曾 昊 何智海 梁超鋒

(紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院，浙江 紹興 312000)

美國學(xué)者Spady在1994年提出，以成果為導(dǎo)向的教育(Outcome-Based Education，OBE)是把教育系統(tǒng)中的一切都集中圍繞在所有學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)能夠成功做到的去組織[1]。OBE理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為真正的主體，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能力的提高?！巴聊竟こ滩牧蠈?shí)驗(yàn)”這門實(shí)驗(yàn)課程面向土木工程、工程管理等專業(yè)學(xué)生，是專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程[2]。結(jié)合“土木工程材料”理論課程講授的時(shí)間，一般安排在學(xué)生入學(xué)后的第2學(xué)期，2019學(xué)年土木18級和工管18級共115名本科生學(xué)習(xí)了這門實(shí)驗(yàn)課程。本文通過將OBE理念貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

根據(jù)OBE理念，編寫2018年課程大綱時(shí)，確立了兩個(gè)課程目標(biāo)，分別是：(1)使學(xué)生熟悉主要土木工程材料的技術(shù)要求，并具有對常用土木工程材料進(jìn)行質(zhì)量鑒定的能力；(2)獲得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析與處理等常用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的初步知識，為開展科學(xué)研究等工作打下必要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)。從課程目標(biāo)出發(fā)確立了改革的內(nèi)容，首先，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生數(shù)量不斷增加，與之對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)場地、儀器設(shè)備數(shù)量有限，不對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行改善，勢必影響學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，也會影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。其次，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將社會新需求和科研熱點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)合，激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣，從而逐步引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。最后，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)引入互聯(lián)網(wǎng)和多媒體等信息技術(shù)手段，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)空間，使之既適合教學(xué)，又適合自學(xué)，滿足學(xué)生的需求。

一、實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀分析

(一)實(shí)驗(yàn)室方面

工程材料實(shí)驗(yàn)室原來分散在志廉樓、西大門和鵬程廠房，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示，表中序號1、2、3、5、7在志廉樓開展，4、6在西大門實(shí)驗(yàn)室，8在鵬程廠房。原來由于實(shí)驗(yàn)室面積有限，志廉樓的這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)集中在志廉樓121，導(dǎo)致同一個(gè)時(shí)間段只能開展一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)，水泥實(shí)驗(yàn)中用到的儀器不在同一個(gè)房間，上課時(shí)，學(xué)生往返各個(gè)房間，不便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。另外，水泥、混凝土實(shí)驗(yàn)室使用的是常規(guī)的洗手池，清洗攪拌機(jī)之后，廢料容易沉淀，經(jīng)常堵塞下水道。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

1.實(shí)驗(yàn)安排

改革之前，土木和工管兩個(gè)專業(yè)7個(gè)班200多名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課集中安排在一個(gè)學(xué)期，每周只安排兩天，每個(gè)班分成兩批進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。原來是按照表1中的順序上課，理論課講一章，實(shí)驗(yàn)課做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。但由于7個(gè)班人數(shù)眾多以及實(shí)驗(yàn)室資源緊張，每個(gè)班做完一次實(shí)驗(yàn)，下一個(gè)實(shí)驗(yàn)要隔一周才能做，很多理論課學(xué)過的知識已經(jīng)遺忘，不能達(dá)到理論及時(shí)聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)?zāi)康腫3]，難以構(gòu)建對這門課系統(tǒng)的知識體系。

同時(shí)，目前正式出版的實(shí)驗(yàn)教材更新速度慢，新工藝和新設(shè)備沒有涵蓋。而且與我院大綱匹配度不高，教材中大多只有實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生不知道需要測量哪些數(shù)據(jù)，以及如何根據(jù)規(guī)范對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判定。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是驗(yàn)證性的，學(xué)生只是照著教材把實(shí)驗(yàn)做一遍，沒有任何對比和分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告大同小異[4]，比如，水泥實(shí)驗(yàn)中制備膠砂試樣，所有班級的學(xué)生采用的是同一種無任何外加劑的配合比；同時(shí)，由于土木工程材料領(lǐng)域的新材料、新工藝發(fā)展迅速，而目前設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還是以傳統(tǒng)的土木工程材料為主，內(nèi)容滯后[5]，沒有與最新的科研和社會需求相結(jié)合，比如，混凝土實(shí)驗(yàn)還是制備普通混凝土，目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)——再生混凝土、透水混凝土和泡沫混凝土等沒有涉及。這些都讓學(xué)生覺得內(nèi)容枯燥，沒有應(yīng)用價(jià)值，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動學(xué)習(xí)的積極性。

