土木工程材料教學(xué)改革探索3篇

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土木工程材料教學(xué)改革篇1

摘要:土木工程材料課程是高等院校土建專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，學(xué)好該課程對于學(xué)生掌握相關(guān)材料特性以及正確合理選用材料具有重要作用。文章從課程內(nèi)容、教學(xué)方法與課程思政等方面分析了本課程教學(xué)中存在的問題，并針對性地提出了本課程的改革與創(chuàng)新方案。

關(guān)鍵詞:土木工程材料;教學(xué)方法;改革;創(chuàng)新

土木工程材料是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是其重要的質(zhì)量基礎(chǔ)。材料的基本性能、選擇、存儲、使用方法以及后期維護(hù)等，均顯著影響著土木工程結(jié)構(gòu)的正常使用性和安全性，任何一環(huán)節(jié)的失誤都可能造成其質(zhì)量缺陷。因此，土木工程材料課程是高等院校土建專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握常用土木工程材料的基本性能、應(yīng)用方法，獲得土木工程材料的一些實驗檢驗技能，能正確選擇與合理使用土木工程材料。然而，土木工程材料涉及的內(nèi)容比較廣泛，邏輯性不強等，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，使得學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。因此，如何提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)效果，是授課教師在教學(xué)過程需要考慮的關(guān)鍵問題。

1土木工程材料課程教學(xué)中存在的問題

1.1課程內(nèi)容繁多且課時不足

以長江師范學(xué)院為例，本課程選用的教材為焦寶祥主編的《土木工程材料》（第二版），該教材共有12章的理論課程與1章的實驗課程。其中，課論章節(jié)主要包含金屬材料、天然石材、無機膠凝材料、混凝土、建筑玻璃與陶瓷、合成高分子材料、瀝青與瀝青混合材等內(nèi)容，涉及的材料主要有十余大類、幾百個材料品種，而各章節(jié)之間缺少聯(lián)系、相互獨立。同時，各材料的基本性質(zhì)、使用方法、選擇方式等介紹以文字?jǐn)⑹鰹橹?。此外，本課程的學(xué)時為48學(xué)時（32理論學(xué)時+16實驗學(xué)時）。學(xué)生難以在較短時間學(xué)習(xí)并掌握如此多內(nèi)容，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，覺得枯燥乏味，教學(xué)質(zhì)量降低。

1.2教學(xué)內(nèi)容更新滯緩且授課方式缺乏創(chuàng)新

目前，本課程的教學(xué)主要是講解傳統(tǒng)土木工程材料，這對于學(xué)生了解材料的基本性能等方面是必要的。但教材涉及的傳統(tǒng)土木工程材料多是幾十年前的研究成果，部分材料可能已被取消或者禁止生產(chǎn)，部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也已被更新。然而，近年新材料不斷出現(xiàn)，新工藝不斷誕生。新材料越來越多地應(yīng)用于土木工程建設(shè)中，其不僅性能優(yōu)異，還能降低生產(chǎn)成本、達(dá)到節(jié)能減排的目的，而這些新材料并未在教材中涉及或及時更新。同時，教師的授課方式仍較為落后，還是以講解傳統(tǒng)材料為主，而極少介紹新材料。這樣，學(xué)生覺得課程枯燥、興趣不高。同時，在今后工作中遇到新材料時，也會顯得手足無措。

1.3課程思政融入教學(xué)過程較為滯后

如前所述，土木工程材料對工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量起著決定性作用。因此，如何將思政教育融入土木工程材料課程教學(xué)中，也是授課教師必須進(jìn)行的重點教學(xué)工作。這要求學(xué)生在具備專業(yè)綜合能力的同時，更應(yīng)該樹立高尚的工程素養(yǎng)和愛國情懷。然而，目前教師在教學(xué)過程中仍主要是講授教材中的知識點，而忽略了引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)良好的思想道德素養(yǎng)。

