中欧高校土木工程专业实验教学差异研究

摘  要：为对比分析中欧高校土木工程专业实验教学差异，选取中国和欧洲共四所高校进行对比，从实验室建设、师资团队、培养方案、教学方法以及教学评价等方面对土木工程专业实验教学存在的差异性进行研究，分析中欧高校在实验教学领域各自的优势与不足之处，并结合青岛理工大学土木工程专业的办学特点，借鉴欧洲高校比较先进的实验教学理念与实践，提出未来实验教学体系改革思路与建议。

关键词：高等教育；实验教学；土木工程；中外对比；差异性研究

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）36-0010-04

Abstract： To analyze the differences in experimental teaching of civil engineering majors in Chinese and European universities， four universities are selected for comparative analysis. The differences in laboratory construction， faculty team， training program， teaching methods， and teaching evaluation are discussed in detail， as well as the advantages and disadvantages in the field of experimental teaching. Referring to the advanced experimental teaching concepts and practices of European universities， the suggestion for reforming the experimental teaching system of civil engineering is put forward by combining the characteristics of the civil engineering program of Qingdao University of Technology.

Keywords： higher education; experimental teaching; civil engineering; comparison of Chinese and foreign universities; differential research

实验教学在土木工程专业人才培养过程中具有十分重要的意义，尤其在“新工科”背景下，对土木工程专业实验教学体系提出了更高的要求[1]。实验教学不仅是对理论教学的辅助，而是与理论教学相辅相成，互为依托。通过实验教学环节，引导学生利用理论知识分析和解决实际工程问题，培养学生的实践能力与创新意识。实验教学与理论教学的有机融合，将有利于高素质复合型人才的培养[2]。

人类对土木工程的实践经历了漫长的岁月，我国早在石器时代就已经出现了早期的土木建筑，这些建筑都采用自然原料依靠经验而建成。而近现代土木工程学科则起源于欧洲，人们开始注重力学和结构理论研究，并出现了砖、瓦、混凝土等人造材料。近二三十年来，随着大型基础设施建设的迅猛发展，我国又逐步在土木工程领域取得了领先的地位，因此对比研究中欧高校土木工程专业实验教学的差异性将具有一定的理论价值与实践意义。

本文选取了中国青岛理工大学（我校，QUT）、英国布拉德福德大学（UB）、德国莱布尼茨汉诺威大学（LUH）、白俄罗斯国立技术大学（BNTU）四所中欧高校，对其土木工程专业的实验教学差异性进行了比较研究。

一  实验室建设比较

实验室的硬件设施和建设情况反映了对实验教学资源的投入以及管理方式的差异，主要体现在实验室的规模、设备的更新与维护、软件工具的提供和安全保障等方面。莱布尼茨汉诺威大学在这些方面处于领先地位，展现了欧洲高校对实验教学资源的高度重视和持续投入[3]。青岛理工大学则凭借其较大的规模和完善的设施与管理体系，展现出良好的实验教学潜力。总体来看，欧洲高校在设备现代化、管理系统和安全保障方面具有优势，而中国高校则在规模和资源共享上占优势。

在实验室规模和硬件设施方面，青岛理工大学实验室面积为20 000 m2，具备较为完善的实验设施和管理体系，尽管部分设备购置年份较早，但学校每年进行系统性维护，确保满足使用需求。莱布尼茨汉诺威大学的实验室面积为3 000 m2，但设备更新频繁，大多数设备使用时间不足十年，且每月定期维护，每年进行全面检修，始终保持先进状态。

在实验室管理系统方面，莱布尼茨汉诺威大学较为现代化，配备了视频监控和在线预约系统，极大提升了使用效率和安全管理。青岛理工大学也开始引入在线预约制度，逐步提升实验室管理水平，这种高效的管理方式不仅降低了管理成本，还提高了学生的实验积极性，并为学生提供了更便捷的实验预约和资源获取方式，具有一定的借鉴意义和推广价值。因此未来各高校应加快设备更新频率，积极引入“互联网+”的实验室管理系统[4]，以提高管理效率和资源利用率。此外，本次调研的四所高校均已实现无线网络信号的全面覆盖，有效推动了数字化教学资源的应用。

在软件工具和数据处理能力方面，莱布尼茨汉诺威大学提供了AutoCAD、MATLAB、GIS等先进工具，支持复杂工程数据处理。白俄罗斯国立技术大学主要使用SPSS等常规的软件工具，能够有效满足基础实验的使用需求。布拉德福德大学依赖于Fluent和OpenFOAM等工具，在数据管理和分析方面同样具备良好的实用性。青岛理工大学同样配置了AutoCAD、MATLAB和Excel，满足日常实验教学的基本要求，为学生提供了实用的学习资源。

四所高校实验室的环保与安全防护措施都比较完善，莱布尼茨汉诺威大学严格遵循环境法规，设有专业废弃物回收系统，配备灭火器和个人防护装备；白俄罗斯国立技术大学设有统一的垃圾处理站和试件破碎再回收机器；青岛理工大学则将废弃物集中存储并由资产处回收管理，同样配置灭火器，为学生提供个人防护装备，确保安全管理到位。未来，各高校应进一步加强实验室的安全措施，制定更为严格的安全操作规程和应急预案，确保实验教学活动的安全进行[5]。不同高校实验室的开放时间大致相同，且均支持跨学科实验活动，实验室资源共享性较好。

二  师资队伍比较

在土木工程实验课程教师数量方面，白俄罗斯国立技术大学有拥有实验课教师18人，青岛理工大学15人，莱布尼茨汉诺威大学8人，布拉德福德大学3人。白俄罗斯国立技术大学与青岛理工大学的实验课程教师人数较多，表明这两所学校实验课程频次和内容较为丰富，而布拉德福德大学和莱布尼茨汉诺威大学的实验课程教师人数相对较少，原因在于其实验课程规模小，侧重于更精细的课程设计。

