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一、傳統(tǒng)砂漿實驗教學(xué)方法

傳統(tǒng)砂漿實驗教學(xué)中，實驗設(shè)置為2個學(xué)時。在教學(xué)形式上，教師按實驗指導(dǎo)書進行講解，并提供砂漿配合比及實驗操作方法及步驟，學(xué)生按照教師的講解機械地模仿實驗過程。在實驗設(shè)置上，所有的實驗都是驗證性實驗。學(xué)生的動手能力及分析問題、解決問題的能力得不到體現(xiàn)。這種教學(xué)的結(jié)果造成了學(xué)生實驗?zāi)康牟粔蛎鞔_，準(zhǔn)備不充分，單純?yōu)樽鰧嶒灦鴮嶒?。也很難將課堂上所學(xué)到的理論知識與實驗結(jié)合起來。缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生技術(shù)化，而不是科研型、創(chuàng)新型。因此，必須改變傳統(tǒng)的“實驗員準(zhǔn)備實驗，教師講解，學(xué)生照做”的灌輸式實驗課教學(xué)模式，建立以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生的主動性與積極性。傳統(tǒng)砂漿成分相對單一，但隨著科技的發(fā)展及環(huán)保節(jié)能的要求，越來越多的礦物摻合料、外加劑和保水增稠材料將作為功能性組分摻入到砂漿中，賦予砂漿新的性能，新的砂漿品種也應(yīng)運而生。砂漿性能朝高性能方向發(fā)展，傳統(tǒng)的測試方法已經(jīng)不能滿足如今砂漿發(fā)展的要求，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在近幾年均進行了修訂。如《砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ/T98—2010)中取消了分層度指標(biāo)，增加了砂漿保水率的要求;《建筑砂漿基本性能實驗方法》(JGJ70—2009)中增加了砂漿保水性實驗、拉伸粘結(jié)強度實驗，立方體抗壓強度實驗中每組試塊數(shù)量由6塊變成3塊，實驗用底模材質(zhì)也由磚底模變?yōu)殇摰啄；蛩芰系啄５?《抹灰砂漿技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T220—2010)中也對各種抹灰砂漿的保水性、拉伸粘結(jié)強度等作了新的規(guī)定。因此，針對以前實驗教學(xué)中存在的各種不足及砂漿品種和性能檢測的發(fā)展，在綜合分析的基礎(chǔ)上，對砂漿設(shè)計性實驗教學(xué)方法進行了改革。