2針對存在的問題提出的改革與創(chuàng)新方案

2.1優(yōu)化并整合教學(xué)內(nèi)容

由于課程內(nèi)容涉及繁多且課時安排較少，對此將原有教學(xué)內(nèi)容做出了適當(dāng)調(diào)整。例如，將專業(yè)性較強或目前使用較少的材料，如合成高分子材料與木材等，調(diào)整為學(xué)生自學(xué)章節(jié)?？紤]到金屬材料、無機膠凝材料、混凝土、瀝青等為常用的基礎(chǔ)性工程材料，故增加了相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)課時。同時，減少其他次要建筑材料章節(jié)的學(xué)時，如天然石材、建筑砂漿、墻體材料與建筑玻璃陶瓷等。這樣，學(xué)生更清楚本課程的學(xué)習(xí)重點，化繁為簡，以提高學(xué)習(xí)的積極性。此外，整合關(guān)聯(lián)性較強的章節(jié)內(nèi)容。例如，將材料的耐久性、水泥石的腐蝕與防護(hù)、混凝土的耐久性等內(nèi)容以一個專題的形式進(jìn)行融合，系統(tǒng)講解水泥和混凝土的耐久性破壞機理、防護(hù)措施等，并介紹目前相關(guān)研究的進(jìn)展與熱點，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2改進(jìn)教學(xué)方法

由于土木工程材料種類眾多，且教材多以文字?jǐn)⑹鰹橹?，如果教師仍采用傳統(tǒng)講授的方式，則無法調(diào)動學(xué)生的積極性。因此，在授課時可以借助多媒體媒介，以多元化的方式（短視頻、圖片動畫）把專業(yè)知識融入其中。同時，利用“雨課堂”等新興網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生可以在線提問，并設(shè)有互動討論區(qū)。在課堂利用學(xué)習(xí)平臺發(fā)布“問題”，學(xué)生在線回答，并及時查看結(jié)果，增加了師生互動，進(jìn)而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。此外，在教學(xué)過程中增加新材料和新工藝的介紹，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授建筑砂漿章節(jié)時，引出“建筑3D打印技術(shù)”，介紹該技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程、材料特性、技術(shù)特點以及其應(yīng)用前景等。在講授混凝土與墻體材料時，提出“廢棄的混凝土或磚塊能否破碎后，作為骨料用于成型新的混凝土？”的問題，這樣便引出“再生骨料混凝土”的概念，并介紹其相關(guān)的知識點以及研究和應(yīng)用現(xiàn)狀等；在石膏章節(jié)，講解到“生產(chǎn)建筑石膏的原材料除了天然二水石膏外，還可以利用工業(yè)副產(chǎn)品石膏”時，重點引出本地區(qū)存在的大量“磷石膏”，并介紹“磷石膏”的來源、生產(chǎn)建筑石膏的現(xiàn)狀及存在的技術(shù)難點，這樣不僅引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)節(jié)能減排的意識，還能激發(fā)他們的科研興趣。

