土木工程新材料論文范文

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第1篇

關鍵詞：土木工程材料；改革；畢業設計

“土木工程材料”n程是土木工程等專業必修的技術基礎課，同時，也是為混凝土結構、鋼結構、材料力學等專業課的學習打下良好的堅實基礎。土木工程材料課程的學習內容是介紹土木工程材料的基本性質、應用范圍、檢測方法，了解材料的性質、結構以及改善的途徑，使學生在以后的學習工作中合理選擇并且使用土木工程材料，并為學生今后從事土木工程專業技術工作提供基礎理論和技能訓練。隨著建筑行業專業經營模式的變化，社會對創新型、綜合型人才的需求量日益增大，土木工程材料課在工程建設中的重要性就體現出來。為適應大土木培養的要求，傳統的以驗證性實驗為主的教學模式已經不能滿足人才培養的需要，我們需要對土木工程材料課進行改革和創新，并且及時調整教學內容。

一、土木工程材料教學現狀

土木工程材料課程的涉及內容種類繁多，材料之間的邏輯性不強，而學時相對偏少，記憶內容偏多，導致學生對材料課程理解不深。考試結束，學生就會忘得一干二凈，最終使得學生在材料的選擇使用方面知識欠缺，給以后工作帶來困難。

隨著當今世界科學技術的飛快發展，新材料、新工藝層出不窮。隨著社會分工的細化，建筑行業的分工也在細化，國內專門從事新材料開發與提供施工服務的企業已參與到設計與施工中。但是，水泥和混凝土依舊是當今社會中經常使用的材料，并且在將來的相當長的一段時間里占據著重要的地位。所以土木工程材料實驗教學結構相對穩定，對理論課程的依賴性比較強，致使實驗課程和時代脫節，降低了學生的求知欲。

傳統的實驗教學模式就是先由實驗教師講解實驗任務和實驗過程，然后學生按教師的要求分組進行驗證性實驗。實踐證明，這種“驗證式”的實驗教學模式難以激發學生自主學習的興趣，已經不適應當前以素質教育為核心，以培養學生創新能力為重點的高等教育體制。

現如今，隨著土木工程類高等院校課程的調整，材料實驗課程的課時相對較少，學生很難去做一些有意義、具有綜合性和設計性的創新型實驗，不但減少了學生的試驗次數，也很難激發起學生做實驗的興趣。

二、實踐教學改革措施

1.優化實踐教學大綱

實踐教學是實驗課中最為重要的環節，學生通過做實驗來驗證書本中的理論。為了增強學生的動手能力，并培養學生養成嚴謹的科學態度，鍛煉學生進行科研的能力。我們積極進行實驗教學的改革和實踐，及時調整更新實驗課程內容。針對上述現狀，我們進行了如下改革，并且取得了良好的效果。

將教學內容提前發放給學生自習，在實驗課時教師做重點以及難點的講解，通過預習和講解，減少贅述時間，從而使學生擁有更多的時間去做實驗。實驗前不再重復講述課程內容，節省了時間，更多的是提高學生們的動手實踐能力。

增加實驗內容。由于實驗課大幅減少了實驗內容的講授環節，實驗時間大為增加。在原來實驗內容的基礎上，增加鋼材實驗多方案設計、水泥性質多方案實驗、混凝土性質多方案設計等實驗，使實驗內容能夠覆蓋大多數的材料。

增加了設計性實驗。改變之前的驗證模式，將水泥、砂、石、混凝土和砂漿實驗合并起來，作為2個設計性實驗。通過設定混凝土和水泥砂漿的各類指標，讓學生對原材料進行性能檢驗、配合比設計等任務，并根據實驗的結果進行經驗總結。

為進一步提高學生的動手時間能力，根據我校提出的實驗課程要具有“演示性”“驗證性”“設計性”和“綜合性”的要求，提出了開放土木工程材料實驗室，設立綜合性實驗課程。初步設想開設綜合性實驗課程，配合各類專業課進行綜合性實驗。

