淺談土木工程材料課程教學(xué)改革范文

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摘要:簡要分析了土木工程材料課程教學(xué)中存在的問題，根據(jù)土木工程材料課程具有的內(nèi)容龐雜，種類繁多，教材更新滯后，新材料涉及較少，教學(xué)內(nèi)容與工程相脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少等特點(diǎn)，提出了土木工程材料課堂課程建設(shè)的內(nèi)容與改革措施，調(diào)動學(xué)生的參與度和積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞:土木工程;土木工程材料;教學(xué)改革

土木工程材料是土木工程、工程管理和建筑學(xué)等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授土木工程領(lǐng)域常見的各種材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能和工程應(yīng)用等方面的基本知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生能夠根據(jù)不同工程條件合理選擇和正確使用材料，具備基本的對因材料引起的工程質(zhì)量問題進(jìn)行分析及提出相應(yīng)的改進(jìn)措施的能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要的材料方面的基礎(chǔ)知識理論。土木工程材料課程中涉及的材料種類繁多，內(nèi)容龐雜，并且各章節(jié)之間相互獨(dú)立，邏輯性不強(qiáng)，同時(shí)由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，新材料、新技術(shù)、新工藝層出不窮。傳統(tǒng)的教學(xué)模式越來越不能適應(yīng)新型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。因此，如何在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)教會學(xué)生如何將所學(xué)的內(nèi)容與工程聯(lián)系起來，學(xué)會用所學(xué)的理論知識分析和解決實(shí)際工程中遇到的問題是授課教師必須考慮的問題[1]。

1土木工程材料課程的特點(diǎn)及存在的問題

1.1課程內(nèi)容龐雜，自成體系

土木工程材料泛指在土木工程建設(shè)過程中所涉及的各種材料，包括無機(jī)膠凝材料、混凝土、建筑鋼材、瀝青、高分子材料和功能材料等各種材料。課程所需要講授的內(nèi)容龐雜，種類繁多，并且每種材料都存在相對獨(dú)立的組成、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。其背后都涉及各自龐大的材料科學(xué)體系。材料之間的聯(lián)系不夠緊密，各章節(jié)之間相對獨(dú)立。在教學(xué)過程中難以理清材料的共性及教學(xué)主線，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中普遍感覺章節(jié)之間跳躍比較大，邏輯性弱，知識點(diǎn)之間無條理可循。同時(shí)，由于章節(jié)內(nèi)涉及材料從生產(chǎn)、組成、性能指標(biāo)到應(yīng)用等一系列內(nèi)容，造成本課程知識點(diǎn)多，信息量大且邏輯性弱的特點(diǎn)。課程教學(xué)主要利用PPT等形式采用講授的方式來給學(xué)生教授相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，包括各類材料的基本性能、與工程密切相關(guān)的試驗(yàn)方法、相應(yīng)的施工規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。其中涉及的基本概念和經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)的內(nèi)容非常多，理論推導(dǎo)及計(jì)算比較少，加之內(nèi)容之間缺乏相應(yīng)的邏輯性。往往整堂課講授下來會讓學(xué)生感覺枯燥乏味，沒有多大的樂趣，很難激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣。

1.2教材更新滯后,新型土木工程材料涉及較少

課程教材以傳統(tǒng)土木工程材料為主，而隨著新型土木工程材料和相應(yīng)施工技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工業(yè)不斷推陳出新，在工程建設(shè)中應(yīng)用日趨普遍。新型土木工程材料的應(yīng)用不僅推動建筑結(jié)構(gòu)形式的變化，同時(shí)還增加了建筑物的功能，降低了成本與維護(hù)費(fèi)用。但在課程教材中不易體現(xiàn)這些變化。為此需要教師在備課過程中不斷補(bǔ)充新型土木工程材料的相關(guān)知識。此外，課程內(nèi)容所涉及的各種材料標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)和應(yīng)用規(guī)范等也會不斷修訂，教材難以快速跟進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)修訂，這也需要教師在備課過程中查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，及時(shí)更新相關(guān)內(nèi)容。

1.3教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際脫節(jié)

