摘要：“土木工程材料”性能實驗項目具有周期長的特點，水泥和混凝土實驗項目分別延續近一個月時間。這種特點決定了它需要合理地進行組織和實施。如何提高教學設施的利用率，培養學生綜合設計實驗的能力和創新能力，培養學生嚴謹認真的科學態度，保證教學質量，仍然是一個挑戰性的工作。該文結合學科發展的特點，提出了組織和實施實驗教學的措施。
關鍵詞：土木工程材料;自我管理;實驗室開放;混凝土耐久性
“土木工程材料”課程是土建類專業的一門必修技術基礎課，理論性、實踐性、綜合性很強。
“土木工程材料” 實驗教學的目標是：熟悉土木工程材料性能實驗的基本方法，加深對土木工程材料性能的理解，培養學生實驗技能;瞭解具體材料的狀態和所使用的儀器設備，掌握所學材料的實驗方法和獨立進行質量驗證的能力;培養綜合設計實驗的能力和創新能力，培養學生嚴謹認真的科學態度，提高分析問題和解決問題的能力? ，爲從事科技工作打好基礎。目前在“土木工程材料”實驗教學中普遍存在內容多課時少、學生多實驗儀器少的情況下，在教學中如何保證教學質量、加強學生的智能培養，培養有用的建設人才是土木工程材料實驗的主要問題，爲此，必須要對結合本課程實驗內容的特點進行科學的組織與實施。
1、“土木工程材料”實驗的特點
1.1 實驗週期長“土木工程材料”實驗內容繁多，而且實驗週期長，如水泥膠砂試件和混凝土試塊在成型後需要經過一個較長的時段才能將其力學性能發揮出來。
根據現行的相關國家標準，需要在經過3天、7天、28天的養護齡期後測其強度，才能判定水泥和混凝土的力學性能，顯然，土木工程材料教學實驗週期較長。由於學時有限，有效的實驗教學方法是在較爲集中的時間裏使學生最大程度地接觸實驗、操作實驗和總結實驗。因此，以週期長爲特點的實驗教學決定了土木工程材料的教學實驗不同於其他的教學實驗課。
1.2 實驗內容相對穩定而陳舊水泥、混凝土依然是當今建築界最主要的建築材料，而且在將來的相當長的時間裏仍然是如此。
土木工程結構材料實驗教學穩定，但內容顯得較爲陳舊，導致教學實驗與時代脫節，在一定程度上影響學生的學習興趣。因此，在掌握土木工程材料基礎性能外，可適當添加相關新材料、新理念、新技術的實驗。例如目前人們普遍關心混凝土耐久性問題(關係到節能、節約資源等)，以及建築材料生產應用帶來的生態問題(涉及到環保、溫溼效應等) j，可以考慮設計相關的實驗內容，加入到已有實驗教學中，使土木工程材料教學的內容與時代進步相適應。
1.3 實驗偏重於驗證性目前，該實驗教學的實驗內容仍以驗證性爲主，主要是驗證理論的正確性或達到理論的再現性。由於實驗條件、實驗時間和組織管理上的限制，設計性、綜合性、研究性實驗較少 。學生在最初的實驗中主要是透過操作實驗，掌握一定的實驗技能，瞭解實驗步驟的規範性。爲了發揮學生的主觀能動性，爲了提高學生進行科學研究的基本能力和動手能力，需要設計一定的綜合性實驗或研究性實驗。
2、優化實驗課的組織與實施
透過實驗可以驗證和鞏固理論知識，增強感性認識，同時鍛鍊和培養學生的實踐動手能力和科研能力，爲將來的學習和研究工作打下基礎。土木工程材料課是一門實用性很強的土木工程專業課程，只有透過相當強度的實驗才能使學生對土木工程材料有一定感性認識，對其相關規範、檢驗方法和評價標準有初步的瞭解和掌握。爲達到此教學目的，必須合理地組織和實施實驗。在教學實驗組織與實施中也有許多具體的細節問題還需要具體的解決方法。同時在基本方法之外，還有許多靈活的方法可以提高實驗效能。透過發現和解決這些問題，實驗組織與實施的方法才能更加完善和充實。
2.1 編制學生實驗手冊爲了使學生對土木工程材料實驗總的內容、總體安排以及注意事項有概括的瞭解，有必要設計土木工程材料學生實驗手冊。手冊的內容包括：
