信息化管理運行平臺，提高實驗設(shè)備的運行效率;2. 進一步擴大教學(xué)資源的共享和開放，促進大型儀器設(shè)備向社會的開放;3. 完善實驗室管理規(guī)章制度，建立實驗室人員考核聘任制度，促進實驗教學(xué)創(chuàng)新;4. 加強實驗教學(xué)質(zhì)量保障體系建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量。為實現(xiàn)實驗中心科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的工作，實驗中心將建設(shè)成一個高效、全面的開放式人才培養(yǎng)基地。

四、結(jié)束語

實驗室建設(shè)是保障高校實踐教學(xué)環(huán)境順利有效進行的組織保障，論文從創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，平臺改革與創(chuàng)新等方面提出了些切實可行的方法，但是實驗室建設(shè)與管理涵蓋的面廣，從理念的更新，到實驗室規(guī)劃、建設(shè)，管理措施與制度，管理人員素質(zhì)的提升等多方面紛繁復(fù)雜，故此要想有效提升試驗教學(xué)的效果，必須以學(xué)科建設(shè)、教學(xué)要求等為立足點，從試驗課群體系規(guī)劃、組織管理、人員管理、設(shè)備管理、教學(xué)方法和手段信息化及創(chuàng)新等方面提出系統(tǒng)的制度與方法。

本文得到學(xué)校、學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及中心老師的幫助與指導(dǎo)，致以誠摯感謝。

參考文獻：

[1]張華.以創(chuàng)新能力為核心的土木工程實踐教學(xué)體系[J].課程教育研究，2018（41）：240.

[2]門進杰，史慶軒，鐘煒輝，等.土木工程專業(yè)改革與建設(shè)實踐[J].高等建筑教育，2018，27（05）：31-35.

[3]彭貝，楊敬林.土木工程實驗教學(xué)平臺改革探索[J].黑龍江科學(xué)，2018，9（21）：44-45.

[4]李強，閻培霖，陳少杰.土木工程實驗室建設(shè)與改革分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（25）：233.

[5]李耀莊，王曉光，余志武.土木工程實驗教學(xué)示范中心建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2014，33（07）：148-151.

[6]李彬彬，蘇明周.土木工程實驗教學(xué)示范中心的運行機制與可持續(xù)發(fā)展研究[J].實驗技術(shù)與管理，2015，32（06）：139-142.

[7]徐明，劉艷，陸金鈺，等.土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)資源的建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2015，32（12）：116-119.

[8]徐明，熊宏齊，吳剛，等.土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2016，35（02）：139-142+216.

[9]孟二從，余亞琳，鮑安紅，等.參與式教學(xué)在土木工程實驗課程中的應(yīng)用[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，43（04）：161-166.

*基金項目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題（編號：JXJG-13-5-29）;江西省研究生教改項目（編號：JXYJG-2017-109）

作者簡介：方燾（1976-），男，漢族，安徽安慶人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：道路與鐵道工程專業(yè)教學(xué)與科研。

*通訊作者：薛凱喜（1981-），男，漢族，山東沂水人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：巖土工程領(lǐng)域的教學(xué)與科研。