土木工程材料課程教改分析

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[摘要]文章在總結了“土木工程材料”課程具有內(nèi)容多、實踐課程缺乏、教材內(nèi)容及教學大綱滯后等特點的基礎上，提出本課程在教學方法及內(nèi)容、實踐教學、考核方式等方面的一些改進措施，提高學生的綜合素質(zhì)和實踐能力。

[關鍵詞]土木工程材料；教學；方法；實踐

土木工程材料是我校材料科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，該課程主要內(nèi)容包括土木工程材料的性質(zhì)、用途、制備和使用方法以及檢測和質(zhì)量控制方法。通過對該課程的學習，學生能更深入地理解材料組分、結構與材料性質(zhì)的關系、外界環(huán)境和施工工藝對材料性能的影響，以及材料性能改善的途徑，為以后畢業(yè)設計、進行科研以及從事專業(yè)技術工作提供必要的基礎理論和技能訓練。

1課程現(xiàn)狀

1.1課程內(nèi)容多、范圍廣、與工程應用密切相關

土木工程材料種類繁多。根據(jù)材料的來源，有天然材料及人造材料；根據(jù)材料的功能，有結構材料及功能材料；根據(jù)材料的成分，有無機材料、有機材料及復合材料，這就使得“土木工程材料”課程的內(nèi)容十分廣泛[1]。另外，課程的理論性、概念性及經(jīng)驗性的內(nèi)容比較多，以文字敘述為主，而計算推理的內(nèi)容相對較少。土木工程材料與工程應用緊密相連，每種土木工程材料(原材料或產(chǎn)品)都有相關的技術指標，有些技術指標還在不斷修改和完善。在實際工程應用中，各種材料往往構成混合材料或產(chǎn)品，各種材料的性能以及它們之間的相互作用對整個混合材料或產(chǎn)品的性能都有重要影響。另外，工程應用環(huán)境對于材料的耐久性也有重要影響。因此，土木工程材料課程既要體現(xiàn)各類型材料的基本特性，又要在工程應用上形成統(tǒng)一體系。這些因素使教和學都有一定的難度。

1.2實踐課程缺乏，經(jīng)費不足

實踐教學是我國高等教育特別是高等工程教育的一個薄弱點。傳統(tǒng)的三大實踐教學環(huán)節(jié)(實驗、實習和畢業(yè)設計)，被越來越弱化[2]?！巴聊竟こ滩牧稀弊鳛槲倚２牧峡茖W與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，同樣存在實驗設備老化、實驗經(jīng)費短缺、缺乏實習基地等問題。另外，該課程的理論性、概念性及經(jīng)驗性的內(nèi)容比較多，且以文字敘述為主，容易使學生感到枯燥。作為在校學生，平時也無法接觸工程實踐，缺乏感性認識，如果實驗配套缺乏，更加無法調(diào)動學生的學習積極性。并且單純的理論學習，會使學生學到很多的知識“碎片”，缺乏整體性的概念。例如，只有通過實踐，才能更好地理解混凝土的耐久性是與組成材料、配合比設計、養(yǎng)護條件、結構和構件設計緊密相關的整體論，而不是由單一因素決定的。

1.3教材內(nèi)容及教學大綱滯后

近年來，科學技術的飛速發(fā)展，以“三新”(新材料、新技術、新方法)技術為標志的工程建設新時代已經(jīng)到來[3]。工程應用的實際需要也促進了新材料的發(fā)展。例如普通磚的磚塊體積小，施工效率低，而且磚塊燒制需要毀田取土，破壞生態(tài)環(huán)境，同時消耗大量能源，而加氣混凝土砌塊不但體積大、施工效率高，而且使礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢物得到再利用，減少了環(huán)境污染。因此這種傳統(tǒng)的燒結磚正越來越多地被加氣混凝土所替代。但教材內(nèi)容的更新速度總是較新材料的發(fā)展速度慢，而教學大綱是根據(jù)教材內(nèi)容而制定的。我校的教學大綱修訂年限較長，進一步導致授課內(nèi)容跟不上新材料的發(fā)展速度，學生畢業(yè)后不能很好地滿足工作的需要。

2教改方法

2.1結合工程案例，加強多媒體技術

在教學過程中采用工程案例教學法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的理論講授法能獲得較好的效果。因為土木工程材料中敘述性的內(nèi)容較多，如采用平鋪直敘的教學方法，很難引起學生的學習興趣[4]。工程案例教學法就是利用多媒體展示實際工程中常出現(xiàn)的現(xiàn)象，然后分析問題，解決問題，使學生從感性認識上升到理性認識。這一認知過程也符合人類對事物的認知規(guī)律，因此學生容易理解和接受。例如通過多媒體展示工地上出現(xiàn)的石灰墻面鼓包、開裂現(xiàn)象，北方地區(qū)出現(xiàn)的路面、橋梁用水泥或混凝土剝落現(xiàn)象、沿海地區(qū)大壩的鋼筋裸露、銹蝕現(xiàn)象，以及近幾年出現(xiàn)的整棟房屋突然垮塌現(xiàn)象，激發(fā)學生的學習興趣，結合各種材料特點及施工技術分析出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因，提高分析、解決問題的能力，增強學生的責任心。另外，由于課程中教學內(nèi)容較多，通過制作多媒體課件，將文字、圖片、動畫、實例演示等教學信息通過屏幕呈現(xiàn)給學生，提高教學的形象性和生動性。例如對于鋼材的拉伸性能，混凝土抗壓強度的測試，以及時間長、操作難的實驗等，通過播放錄像的方式，讓學生更加直觀地了解實驗過程和操作方法，增強了學生的感性認識，從而提高了教學質(zhì)量。