2.3課程思政融入教學(xué)過程

在講授土木工程材料的發(fā)展進(jìn)程中，突出我國悠久的建筑發(fā)展歷史和所取得的輝煌成就，以增強學(xué)生民族自豪感。在講授天然石材時，介紹坐落于河北省趙縣的趙州橋，其是世界上現(xiàn)存年代久遠(yuǎn)、跨度最大、保存最完整、世界橋梁史上首創(chuàng)“敞肩拱”結(jié)構(gòu)的石拱橋。在講授無機膠凝材料章節(jié)時，引出我國南北朝時期出現(xiàn)的“三合土”建筑材料，是由黃土、石灰和細(xì)砂組成，可加糯米、蛋清、紅糖以及動物血等添加劑，并且明朝《天工開物》和清朝《宮式石橋做法》等史料已記載了“三合土”的制備工藝。在介紹新工程材料科技發(fā)展的同時，突出我國在新材料、新工藝方面的重大技術(shù)，以激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。例如，在講解金屬材料時，引出我國國家體育場——鳥巢，它將中國傳統(tǒng)文化中的鏤空技術(shù)、陶瓷的紋路以及現(xiàn)代最先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計完美地融合在一起。在講解混凝土?xí)r介紹“港珠澳大橋”，運用了多項混凝土新技術(shù)，以達(dá)到超高力學(xué)性能和耐久性能，破解了多項世界技術(shù)難題。通過向?qū)W生展示我國這些舉世聞名的現(xiàn)代工程，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)求真務(wù)實的科學(xué)態(tài)度和精益求精的“工匠精神”，并讓學(xué)生培養(yǎng)崇高愛國主義精神。強調(diào)土木工程材料對工程質(zhì)量的重要作用，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)工程責(zé)任意識和職業(yè)操守。在課程上，向?qū)W生展示由于材料質(zhì)量缺陷引發(fā)的重大工程事故。如2011年武夷山公館大橋發(fā)生坍塌事故、2019年長沙某住宅商住混凝土重大質(zhì)量事故等，以強調(diào)材料的選擇、生產(chǎn)、使用、檢驗評定、儲運、保管等環(huán)節(jié)的絲毫失誤都可能造成工程質(zhì)量缺陷，甚至造成重大工程質(zhì)量事故。同時，在講解土木工程材料相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時，要重點強調(diào)工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的重要性，并且要求學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。例如，在混凝土配合比試驗中，要求學(xué)生按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗操作，同時與未按標(biāo)準(zhǔn)的情況（如隨意加拌合水、振搗不充分等）進(jìn)行對比，分析各組試件力學(xué)性能的差異性，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識到嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的重要性。使學(xué)生在未來建設(shè)工作中謹(jǐn)記工程安全重于泰山，培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)以及遵紀(jì)守法的意識。

3結(jié)語

土木工程材料作為土建專業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)好本課程對于學(xué)生掌握相關(guān)材料特性以及正確合理選用材料具有重要作用。由于本課程涉及內(nèi)容眾多、課時安排較少，同時新材料不斷涌現(xiàn)等，這就要求授課教師需緊密貼合新時代發(fā)展并綜合專業(yè)需求，通過不斷的教學(xué)改革與創(chuàng)新，改善土木工程材料授課背景，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)能適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的土建類高水平人才。

作者:黃謙 單位:長江師范學(xué)院 土木建筑工程學(xué)院

土木工程材料教學(xué)改革篇2

人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會服務(wù)、文化傳承創(chuàng)新、國際交流與合作是國家和社會賦予高校的主要職能。立德樹人是中國特色社會主義教育事業(yè)的根本任務(wù),也是高校的時代使命。教學(xué)和科研是高等院校的永恒話題,對高校教師而言,教學(xué)是立身之本、科研是發(fā)展之道。對于人才培養(yǎng)而言,教學(xué)和科研關(guān)系密切,二者相輔相成[1]。從根本上說,科研是探索未知的世界,是教學(xué)的“源”;教學(xué)是繼承已知的知識、技能和經(jīng)驗,是科研的“流”。柏林大學(xué)創(chuàng)始人威廉·馮·洪堡指出,大學(xué)科研是直接服務(wù)于教學(xué)和人才培養(yǎng),并把科研和教學(xué)相結(jié)合的理念作為柏林大學(xué)的教學(xué)基本準(zhǔn)則。錢偉長先生的“拆圍墻”理論指出,大學(xué)必須拆除教學(xué)與科研之間的高墻,教學(xué)沒有科研做底蘊就是沒有觀點的教育、沒有靈魂的教育。高等教育以能力和素質(zhì)培養(yǎng)為核心。湖北文理學(xué)院土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中培養(yǎng)目標(biāo)包括具備較扎實的專業(yè)理論知識、較強的工程實踐創(chuàng)新能力和一定的科研素養(yǎng)。理論知識、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)三方面的要求是相互關(guān)聯(lián)的,如圖1所示。在課堂教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮科研的育人功能,促進(jìn)科研與教育相結(jié)合,著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維和科研能力[2]。科教融合是先進(jìn)的教學(xué)理念,是高校人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略選擇[3-4]。吳愛華等[5]認(rèn)為實施科教結(jié)合協(xié)同育人行動計劃對于推動人才培養(yǎng)水平和創(chuàng)新能力提升有積極成效。因此,開展科教協(xié)同理念應(yīng)用于專業(yè)人才培養(yǎng)的探索和實踐是一件非常有意義的工作。科教融合協(xié)同育人還存在將學(xué)科特色、科研成果與育人情懷有機融入教學(xué)、教材、課堂的路徑不暢通,最新的科研成果并沒有完全融入課堂教學(xué)中,導(dǎo)致所培養(yǎng)的畢業(yè)生工程實踐創(chuàng)新能力欠缺[6-7]等問題。