隨著科技生產力的提高，各種新型材料也在不斷應用于工程實際當中。所以，在之前實驗的基礎上，可以增加一些有意義的實驗內容，提高學生們的興趣。可以組織一些實驗設計大賽，鼓勵學生們積極參加，內容形式不限，發揮學生的自主性和積極性。按照要求完成實驗比賽內容，并寫出實驗報告或論文的，可以得到課外活動學分1～3分。這樣，不但激發了學生學習的積極性，鍛煉了學生發現問題解決問題的能力，而且并且培養了學生的科學精神和創業精神，也促進了老師與學生的相互提高。

2.開設研究型畢業論文設計選題

學生參加研究型項目需要和學生自身的能力一致，所布置的任務或者實驗不要超出學生的能力范圍，找不到切入點，這樣也不能達到預期的目的。將橫向課題或者縱向課題加入到土木工程材料實驗課中去，授課老師在課外花更多時間和精力去指導學生們進行科研項目，并給學生提供實驗所需的材料及其設備，使學生能夠從中得到能力的鍛煉和提升。根據其縱向或橫向課題確定畢業論文選題。通過參與科研項目的研究，學生可以協助老師解決與科研項目相關的科學難點，并且為自己以后的畢業設計選題確立方向，為以后的畢業設計做良好的鋪墊。

三、結語

通過對土木工程材料實踐教學進行改革，優化實踐教學大綱，學生課前自主預習，減少贅述時間，增加做實驗時間和實驗內容，增加設計性實驗，鼓勵學生參加，并給出相應的獎勵。在土木工程材料教學實踐過程中，將科研項目和實驗教學有機結合，指導學生參與授課老師的科研項目活動，讓學生不但能夠很快的理解并吸收知識，而且鍛煉了學生們的動手能力，使學生們真正學到相關的專業知識，從而圓滿完成教學任務。

參考文獻：

[1]冀曉東.“土木工程材料”課程教學改革研究[J].中國林業教育，2009（6）：10-11.

[2]楊醫博，梁松.《土木工程材料》課程教學改革的設想與實踐[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2007（S2）：104-105.

[3]安明矗吳萱，潘雨.土木工程材料課程教學內容改革[J].高等建筑教育，2006，15（2）：89-92.

[4]曾志勇.基于創新能力培養的《土木工程材料》課程教學改革探索[J].臺州學院學報，2011，33（3）：82-86.

[5]孫家瑛.將科研活動融入土木工程材料課程教學實踐探討[J].教育教學論壇，2014（46）：163-165.

第2篇

基于土木工程專業人才培養方案對學員“知識、能力、素質”三個層次的培養要求，將土木工程材料課程知識體系相對應地劃分為“教材知識、拓展知識、科學知識”三個層次。通過課前預習、課堂教學、實驗教學、課程考核四個階段的課程設計，分別采取不同的教學方法和考核方法，實現學員獲得學習、實踐和創新等方面能力和素質的目的。

關鍵詞:

土木工程材料;知識分層;教學設計;教學實踐;課程教學

知識是基礎，是載體;能力是知識的綜合體現;素質是知識與能力的升華。知識、能力、素質是進行創新的基礎，只有將三者的教育與培養結合在一起，并貫穿于教育的全過程，才能培養出高水平的人才。高等教育應在傳授知識的同時提高學生的綜合能力，升華其素質，培養學生的創新精神和創新意識。布盧姆認為，只要在提供恰當的材料和進行教學的同時，給每個學生以適當的幫助和充分的時間，幾乎所有的學生都能完成學習任務或達到規定的學習目標［1］。其實很多學生學習成績不理想，學生智慧能力的欠缺并不是主導因素，未能提供適當的教學條件和合理的幫助才是造成學生學習成績不理想的最大原因。因此，筆者在土木工程材料課程教學中采取知識分層的方法，將課程知識劃分為不同層次，預定目標，并采取針對性措施，幫助學員實現獲得“知識、能力、創新”不同層次知識的目的［2－4］。

