土木工程专业综合性设计性实验教学模式探讨与实践

摘要：结合中原工学院土木工程专业卓越工程培养计划对实验教学的具体要求，针对现有土木工程专业实验教学在培养学生能力与综合素质方面的缺陷，首先整合现有课程，构建了土木工程专业核心课程体系，进而对实验教学采取综合性、设计性实验教学模式进行了改革。提出了土木工程专业综合性、设计性实验模式改革的方法。实践表明，这种改革对提高学生的工程实践能力、创新能力和独立工作能力具有很好的促进作用。

关键词：土木工程；综合性实验；设计性实验；实验教学

作者简介：祝彦知（1965-），男，河南虞城人，中原工学院建筑工程学院院长，教授。（河南 郑州 450007）程楠（1967-），女，河南周口人，郑州大学信息工程学院，副教授。（河南 郑州 450001）

基金项目：本文系2010年度河南省教育科学“十一五”规划课题（课题编号：[2010]-JKGHAZ-0099）、2010年度中原工学院校级重点教学改革与研究项目（项目编号：中工教[2010]27号）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0174-02

按照全国高等学校土木工程学科专业指导委员会编制的《土木工程专业本科指导性专业规范》对土木工程专业人才培养方案中的培养目标的总体要求，[1]毕业生应掌握土木工程学科的基本理论和专业知识，经过工程师的基本训练，能够胜任房屋建筑、道路桥梁、隧道、铁道、地基基础等各类工程的技术与管理工作，成为具有扎实的基础理论、宽广的专业知识，较强的工程实践能力、创新能力和独立工作能力的高级专门人才。

土木工程专业是一个实践性非常强的专业，学生需要在在校期间不断通过实验与实践教学增强其动手能力和创新能力。[2]土木工程专业实验教学内容主要包括土木工程材料实验、材料力学实验、流体力学实验、岩土力学实验、地基基础实验及混凝土结构实验等实验教学内容。实验内容涉及面广，内容较为复杂，综合性较强。但现行的土木工程专业教学中各门课程自成体系，实验内容也多是依附于理论教学，内容单一，几乎都是验证性实验，尤其对后续专业课程的有机衔接考虑不匀，设计性、综合性、研究性实验较少，很难适应专业合并后“大土木”的教学要求，极大地影响了土木工程专业学生专业知识面和相关知识的积累。

土木工程专业实验教学体系的合理构建无疑关系到土木工程专业人才培养质量。而建立科学化的实验教学体系则应该遵循人类认识事物的客观规律，应该符合人类认识事物的思维过程，应注重学生综合素质的提高、个性能力的增强及创新精神的培养与提高。基于这一原则，学院依据“土木工程专业省级专业综合改革试点专业”、“土木工程校级特色专业”和“土木工程专业校级卓越工程师教育培养计划”的培养目标，对现行的土木工程专业实验科目、实验内容、实验方法进行了全面改革。主要改革模式如下：

一、实验课程改革模式

根据中原工学院土木工程专业卓越工程师教育培养方案的具体要求，土木工程专业很多课程含有实验教学内容。在本次综合性、设计性实验改革实践中，针对实验课程模式进行了如下改革：

1.设置专业核心课程

专业核心课程是土木工程专业学生必修的专业课程。学院利用“河南省专业综合改革试点专业”项目资金和“校级卓越工程师计划试点专业”培养计划改革的机会，针对土木工程专业培养计划进行大胆修订。共设置“土木工程制图”、“土木工程测量”、“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”、“土木工程材料”、“土力学与基础工程”、“混凝土结构”、“钢结构”、“房屋建筑学”、“土木工程施工”、“工程结构抗震设计”等12门核心课程。通过核心课程的学习，使得土木工程专业学生具备一般性和专门性的工程技术知识，并掌握土木工程学科的基本理论。

