土木工程材料課程教改分析

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

[關(guān)鍵詞]土木工程材料；教學(xué)；方法；實(shí)踐

土木工程材料是我校材料科學(xué)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(xué)習(xí)，學(xué)生能更深入地理解材料組分、結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)的關(guān)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(shè)計、進(jìn)行科研以及從事專業(yè)技術(shù)工作提供必要的基礎(chǔ)理論和技能訓(xùn)練。

1課程現(xiàn)狀

1.1課程內(nèi)容多、范圍廣、與工程應(yīng)用密切相關(guān)

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(jié)構(gòu)材料及功能材料；根據(jù)材料的成分，有無機(jī)材料、有機(jī)材料及復(fù)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(yàn)性的內(nèi)容比較多，以文字?jǐn)⑹鰹橹?，而計算推理的?nèi)容相對較少。土木工程材料與工程應(yīng)用緊密相連，每種土木工程材料(原材料或產(chǎn)品)都有相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，有些技術(shù)指標(biāo)還在不斷修改和完善。在實(shí)際工程應(yīng)用中，各種材料往往構(gòu)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(yīng)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(yīng)用上形成統(tǒng)一體系。這些因素使教和學(xué)都有一定的難度。

1.2實(shí)踐課程缺乏，經(jīng)費(fèi)不足

實(shí)踐教學(xué)是我國高等教育特別是高等工程教育的一個薄弱點(diǎn)。傳統(tǒng)的三大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)(實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計)，被越來越弱化[2]。“土木工程材料”作為我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，同樣存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺、缺乏實(shí)習(xí)基地等問題。另外，該課程的理論性、概念性及經(jīng)驗(yàn)性的內(nèi)容比較多，且以文字?jǐn)⑹鰹橹?，容易使學(xué)生感到枯燥。作為在校學(xué)生，平時也無法接觸工程實(shí)踐，缺乏感性認(rèn)識，如果實(shí)驗(yàn)配套缺乏，更加無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。并且單純的理論學(xué)習(xí)，會使學(xué)生學(xué)到很多的知識“碎片”，缺乏整體性的概念。例如，只有通過實(shí)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(shè)計、養(yǎng)護(hù)條件、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計緊密相關(guān)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(xué)大綱滯后

近年來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以“三新”(新材料、新技術(shù)、新方法)技術(shù)為標(biāo)志的工程建設(shè)新時代已經(jīng)到來[3]。工程應(yīng)用的實(shí)際需要也促進(jìn)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?dú)锶⊥粒茐纳鷳B(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(jié)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(xué)大綱是根據(jù)教材內(nèi)容而制定的。我校的教學(xué)大綱修訂年限較長，進(jìn)一步導(dǎo)致授課內(nèi)容跟不上新材料的發(fā)展速度，學(xué)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(jié)合工程案例，加強(qiáng)多媒體技術(shù)

在教學(xué)過程中采用工程案例教學(xué)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的理論講授法能獲得較好的效果。因?yàn)橥聊竟こ滩牧现袛⑹鲂缘膬?nèi)容較多，如采用平鋪直敘的教學(xué)方法，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。工程案例教學(xué)法就是利用多媒體展示實(shí)際工程中常出現(xiàn)的現(xiàn)象，然后分析問題，解決問題，使學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。這一認(rèn)知過程也符合人類對事物的認(rèn)知規(guī)律，因此學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合各種材料特點(diǎn)及施工技術(shù)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(qiáng)學(xué)生的責(zé)任心。另外，由于課程中教學(xué)內(nèi)容較多，通過制作多媒體課件，將文字、圖片、動畫、實(shí)例演示等教學(xué)信息通過屏幕呈現(xiàn)給學(xué)生，提高教學(xué)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(qiáng)度的測試，以及時間長、操作難的實(shí)驗(yàn)等，通過播放錄像的方式，讓學(xué)生更加直觀地了解實(shí)驗(yàn)過程和操作方法，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于學(xué)生基本原理的掌握和工程實(shí)踐的培養(yǎng)，具有舉足輕重的作用，是學(xué)生能力和素質(zhì)提高的重要環(huán)節(jié)。然而由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時有限，而涉及的內(nèi)容較多，并且有些實(shí)驗(yàn)周期很長，無法在課堂內(nèi)把所有實(shí)驗(yàn)都完成，因此應(yīng)采用多種方式進(jìn)行。首先，在實(shí)驗(yàn)課上完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，例如完成水泥細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測定，膠砂強(qiáng)度試件的制作，水泥凝結(jié)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(shí)驗(yàn)。其次可以利用開放實(shí)驗(yàn)室，以教師指導(dǎo)及研究生助教的形式，在課余時間完成設(shè)計性或綜合性實(shí)驗(yàn)。例如各種礦物外加劑和化學(xué)外加劑對混凝土流動性、保水性、凝結(jié)時間、水化熱、水化產(chǎn)物、強(qiáng)度等性能的影響。教師可以提供題目，學(xué)生確定選題，然后分組完成。最后每組同學(xué)遞交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析報告。為進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，學(xué)生利用假期到企業(yè)實(shí)習(xí)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鼓勵部分有能力的學(xué)生直接參與企業(yè)的材料性能檢測實(shí)驗(yàn)、新材料的開發(fā)研究或者實(shí)際工程項(xiàng)目，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力。

2.3關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿

教材是教學(xué)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(yīng)密切關(guān)注土木工程材料研究和工程應(yīng)用的最新進(jìn)展以及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的更新，引導(dǎo)學(xué)生及時了解學(xué)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(yīng)時展的需要。在關(guān)注學(xué)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(shí)際情況，研發(fā)符合我國工程特點(diǎn)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(yīng)用，但聚氨酯的防火性較差。許多事故表明，火災(zāi)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(diǎn)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(dǎo)學(xué)生這些事故中吸取教訓(xùn)，并且研發(fā)符合我國國情特點(diǎn)的新材料。另外，應(yīng)縮短教學(xué)大綱的修訂年限，同時應(yīng)把教學(xué)內(nèi)容的主動權(quán)交到教師手中，緊跟時展步伐，固有體制會制約教學(xué)的發(fā)展和提高。

2.4改變考核方式

閉卷考試是應(yīng)試教學(xué)方式中的傳統(tǒng)評價方法，對培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合業(yè)務(wù)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(shí)驗(yàn)報告與開卷考試相結(jié)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(xué)重點(diǎn)，例如石灰的成分與性能的關(guān)系，骨料細(xì)度模數(shù)的計算，普通混凝土配合比設(shè)計，砂漿的配合比設(shè)計等，主要考察學(xué)生對基本知識掌握情況。實(shí)驗(yàn)報告反應(yīng)了學(xué)生的實(shí)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(guān)于材料的技術(shù)指標(biāo)以及混凝土和砂漿配合比設(shè)計公式。隨著新材料和技術(shù)的發(fā)展，很多技術(shù)指標(biāo)也會不斷地被修訂和完善。在信息時代，電腦能夠?yàn)槿祟愄峁┖Ａ繑?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(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)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(jié)合，更能全面地考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3總結(jié)

“土木工程材料”課程教學(xué)改革緊密聯(lián)系工程實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生視野；通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐認(rèn)識促進(jìn)對課堂理論知識的理解和掌握，并且注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識；通過改革考核方式，全面考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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作者：王美平 單位：成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院