一、土木工程材料課程知識分層的教學設計

土木工程材料課程主要介紹各類建筑材料的成分、生產過程、技術性能、質量檢驗以及應用等基本知識。材料種類繁多，內容繁雜，各章自成體系，而且概念多、術語雜;經驗性的東西多，邏輯推理性內容少;文字敘述多，公式計算少。學員在學習過程中感覺對知識的理解并不難，難的是抓不住重點，感覺要記憶的東西太多，不能將繁雜的內容梳理出條理清晰的層次，以致學生感到學習難度較大，學習效率不高。 依據土木工程材料課程知識來源及其特點，將該課程教學內容劃分為:教材知識、拓展知識、科學知識三個層次［5］。(1)教材知識:即人才培養方案和課程標準要求掌握的內容，包括水泥、混凝土、鋼材、防水等材料的化學成分、生產工藝、技術性能、質量檢驗以及材料的基本性能試驗等;(2)拓展知識:指教員對課本知識的分析和拓展，主要內容是教員在科研、工程等實踐過程中積累的經驗和知識，以及課本以外的專業知識等［6］;(3)科學知識:與土木工程有關聯的一切材料知識與實踐，重點介紹材料科學發展的最前沿知識，及其在防護工程中的應用，如泡沫鋁、納米二氧化鈦、石墨烯、相變材料、形狀記憶材料等新材料的功能開發和應用研究，主要作用是激發學員的創造力。針對不同層次的知識，引導學生采用不同的學習方法和不同類型的評價方法，實現不同層次的教學目標［7］。通過任務—問題，引發學員的學習興趣，實現學員獲得“知識、能力、創新”三位一體課程知識的目的，培養學員的創新意識和創新能力。

二、土木工程材料課程知識分層的教學實踐

為了深入貫徹理工大學精英教育理念，充分發揮教員的主導作用，引導學員全面成長，更好地對學員因材施教，拓寬學員視野，培養學員的實踐能力和科研創新能力，從2009年開始，筆者嘗試在土木工程材料課程教學過程中實施“本科生導師制”。實踐中將導師制與課堂教學內容形成良好的銜接、互補，并對課程的知識體系進行梳理，逐步形成了“知識分層”的教學思想，在探索實踐中，收到了較好的效果。

(一)課前預習以教材和學習指導書為載體，引導學員進行有針對性的課前自學，時間以10分鐘至30分鐘為限。課前自學能使學員對概念性知識有初步認識，對不能理解的知識點或各類疑問帶到課堂上反饋給教員。本過程以讓學員了解和掌握教材知識為目標。

(二)課堂教學教員對學員的預習情況進行檢查，獲得學員不能理解的知識點或各類疑問，在課堂上有針對性地講解必須掌握的重點、難點，確保學員能夠掌握人才培養方案要求掌握的知識。本過程以讓學員了解和掌握教材知識為目標。在此基礎上，教員對課本知識進行拓展，介紹真實的工程案例或事故，重點是軍事工程。本過程以讓學員了解和掌握拓展知識為目標。主要包括如下三方面內容:(1)大型工程涉及的材料:包括國內外各類典型工程及本地區的重點工程，如青藏鐵路、水立方、鳥巢、蘇通大橋、杭州灣大橋、永興島建設等工程中涉及的各類材料，體現理論知識與工程應用的緊密聯系。(2)工程事故:包括各類媒體介紹的工程事故及環境污染實例，如重慶彩虹橋垮塌事件、家庭裝修帶來的“裝修病”等，以此作為切入點介紹材料性能對工程結構質量和使用性能影響的重要性。(3)特種材料及技術:如“耐高溫—高寒混凝土”“耐海水混凝土”“泵送混凝土”“混凝土結構搶修加固材料”“再生混凝土”“材料無損檢測技術應用”等，并在此基礎上引導學員針對工程實踐特點，根據基礎理論知識進行材料創新設計。

