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[摘要]
基于对学生工程素质与创新能力的培养，结合省级实验教学示范中心、省级本科实践教学能力提升工程建设项目、省级虚拟仿真实验中心的建设，探讨土木工程专业实验教学中多层次、多模块实验体系的构建与实践，以最终实现实验项目多元化、层次化、开放化的教学目标。
[关键词]
工程素质；实验教学；教学体系
实践教学是土木工程专业教学的重要组成部分，是培养学生创新精神、创新能力和实践能力的一个重要环节，其教学成果直接影响专业人才培养的质量、从业能力和岗位适应能力。昆明理工大学建筑工程学院土木工程实验中心是省级实验教学示范中心、省级本科实践教学能力提升工程建设项目单位、省级虚拟仿真实验中心。中心在多年的建设中，根据学校人才培养的总体目标和发展定位，依据《高等学校土木工程本科指导性专业规范》及相关专业的实践体系设置，对比实践教育体系的实践领域、实践单元和知识技能点，分层次制定实验教学目标。同时，加强学生工程意识的培养，启迪学生的创新思维，提高学生解决实际工程问题的能力，逐步构建了有利于培养学生创新精神和创新思维的多层次实验教学体系，取得了良好的教学效果。
一、构建五个层次的实验教学体系
1.基本型必修实验。通过基本参数的测定，验证相关的理论公式及结论，满足实验教学大纲中规定的实验内容，加深学生对基础知识、基本理论的理解，促使学生掌握基本的实验技能，初步培养学生的问题分析能力和动手能力，激励学生的学习兴趣。如“普通混凝土用砂石”、“钢筋”、“水泥”、“受弯构件正截面静力性能实验”、“金属材料的拉伸实验”等。
2.创新型选修实验。学生自选实验项目、自定实验方案，在教师指导下独立进行实验，最后独立总结分析得出结论。该类型试验为在实验技术方面有特长又在实验研究方面感兴趣的学生提供一个良好的实验环境，提高学生提出问题和分析解决问题的能力，培养学生的探索和创新精神。如“C30自密实镜面混凝土配制及酸雨环境下老化问题研究”、“体感技术和压力传感器在智能动力滑板上的应用研究”、“水雾淬火机械臂的研制”等。
3.综合设计型实验。该类型试验为实验教学大纲中列出的限选实验项目，学生可以选择其中的部分项目开展实验，以培养学生的综合设计和实际操作能力。如“土体固结”、“高性能混凝土设计”、“水平框架的内力分布实验”、“建筑结构模型动力特性实验”、“混凝土强度无损检测综合试验”、“传热性能实验”等。
4.工程应用型实验。结合工程实际和应用研究的实验项目，关注工程中的实际问题，深化专业知识的工程应用。如“高强螺栓连接摩擦面的抗滑移系数测试”、“植筋拉拔用大量程位移传感器的设计”、“桥隧工程预应力钢束摩阻损失测试装置研制及试验研究”、“多功能倾角测量仪”等。目的在于为那些愿意进一步提高实际动手能力、拓展知识范围、增强就业竞争力的学生提供实验条件，培养学生解决工程实际问题的能力。5.科研型实验。结合教师科研项目，选择与实验相关的内容，精心设计实验项目，使学生在高水平教师的指导下完成科研实验，在为科研项目提供实验数据的同时，培养和锻炼学生初步从事科学研究的能力。开展的项目如“固化疏浚淤泥-磷石膏混合土膨胀机理研究”、“火灾后再生混凝土抗压强度与变形性能试验”、“火灾后混凝土在潮湿环境下强度变化与机理研究”、“应用数字全息干涉法测量物体表面三维变形场的研究”等。
二、搭建四个模块的学生学科竞赛与创新计划实验平台
1.学科竞赛模块平台。让学生自由组队（鼓励跨学科组队），并在实验中心进行实验、实训，然后参加省级、国家级的竞赛，如结构设计大赛、混凝土设计大赛等。该平台重在培养学生的创新意识、合作精神，提高学生创新设计能力、动手实践能力和综合素质，加强不同专业学生之间的协作意识。