2.结合卓越工程师培养目标，建立实验教学平台

学院紧紧围绕中原工学院“土木工程专业卓越工程师教育培养计划”的培养目标，并总结近几年的教学研究成果，在实践教学体系建设上提出了独具特色的建设理念，突出了分层次、分阶段的培养模式。围绕理论教学、实践教学和科学研究三位一体的教学模式，以实验课程体系、教学内容、教学方法和手段的改革为依据，建成与中原工学院建筑工程学院学科特色相匹配、适应高素质创新人才培养、本研共享、由三个层次组成的实验平台。

（1）土木工程专业低年级学生基础实验平台。通过集中投入的方式建成整合材料力学、流体力学、土木工程测量及土木工程材料等实验内容的工程基础实验室，构成全院共享的公共基础实验平台，并对全院土木工程、工程管理等专业一、二年级本科生实验教学和创新实践活动开放。

（2）土木工程专业高年级学生综合实验专用平台。以土木工程专业高年级学生和研究生学科实验教学共享为原则，结合土木工程专业的实际，重点建设工程结构、岩土力学及数值仿真实验室，为土木工程专业三、四年级本科生实验教学、课程设计实践、毕业设计（论文）实践、创新实践以及研究生专业技能训练服务。

（3）土木工程专业本科生及研究生创新实验高端平台。以专款投入、专项建设的方式已经建成由地基基础检测与加固、岩土动力学、土体流变、疲劳与冲击等实验室组成的服务于中原工学院建筑工程学院土木工程省一级重点学科、土木工程一级学科硕士点以及建筑与土木工程专业硕士学位点的研究实验平台。同时，通过实验室创新项目立项等举措，将逐步建立面向土木工程专业高年级本科生开发的机制，营造面向土木工程专业本科生综合性、设计性实验教学、研究生研究学习共享的高端实验硬件平台。

3.围绕核心课程体系进行综合性、设计性实验课程改革与实践

在中原工学院土木工程专业核心课程体系当中，其材料力学实验、土力学实验、土木工程材料实验和混凝土结构等实验内容分别分布在“材料力学”、“土力学”、“土木工程材料”、“混凝土结构”等课程中，而且各自在课程理论教学完成后，随课程开设，由任课教师和实验室教师共同负责指导实验教学。

在本次土木工程专业综合性、设计性实验教学模式改革过程中，具体改革方式如下：首先，将专业主干课程体系中的材料力学实验、土力学实验、土木工程材料实验和混凝土结构实验等实验教学内容从各门课程中独立出来。其次，组织建筑工程学院20多名富有经验的教授、博士共同编写了中原工学院《土木工程专业综合性、设计性实验教学大纲》和《土木工程专业综合性、设计性实验指导书》，共遴选了钢筋混凝土梁综合性实验、岩土工程勘察综合性实验等11个综合性实验项目，以及钢筋混凝土短柱疲劳承载力实验、混凝土配合比与拉压弹性模量测试等9个设计性实验项目。再次，自土木工程专业2008级学生开始，分别在每学期期中或者期末独立安排两个试验周，对土木工程专业所有的综合性、设计性实验项目进行开放。最后，学生可自主选择2～3个综合性、设计性实验项目，但学生自主选择的设计性、综合性实验项目必须经过综合性、设计性实验指导教师批准（要求能覆盖土木工程专业主干课程体系的全部实验教学内容）。然后学生可以在指导教师的指导下完成综合性、设计性实验项目。

二、毕业设计（论文）改革模式

为了充分提高中原工学院土木工程专业毕业生的培养质量，从土木工程专业2008级学生开始，学院有意在毕业设计（论文）培养环节加大综合性、设计性实验的比重。在土木工程专业毕业设计（论文）模式改革方面，学院采取的具体做法包括以下几个方面：[3]

第一，于2011年制订了《建筑工程学院校企联合指导毕业设计管理和实施办法》、《建筑工程学院教师指导设计性、综合性及科研性实验奖励办法》、《建筑工程学院实验室开放管理办法》等具体管理措施，以求制度先行，充分调动教师与企业联合指导毕业生以及指导学生综合性、设计性实验的积极性。