(三)實驗教學實驗教學作為大學本科教學的重要組成部分，是培養學生實踐能力和綜合素質的重要教學環節。相對于理論教學，實驗教學更具直觀性，更能培養學生發現問題、解決問題和分析問題的能力，在提高大學生綜合素質和創新能力方面發揮著重要作用［8－9］。1．基本實驗按照《全國高等學校土木工程專業本科教育評估標準》對土木工程材料課程實驗教學的要求，完成六個驗證性實驗。本過程以讓學員了解和掌握教材知識為目標。2．自主實驗即開放式“三性”試驗，實行自主選題、自行設計、自主操作。采取“本科生導師制”［10］，引導學生組成興趣小組或科研團隊自行選擇試驗內容，合理利用實驗室已有設備制定試驗方案，并得出實驗結論。遵循“引導—自學—輔導—實踐”四個環節，激發學生自主進行研究性學習的熱情，把綜合理論知識和技術融入到研究過程中，培養學生合作研究能力、技術創新能力，增強學生的綜合素質，充分開發學生的潛力，為培養優秀學員創造條件。本過程以讓學員了解科學知識為目標。在自主實驗的基礎上，教員根據學員的選題提供研究思路，以國防工程新材料研制俱樂部為平臺，帶領學員進行各類實踐活動，如面向學生的科研立項、開展學科競賽、參與教員的科研項目等。主要成果形式可以分為三大類:論文類、發明類、競賽類。(1)論文類，包括科普類論文和學術類論文。從材料角度對大型工程進行材料設計，或從工程事故分析報告等角度撰寫論文，要求正式發表，包括會議論文。如論文《‘美國911事件’中鋼材對火災產生、蔓延的影響》《建筑環境污染事件中材料的決定因素》等;也可以根據國家戰略或國防戰略選題，如《設計南海、西南高寒地區所需要的特種建筑材料》等。(2)發明類:以土木工程建設、國防工程建設或軍事需求進行選題，包括材料發明、材料結構設計等，通過試驗進行發明創造，并申請發明專利或實用新型專利。(3)競賽類:以材料的創造發明或論文形式，參加校內外各類學科競賽。如每年一次的理工大學“卓越杯”科技創新大賽，每兩年舉辦一屆的“全國大學生混凝土設計比賽”“中國大學生新材料創新設計大賽”“‘挑戰杯’全國大學生課外學術科技作品競賽”等，甚至可以參加相關學科的競賽，如“全國大學生混凝土結構大賽”等。

(四)課程考核課程考核包括教學不同階段的全過程評價，既考核結果，也考核過程。一是考核學員對教材知識的掌握情況，占總成績的70%，具體包括預習單、作業本、實驗報告、考試成績等。二是考核學員對拓展知識的了解、掌握情況，占總成績的20%，主要包括課堂表現、創新選題等。三是考核學員對科學知識的了解、掌握情況，占總成績的10%，是課程成績評定為優的重要依據。主要以課外創新作品的呈現程度來進行評價，如撰寫論文5分，如果了(或有錄用通知)就10分;發明創造有作品的5分，申請了專利的10分;正式參加了比賽的5分，已經獲獎的10分。

三、土木工程材料課程知識分層教學成效

在“土木工程材料知識分層”教學設計和實踐的過程中，先后獲得學院“建筑材料課程教學改革研究”“本科精英教育的探索———課外實踐導師制”“基于建筑材料課程的學員自主學習能力的培養研究”等教學科研項目的支持，獲得一些教學改革成果。在課程考核方面，近幾年學生通過率都達到100%。優秀率從5%左右提高到10%以上。在撰寫論文方面，學員團隊在教員的指導下撰寫了《泡沫鋁的特性及其在防護工程中的應用探討》《室內電磁輻射污染分析與評估》《基于金屬熱工藝“四火”原理實現鑄強兵之“劍”》等多篇學術論文。在創造發明方面，在教員的指導下，學員自主開展“寒區單兵多用途自熱包”“一種高強陶粒混凝土的研制”“K－15快速高強搶修加固材料”等材料研究，并申請了專利。在參加競賽方面，學員連續四年組隊參加理工大學“‘卓越杯’科技創新競賽”“第三屆全國大學生混凝土大賽”，多人次獲獎;參與“本科生導師制”課外創新學習的學員，有多名被保送或考取研究生。