(1)實驗室規章制度(學生實驗守則，實驗室衛生制度，實驗室安全制度等);
(2)實驗室開放制度(開放內容，開放時間，開放範圍等);
(3)實驗大綱(簡要描述實驗的內容、學時、時間安排、評分標準等);
(4)實驗注意事項(針對每個實驗的不同特點，提出安全事項以及實驗要求，例如成型試體提前一天的準備工作，以及成型以後第二天的脫模工作;3天、28天破型實驗等);
(5)實驗指導書(對所有實驗的內容、儀器設備、步驟等進行描述)。
2.2 分組實驗，實現學生自我管理在目前的實驗條件下，不可能保證每位參加實驗的學生人手一臺設備、無限制地進行實驗，只能是許多學生在一定的時間段內，共享實驗設備和實驗空間。因此實驗課的組織和實施的關鍵在於分工協作。將學生編爲若干實驗小組，以小組爲基本單位進行教學實驗。小組內成員作具體分工，使指揮、稱料、操作、記錄、監督各項工作各有所歸。
實驗在此分工框架上進行，既能使實驗順利有序完成，又能保證小組每個成員都能最大限度地接觸實驗。只有在合理的分工協作的基礎上，實驗設備才能得到充分的利用。
在實驗時，預先根據學生人數和實驗學時數將每個班分組，每個小組由一名組長負責召集同學進行實驗的各種活動，並作爲與指導教師的聯繫人。
實驗小組根據課程進度情況，自主安排實驗時間，自我管理。組長提前把實驗內容、實驗小組名單及預約時間表報到實驗室，並填寫實驗日期、時間、實驗內容、提交實驗預習報告;每個實驗之前，要事先檢查實驗所用的儀器設備，準備成型所用的模具，檢查實驗所用的材料;實驗之後，帶領小組同學把所用實驗場所、實驗用具進行清潔整理。如果是需要24小時脫模的實驗(水泥砂漿、混凝土成型、碳化實驗試體成型等)，實驗小組則需要第二天再次回到實驗室進行脫模和重新裝模、刷脫模劑等操作，把試體編號後整齊放入養護室，待放到預定齡期，測定強度。
2.3 開放實驗室並與課題相結合由於正常的教學實驗，人員多、場地小，難以保證每個學生有足夠的時間接觸到實驗，但有部分學生對本課程有濃厚的興趣，因此，應積極鼓勵學生進行教學外的科學研究，如“挑戰杯” 等。爲了提高實驗室設施的利用率，在時間安排上能夠靈活調整，在教學實驗高峯期之外的時間，鼓勵相關專業的學生利用實驗室的實驗環境和實驗設施，由相關教師指導進行實驗。由於設計性實驗要求學生要有足夠的時間進行實驗，應給學生提供一個較寬鬆的時間、空間和條件，以便完成從實驗時間到實驗空間，從內容設計、準備、預試到實際操作和實驗結果評價等工作，這就要求實驗室開放 J。
如果有條件，實驗教學中的內容可儘量與“產學研結合” 的課題相結合，使教學直接面向工程和生產實際_5 J。教學應與科研工作相結合，在這樣的實驗環境中讓學生自主選擇，充分發揮想象力、創造力。培養學生的創新能力。如此，既充分利用了實驗設施，又促進了專業的研究工作。
2.4 增加學生講演的機會安排時間讓學生講解自己的實驗報告，提高參與意識，培養表達能力。在講演過程中，透過提問題與討論，進一步加深對教學內容的理解，提高理論分析和實際相結合的能力。學生一般都比教喜歡有機會在全班同學面前講演自己的報告，因此這種情況下的氣氛也比較活躍，容易產生共鳴，激發學生學習和研究的興趣。
3、實驗項目內容的改進