第二，在毕业设计阶段，主要根据学生将来的就业方向，将土木工程专业毕业生划分为建筑工程、交通土建工程及岩土与地下工程三个培养方向进行毕业设计（论文）模式改革。并且每个方向以实验为主的毕业设计（论文）选题，其毕业设计（论文）指导教师必须自己有在研的科研项目，并要求由博士学位或者副教授以上职称的教师担任毕业设计指导教师。在具体指导学生毕业设计（论文）的过程中，指导教师必须首先结合自身的科研项目，选定3～5个科研性强的设计性、综合性实验题目供三个方向的毕业生挑选，且学生一旦选定后不允许再更改题目。

第三，对于选择校企联合指导毕业设计（论文）的毕业生，其综合性、设计性实验内容由校外指导教师结合生产项目确定，但必须经过校内指导教师审核批准。

第四，毕业生选定以实验为主的毕业设计（论文）后，必须在毕业设计（论文）导师指导或者在校内与校外毕业设计（论文）指导教师的联合指导下开展工作，毕业生必须结合导师的科研项目，独立完成实验内容设计、实验操作与数据处理、实验结果分析，并在导师指导下完成毕业设计（论文）撰写等过程。

从土木工程2008级学生开始，在学生毕业设计（论文）过程中，先后有11名具有博士学位的教师，结合自身科研项目，指导学生开展科研性强的设计性、综合性实验，锻炼了毕业生的实验操作能力；同时，充分利用与中原工学院签约的校内（外）联合培养基地，先后聘请焦作市政工程建设集团有限公司、河南东方建筑设计有限公司、黄河水利水电科学研究院等单位富有经验的工程技术人员担任毕业设计（论文）指导教师，开展联合指导毕业设计（论文）工作，毕业生普遍感觉进步很大，提高强了毕业生毕业后独立开展科研工作的能力。

针对土木工程专业综合性、设计性实验模式的改革与实践，中原工学院以及建筑工程学院从政策等方面给予了大力支持。建筑工程学院力学与工程结构实验中心现为河南省省级实验教学示范中心。近五年来中原工学院先后投入实验室建设经费450多万元，力学与工程结构实验中心近几年先后购置了电液伺服动静疲劳试验机、岩石三轴试验系统、土动三轴仪、土体三轴流变试验仪、混凝土快速冻融试验系统、多通道电液伺服动力/拟静力加载系统。建立了工程结构虚拟仿真实验室，并已经建成为河南省首批10个省级虚拟仿真实验教学示范中心之一。

中原工学院利用河南省专业综合改革试点专业和校级特色专业建设专项经费，在学校领导的大力支持下，制定了一系列针对综合性、设计性实验改革的规章制度，以保证中原工学院土木工程专业综合性、设计性实验改革的效果。

针对土木工程专业综合性、设计性实验教学模式的改革与实践是一项长期而艰巨的工作。在改革过程中，一方面要求严格遵循实验教学的基本规律；另一方面还要根据土木工程专业快速发展的要求，不断开拓新的实验项目，创新实验方法与实验内容，以求充分发挥土木工程专业学生的主观能动性，培养出符合中原经济区建设需要，具有一定创新精神及较强工程实践能力的复合型高级应用型工程技术人才。

三、结论

通过中原工学院土木工程专业综合性、设计性实验教学模式的改革与实践，使得中原工学院土木工程专业近两届毕业生的工程应用能力、创新精神以及毕业生综合素质得到了明显提高；明显拓宽了中原工学院土木工程专业毕业生的专业知识面，近两年土木工程专业毕业生一次就业率一直稳定在95%以上。

参考文献：

[1]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]黄发军，刘红飞，李嘉，等.土木工程专业开放式实验教学模式的研究与实践[J].嘉兴学院学报，2010，22（6）.

[3]祝彦知，潘洪科，张春丽.土木工程专业课程设计与毕业设计模式探索[J].高等建筑教育，2009，18（4）.

（责任编辑：孙晴）

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