實踐教學是土木工程專業教學的重要組成部分，是培養學生創新精神、創新能力和實踐能力的一個重要環節，其教學成果直接影響專業人才培養的質量、從業能力和崗位適應能力。
[摘要]
基於對學生工程素質與創新能力的培養，結合省級實驗教學示範中心、省級本科實踐教學能力提升工程建設項目、省級虛擬仿真實驗中心的建設，探討土木工程專業實驗教學中多層次、多模塊實驗體系的構建與實踐，以最終實現實驗項目多元化、層次化、開放化的教學目標。
[關鍵詞]
工程素質;實驗教學;教學體系
實踐教學是土木工程專業教學的重要組成部分，是培養學生創新精神、創新能力和實踐能力的一個重要環節，其教學成果直接影響專業人才培養的質量、從業能力和崗位適應能力。昆明理工大學建築工程學院土木工程實驗中心是省級實驗教學示範中心、省級本科實踐教學能力提升工程建設項目單位、省級虛擬仿真實驗中心。中心在多年的建設中，根據學校人才培養的總體目標和發展定位，依據《高等學校土木工程本科指導性專業規範》及相關專業的實踐體系設置，對比實踐教育體系的實踐領域、實踐單元和知識技能點，分層次制定實驗教學目標。同時，加強學生工程意識的培養，啓迪學生的創新思維，提高學生解決實際工程問題的能力，逐步構建了有利於培養學生創新精神和創新思維的多層次實驗教學體系，取得了良好的教學效果。
一、構建五個層次的實驗教學體系
1.基本型必修實驗。通過基本參數的測定，驗證相關的理論公式及結論，滿足實驗教學大綱中規定的實驗內容，加深學生對基礎知識、基本理論的理解，促使學生掌握基本的實驗技能，初步培養學生的問題分析能力和動手能力，激勵學生的學習興趣。如“普通混凝土用砂石”、“鋼筋”、“水泥”、“受彎構件正截面靜力性能實驗”、“金屬材料的拉伸實驗”等。
2.創新型選修實驗。學生自選實驗項目、自定實驗方案，在教師指導下獨立進行實驗，最後獨立總結分析得出結論。該類型試驗爲在實驗技術方面有特長又在實驗研究方面感興趣的學生提供一個良好的實驗環境，提高學生提出問題和分析解決問題的能力，培養學生的探索和創新精神。如“C30自密實鏡面混凝土配製及酸雨環境下老化問題研究”、“體感技術和壓力傳感器在智能動力滑板上的應用研究”、“水霧淬火機械臂的研製”等。
3.綜合設計型實驗。該類型試驗爲實驗教學大綱中列出的限選實驗項目，學生可以選擇其中的部分項目開展實驗，以培養學生的綜合設計和實際操作能力。如“土體固結”、“高性能混凝土設計”、“水平框架的內力分佈實驗”、“建築結構模型動力特性實驗”、“混凝土強度無損檢測綜合試驗”、“傳熱性能實驗”等。
4.工程應用型實驗。結合工程實際和應用研究的實驗項目，關注工程中的實際問題，深化專業知識的工程應用。如“高強螺栓連接摩擦面的抗滑移係數測試”、“植筋拉拔用大量程位移傳感器的設計”、“橋隧工程預應力鋼束摩阻損失測試裝置研製及試驗研究”、“多功能傾角測量儀”等。目的`在於爲那些願意進一步提高實際動手能力、拓展知識範圍、增強就業競爭力的學生提供實驗條件，培養學生解決工程實際問題的能力。5.科研型實驗。結合教師科研項目，選擇與實驗相關的內容，精心設計實驗項目，使學生在高水平教師的指導下完成科研實驗，在爲科研項目提供實驗數據的同時，培養和鍛鍊學生初步從事科學研究的能力。開展的項目如“固化疏浚淤泥-磷石膏混合土膨脹機理研究”、“火災後再生混凝土抗壓強度與變形性能試驗”、“火災後混凝土在潮溼環境下強度變化與機理研究”、“應用數字全息干涉法測量物體表面三維變形場的研究”等。
二、搭建四個模塊的學生學科競賽與創新計劃實驗平臺
1.學科競賽模塊平臺。讓學生自由組隊(鼓勵跨學科組隊)，並在實驗中心進行實驗、實訓，然後參加省級、國家級的競賽，如結構設計大賽、混凝土設計大賽等。該平臺重在培養學生的創新意識、合作精神，提高學生創新設計能力、動手實踐能力和綜合素質，加強不同專業學生之間的協作意識。
2.大學生創新性實驗計劃項目模塊平臺。該平臺具有以下特點：爲學生提供自主選題設計，獨立組織實施並進行信息分析處理和撰寫總結報告。重在培養學生提出問題、分析問題、解決問題的興趣和能力，提高學生的創新能力和實踐能力。開展的項目如“承載支架結構優化設計”、“力學分析及應用研究”、“餐飲廢水強化處理裝置的研製”、“CFRP加固鋼筋混凝土樑剛度試驗”、“以高壓氮氣水混合物爲冷卻介質的一種新型淬火裝置研製及其效果的試驗研究”等。
