前言：尋找寫(xiě)作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的土木工程專(zhuān)業(yè)探索性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。

1典型的研究性教學(xué)方法

1.1案例教學(xué)法

案例教學(xué)法是一種使得學(xué)生處在面臨問(wèn)題的決策者角色的教學(xué)方法。在案例教學(xué)法課堂，無(wú)論是教師和學(xué)生必須以不同的方式被激活。教師和學(xué)生相互依賴(lài)、互相學(xué)習(xí)。教師一般都是專(zhuān)家，但他們很少直接告知學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)。案例教學(xué)法主要是用在商業(yè)學(xué)院和公共政策學(xué)院教學(xué)活動(dòng)中。例如，1908年已被用于在哈佛商學(xué)院和公共政策學(xué)院。教學(xué)案例研究是全球頂尖的商學(xué)院進(jìn)行核心功能。他們常常組織比賽確定最佳的新的教學(xué)案例。商業(yè)案例是模仿或模擬真實(shí)情況下的文檔。案例陳述的現(xiàn)實(shí)讓讀者參與其中。案件往往說(shuō)明企業(yè)或政策形勢(shì)需要解決問(wèn)題，還包括課堂討論和研究的其他信息。在沒(méi)有明顯的解決方案的情況下，提供了充分的事實(shí)基礎(chǔ)上激發(fā)學(xué)生獲得一切可能的結(jié)果。作為現(xiàn)實(shí)的模擬，案例必須具有三個(gè)特征：一個(gè)重要的業(yè)務(wù)問(wèn)題或問(wèn)題。沒(méi)有問(wèn)題的情況下，沒(méi)有教育價(jià)值；充分的信息基礎(chǔ)；沒(méi)有明確的結(jié)論。在案例教學(xué)過(guò)程中，教師的作用是選擇和組織案例，這也是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。

1.2基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)

基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)方法是1980年美國(guó)數(shù)學(xué)教師協(xié)會(huì)正式提出來(lái)的。它將學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)成問(wèn)題,或由學(xué)生提出問(wèn)題,讓學(xué)習(xí)者通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)獲得相應(yīng)的知識(shí)和能力。讓學(xué)生提出高質(zhì)量的問(wèn)題是這種教學(xué)方法的關(guān)鍵。要求學(xué)生將問(wèn)題具體化和形象化，構(gòu)造成模擬實(shí)際生活的故事情節(jié)。學(xué)生在原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析解決問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)更加復(fù)雜和深入的問(wèn)題。因此，學(xué)生提出問(wèn)題的多少、思考問(wèn)題的廣度和深度等是基于問(wèn)題解決的學(xué)習(xí)方法的重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)

基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。學(xué)習(xí)的目的是獲得解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)、思考策略和該領(lǐng)域的知識(shí)。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)的目標(biāo)是幫助學(xué)生形成靈活的知識(shí)、有效解決問(wèn)題的能力、自主學(xué)習(xí)、有效的協(xié)作能力和內(nèi)在動(dòng)機(jī)。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式。在工作過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們已有的知識(shí)，需要知道什么，以及如何和在哪里獲得新的信息，可能會(huì)有益于該問(wèn)題的解決。教師的作用是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)、支持、指導(dǎo)和監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程。導(dǎo)師必須建立學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題的信心，并鼓勵(lì)學(xué)生，同時(shí)也拓展他們的理解。Barrows定義了基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)模型為：(1)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)。(2)學(xué)習(xí)是學(xué)生小團(tuán)體做的，理想的6～10人。(3)教師指導(dǎo)學(xué)生而不是教學(xué)。(4)以問(wèn)題為基礎(chǔ)組織和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)。(5)問(wèn)題是設(shè)置是提高學(xué)生解決問(wèn)題能力的基礎(chǔ)，是刺激的認(rèn)知過(guò)程。(6)學(xué)生通過(guò)自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)獲得新的知識(shí)。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)要求教師的教學(xué)風(fēng)格達(dá)到幾個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)：首先，要有一個(gè)與教師科研相關(guān)的“學(xué)習(xí)中心”，所有的學(xué)生都需要圍繞該中心。第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是必須有一個(gè)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)完成項(xiàng)目獲得問(wèn)題的答案。這個(gè)問(wèn)題也不能有一個(gè)預(yù)定的結(jié)果，它應(yīng)該要求學(xué)生使用的先驗(yàn)知識(shí)來(lái)所有可能的結(jié)果。其他標(biāo)準(zhǔn)包括建設(shè)性的調(diào)查研究、學(xué)生的自主權(quán)等。基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)的主要教學(xué)過(guò)程包括提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、形成假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、修正假設(shè)。