2.2加強實踐教學

實驗教學對于學生基本原理的掌握和工程實踐的培養(yǎng)，具有舉足輕重的作用，是學生能力和素質(zhì)提高的重要環(huán)節(jié)。然而由于實驗學時有限，而涉及的內(nèi)容較多，并且有些實驗周期很長，無法在課堂內(nèi)把所有實驗都完成，因此應采用多種方式進行。首先，在實驗課上完成基礎實驗，例如完成水泥細度、標準稠度用水量的測定，膠砂強度試件的制作，水泥凝結時間的檢測，水泥水化產(chǎn)物的分析，石膏制品的制作，瀝青的粘度測試等實驗。其次可以利用開放實驗室，以教師指導及研究生助教的形式，在課余時間完成設計性或綜合性實驗。例如各種礦物外加劑和化學外加劑對混凝土流動性、保水性、凝結時間、水化熱、水化產(chǎn)物、強度等性能的影響。教師可以提供題目，學生確定選題，然后分組完成。最后每組同學遞交實驗結果及分析報告。為進一步提高學生的實踐能力，采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，學生利用假期到企業(yè)實習，積累實踐經(jīng)驗，鼓勵部分有能力的學生直接參與企業(yè)的材料性能檢測實驗、新材料的開發(fā)研究或者實際工程項目，提高學生分析和解決實際工程問題的能力。

2.3關注學科發(fā)展前沿

教材是教學的依據(jù)和根本[1]，但教材內(nèi)容的更新速度總是較新材料的發(fā)展速度慢，因此，教師應密切關注土木工程材料研究和工程應用的最新進展以及相關技術指標的更新，引導學生及時了解學科發(fā)展動態(tài)，拓寬專業(yè)視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，以適應時展的需要。在關注學科前沿和培養(yǎng)創(chuàng)新意識上，特別注意要根據(jù)我國國情和工程實際情況，研發(fā)符合我國工程特點的新材料。例如，在國內(nèi)外，聚氨酯外墻保溫材料得到了廣泛應用，但聚氨酯的防火性較差。許多事故表明，火災造成的巨大傷害都是由于所用材料的防火性差，并且燃燒釋放出大量的毒氣而造成的。由于我國的特點是人口密度大，建筑物密集且高大，聚氨酯作為外墻保溫材料必然存在重大安全隱患。因此，要引導學生這些事故中吸取教訓，并且研發(fā)符合我國國情特點的新材料。另外，應縮短教學大綱的修訂年限，同時應把教學內(nèi)容的主動權交到教師手中，緊跟時展步伐，固有體制會制約教學的發(fā)展和提高。

2.4改變考核方式

閉卷考試是應試教學方式中的傳統(tǒng)評價方法，對培養(yǎng)提高學生的綜合業(yè)務素質(zhì)存在著一定的弊端[5]。對于考核方式，本課程采取平時成績、實驗報告與開卷考試相結合的方式。平時成績的評定主要根據(jù)課堂出勤、上課聽講、平時作業(yè)完成情況等作為依據(jù)。平時作業(yè)緊扣教學重點，例如石灰的成分與性能的關系，骨料細度模數(shù)的計算，普通混凝土配合比設計，砂漿的配合比設計等，主要考察學生對基本知識掌握情況。實驗報告反應了學生的實踐動手能力，以及分析和解決問題的能力。本課程教材包含了大量關于材料的技術指標以及混凝土和砂漿配合比設計公式。隨著新材料和技術的發(fā)展，很多技術指標也會不斷地被修訂和完善。在信息時代，電腦能夠為人類提供海量數(shù)據(jù)，并可及時查詢，因此很多內(nèi)容無需特別記憶。因此，開卷考試能夠回避很多需要記憶的內(nèi)容，更多地考察學生對基礎知識的應用能力，以及分析和解決問題的能力。以上三種考核方式的結合，更能全面地考察學生的綜合素質(zhì)。

3總結

“土木工程材料”課程教學改革緊密聯(lián)系工程實例，激發(fā)學生的學習興趣，開拓學生視野；通過實驗和實踐認識促進對課堂理論知識的理解和掌握，并且注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識；通過改革考核方式，全面考察學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]程云虹．“土木工程材料”課程教學研究[J]．高教學刊，2015(4)：27-28．

[2]張俊，羅偉．《材料工程基礎》教改[J]．廣東化工，2011，38(3)：200．

[3]張靈輝．《土木工程材料》課程教學的改革[J]．四川建材，2015，41(2)：295-296．

[4]蘇達根，張志杰，鐘明峰．以學為中心的網(wǎng)絡課程設計[J]．中國遠程教育，2007，27(11)：49-51．

[5]靳正國，郭瑞松，侯信，等．大材料專業(yè)“材料科學基礎”課程的教改認識與實踐[J]．高等工程教育研究(增刊)，2005：31-34．

作者：王美平 單位：成都理工大學材料與化學化工學院