根据表1所显示的实验教学教师占教师总数的比例，白俄罗斯国立技术大学的实验教学教师占比为50%，莱布尼茨汉诺威大学的实验教学教师占比为30%，表明上述两所高校实验教学在教学体系中占据着非常重要的地位。就实验课程师生比例而言，白俄罗斯国立技术大学实验课程的师生比为1∶3，这表明该校在实验教学中投入了较为丰富的师资力量，可以为学生提供更为个性化的指导教学。相比之下，布拉德福德大学的实验课程师生比为1∶10，莱布尼茨汉诺威大学的师生比则为1∶20。青岛理工大学的实验课程师生比高达1∶24，说明我校土木工程专业实验教学的师生比相对欧洲高校还存在明显的不足，有待进一步提高。

表1  各高校师资队伍比较

欧洲高校在实验教学中的师资配置更加灵活多样，能够根据不同课程需求进行适时调整，而中国高校则需要提升实验教学的师资投入，加强师资队伍的建设和引入多元化的教学资源，将是提高实验教学质量的重要策略[6]。各大高校应高度重视土木工程专业教师和实验技术人员的引进，增加实验教学人才数量，为学生提供坚实的师资基础。同时，应充分发挥学科带头人和骨干教师的作用，支持教师指导学生参加实验比赛，对获奖教师给予政策支持。此外，邀请企业专业人士参与教学，不仅能够丰富课程内容，还能为学生提供真实的行业视角和实践经验，提升实验课的教学质量[7]。

三  培养方案比较

在土木工程专业的培养方案中，各高校在实验课程的学分占比、课时设置、教学方式和学生实践机会等方面存在显著差异。白俄罗斯国立技术大学的实验学分占总学分的10%，这一比例相对较低，然而莱布尼茨汉诺威大学和青岛理工大学的实验学分占比分别为30%和20%。此外，青岛理工大学和莱布尼茨汉诺威大学实验课时相对较长，有利于学生深入理解实验理论与操作，进行更全面的实践。

在实验教学方式方面，白俄罗斯国立技术大学将理论课与实验课相结合，并辅以安全指导，有助于学生将理论知识应用于实践，形成良好的学习氛围。布拉德福德大学的实验课程侧重于设备操作培训和安全指导。莱布尼茨汉诺威大学在实验课程前进行详细的设备操作培训，并在实验课程结束后为学生提供参与研究项目的机会，培养学生的实践技能、批判性思维、数据分析和团队合作能力。青岛理工大学的实验教学模式与莱布尼茨汉诺威大学相似，不仅注重设备操作学习和安全指导，还开设综合试验和虚拟仿真课程，在土木工程专业实验教学中应用虚拟仿真技术，弥补了传统实验教学的不足，提高实验教学的质量[8]。

无论在何种教学模式下，实验室都将为学生提供一个自主学习和实践的平台，通过实际操作提升学生的动手能力，培养创新思维，提高学生的综合素质[9]。此外，高校可以通过建立实习基地，与企业合作，增设实地考察和实践项目，为学生提供更多的实践机会，使其在实际工程中锻炼专业技能。

四  教学方法比较

在教学方法方面，青岛理工大学利用多媒体技术和虚拟仿真技术，采用理论与实践相结合的教学方法，开展丰富多彩的教学活动，不仅提高了学生的学习兴趣，也使他们能够在真实的环境中应用所学知识[10]。此外，学校定期组织实验课程教师参加教学方法的进修培训，旨在不断提升他们的教学水平和专业素养，这种持续的职业发展确保了教师能够跟上教育技术的进步和教学理念的变化，从而为学生提供更优质的教育体验[11]。白俄罗斯国立技术大学的实验课程则更好地与理论教学相融合，部分理论教学的教室与实验室相互连通，教师可以在理论教学的过程中及时穿插实验教学内容，实现了理论教学与实践教学的有机融合。此外，白俄罗斯国立技术大学定期组织学生与来自俄罗斯、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦及中国的专家教授进行沟通交流，帮助学生开拓国际视野，从而增强他们的全球竞争力。莱布尼茨汉诺威大学在实验教学环节中，经常采用虚拟仿真和虚拟现实等先进教学方法，增强了学生的实践能力和技术应用能力。学校不仅定期邀请专家学者和企业专家为学生讲座，拓宽学生的视野，还定期组织实验教学人员进行专项培训。这种培训活动不仅提高了教师的专业水平，也提升了实验教学的整体质量，确保学校在教育领域的领先地位。总之，与其他几所高校相比，青岛理工大学在实验教学方法和教师培训方面具有优势，有效保证了教师教学水平的持续提升，使教师能够与时俱进，掌握现代教育技术和理念。但是在理论教学与实践教学相结合、实验教学国际化方面还有待进一步提高。

五  教学评价比较

在实验教学的评价与考核方面，青岛理工大学与白俄罗斯国立技术大学对实验操作和数据处理的考核权重设置均为75%和25%。这一比例反映了这两所学校对实验操作技能的高度重视，可以有效保证学生掌握实验操作的技术与要领。相较而言，莱布尼茨汉诺威大学的考核权重则为60%和40%，显示出其在考核过程中更加注重学生对数据的处理能力。这种权重设置不仅注重实验操作，还有效激励学生在实验后进行深入的数据处理和分析，培养学生的批判性思维能力和解决问题的能力。通过这样的考核结构，莱布尼茨汉诺威大学能够帮助学生在未来的科研和工程实践中更好地应对复杂的数据处理任务。这种注重数据处理的考核理念，对其他高校在设计考核体系时具有一定的启示意义。