土木工程材料是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，但由于土木工程學(xué)科的性質(zhì)，課程講授內(nèi)容必須緊密聯(lián)系工程實(shí)際。任課教師特別是青年教師，由于長期身處學(xué)校教學(xué)環(huán)境之中以及自身知識結(jié)構(gòu)的局限，很少有參與實(shí)際工程項(xiàng)目的機(jī)會，缺乏相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)。在教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容同工程實(shí)際相脫節(jié)，講授知識較少涉及其在工程中的具體應(yīng)用。同時(shí)由于課程涉及材料品種繁多，很少有教師能夠?qū)γ糠N材料的工程應(yīng)用都深入了解，這就造成土木工程材料這門課程在教學(xué)過程中可能會由于教師知識結(jié)構(gòu)體系的不同而有所側(cè)重，實(shí)際教學(xué)內(nèi)容未覆蓋或只是部分覆蓋相關(guān)工程應(yīng)用。

1.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)不足

土木工程材料課程所安排的實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在安排上既包括一些基本的材料性能的驗(yàn)證性試驗(yàn)，也包括混凝土配合比設(shè)計(jì)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。但總體上而言，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以覆蓋全部材料種類。按照實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排，只能選取幾種在土木工程領(lǐng)域具有代表性的常用材料來安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作。對其他材料的性能，學(xué)生難以通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深理解，缺乏直觀印象。實(shí)驗(yàn)課時(shí)結(jié)構(gòu)安排上，雖然包括一部分綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，但仍以材料的基本性能驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)安排缺乏靈活性。由于課程性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在組織上以組為單位進(jìn)行試驗(yàn)，雖然一定程度上鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，但不可避免會出現(xiàn)以某幾位同學(xué)為主，其余同學(xué)參與程度較低的問題。

2課程建設(shè)的內(nèi)容與改革措施

2.1改進(jìn)教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

由于土木工程材料種類繁多，課程內(nèi)容涉及知識面廣，敘述性內(nèi)容多。教師采用講述的教學(xué)方式，特別是對于材料性能的講述，往往枯燥乏味，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果比較差。因此，需要在教學(xué)過程中借助多媒體方式，以視頻、圖片、動畫等方式，將工程圖片、案例、事故和實(shí)驗(yàn)視頻等恰當(dāng)?shù)夭迦氲秸n堂教學(xué)中，緩解平鋪直敘的教學(xué)方式帶給學(xué)生的疲憊感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，可以采用翻轉(zhuǎn)課堂、拋錨式教學(xué)引導(dǎo)[2]等形式，提升學(xué)生的參與感，在課堂中增加討論的部分，充分調(diào)動學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題和激發(fā)學(xué)生參與熱情的目的。土木工程材料的教學(xué)需要同工程實(shí)例[3]緊密聯(lián)系，材料的性能直接影響到結(jié)構(gòu)的工作性能、安全性能和耐久性能，在講授材料性質(zhì)時(shí)結(jié)合工程實(shí)例可以提高課堂的生動性，有利于學(xué)生對材料性能的理解。這就要求教師精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)，將工程案例穿插到教學(xué)中，通過課堂討論或課程小論文等形式，調(diào)動學(xué)生的主動能動性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力。

2.2及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)過程中，教師需要時(shí)刻關(guān)注土木工程材料相關(guān)內(nèi)容的最新動態(tài)，更新教學(xué)內(nèi)容，彌補(bǔ)教材更新不及時(shí)的缺陷。要拿出相應(yīng)的課時(shí)，增加土木工程材料領(lǐng)域的發(fā)展動向和最新研究成果專題，重點(diǎn)介紹最新的研究成果。通過專題講座、專題討論等形式幫助學(xué)生了解新材料、新技術(shù)和新方法的發(fā)展概況，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的興趣。

2.3增加多種考核形式

課程考核包括平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末考試成績等部分。在教學(xué)考核中增加了課程報(bào)告環(huán)節(jié)，內(nèi)容要求學(xué)生做文獻(xiàn)綜述或制作小制品、小發(fā)明等。具體要求學(xué)生或針對課程所涉及的相關(guān)材料就某一專題撰寫課程小論文；或運(yùn)用學(xué)到的材料方面的知識來分析生活中碰到的一些破壞現(xiàn)象；或針對某一專題查閱文獻(xiàn)，撰寫文獻(xiàn)綜述，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)分析的能力；或運(yùn)用土木工程材料進(jìn)行一些小制作、小發(fā)明，增加課程的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。課程報(bào)告環(huán)節(jié)鍛煉了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，豐富了課程考核的內(nèi)容。

