土木工程材料課程是土建類專業的一門重要的專業基礎課，其教學內容包括課堂教學和實驗教學。無論是課堂還是實驗教學，混凝土內容的教學都是重點。因為混凝土材料是現代土木工程最重要的材料，混凝土的組成材料和其配合比的優劣直接影響土木工程結構的質量，甚至危及人民生命安全，混凝土配合比是通過實驗得以實現。因此混凝土實驗教學受到了高校普遍重視。隨著近年來混凝土技術的發展，節能環保、高強、高性能混凝土應用越來越廣泛，滿足使用環境和施工要求的新型混凝土研究、實驗，得到各國學者和工程技術人員的積極響應。我校第一、二期本科教育優質工程和山東省應用型人才培養特色名校建設工程實施以來，應用型本科教學理念在不斷創新,學校對實驗教學改革的投入也日益加大,傳統的實驗教學模式已越來越不能適應知識、能力、素質并重的新型工程技術人才的培養要求。為此結合工程實際背景，整合有效實驗數據，對混凝土實驗進行了一系列改革和實踐。

一傳統的混凝土實驗教學分析

我校“土木工程材料”實驗是14學時，對土木工程、工程管理、交通工程等專業開設，內容包括水泥、砂、石、混凝土、砂漿、瀝青、瀝青混合料、鋼筋等。改革前的實驗教學以演示性和驗證性為主，即驗證理論的正確性或達到理論再現性的目的。具體由教師給定統一參數和數據，學生理解實驗原理、依據給定的條件進行實驗操作、得出實驗結果，撰寫實驗報告，基本上屬于繼承和接受前人的知識、技能。混凝土的實驗內容包括：混凝土拌合物和易性實驗、混凝土試塊制作和混凝土抗壓強度實驗。實驗方法是教師給定某一強度等級的混凝土初步配合比，學生按照一定量換算出各種材料的質量，分組進行混凝土拌合物制備和性能測定，后進行標準試塊的制作、標準養護，最后測定28天的抗壓強度。混凝土以上實驗方式，導致每個小組（一般6～8人一組）的試驗過程以及試驗結果，甚至得出的各個環節的試驗數據幾乎都是一樣的。實驗評價主要以學生上交的實驗報告為主，輔助評價學生出勤情況。可見混凝土實驗用相同實驗數據、相同標準、單一的評價方式來要求每一位學生，且沒有以實際工程為背景進行實驗教學，沒有有效利用水泥、砂、石等實驗數據，致使學生處于被動和消極的應付狀態，不利于學生思維的擴展，不利于學生對所學知識的整合和利用，很難激發學生的學習興趣和創新欲望，也不能提高學生分析和解決實際問題的能力。

二混凝土實驗的改革設計

針對以上混凝土實驗存在的問題，在借鑒兄弟院校的經驗和充分了解學生興趣，以及混凝土發展狀況的基礎上，提出“基于項目的混凝土綜合設計實驗”教學模式。并從實驗內容、組織方式、成績評價等進行了一系列的改革。混凝土的實驗“基于項目”是混凝土方面實驗教學以實際土木工程中的混凝土結構構件為例子，可以是梁、板、柱、基礎等，設計的強度、和易性、耐久性均以現場施工圖為依據，水泥、砂、石等完全在現場工地提取，讓學生在實驗室完成水泥、砂、石等實驗數據的測定，依此數據完成混凝土配合比的設計，再進行混凝土一系列的實驗。讓學生通過項目熟悉混凝土配合比設計、混凝土拌合物性能和混凝土強度實驗的全過程，使學生清楚工程背景和自己的工作職責。“綜合設計”就是混凝土配合比實驗改驗證性為綜合設計性實驗。綜合設計性實驗，目的是培養學生綜合運用知識和工程觀念，讓學生根據老師提出的要求，模擬實際工程，完成查找資料、獨立設計、實驗、設計編寫實驗報告的全過程。綜合設計性實驗的核心是設計、選擇實驗方案，并在實驗中檢驗方案的正確性與合理性。對于培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力及創新精神和創新能力具有重要作用，是培養土建類工程應用型人才不可缺少的環節。總之，“基于項目的混凝土綜合設計實驗”教學模式就是以實際工程中的混凝土梁、板、柱、基礎等結構為例子，按照設計圖紙中對混凝土強度、和易性、耐久性等要求，將水泥、砂、石實驗整合進行混凝土配合比設計和相關實驗。實驗中嚴格按實際工作的程序進行教學，試塊抗壓強度進行兩個對比：混凝土自然養護和混凝土標準養護相互比較，混凝土7天、28天的抗壓強度相互比較。學生從對比中分析混凝土強度的影響因素，從而加深對理論知識的理解和掌握，同時可以保證知識的連續性和工作的真實性。另外，混凝土實驗教學應遵循因材施教的原則，在設立了必做實驗項目（即以上實驗）以外，還增加了選做和研究性實驗項目。選做實驗項目主要有水泥路面混凝土（交通工程專業學生必選，其他專業學生選做）、輕集料混凝土、粉煤灰混凝土和泵送混凝土等配合比設計等；研究性實驗項目主要是學有余力的學生參與教師的科研項目。這樣可以滿足不同層次學生的學習需求。選做和研究性實驗不占計劃學時，學生利用業余時間、根據自己的興趣愛好選擇。

