李生红，李俊红，王力，何文刚，李华章

（1.遵义师范学院 工学院，贵州遵义 563006；2.遵义市交科工程检测有限公司，贵州遵义 563006）

为适应遵义经济建设发展和学校整体规划的需要，遵义师范学院于2013 年成立遵义师范学院工学院，并在遵义市委市政府指导下于2013 年申报土木工程专业，于2014 年获批[1]。土木工程材料试验作为土木工程专业一门实践性极强的专业基础课，其教学目的是使学生熟悉土木工程材料性能试验基本方法，加深对土木工程材料性能的理解，培养学生试验技能，为今后从事相关工作奠定基础[2-3]。

土木工程专业作为一所地方性院校新成立的工科专业，虽然获得了相关单位的大力支持，但是由于发展起步晚，土木工程材料试验课程开展也因此受到试验场地、试验经费等因素的制约。笔者在2014年参与土木工程材料试验的教学工作，见证了这门课程从无到有的整个过程。目前，学校通过使用“三好建筑工程试验仿真软件”来解决因场地、经费等限制而无法建设试验室的问题，让学生能够通过软件模拟完成土木工程材料试验、土木工程施工等课程内容的学习。

“三好建筑工程试验仿真软件”能够解决土木工程材料试验课程讲授的问题，并且弥补了传统试验教学的种种不足。笔者在多年教学中发现，由于只是通过电脑进行模拟试验，学生常常会按部就班完成试验，缺乏创新知识。因此，针对新建工科院校，在以“三好建筑工程试验仿真软件”的基础上，亟须对土木工程材料试验课程进行教学改革，以培养适应地方经济发展需求的应用型人才。

1 土木工程材料试验教学现状

1.1 传统土木工程材料试验教学现状

土木工程材料试验是一门应用性极强的试验性课程，试验内容多而杂，各试验之间相关性不强，传统的试验教学主要在学校试验室进行，但由于课时较少，学生人数多，不能完全覆盖所有试验，只能选择其中一部分试验进行示范性操作，达不到全覆盖的教学效果[4-6]。传统的试验教学常采用教师讲授方式，即教师讲述试验原理、试验步骤及注意事项，然后学生按部就班地进行试验操作，最后提交试验报告，学生仍只停留在对试验现象的简单描述和对试验结果的验证上，难以有效激发学生的学习兴趣和创新意识，不利于其科技创新能力的培养[7-8]。另外，部分土木工程材料试验由于耗时较长，如混凝土抗压强度试验，使得实验教学的难度增大[9-11]。

1.2 遵义师范学院土木工程材料试验教学现状

目前，遵义师范学院土木工程材料试验是通过“三好建筑工程试验仿真软件”进行的模拟试验，在学院计算机机房进行相关教学，试验课开设在土木工程材料理论课授课第8 周后进行，学生基本具备了土木工程材料相关的理论基础。共安排16 个课时，8 个教学周，每周完成2 个试验，共完成土木工程材料试验16 个，具体安排见表1。通过“三好建筑工程试验仿真软件”进行的模拟试验基本覆盖了本专业土木工程试验内容，实现了传统试验教学无法达到的教学效果。

表1 土木工程材料试验教学安排统计表

笔者发现运用“三好建筑工程试验仿真软件”进行模拟试验，教学方法依然是讲授法，即教师讲授试验原理、试验步骤、数据计算及注意事项，然后学生根据试验安排依次按照软件进行模拟试验，虽然能够实现16 个试验的模拟试验教学，但由于是通过电脑进行，学生经常会反馈视觉眩晕，学习枯燥无味，学生的积极性、创新性没有被完全激发，影响了课程的教学效果。在此基础上，笔者提出了以虚拟仿真技术为基础的土木工程材料试验课程的教学改革。

2 土木工程材料虚拟仿真技术教学改革设计

2.1 试验项目优化设计

按照崔德芹主编的《土木工程材料》教材安排，土木工程材料试验包括土木工程材料的基本性质试验、水泥试验、混凝土集料试验、普通混凝土试验、建筑砂浆试验和沥青试验6 个小节，共27 个试验。“三好建筑工程试验仿真软件”中土木工程材料虚拟仿真试验包含建筑材料密度试验、水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验等22 个试验模块，且每个试验模块涵盖了任务准备、任务实施、任务拓展、试验报告和视频库等功能单元。由此可见，土木工程材料试验项目多，且各项目之间联系较小，如果只是按照传统方法进行教学，很难达到教学效果，亟须对试验项目进行优化设计。

根据《土木工程材料》教材中土木工程材料试验内容和“三好建筑工程试验仿真软件”中试验内容，将试验项目按照材料类型划分为水泥试验、混凝土试验、砂浆试验和沥青试验，总共16 个试验，其中水泥试验包括水泥细度试验、水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验和水泥体积安定性试验4 个试验，混凝土试验包括建筑材料密度试验、砂堆积密度试验、混凝土拌合物稠度试验、混凝土拌合物表观密度试验、混凝土拌合物立方体抗压强度试验、混凝土立方体抗折强度试验、混凝土配合比试验、混凝土抗折强度试验8 个试验，砂浆试验包括砂浆稠度和分层度试验、砂浆立方体抗压强度试验2 个试验，沥青试验包括弹性改性沥青不透水检测试验、弹性改性沥青防水卷材耐热性试验2 个试验，如图1 所示。

根据材料类型的分类，可以实现教授内容与试验内容的统一，而不是过于牵强地将各种材料相互联系[12-13]。试验过程中每种材料的试验内容层层递进，相关性更大，学生更易理解试验目的、掌握土木工程材料试验相关知识点。

2.2 辅助教学平台建设

通过收集和录制试验视频，利用超星学习通建立土木工程材料试验课程，试验课程内容结合“三好建筑工程试验仿真软件”试验内容共分为8讲次，每次课程内容包括课前知识讲解、试验真实视频、试验相关规范和课后测试4 部分。目的是通过课前知识讲解让学生能够在试验前做好课前复习，巩固理论课所讲相关材料的知识点；通过真实的试验视频，学生能够更真实地了解试验原理、试验过程、试验结果计算等；通过试验规范的查看，学生对各项规范规定更加熟悉，并养成严格按照规范操作试验的习惯；最后的课后测试，测试内容随机发放，不仅包括理论知识，还包括仿真试验和真实试验操作视频相关内容，通过测试，教师可以更好地掌握学生理论知识的掌握情况和试验操作情况。

2.3 以水泥细度试验为例的教学改革设计

在对试验项目进行优化设计和辅助教学平台建立的基础上，教师通过课前复习、真实试验与虚拟仿真试验实操、课后测试相结合进行教学，建立了“理实虚”一体化的教学模式[14]，如图2 所示。

图2 虚拟仿真试验教学模式

以水泥细度试验为例进行教学改革设计。首先，学生通过提前建立的超星学习通土木工程材料试验班级课程，回顾前8 周学习的水泥细度试验知识点，观看传统试验视频和规范GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法 筛析法》；其次，学生通过“三好建筑工程试验仿真软件”进行仿真试验操作，试验操作结束后，学生对试验数据进行处理，并编写试验报告；最后，学生完成超星学习通课后测试，教师根据批改课后测试和试验报告情况，对试验中存在的普遍问题进行解答。

3 结束语

根据遵义师范学院现有教学情况，通过对土木工程材料试验课程进行试验项目优化设计，开展试验辅助平台的建设，借助“三好建筑工程试验仿真软件”进行土木工程材料试验课程的教学改革，以期提升教学效果，培养能够更加适应地方经济发展需求的应用型人才。