3.教學(xué)方式

傳統(tǒng)上課模式是學(xué)生通過預(yù)習(xí)課本中對實(shí)驗(yàn)的描述，上課聽教師講課，接著開始做實(shí)驗(yàn)。由于教材里對實(shí)驗(yàn)都是描述性的文字，使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)沒有一個(gè)直觀的認(rèn)識。來上課時(shí)，由于大部分學(xué)生是第一次看到實(shí)驗(yàn)儀器，很難將教材上的關(guān)于儀器描述與儀器實(shí)際操作結(jié)合起來，很多都是對著課本做實(shí)驗(yàn)，更不會思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[6]。另外，00后的大學(xué)生更加適應(yīng)移動端使用，這對傳統(tǒng)的教學(xué)方法有一定的沖擊，如何結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+手段開展本實(shí)驗(yàn)課值得思考。

二、OBE實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

(一) 改善實(shí)驗(yàn)室硬件環(huán)境

借助2018年學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心裝修調(diào)整機(jī)會，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證持續(xù)改進(jìn)的要求，對工程材料實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀進(jìn)行改善。調(diào)整之后，實(shí)驗(yàn)室面積擴(kuò)大了將近兩倍。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)分室功能，將不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)設(shè)備放在相應(yīng)房間，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)班級在同一時(shí)間同時(shí)開展不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。另外，將西大門和鵬程廠房中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備根據(jù)功能并到新分配的實(shí)驗(yàn)室中，使工程材料實(shí)驗(yàn)室集中在志廉樓東首一樓，設(shè)計(jì)圖紙如圖1所示。而且新規(guī)劃了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室、沉淀池和材料準(zhǔn)備室，提升了實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性，調(diào)整前后實(shí)驗(yàn)室對比如表2所示。在設(shè)備方面，報(bào)廢陳舊設(shè)備，采購新設(shè)備，盡量滿足3個(gè)學(xué)生為一組操作一臺套實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

(二)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.實(shí)驗(yàn)安排

將工管和土木專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課分別安排在春季學(xué)期和秋季學(xué)期，使得每個(gè)學(xué)期只有土木或者工管一個(gè)專業(yè)在上這門實(shí)驗(yàn)課，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。本實(shí)驗(yàn)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)是混凝土實(shí)驗(yàn)，因此，2019學(xué)年第2學(xué)期將實(shí)驗(yàn)課安排在理論課講完混凝土這章之后，這樣可以在第一堂實(shí)驗(yàn)課時(shí)，幫助學(xué)生根據(jù)已學(xué)的理論知識將本課程中各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目聯(lián)系起來，構(gòu)建系統(tǒng)知識體系。同時(shí)，由于水泥實(shí)驗(yàn)時(shí)間太長，兩批學(xué)生難以在規(guī)定的課內(nèi)完成，所以將其拆分成3學(xué)時(shí)的水泥實(shí)驗(yàn)-1(細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性)和1學(xué)時(shí)的水泥實(shí)驗(yàn)-2(水泥膠砂成型以及強(qiáng)度測定)，并將混凝土實(shí)驗(yàn)盡量安排在課程早期，以便在期末考試之前測定其28天強(qiáng)度[7]。而且，實(shí)驗(yàn)室面積擴(kuò)大之后，使得同一時(shí)間兩個(gè)班同時(shí)開展實(shí)驗(yàn)成為可能，從表3可以看出在連續(xù)7周時(shí)間內(nèi)兩個(gè)班完成了所有實(shí)驗(yàn)。

另外，根據(jù)新編寫的大綱，自編了與大綱匹配的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并加入最新規(guī)范，同時(shí)在每個(gè)章節(jié)后附上每個(gè)實(shí)驗(yàn)需要記錄的數(shù)據(jù)表格以及根據(jù)規(guī)范判定數(shù)據(jù)的結(jié)果，讓學(xué)生更有針對性地了解每個(gè)實(shí)驗(yàn)過程以及行業(yè)規(guī)范要求。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)很少單獨(dú)使用水泥，但在傳統(tǒng)的水泥實(shí)驗(yàn)-2中還是讓所有的學(xué)生按照同樣的配比(如表4中編號1所示)，不加任何其他摻合料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本次改革根據(jù)目前建筑垃圾回收利用的研究熱點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院教師科研項(xiàng)目“廢棄纖維增強(qiáng)再生微粉水泥基復(fù)合材料性能的試驗(yàn)研究”，引入新的實(shí)驗(yàn)材料：再生混凝土粉、再生磚粉和再生纖維，對水泥實(shí)驗(yàn)-2進(jìn)行改革，配合比如表4所示。將班級學(xué)生分成兩批，每批學(xué)生分成4個(gè)組，每組3～4名學(xué)生，4個(gè)組分別做表中編號1～4的配合比，28天之后測定強(qiáng)度。并引入相關(guān)課題的研究生協(xié)助本科生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果[8]。通過這種方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中沒有涉及的內(nèi)容，開闊了學(xué)生的視野，有助于提高本科生的分析能力，為后續(xù)高年級做畢業(yè)設(shè)計(jì)或者科研項(xiàng)目做準(zhǔn)備[9]。