高校教師不僅要讓學(xué)生掌握課程基本理論,更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。文章以土建類專業(yè)必修課土木工程材料課程為例,針對科教協(xié)同理念用于課程教學(xué)改革實踐進(jìn)行了探討。將科研項目、科研活動引入課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中,以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,開闊學(xué)生學(xué)術(shù)視野為目的,提出“理論知識、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)”三位一體教學(xué)目標(biāo),以培養(yǎng)有扎實理論基礎(chǔ)、良好創(chuàng)新能力及較好科學(xué)素養(yǎng)為育人目標(biāo)。通過在教學(xué)中不斷融入科學(xué)研究的思維、方法和成果,探索實踐出一套緊跟時代發(fā)展,培養(yǎng)優(yōu)秀土建類專業(yè)人才的教學(xué)模式。結(jié)合任課教師所承擔(dān)的工程服務(wù)及科研項目,將工程實際融入土木工程材料課程實踐中,在講好教材基本理論的同時,延伸學(xué)科發(fā)展前沿和工程熱點問題,開闊學(xué)生的眼界和視野,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。在課堂教學(xué)中強調(diào)職業(yè)道德、刻苦鉆研、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纫庾R,培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣;積極引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生參加教師的各種課題,強化學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和運用所學(xué)解決工程實際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐動手能力。

一、土木工程材料課程性質(zhì)及教學(xué)困境

(一)土木工程材料課程定位

土木工程材料是一門主要研究各種建筑材料的組成、構(gòu)造、生產(chǎn)與加工方法、技術(shù)性能、質(zhì)量檢驗及如何選用的學(xué)科[8]。課程教學(xué)內(nèi)容涉及材料的基本性質(zhì)、氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土與砂漿、墻體材料、建筑鋼材、木材、石材、瀝青與防水材料、合成高分子材料、絕熱材料與吸聲材料,以及建筑裝飾材料等[9]。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握常用土木工程材料的基本性質(zhì)、技術(shù)性能、質(zhì)量控制要求及檢測方法,了解材料的制備、性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,以及性能改善的途徑,能針對不同工程要求正確合理地選用材料,為畢業(yè)后在材料的選擇、優(yōu)化設(shè)計、施工和管理打下基礎(chǔ)[10]。課程教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識、專業(yè)技能和綜合能力所需的相關(guān)知識,達(dá)到知識、能力和素養(yǎng)的全面培養(yǎng),教學(xué)目標(biāo)具體如圖2所示。

(二)土木工程材料課程特點

土木工程材料種類繁多,課程內(nèi)容相對龐雜,概念術(shù)語多[11]。如無機膠凝材料中的氣硬性膠凝材料有石膏、石灰、水玻璃和菱苦土四種,而有機膠凝材料包括瀝青、樹脂、橡膠等。通用硅酸鹽水泥按混合材料的品種和摻量分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。定性的文字性描述或經(jīng)驗規(guī)律的結(jié)論較多[12]。如同一種材料的孔隙率越大,其密實度越低,材料的表觀密度越小,強度越小。材料的開口孔隙率越高,其耐水性、抗?jié)B性、抗腐蝕性能越差。實踐性與綜合性強[12]。土木工程材料是指工程建設(shè)中所使用的各種材料及其制品的總稱,是決定建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計形式和施工方法的重要因素,課程所涉及的各種材料與實際工程聯(lián)系極為緊密。