四、結語

在理工大學實行“一導五法”教學改革的大環境下，教員和學員參與教學改革的熱情空前高漲，學員各類課外科技創新活動得到了校院多級政策支持，“本科生導師制”也在各學院深入推進。今后應將全國或兄弟院校的更多有價值的學科競賽引入學校，并將參賽的組織模式固定下來。此外應進一步加大學員課外科技創新活動成效與學分、評優、保研等評價體系的聯系，為學員的成長創造更加廣闊的平臺。

參考文獻:

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第3篇

土木工程材料課程面向土木工程、工程管理等多個專業，課程具有以下特點［3］:內容龐雜零散，課程很多，內容之間的邏輯關系不強，需要記憶的多;課程的實踐性很強，相對于工科的其他課程而言，土木工程材料的各部分內容和知識點之間的邏輯性不強，彼此之間的聯系也不大，故很多內容需要學生強化記憶，形成對材料的常識性認識，上述特點，使慣于通過邏輯推理來領會，掌握知識點的工科學生較難適應。傳統的土木工程材料實驗課，一般模式為［4］:老師先介紹實驗原理、目的、儀器設備、注意事項等，學生按教師或教材所講的步驟重復實驗，讀取數據，驗證規律、公式或性質，這種教學模式實質上是以教師為中心，學生處于一種被動從屬的地位，缺乏實驗主動性和興趣性:以驗證理論為目的，實驗內容單一，實驗數據少，分析無對比性，不能對課堂理論融會貫通進行分析;不利于提高學生發現問題和解決問題的能力，不利于引導學生突破思維的障礙，不利于學生創新思維方法的形成，不利于學生智能的發展，不利于學生在實驗過程中各種能力的培養。

2土木工程材料教學改革途徑

2．1理論教學體系改革

2．1．1根據材料的發展與市場需求的變化及時更新教學內容

根據建筑技術的發展與市場需求的變化，跟蹤新材料、新技術的發展與國家產業政策的變化，及時更新教學內容，幫助學生掌握最新材料知識。考慮到土木工程材料不可能涵蓋所有的新材料，因此選擇當前市場容量大的、對建筑工程造價影響比較大的，而且符合國家產業政策的新型土木工程材料進行跟蹤并補充到土木工程材料課程教學內容中，同時淘汰已過時或者不符合國家產業政策的材料。為此在教學過程對教學內容進行了以下調整:1)墻體材料淘汰黏土磚等國家已明令禁止使用的產品，相應地補充了建筑砌塊、灰砂磚及復合保溫墻體材料等。2)針對市場上大量采用墻體保溫技術，增加了聚苯乙烯泡沫板及塑料泡沫塑料板及其內外保溫技術的內容。3)根據市場需求，淘汰瀝青油氈的內容，加強SBS、橡膠改性瀝青卷材與高分子聚合物卷材的教學。

2．1．2鼓勵學生深入建材市場了解最新建材行情，撰寫調查報告

鼓勵學生利用課余時間走進當地比較大的建材城，了解最新市場行情，了解市場上不同用途的建材的價格、產地、銷量等信息;對市場上最新出現的建材進行記錄、拍照，通過詢問商家或者查閱網絡等方式了解這些材料的用途、性能等信息，并撰寫調查報告，將其作為期末考核的內容。通過以上教學，學生不僅掌握了當前工程上使用的新型土木工程材料的基本性能與應用技術，而且提高了學習新材料、新技術的能力。