2.4增加研究性、開放性實(shí)驗(yàn)的靈活性

土木工程材料課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除開展常規(guī)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還增加研究性、創(chuàng)新性和開放性實(shí)驗(yàn)的靈活性[4]。例如，混凝土的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，在開展開放性實(shí)驗(yàn)的過程中，可以根據(jù)某一科研課題，針對某種特殊混凝土，給定學(xué)生設(shè)計(jì)任務(wù)，分組設(shè)計(jì)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，按照要求完成配合比設(shè)計(jì)任務(wù)。然后根據(jù)所得到的配合比進(jìn)行拌和成型，調(diào)整和易性，最終完成試驗(yàn)。也可以以班級為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)，班級各組完成的實(shí)驗(yàn)任務(wù)組成幾個(gè)對比組，這樣既完成了教學(xué)任務(wù)，同時(shí)協(xié)助教師完成科研課題，最終得到的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為課題項(xiàng)目報(bào)告的一部分，提升學(xué)生的科研參與度。在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生了解材料的試驗(yàn)方法和評定方法，對材料性能有直觀的印象。學(xué)生以常規(guī)性試驗(yàn)和研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，熟悉材料性能，為在課程考核環(huán)節(jié)進(jìn)行的開放性試驗(yàn)打基礎(chǔ)，在開放性試驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)前期試驗(yàn)對材料性能的理解，制作同課程相關(guān)的小創(chuàng)意、小發(fā)明。根據(jù)材料的性能進(jìn)行成型、養(yǎng)護(hù)和測試等內(nèi)容。在課程的考核中，要求學(xué)生以組為單位介紹所制作的小創(chuàng)意作品，提升了課程的靈活性和參與度，取得良好的教學(xué)效果。

2.5結(jié)合競賽和創(chuàng)新項(xiàng)目，拓展課程教學(xué)

利用學(xué)生參與課外科研活動的機(jī)會，拓展相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。選拔和指導(dǎo)學(xué)生參與各類競賽活動，比如說大學(xué)生混凝土配合比設(shè)計(jì)大賽、混凝土材料性能測試競賽等，以學(xué)生為中心，以競賽為手段，鍛煉學(xué)生對相關(guān)材料性能的理解和實(shí)際操作技能。指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、分析試驗(yàn)結(jié)果并撰寫項(xiàng)目報(bào)告，幫助學(xué)生初步認(rèn)識科研，參與科研。通過競賽和創(chuàng)新項(xiàng)目等形式，將土木工程材料的課程教學(xué)同實(shí)際運(yùn)用相結(jié)合，既傳授了知識又培養(yǎng)了學(xué)生的能力。

3結(jié)語

土木工程材料是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好這門課程對學(xué)生日后從事設(shè)計(jì)、施工等工作有重要作用。但由于課程本身的特點(diǎn)和課時(shí)的限制，如何在有限的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容，并提高學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，必須在教學(xué)方式上進(jìn)行不斷的改革和嘗試。土木工程材料的發(fā)展日新月異，相應(yīng)的施工工藝也不斷進(jìn)步，新材料、新技術(shù)更新?lián)Q代周期越來越短，這就要求我們必須緊密貼近材料發(fā)展的前沿，貼近工程實(shí)踐，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。只有通過不斷的教學(xué)改革，因材施教，提升學(xué)生的參與度和積極性，才能提高土木工程材料的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)和造就更多更好的人才。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇達(dá)根,張志杰,張慧珍,等.《土木工程材料》課程改革芻議[J].理工高教研究,2004,23(3):86-87.

[2]錢紅萍,李書進(jìn).土木工程材料課程教學(xué)改革整體優(yōu)化探討[J].高等建筑教育,2009,18(5):70-73.

[3]謝振國.土木工程材料課程課堂教學(xué)方法探討[J].高等建筑教育,2009,18(3):78-80.

[4]錢紅萍,李書進(jìn),蔣曉曙.基于工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“土木工程材料”教學(xué)改革實(shí)踐[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,24(6):85-88.

作者：宋魯光 單位：常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院