(三)土木工程材料課程教學(xué)困境

目前,土木工程材料課程在教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容跟不上新材料、新工藝、新技術(shù)和新規(guī)范的更新速度,教材內(nèi)容滯后于實際;理論教學(xué)和實踐應(yīng)用脫節(jié);教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃,學(xué)習(xí)主動性不強等問題[13]。對于教材和教學(xué)內(nèi)容滯后于實際的問題通過引入教師的科研項目和科研成果可有效緩解;通過介紹教師主持或參加的社會服務(wù)及生產(chǎn)實踐性項目可以實現(xiàn)理論知識和工程實踐應(yīng)用的有效銜接;在教學(xué)過程中通過采用問題為導(dǎo)向、啟發(fā)性和研究性教學(xué)方法可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。

二、科教協(xié)同理念下的土木工程材料課程教學(xué)改革

根據(jù)土木工程材料課程定位、課程特點及教學(xué)困境,在深化科研工作促進(jìn)教學(xué)改革的指引下,從科研工作凝練轉(zhuǎn)化為育人素材和資源的銜接點、課程教學(xué)中挖掘科研工作與專業(yè)知識的切入點、科教協(xié)同理念的實施路徑、科教協(xié)同理念實踐效果等方面分別闡述,深入探討科教協(xié)同教學(xué)理念在土木工程材料課程教學(xué)中的應(yīng)用和實踐。

(一)科研工作轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材的銜接點

土木工程材料課程一般包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩部分。理論教學(xué)中關(guān)于科研活動或科研成果轉(zhuǎn)化為育人資源的銜接點有:講解學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識、研究現(xiàn)狀和前沿動態(tài)發(fā)展趨勢,用科學(xué)的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、嚴(yán)密的邏輯講解知識點,熏陶感染學(xué)生,吸納學(xué)生參與教師的縱向橫向等各級各類研究課題,指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽活動,申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,指導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文,面對面交流學(xué)習(xí)成果和成效。實驗教學(xué)過程中的銜接點有:組織學(xué)生參觀實驗室等科研場所,指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案,在完成驗證性實驗的基礎(chǔ)上開展探索性實驗,組織學(xué)生到建材市場、混凝土攪拌站、構(gòu)件制作廠、施工場地等地開展現(xiàn)場調(diào)研。這些都可以考慮深入挖掘并凝練轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材和育人資源。

(二)課堂教學(xué)理論知識與科研成果切入點

引入教學(xué)大綱之外的教學(xué)內(nèi)容需謹(jǐn)慎,要妥善選擇好教學(xué)切入點,控制好專業(yè)發(fā)展新成果引入的深度和廣度[14]。如果科研成果引入得太專業(yè)太深奧可能適得其反,不利于提升課堂教學(xué)質(zhì)量。一方面,如果忽視了本科生的基本學(xué)情,知識點太深太難會占用較多課時,甚至?xí)箤W(xué)生有退怯畏懼心理,從而失去學(xué)習(xí)信心;另一方面學(xué)術(shù)性太強使授課成了學(xué)術(shù)報告,使得部分學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣降低?？平虆f(xié)同理念和課堂教學(xué)的切入點,不僅要將土木工程材料學(xué)科最新研究成果和發(fā)展方向傳授給學(xué)生,激發(fā)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和自我成才的動力,而且要讓學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容感興趣、愿意聽并且聽得懂。因此,在教學(xué)方法選擇、教學(xué)方案設(shè)計時要深入思考,在教學(xué)過程實施中要適時根據(jù)學(xué)生課堂參與度、學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情等作相應(yīng)調(diào)整。