圖1 工程材料實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)圖

表3 2019學(xué)年第2學(xué)期實(shí)驗(yàn)安排表

表4 水泥實(shí)驗(yàn)-2配合比

3.教學(xué)方式

隨著智能手機(jī)的全面普及，學(xué)生在課堂上玩手機(jī)成為普遍現(xiàn)象。如何增強(qiáng)教學(xué)活動對學(xué)生的吸引力，收住學(xué)生玩手機(jī)的心，不如因勢利導(dǎo)，把手機(jī)變成輔助學(xué)習(xí)的工具，用手機(jī)打敗手機(jī)。因此，本課程引進(jìn)超星學(xué)習(xí)通軟件，將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式—先教后練(預(yù)習(xí)—講解—操作—寫報(bào)告—評分)改革為先學(xué)后教。課前，教師將實(shí)驗(yàn)操作視頻上傳超星平臺；學(xué)生通過手機(jī)客戶端觀看視頻等學(xué)習(xí)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，這有助于學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行泛化學(xué)習(xí)并提前熟悉設(shè)備操作步驟，同時(shí)教師可以通過平臺后臺的統(tǒng)計(jì)功能對學(xué)生預(yù)習(xí)情況實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控。

三、實(shí)施成效

改革后的教學(xué)模式在土木和工管2018級學(xué)生中實(shí)踐后，取得了良好的教學(xué)效果。尤其是科研項(xiàng)目的引入激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。從學(xué)生的反饋來看，相比原來按照實(shí)驗(yàn)步驟把實(shí)驗(yàn)做一遍，學(xué)生對通過結(jié)合科研項(xiàng)目的方式更加滿意，他們認(rèn)為這樣不僅能了解目前的研究熱點(diǎn)，還真正運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，達(dá)到學(xué)以致用。同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生深入思考，比如，在水泥實(shí)驗(yàn)-2中，學(xué)生通過在水泥基材料中摻加廢棄纖維、再生微粉等建筑垃圾研究其對強(qiáng)度的影響，課程結(jié)束之后，有學(xué)生就提出摻入這些材料后，是不是只對強(qiáng)度有影響，其他性能比如抗氯離子滲透性、抗碳化性、干燥收縮等如何變化，還有哪些建筑垃圾可以被再利用作為礦物摻合料摻入水泥基材料中等等，激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探索的求知欲。

四、實(shí)踐過程中存在的問題及對策

(一)學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果不佳

有相當(dāng)一部分學(xué)生課前沒有完成平臺上觀看預(yù)習(xí)視頻的學(xué)習(xí)任務(wù)，直到上課開始提問，學(xué)生才去預(yù)習(xí)觀看。究其原因是現(xiàn)在的大學(xué)生都是從高中高考進(jìn)入大學(xué)，一直是通過教師提要求去完成任務(wù)，習(xí)慣被動學(xué)習(xí)。進(jìn)入大學(xué)之后，學(xué)生還沒有養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。針對這種情況，在后續(xù)的實(shí)踐過程中，每節(jié)課課前在平臺上給學(xué)生發(fā)放學(xué)習(xí)任務(wù)清單，內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模A(yù)習(xí)思考題和預(yù)習(xí)后產(chǎn)生的疑問，從而讓學(xué)生有目的地進(jìn)行預(yù)習(xí)。另外在開始上課時(shí)，發(fā)放小測驗(yàn)，檢查學(xué)生預(yù)習(xí)效果，預(yù)習(xí)思考題和測驗(yàn)的成績將作為平時(shí)成績的一部分[10]。

(二)對創(chuàng)新項(xiàng)目缺乏循序漸進(jìn)的引導(dǎo)

此次創(chuàng)新水泥實(shí)驗(yàn)-2前，缺乏再生混凝土粉、再生纖維和再生磚粉等相關(guān)背景知識的介紹。同時(shí)，學(xué)生習(xí)慣了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)缺乏進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)的能力。針對這種情況，后續(xù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，擬先引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，了解研究者在這方面都做了哪些研究，得出了哪方面的結(jié)論，從而預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有了一定的理論基礎(chǔ)，再去做實(shí)驗(yàn)，對比自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果[11]。另外，擬結(jié)合更多本院教師的研究課題，不斷更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，逐漸提高學(xué)生科研能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中接受新事物、了解新需求、掌握新知識、學(xué)會新技能。