0 引 言

水泥的“细度和密度”“标准稠度用水量、凝结时间和安定性”“水泥胶砂、混凝土工作性及强度”等项目是土木工程材料及其相关专业的必修实验课程内容，目前对其传统验证性实验模式进行改革的讨论相当热烈，其中提出较多的有开放性[1-3]、设计性[4-7]、综合性[8-10]、研究创新性[11-12]等实验设计，以及多方式结合[13]、问题导向式[14]、多方案[15-16]、塔式[17]或多层次[18-19]等改革方案，分别通过增加相关实验材料、开放实验室、结合工程案例与科研项目、针对不同实验安排差异化内容等方式实现改革目标。事实上，现代土木工程中已经很少单独使用水泥，而是普遍将其与粉煤灰、矿粉、外加剂等材料一起用于制备混凝土，如果将这些材料的主要性能也通过上述实验项目来检验和评价，并以此作为实验目的之一，则不仅可在完成传统课程目标的同时扩展相关知识，还能提高学生参与实验的兴趣。作者曾就此设计出综合性实验方案[20]，试用效果良好，在实践中又总结出开发性实验设计，对吸引学生的参与积极性和丰富课程内容作用明显。

1 开发性实验设计的作用及内容

1.1 作用

传统验证性实验存在的缺陷已有共识，包括过程机械、印象不深、启发性不足、收获有限及参与实验的积极性和主动性不高等，并且还不利于教师对实验课成绩的评价。开发性实验设计的技术思路是将实验课程变成一次科研活动，最终使学生获得一些科研结果，而教学大纲规定的实验目的、目标和要求则包含在这些科研活动中，学生为达目的自然要熟悉相关操作规程并严格执行，其结果明显克服了验证性实验的缺陷。

1.2 内容

1.2.1 课时与内容安排

实验项目与课时安排如表1所示。

表1 实验项目及课时安排编号实验项目课时1胶砂和混凝土工作性、成型42标准稠度用水量和凝结时间测试,安定性测试件成型23细度、真密度与安定性24胶砂和混凝土强度2实验内容与要求(1) 分别介绍各实验所依照的标准和所采用的方法、步骤及仪器操作要点(2) 根据不同实验项目分别介绍其目的和意义(3) 分组进行实验,要求实验结束时清理仪器和操作台面(4) 实验结果统一展示、简评与讨论(5) 按照各实验要求的格式布置实验报告

由于强度测试一般在试样养护28 d后进行，所以，通常将表1中编号1的“水泥胶砂及混凝土成型”项目安排在实验课周期内的较早时段，尤其混凝土成型还涉及大量的配比设计知识，所以宜将其分别安排2个课时进行。其他项目时间则可自由安排，但因安定性测试要在成型第二天进行，所以项目2与3的课程宜安排为连日进行。

1.2.2 实验材料和仪器

(1) 实验材料。除了传统实验所需的水泥、标准砂、混凝土粗细集料等原材料以及测试勃氏比表面积用的标准粉和测试真密度用的煤油辅助材料外，同时准备减水剂和2种掺合料，包括粉煤灰和矿渣粉，另外自制安定性不合格水泥，可以用过烧CaO与合格水泥配制，将市售的化学试剂CaCO3放在高温炉内，以1 300 ℃以上的温度连续烧2～3 h，可得到过烧的CaO，密闭保存后可多次使用。

引入不同实验材料也是一些研究者提出的改革方法[21-22]，上述增加的粉煤灰和矿渣粉是目前工程中普遍应用的材料，而增加安定性不合格水泥显然能够加深学生对实验结果的认识[22]。

(2) 实验仪器。与传统实验课程要求一致，包括勃氏比表面积测定仪，水泥细度负压筛，水泥净浆，胶砂和混凝土搅拌机及其成型振动台，胶砂流动度跳桌，沸煮箱，标准养护箱，烘箱等仪器，以及电子秤、比重瓶、标准法维卡仪及其配套的初、终凝凝结时间测试针、净浆流动度试模、玻璃板、雷氏夹、三联砂浆试模、混凝土试模和小刀、钢直尺、坍落度桶、捣棒等器具和量具。

所不同的是，因为要对比多种材料的性能，所以要增加一些简单实验装置，如比重瓶和凝结时间、安定性、三联砂浆、混凝土等试样的成型模具。如果课时或器具有限，也可在不增加课时及器具条件下安排不同小组进行不同材料的实验，互相对比，也能获得同样效果。

1.2.3 实验项目

(1) 细度和密度。该测试采用3种材料：水泥60 g，粉煤灰40 g，矿渣粉50 g。不同材料进行密度测试时所称量的质量不同，这是因为其密度不同，要适应为水泥密度测试而设计的比重瓶及其容量，必须采用相应的测试样质量。

文章来源：《水泥》 网址: http://www.snbjb.cn/qikandaodu/2021/0414/368.html