2.大学生创新性实验计划项目模块平台。该平台具有以下特点：为学生提供自主选题设计，独立组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告。重在培养学生提出问题、分析问题、解决问题的兴趣和能力，提高学生的创新能力和实践能力。开展的项目如“承载支架结构优化设计”、“力学分析及应用研究”、“餐饮废水强化处理装置的研制”、“CFRP加固钢筋混凝土梁刚度试验”、“以高压氮气水混合物为冷却介质的一种新型淬火装置研制及其效果的试验研究”等。
3.学生课外科技活动模块平台。学校每年拨出专款设立“学生科技创新基金”、“分析测试基金”项目，学生根据自己的兴趣爱好并结合专业特点自由申报，中心遴选高水平教师指导学生开展实验项目。开展的项目如“高温后改性轻骨料混凝土的力学性能与微观结构试验研究”、“共聚聚丙烯疲劳裂纹扩展研究”、“SMC冷拌沥青混凝土强度形成过程与车载破坏机理研究”、“以牛粪纤维制备泡沫灭火剂的实验研究”等。
4.教改项目实验模块平台。为了提高实验教学质量，中心不断进行实验教学改革，并选择部分优秀学生参与项目的研究或建设过程。项目以导师为主导、学生为主体，具有一定的探索性，增强学生的主体意识和参与意识。如“设计性、综合性力学实验的开发与实践”、“应用型综合实验课程教学新模式的研究”、“面向工程实践的校内土建实训基地建设探索”、“以工程能力培养为核心的力学实践教学模式的探索与实践”等。
三、建立着眼于实验能力培养的资源设备共享机制和实验教学、管理的信息化管理平台
1.资源设备共享机制。近年来，在学校的支持下，通过德贷项目、中央财政支持地方高校建设项目、科研平台建设等多种渠道筹集资金用于中心建设，实验仪器设备得到了较大充实。中心现有实验设备2500余台（套），价值约6000万元。拥有4m×4m地震模拟振动台、激光粒度仪、三维激光扫描仪、MTS材料试验系统等大型精密仪器设备70余台套。同时，学校建立了大型设备共享机制，分析测试中心及其他学院的仪器设备均可共享，为学生的综合设计型实验、工程应用型实验和科研型实验以及毕业设计等提供了良好的分析测试平台。学生在实验中不但可以学习不同的测试方法，还可了解先进的测试手段和测试技术。
2.实验教学、管理的信息化管理平台。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”，并把“加快教育信息化进程”作为单独的一部分进行了专门阐述。中心结合省级本科实践教学能力提升工程建设项目、省级虚拟仿真实验中心的建设项目，利用学校的网络平台，开发了“土木工程实验中心实验教学管理系统”，将中心资源纳入信息化管理平台，其中包含实验项目、设备功能与使用、实验教学（实验预约、报告提交与批阅、网上答疑等）、设备管理等模块。同时，为每个实验室均配置了多媒体教室，对典型实验制作教学PPT、录像和部分实验虚拟仿真动画提供了优越的条件，并放在平台上供学生自主学习，实现了实验系统较全面的信息化和数字化，进一步提高了实验教学和实验室管理的信息化水平。
结语
我校通过多层次实验教学体系的建设，不断改进实验教学方法和教学手段，激发学生的学习热情和兴趣，学生动手能力、分析解决问题的能力及创新意识都得到较大的提高。近五年来，获得省级教学成果一等奖3项、校教学成果9项；学科竞赛获得国家级一等奖1项、二等奖4项、三等奖44项；获得省级竞赛奖19项；完成国家及省大学生创新实验计划项目18项、校开放性实验项目30项、校学生课外科技创新基金项目94项、力学创新实验项目51项，本科教学质量得到显著提高。
作者：费维水 王时越 李瑞勤 单位：昆明理工大学建筑工程学院
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