3.1 水泥性質綜合實驗與分析實驗要求學生掌握水泥強度、細度、標準稠度需水量、凝結時間、體積安定性等性質指標。實驗中如果僅選擇一種水泥檢驗，就不能兼顧各種因素的影響，難以進行綜合分析 。爲此，實驗之前要預先配製若干種水泥，例如摻不同混合材的水泥，或者不同細度的水泥，或者加入不同減水劑的水泥。在實施實驗時，每個實驗小組只對某個品種的水泥的物理力學性能進行全面實驗，測定砂漿試體成型之後3天和28天強度。但是在進行實驗結果分析和整理時，各實驗小組之間的數據可以共享。要求每個小組至少分析3個品種水泥(其中包括本小組的實驗水泥品種)的實驗結果，並對3個品種水泥的結果進行橫向對比，分析造成不同結果的原因。學生進行此項實驗分析時，除了根據齡期不同得出水泥強度等級外，還可從水泥礦物組成、混合材品種、減水劑品種等進行分析，瞭解各種混合材的火山灰效應及形態和減水效應，加深對相關重要知識的理解。
3.2 混凝土性能綜合實驗與分析混凝土性能實驗是本課程實驗最主要的內容，包括新拌混凝土性質和硬化混凝土性能兩大部分。
目的是透過對普通混凝土拌合物和易性實驗，檢驗所設計的初步配合比是否符合施工要求和技術要求，透過普通混凝土立方體抗壓強度實驗檢測混凝土強度是否滿足設計強度要求。本部分是一個設計性實驗，要求模擬工程實際的工作程序，從混凝土強度設計、和易性的選擇、材料性質的檢測、混凝土配合比的`計算和試配，最終確定施工用混凝土配比。包括實驗的準備和實驗後的處理全部由學生完成。
具體做法是：學生按照教師給定的工程部位，確定混凝土的強度等級和混凝土拌合物的和易性，並根據現有的水泥、砂、石的材性，初步進行混凝土配合設計與試配(要求採用3個不同的水灰比)，經實驗小組討論並與指導老師共同討論後，確定每組的試配配比。這樣使學生進一步瞭解了混凝土的設計過程、考慮要點、組成材料在不同配比中的作用，達到相互啓發、共同提高。共同討論可以避免有些學生的第一次混凝土配比設計差距太遠、而無法進行試配的困境。各組學生分別試配各自的混凝土，檢驗自己的設計是否達到預想的結果，最終提出可以交付實際工程使用的施工混凝土配比。
學生經歷了查閱資料、構思實驗方法、分析實驗結果、寫出論文類型的總結報告等不同階段的鍛鍊，使學生初步瞭解和體驗從事科研工作的過程和要求，同時鍛鍊學生嚴謹的科學態度，賦予了學生更大的自主權，提高了學生的參與意識。
3.3 混凝土長期性能實驗爲了使實驗內容緊跟社會經濟與科學技術的發展，一些新的測試技術、測試方法和測試手段要持續充實到實驗過程中。結合目前混凝土研究的熱點，可以增加混凝土耐久性方面的實驗內容，可根據各自的實驗條件與學科特點，增加諸如混凝土的鹼骨料反應、氯離子滲透或者碳化實驗等方面的內容。透過該實驗可以使學生了解混凝土的使用壽命及其設計方面的知識，樹立混凝土全壽命週期管理的意識。以混凝土碳化實驗爲例，混凝土的鋼筋鏽蝕與表層混凝土的碳化有着很大關係。由於大氣中二氧化碳的濃度以及溫溼度的變化影響，實際工程的碳化是一個相當漫長的過程。本實驗是強化了二氧化碳的濃度，使得實驗在較短時間內完成 J。
目的是透過瞭解混凝土碳化的進展速率與環境條件(溫溼度)的關係，間接理解鋼筋腐蝕的機理，加深對混凝土結構使用壽命的理解。由於要求混凝土試體在養護28天以後再放人碳化箱，本實驗持續的時間接近2個月，實驗試體必須提前製備。該實驗所用的試體可由老師提前做好並脫模，即由老師和學生共同完成。
4、結束語
鑑於目前土木工程材料課程實驗課進行中存在的一些問題，有必要研究如何有效地組織和實施實驗教學內容，並增加和更新實驗內容，提高學生的參與程度，提高實驗儀器設備的利用效率等。這些問題涉及到學校培養方案(教學計劃)、任課教師、實驗技術員以及實驗儀器的合理配置等具體事宜。透過合理地組織實驗，建立起一套完整的制度與方案，形成我們自己的特色，使學生的科學實驗能力及自學能力得以提高。
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