三混凝土實驗的實施

混凝土綜合設計性實驗作為教學改革的一部分，為完成好應從以下幾方面建設和實施。

1實驗條件的準備

為了體現學生人人參與、個個動手的組織理念，將改革前的5～6人一組，改為2～3人一組，實驗儀器設備、各種實驗所需材料應滿足分組要求。為此實驗室根據學生的分組情況補足所用的各種儀器設備，增加實驗用房，從硬件上滿足綜合設計性實驗的要求。

2組織與實施

時間安排。將改革前的分散實驗，改為最大限度的集中時間進行，尤其是砂石和混凝土實驗盡可能集中進行，以便于實驗數據的有效利用。依次遞進完成各實驗的學時分配為：水泥性能實驗（2學時）、砂、石實驗（2學時）、混凝土設計性實驗（4學時）。實驗組織：每個班分為4個大組，12個小組，每個小組2～3人，每個班分2批次以小組為單位進行實驗。4個大組分別以實際工程中的柱、梁、板、基礎為背景資料和實驗條件，每一大組中的3個小組，分別制作四組試塊，分別測定自然養護和標準養護下的7天、28天的抗壓強度。第一次實驗完成水泥、砂，石等原材料性能實驗后，要求每組學生在課余時間自行查閱文獻和新的標準規范，結合各組成材料的檢測數據，自行設計混凝土配合比，由指導教師審核后再進行混凝土拌合料的實驗，完成混凝土抗壓強度實驗后，要求同一大組（3各小組）的實驗結果進行對比、討論、分析，并在實驗報告中充分體現。

3實驗評價改革

改革之前實驗成績主要根據學生上交的實驗報告評定，很難客觀公正的評出學生的真實水平。改革后，加大了實驗成績占課程總成績的比例，從10%增加到30%。成績評定原則是以知識運用的“合理性”為主，即學生應能拿出理由說明其設計的合理性，并有適當的分析與思辨。混凝土實驗成績綜合了混凝土配合比設計資料（包括水泥、砂石實驗數據的真實性，實驗記錄等）、過程評價（包括出勤率、實驗研究操作和動手能力、解決問題的能力等）、實驗報告（對結果的對比分析、報告質量等）、小組互評和團隊協同能力等進行評價。

四混凝土實驗的改革效果

通過混凝土實驗的改革為真實工程條件下的綜合設計性實驗以來，經過2屆學生的實踐發現，學生的學習主動性和實驗教學效果明顯提高，主要表現在以下幾方面。

1學生主動獲取和綜合運用知識的能力進一步加強

以往學生做完水泥、砂石實驗就認為實驗結束，基本不會對實驗過程或結果進行思考。現在，每組學生為了合理設計混凝土配合比，首先清楚應從組成混凝土的原材料實驗中獲取哪些實驗數據和參數，其次這些數據和參數對混凝土配合比設計要求有何影響，進一步思考在滿足混凝土施工要求、強度和耐久性的前提下，采取什么方法能夠節約水泥和降低混凝土的成本等問題，能主動思考，把前后實驗有機地結合起來，綜合運用知識的能力、分析問題和解決問題的能力得到了鍛煉和提高。

2培養了學生動手能力和團隊協作能力

改革后，減少實驗小組每組人數，在規定的時間內完成實驗，要求小組成員應分工明確，相互協作，保證每個學生都能動手操作，盡量讓每個學生都得到實驗技能的訓練。若實驗結果達不到有關標準，要求學生認真分析原因，不得對試驗數據進行修改，培養實事求是、嚴謹認真的科學工作態度與作風。

3激發了學生創新實踐和參與教師科研興趣

學生在實驗設計方面的能力得到提升，對參加課外創新實踐課題和參與教師科研的興趣顯著提高。土木工程材料是在大二下學期開設，據幾年來的統計大二是大學生申報創新實踐項目和申報成功率最多的年級，在申報的課題中材料類申報成功比例近25%。另外，有部分學生從大二開始參與了教師的科研項目，使科研能力進一步提升。總之，通過幾年的教學實踐，混凝土實驗改革取得了良好的效果，不僅使學生加深了對知識的掌握，而且鍛煉了學生的綜合素質，提高了其學習的主動性和對專業的興趣。同時，我們也認識到，近年來隨著綠色環保、高性能、高強度混凝土的研制、開發和應用，混凝土設計性實驗，也應進一步擴展。尤其是應把混凝土中外添加加劑和礦物摻合料的混凝土設計性實驗作為主要實驗內容，為學生走向工作崗位打下堅實的基礎。

作者：郭樹榮 單位：山東理工大學建筑工程學院