吴晓杰 杨芸
武汉科技大学城市学院
摘要：双创教育理念与专业课程的结合是高校创新型人才培养必须面临的议题，从土木工程结构实验设计到实验教学方法的调整，探讨如何将创新思维培养融入到实践性很强的结构试验教学课程中去。
关键词：结构实验；教学；创新思维
1.前言
创新教育理念要与专业课程相结合，针对不同类型的课程性质，许多教师在尝试和探索过程中形成了自己一套做法，探讨如何将创新思维培养融入到实践性较强的土木工程结构实验教学当中[1-2]，锻炼学生的创新思维模式。
2.融入创新思维的结构实验教学概述
近年来，许多学校从实验教学系统，实验教学模型，实验教学方法和实验教学平台的角度摸索和探寻将创新思维融入结构实验教学之中[2]，并取得了一些成果。但主要都是集中于给定结构形式创新改变的限定方式，然后用结合软件模拟分析的方法，基本都是教师给定的模式，真正发挥学生主观能动性，进行主动的创新思考和思维锻炼效果一般。真正制作新型结构模型，对其进行加载试验，进而验证结构形式创新改变后的性能行为的方面问题研究的相对较少。
3.实验教学体系构建
目前，土木工程类结构实验教学的目的是为了加深学生对理论知识的理解，以验证性居多。在当今创新创业思潮的影响下，如何在传统的验证性实验教学当中，启发学生的创新能动性，将“创客”思维与结构实验教学进行有机结合，为学生更好的规划职业生涯以及独立创业培养思维基础，成为一个实验教学研究的新热点。以问题为出发点，进行创新性实验设计、对结构形式进行改变实验研究等进行灵活的实验教学，能最大效应的激发学生创新的主观能动性，从而促进对结构创新乃至创业的预先演练，为将来从事结构创新类工作，或者独立创业积累经验，奠定基础。
（1）实验教学目标分层
实验教学的三个层次分别为知识的学习、解决问题以及思维创新培养。其中，知识的学习是基础，要通过对力学原理验证性实验的操作，培养结构实验操作的基本素养，加深对实验仪器设备操作方法的掌握。解决问题是核心，通过原理性验证实验操作，并对后续实验数据的分析处理，锻炼以实验解决结构问题的能力，并从实验数据以及绘制的分析曲线来确定结构力学行为特性。思维创新是灵魂，是通过常规的学习和对仪器性能的综合分析利用，进行延展，将结构形式或者连接方式进行变化，对结构进行创新改进，再通过实验对创新改进后的效果进行确定，进而较好地解决特殊条件下特殊结构形式的安全性验证问题。
（2）实验教学内容分层
实验教育的内容分为验证实验，设计实验和研究实验三个层次，分别与实验教育的三个目标相对应。难度范围从简单到复杂，重点在于土木工程类结构力学行为的验证、应用以及创新思维创新结构形式行为测定方面的指导。
（3）以任务驱动为主引入科研课题的创新累加考核方式
以任务驱动为方法，能实现将实验教学从低层次知识学习转化成解决问题进而提升到思维创新的有效方法。在领取任务自主学习的过程中，学生通过遇到问题-寻求方法和帮助-不断尝试改进-解决问题的过程，既能加强沟通交流又能锻炼不断思考有序推进直至获得成功韧劲。
实验教学的评价方法以实验仪器操作熟练度、实验数据处理分析准确度以及结构创新形式新颖度和创新结构力学行为研究的有效度、对科研课题的参与度、贡献度[3]等多方面多维度来进行分项评分，加权累计的方式进行。考核结果成绩等级能够很好的区分学生实验能力层次和创新思维活跃度，更有效地激发创新和鼓励创新作用。
4.实验教学内容设计
考虑学生的知识水平以及性格特点差异性，采取自主组队自主选择实验类型的结构实验教学模式。学生可以按自己兴趣为导向，与性格爱好投缘关系较好的同学自主组队，以此激发学生内驱力和创造力。
在实验类型上，提供基础验证类、科技活动自主创新设计类和以教师科研项目为依托的研究类实验。其中规定在结构实验教学的全部学时内，至少选够4学时的基础验证类实验，另外再选择4学时的科技活动自主创新类实验或者依托老师项目研究类实验。
通过这种方式，既能保证学生通过必选的验证类实验掌握实验基本操作能力和数据处理分析能力，又能够将土木工程专业结构设计大赛、大学生创新创业训练比赛、“挑战杯”竞赛、互联网+创新比赛等内容与设计类实验项目结合起来，以赛促教，以赛促创。充分激发学生头脑风暴，发挥奇思妙想，并以设计出能够反应赛题或者新创想实验来验证其合理性、可行性等。
将教师的科研项目作为背景依托，给学生提供科研类实验课题[4]。对于那些理论理解透彻，愿意更深一步进行研究探索的同学来说，是一个难得的搞研究的平台。老师将自己的科研课题背景现状介绍给学生，着重讲解项目研究内容目标点，学生可以以此为方向找到自己感兴趣的一个点来进行深入研究，在进行科技实验设计过程中，还可以结合midas等结构分析软件进行模拟分析，使得实验取得更加满意的结果。例如，研究钢结构球节点连接中转角控制问题等。对于有考研深造意愿的同学来说，参与以老师课题为依托的科研类实验项目工作，可以提早积累研究生学习阶段的科研能力水平，还可以尝试将实验成果总结成文章发表到相关期刊，为读研深造提早做好充足准备。
5.结束语
综上所述，在土木工程专业结构实验教学中如何有效融入创新理念，激发学生创造性思维的发挥和内驱力的调动，是当前结构实验教学的必然趋势。通过对实验类型进行调整，在注重基础实验教学的同时，结合课外科技竞赛，引入教师科研课题等方式，能够给学生自主选择的空间。学生根据自身特点和兴趣爱好，选择最适合的实验类型，从心理上就有了较大的自信且目标性明确，这能够很好的调动学生的主观能动性，大大改善了教学效果，对创新人才的培养发挥了重要的作用。
参考文献
［1］毛江鸿，朱垚锋，徐亦冬，等.土木工程结构试验实践环节自主学习的探索[J].高等建筑教育，2015, 24(5):115-119.
［2］孟二从，余亚琳，鲍安红，汪时机，袁军.参与式教学在土木工程实验课程中的应用［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2018（4）：161-166.
［3］章敏，董晓强，郭昭胜.科研课题引入土木工程实验教学的探索与实践［J］.高等建筑教育，2017（4）：104-107
［4］沈燕.基于创新能力培养的土木工程材料实验教学改革［J］.教育教学论坛，2019.（2）：118-119.
项目来源：教高司函[2018]47号 产学合作协同育人项目，项目编号：201801098029