2土木工程探索性試驗(yàn)設(shè)計(jì)

近年來(lái)華南理工大學(xué)開(kāi)展了“探索性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作，引導(dǎo)教師將科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化為計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從而深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和體系改革，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享；通過(guò)科研與教學(xué)融合，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。下面介紹用研究性教學(xué)方法設(shè)計(jì)所申報(bào)的“探索性實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目“瀝青混合料多軸加載試驗(yàn)”。

2.1提出問(wèn)題

最新版的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）中瀝青混合料的試驗(yàn)方法主要包括：?jiǎn)屋S壓縮、單軸拉伸、小梁彎曲和劈裂試驗(yàn)等。試驗(yàn)過(guò)程中，瀝青混合料試件處于單軸或雙軸應(yīng)力狀態(tài)。而實(shí)際瀝青路面中，瀝青混合料處于多軸受力狀態(tài)，承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。因此，現(xiàn)有瀝青混合料的試驗(yàn)裝置與方法無(wú)法模擬實(shí)際瀝青路面材料的多軸受力狀態(tài)。

2.2分析問(wèn)題

為了模擬實(shí)際瀝青路面材料的多軸受力狀態(tài)，采用如圖1所示的試驗(yàn)裝置。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠輪胎帶動(dòng)圓柱體試件轉(zhuǎn)動(dòng)，試件受到橡膠輪胎的表面摩擦力F和鉛垂方向的壓力P作用。同時(shí)，在試件水平方向施加壓力Q。從而模擬實(shí)際路面材料多軸受力狀態(tài)，使得試件承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。

2.3試驗(yàn)步驟

(1)試件制作。采用擊實(shí)法、靜壓法或旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法制作的圓柱體試件；或在輪碾法制作的板塊狀試件中鉆取的圓柱體試件；或在路面中鉆取圓柱體的芯樣。

(2)安裝試件。將試驗(yàn)室的環(huán)境溫度控制在試驗(yàn)溫度±0.1℃范圍內(nèi)。加載前，保溫時(shí)間為90～120min。

(3)水平方向加載。通過(guò)水平加載油缸對(duì)試件施加水平方向拉伸或壓縮荷載。

(4)鉛垂方向加載。通過(guò)鉛垂方向加載裝置在橡膠輪上施加荷載，從而在試件中部上方施加鉛垂方向荷載。

(5)啟動(dòng)橡膠輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，使得橡膠輪單向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1～100r/s。

2.4試驗(yàn)結(jié)果的分析與討論

試件轉(zhuǎn)動(dòng)一定次數(shù)后，量測(cè)試件中部加載位置的直徑，計(jì)算直徑變化率。加載后試件中部直徑的變化百分率計(jì)算公式為：100%×加載一定次數(shù)后加載位置試件直徑/加載前試件直徑。同時(shí)，量測(cè)試件長(zhǎng)度，計(jì)算加載后試件長(zhǎng)度的變化率。加載后試件長(zhǎng)度變化百分率計(jì)算公式為：100%×加載一定次數(shù)后試件長(zhǎng)度/加載前試件長(zhǎng)度。教學(xué)過(guò)程中，共15位同學(xué)參與該項(xiàng)試驗(yàn)，分為3組，每組5人。

3教學(xué)效果

采用研究性教學(xué)方法，有助于把學(xué)生納入教師的科研項(xiàng)目，驅(qū)使學(xué)生調(diào)查研究，組織討論會(huì)，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，完成工作任務(wù)。授課教師與同學(xué)們一起通過(guò)該試驗(yàn)項(xiàng)目掌握了實(shí)際路面材料的受力狀態(tài)，并創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了“瀝青混合料多軸加載試驗(yàn)”方法。依托研究成果申報(bào)了2項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利和2項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。在國(guó)外SCI源刊投稿論文2篇。

4結(jié)語(yǔ)

(1)采用研究性教學(xué)方法，與教師的研究課題相結(jié)合，將土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中部分傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改革為探索性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要舉措。(2)開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教師研究課題的積極性和主動(dòng)性，對(duì)他們今后開(kāi)展研究工作具有重要幫助。(3)開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過(guò)程中，為了引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，也對(duì)教師的理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求。

作者：葛折圣 單位：華南理工大學(xué)