(三)科教協(xié)同的教學(xué)實施方式

在講解土木工程材料重要性時,采用問題式教學(xué)方式引入Astructuralengineerwhoisignorantaboutthe“insandouts”ofthecivilengineeringmaterialscanneverbeacompetentdesigner這句話的翻譯。中文的意思是不知道土木工程材料的來龍去脈,就只能是一位不稱職的土木工程師。進(jìn)一步讓學(xué)生思考為什么說不懂土木工程材料的土木工程技術(shù)人員是不稱職的。材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ),材料費一般占工程造價的50%~60%,選擇物優(yōu)價廉的材料對降低工程造價、節(jié)省建設(shè)投資意義重大。材料也是建筑物的質(zhì)量基礎(chǔ),是決定其結(jié)構(gòu)設(shè)計形式和施工方法的重要因素,進(jìn)一步加深學(xué)生對課程的重視。因此,學(xué)好土木工程材料課程對于一個合格的土木工程職業(yè)人員是非常重要的。土木工程材料的發(fā)展歷史是人類文明進(jìn)步和生產(chǎn)力水平不斷提高的見證,是人類在生產(chǎn)活動中不斷探索實踐中的選擇。采用啟發(fā)式教學(xué)介紹土木工程材料的發(fā)展史,歷經(jīng)古代、近代和現(xiàn)代三個階段,表明了事物發(fā)展是前進(jìn)性與曲折性的統(tǒng)一,要用發(fā)展的眼光來看待問題,鼓勵學(xué)生要敢于創(chuàng)新,勇攀高峰。正確看待挫折和失敗,對學(xué)生正確認(rèn)識事物發(fā)展的曲折性和前進(jìn)性有重要意義?？蓴U展延伸到中國共產(chǎn)黨是歷史和人民的選擇,引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想和愛國主義情懷,激發(fā)學(xué)生勇敢地肩負(fù)起時代賦予的光榮使命。

講解土木工程材料發(fā)展方向時,給學(xué)生布置開放性作業(yè),即以小組為單位查閱文獻(xiàn)和相關(guān)資料論述土木工程材料未來發(fā)展前景和趨勢。每個小組根據(jù)完成的調(diào)查報告展開互動交流,教師作點評總結(jié)。通過資料搜集、文獻(xiàn)總結(jié)、小組合作、互動交流的方式提高學(xué)生課堂參與度和學(xué)習(xí)熱情。講解鋼筋混凝土的起源時,通過故事引入其發(fā)明者既不是工程師,也不是建筑材料專家,而是一位園藝師。他從打碎的花盆里花木根系縱橫交錯將松軟的泥土牢牢連在一起的發(fā)現(xiàn)中得到啟發(fā),將鐵絲仿照花木根系編成網(wǎng)狀,然后與水泥、砂石攪拌砌花壇,有效避免了花壇被游客踏碎。通過這個案例引導(dǎo)學(xué)生要主動思考探索,養(yǎng)成觀察自然現(xiàn)象的習(xí)慣,培養(yǎng)觀察事物的興趣和能力,鍛煉創(chuàng)新能力,主動去調(diào)查、去體驗、去探索分析,這樣才能全面、細(xì)致、深入地了解事物,才能透過事物的表面抓住事物的本質(zhì)。講解土木工程材料標(biāo)準(zhǔn)時,采用案例教學(xué)法引入偷工減料豆腐渣工程致使發(fā)生工程事故,強化學(xué)生對標(biāo)準(zhǔn)重要性的理解。進(jìn)一步介紹標(biāo)準(zhǔn)的知識點,土木工程材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是對材料產(chǎn)品統(tǒng)一制定的技術(shù)要求和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),其內(nèi)容主要包括:產(chǎn)品規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗方法、驗收規(guī)則、標(biāo)志、運輸和儲存注意事項等。它一方面可促進(jìn)企業(yè)加強管理,提高生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量;另一方面,使用部門應(yīng)當(dāng)按標(biāo)準(zhǔn)選用材料,使設(shè)計和施工標(biāo)準(zhǔn)化,從而加快施工進(jìn)度,降低工程造價。同時,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是生產(chǎn)和使用單位對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行驗收、確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的依據(jù)。工程從業(yè)人員在設(shè)計、研發(fā)或施工時必須養(yǎng)成嚴(yán)格遵守國家、行業(yè)或地方各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的習(xí)慣,強化學(xué)生遵紀(jì)守法意識,牢記土木工程師的社會責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)。