3.學生課外科技活動模塊平臺。學校每年撥出專款設立“學生科技創新基金”、“分析測試基金”項目，學生根據自己的興趣愛好並結合專業特點自由申報，中心遴選高水平教師指導學生開展實驗項目。開展的項目如“高溫後改性輕骨料混凝土的力學性能與微觀結構試驗研究”、“共聚聚丙烯疲勞裂紋擴展研究”、“SMC冷拌瀝青混凝土強度形成過程與車載破壞機理研究”、“以牛糞纖維製備泡沫滅火劑的實驗研究”等。
4.教改項目實驗模塊平臺。爲了提高實驗教學質量，中心不斷進行實驗教學改革，並選擇部分優秀學生參與項目的研究或建設過程。項目以導師爲主導、學生爲主體，具有一定的探索性，增強學生的主體意識和參與意識。如“設計性、綜合性力學實驗的開發與實踐”、“應用型綜合實驗課程教學新模式的研究”、“面向工程實踐的校內土建實訓基地建設探索”、“以工程能力培養爲核心的力學實踐教學模式的探索與實踐”等。
三、建立着眼於實驗能力培養的資源設備共享機制和實驗教學、管理的信息化管理平臺
1.資源設備共享機制。近年來，在學校的支持下，通過德貸項目、中央財政支持地方高校建設項目、科研平臺建設等多種渠道籌集資金用於中心建設，實驗儀器設備得到了較大充實。中心現有實驗設備2500餘臺(套)，價值約6000萬元。擁有4m×4m地震模擬振動臺、激光粒度儀、三維激光掃描儀、MTS材料試驗系統等大型精密儀器設備70餘臺套。同時，學校建立了大型設備共享機制，分析測試中心及其他學院的儀器設備均可共享，爲學生的綜合設計型實驗、工程應用型實驗和科研型實驗以及畢業設計等提供了良好的分析測試平臺。學生在實驗中不但可以學習不同的測試方法，還可瞭解先進的測試手段和測試技術。
2.實驗教學、管理的信息化管理平臺。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》指出，“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”，並把“加快教育信息化進程”作爲單獨的一部分進行了專門闡述。中心結合省級本科實踐教學能力提升工程建設項目、省級虛擬仿真實驗中心的建設項目，利用學校的網絡平臺，開發了“土木工程實驗中心實驗教學管理系統”，將中心資源納入信息化管理平臺，其中包含實驗項目、設備功能與使用、實驗教學(實驗預約、報告提交與批閱、網上答疑等)、設備管理等模塊。同時，爲每個實驗室均配置了多媒體教室，對典型實驗製作教學PPT、錄像和部分實驗虛擬仿真動畫提供了優越的條件，並放在平臺上供學生自主學習，實現了實驗系統較全面的信息化和數字化，進一步提高了實驗教學和實驗室管理的信息化水平。
結語
我校通過多層次實驗教學體系的建設，不斷改進實驗教學方法和教學手段，激發學生的學習熱情和興趣，學生動手能力、分析解決問題的能力及創新意識都得到較大的提高。近五年來，獲得省級教學成果一等獎3項、校教學成果9項;學科競賽獲得國家級一等獎1項、二等獎4項、三等獎44項;獲得省級競賽獎19項;完成國家及省大學生創新實驗計劃項目18項、校開放性實驗項目30項、校學生課外科技創新基金項目94項、力學創新實驗項目51項，本科教學質量得到顯著提高。
[參考文獻]
[1]錢紅萍.土木工程專業實驗教學新體系的構建與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31(10)：122-125.
[2]胡焜.土木工程專業實驗教學改革與學生素質培養的探討[J].實驗室研究與探索，2010，29(7)：255-257.
[3]傅麗凌.探索工程訓練新模式，實施大學生個性化層次化培養[J].實驗室研究與探索，2013，(1)：85-87.
[4]李麗娟.以創新能力爲核心的土木工程實踐教學體系[J].實驗室研究與探索，2015，34(4)：169-173.
[5]張豔美.基於個性化和翻轉課堂的土木工程專業實驗教學研究[J].實驗技術與管理，2015，32(7)：183-185.
[6]王海良.天津市“土木工程實驗教學示範中”建設的感悟[J].高等建築教育，2015，24(4)：120-122.