2．1．3開展互動式、啟發式教學

為了培養學生的主動思維能力，授課時可先提出幾個問題，讓學生帶著問題聽課。通過組織課堂討論可以有效的提高學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的積極思考和創造精神。例如，在講解建筑砂漿的技術性質時，先提出生活中的抹面砂漿表面開裂這一常見問題，讓學生獨立思考后進行討論，討論中通過點評引導學生從材料的組成和結構來推理砂漿的變形性質特點;再通過與混凝土組成材料差異性的比較，使學生加深理解混凝土和砂漿的技術性質。在講述石膏和石灰的特點時，可以準備好這兩種材料及兩個燒杯和一根搗棒，告訴大家這兩種白色粉末分別是石膏和石灰，如何用一種簡易的辦法區分，然后請兩位同學分別向燒杯內加水，大家就會看到其中一個燒杯內反應劇烈，同時請另一位同學在另一個燒杯內用搗棒快速攪拌，大家就會看到開始可以快速攪動，逐漸就慢了下來直至停止，且整個過程在數分鐘內完成，這樣不用多講，同學們對于石灰的劇烈水化反應及石膏的快速凝結特性就會一清二楚且印象深刻。在講解混凝土內容時，先講解混凝土性質和配合比的理論，再帶學生參觀現場混凝土的配置、攪拌、運輸、澆筑、搗實等過程，對混凝土的性質、配合比設計等理論有了進一步的理解，再布置題目讓學生自己完成一個配合比的設計過程。通過理論與實踐相結合，提高了學生的實踐能力，充分挖掘學生潛能，培養學生學習興趣。

2．1．4改變刻板的傳統板書模式，靈活運用多媒體教學

適當采用多媒體教學，通過聲、圖、文將課堂內容形象地載入到學生面前，能夠充分調動課堂氣氛，使學生積極地參與課堂，思考老師的問題，甚至當堂提出自己的疑問，而且在課后對課堂內容的印象也比較深刻。在講授過程中，除了簡單扼要地在課件中顯現本課堂的主要知識點外，老師還需要恰如其分地加入一些“輔助材料”，以幫助學生對材料及其性能形成直觀的認識，加深學生對知識點的理解。

2．2實踐教學體系改革

傳統實驗教學以驗證性試驗為主要教學內容，且多以課堂上教師先講解、演示、學生再模仿、操作的形式來組織教學，學生參與實驗的積極性不高，難以達到理想的實驗教學效果，因此，探索一種有利于培養學生創新意識、工程素養和科研能力的土木工程材料實驗教學模式十分必要。

1)結合工程實例突出土木工程材料基本性能與工程應用特性的教學，重點培養學生的工程概念與工程材料應用能力。土木工程材料與我們的實際生活聯系非常密切，學生在實際生活中已經積累了不少生活經驗，因此通過實際工程實例講述土木工程材料的基本性能與工程應用特性，可以幫助學生理解和記憶工程概念，即將不全面、不規范的直接經驗用科學規范的術語表達，全面理解和掌握材料的基本性能與工程應用特性。如在講述“水泥體積安定性”時，列舉了“國內某建筑施工時，底板混凝土澆筑后10d左右，表面局部隆起、開裂”這一典型工程實例，在此基礎上介紹水泥體積安定性不良導致的危害，引起體積安定性不良的原因，國家水泥標準對其的規定等。學生通過實例直觀地認識到了水泥體積安定性不良的危害性，因此對水泥體積安定性不良的原因非常關心，同時很容易理解國家水泥標準有關水泥體積安定性不良的相關規定。

2)保證既有實驗項目的基礎上，添加新材料、新技術的實驗項目。除掌握土木工程材料基礎性能外，可適當添加相關新材料、新理念、新技術的實驗。例如目前人們普遍關心混凝土耐久性問題(關系到節能、節約資源等)，以及建筑材料生產應用帶來的生態問題(涉及到環保、溫濕效應等)，可以考慮設計相關的實驗內容(如加氣混凝土砌塊、空心磚、保溫砂漿、防水卷材、環保涂料等)，加入到已有實驗教學中，使土木工程材料教學的內容與時代進步相適應［5］。