二、砂漿設(shè)計性實驗教學(xué)方法

設(shè)計性實驗的定義是指實驗室給定實驗?zāi)康摹⒁蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)。一個完整的實驗過程，應(yīng)能形成與該實驗相關(guān)的知識體系，包含文獻綜述、熟悉和了解與實驗內(nèi)容相關(guān)的材料性能、整個實驗設(shè)計原理和方法、實驗過程的影響因素、實驗可能的結(jié)果、實驗過程的操作、結(jié)果計算，以及對實驗過程出現(xiàn)的現(xiàn)象進行分析總結(jié)等。因此，對于砂漿設(shè)計性實驗，在以下方面進行了建設(shè)。首先，在實驗學(xué)時和實驗硬件方面做足功課。在總學(xué)時不變的基礎(chǔ)上，對各部分實驗的學(xué)時進行了調(diào)整，適當(dāng)壓縮了水泥、砂、石實驗內(nèi)容，將砂漿實驗擴充為3個學(xué)時，保證學(xué)生有足夠時間進行設(shè)計性實驗。按照3～4個學(xué)生為一組，將各個班的學(xué)生分成若干小組，共同完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，并根據(jù)學(xué)生的分組情況補足所用的各種儀器設(shè)備，從硬件上滿足設(shè)計性實驗的要求。其次，認(rèn)真做好設(shè)計性實驗的組織和實施。在選題上以砌筑砂漿，抹灰砂漿為主，所有參數(shù)根據(jù)各種砂漿的使用要求由學(xué)生自行設(shè)計，設(shè)計完成后要求學(xué)生在課余時間自行查閱文獻和新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合實驗室的原材料，自行設(shè)計砂漿配合比，并通過教材及教學(xué)錄像，熟悉實驗方法及儀器操作，最大程度地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。在實驗內(nèi)容設(shè)置上包括了砂漿配合比設(shè)計、稠度、表觀密度、保水性、抗壓強度等基本性能實驗，在設(shè)計性試驗的基礎(chǔ)上同時包含驗證性實驗，提高學(xué)生的動手能力。實驗中并沒有強制將舊標(biāo)準(zhǔn)中的實驗進行刪除，而是將其作為選做性實驗。如砂漿保水性實驗中，分層度實驗作為選做實驗，用于與保水率實驗進行比較;砂漿抗壓強度實驗中，除了采用塑料模具以外，還可以選用紅磚、加氣混凝土砌塊和蒸壓灰砂磚等作為基底，以便學(xué)生對比研究新舊標(biāo)準(zhǔn)的異同，提高學(xué)生分析問題的能力。最后，在數(shù)據(jù)分析及實驗評價方面進行改進。實驗全部做完后，除對數(shù)據(jù)進行處理外，還要求學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析，如強度性能是否達到設(shè)計要求，如果不能達到要求，還需分析原因，并寫入報告。改變以實驗報告冊的完成情況為評分依據(jù)的模式，對學(xué)生在實驗過程中的動手能力及團隊合作能力及時記錄，并作為一項重要組成部分，在最后實驗評價中加以體現(xiàn)。這樣更能考察學(xué)生的動手能力及分析和解決問題的能力。

三、實驗教學(xué)改革效果

砂漿設(shè)計性實驗從2010年開始，在2009級土木工程和水利水電工程專業(yè)試點，并根據(jù)實際教學(xué)效果進行了改進和完善，在2011年開始正式實施。通過幾年的教學(xué)改革實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實驗教學(xué)效果明顯提高，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)教師集中講授的內(nèi)容比以前明顯減少，學(xué)生實驗操作步驟相對更加規(guī)范，且在實驗過程中提問的次數(shù)比以往明顯增多，表明學(xué)生在實驗課前作了較好的準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)問題的能力有所提高。

(2)以往學(xué)生做完實驗就認(rèn)為實驗結(jié)束，基本不會對實驗過程或結(jié)果進行思考?，F(xiàn)在，每組學(xué)生都比較看重自己設(shè)計的砂漿性能，并相互之間進行比較。在實驗教學(xué)中經(jīng)常會碰到學(xué)生在規(guī)定課時內(nèi)沒有達到設(shè)計目標(biāo)，而要求在課余重新完成實驗的情況。

(3)針對實驗結(jié)果，學(xué)生會通過組與組之間數(shù)據(jù)進行比較，或通過組內(nèi)分析的方式，找出實驗中的不足，學(xué)生分析和解決問題的能力得到了鍛煉和提高。

(4)學(xué)生在實驗設(shè)計方面的能力得到提升，對參加課外科研的興趣顯著提高，每年均有大量學(xué)生報名參加材料類的本科生課外科研課題，錄取比例大約25%，并且在參加課外科研的學(xué)生中很多都在材料類專業(yè)的核心期刊中發(fā)表過科研論文，并在全國土木工程專業(yè)本科生優(yōu)秀創(chuàng)新實踐成果獎等全國性比賽中屢屢獲獎。

四、結(jié)語

通過幾年的教學(xué)實踐，表明改革是成功的，不僅僅使學(xué)生加深了對知識的掌握，而且鍛煉了學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高了其學(xué)習(xí)的主動性和對專業(yè)的興趣。結(jié)合教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)，考慮將實驗教學(xué)資源和實驗結(jié)果上網(wǎng)，以方便學(xué)生學(xué)習(xí)，促使學(xué)生更認(rèn)真地對待實驗，從而進一步提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

作者：王恒昌楊醫(yī)博郭文瑛單位：華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室