結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和教師所承擔(dān)的各類課題項目,尋找讓學(xué)生參與各課題的切入點,將科研工作滲透到課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中,通過理論與實踐結(jié)合,一方面讓學(xué)生將理論知識運用到實際工程問題中;另一方面鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。在教師主持的磷石膏改性及其資源化利用項目中,帶領(lǐng)學(xué)生去磷化工廠磷石膏堆場實地調(diào)研,在了解到作為大宗固體廢棄物的磷石膏的快速減量消納是工廠復(fù)工復(fù)產(chǎn)的前提時,學(xué)生興趣得到激發(fā),對磷化工廠的生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)工藝和生產(chǎn)流程產(chǎn)生了一定的興趣。講解了磷石膏的性能與技術(shù)要求,介紹了項目的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及研究方案,學(xué)生在參加磷石膏改性固化劑研發(fā)時,掌握了固化劑的組成材料及配方、作用原理。在道路建筑材料和墻體材料中實現(xiàn)資源的合理化利用是磷石膏快速減量消納的主要方式。磷石膏在道路工程中作為墊層能有效解決磷石膏遇水軟化導(dǎo)致耐久性、耐候性差的問題,而磷石膏改性制免燒磚應(yīng)用于墻體材料中,學(xué)生需要掌握原料配比、攪拌成型、養(yǎng)護(hù)、力學(xué)性能測試等全部流程和注意事項。通過參與科研項目,學(xué)生對課堂所學(xué)的磷石膏生產(chǎn)工藝與品種、水化與硬化、基本性能、技術(shù)要求及應(yīng)用有了更深刻的理解,科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到同步提升。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)主要訓(xùn)練學(xué)生材料性能檢測常用試驗儀器設(shè)備的操作,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、團(tuán)隊合作意識及愛護(hù)公共財物的良好習(xí)慣。對于成績優(yōu)異的學(xué)生在完成驗證性項目后可進(jìn)一步開展綜合探索性項目,理論聯(lián)系實際,更好地鞏固課堂所學(xué),強化學(xué)生利用試驗手段解決工程技術(shù)問題的能力,提高其綜合素質(zhì)。講解通用硅酸鹽水泥時以生態(tài)文明為切入點,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的生態(tài)環(huán)境觀。硅酸鹽水泥摻加不同比例的粉煤灰、爐渣等大宗固體廢棄物材料,不僅可以增加固廢材料的消納方式和出路,還可以改善水泥的性能,既變廢為寶,又可為創(chuàng)建“資源節(jié)約,環(huán)境友好”社會作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。日愈嚴(yán)重的全球十大環(huán)境問題對社會提出了巨大挑戰(zhàn),作為環(huán)境保護(hù)的主力軍,青年學(xué)生要堅信綠水青山就是金山銀山,努力學(xué)習(xí),積極探索,勇于擔(dān)起重任,找尋合理可行的解決方法,為建設(shè)美麗中國而奮斗。

三、科教協(xié)同理念下土木工程材料課程教學(xué)實踐與改革成效

圍繞“理論知識、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)”三位一體的教學(xué)目標(biāo),在課堂教學(xué)中突出了科研工作在人才培養(yǎng)中的重要作用,實現(xiàn)了科研與教學(xué)協(xié)同育人的融通。通過科教協(xié)同理念的探究與實踐使學(xué)生在理論知識、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)等方面得到了較大進(jìn)步,學(xué)習(xí)興趣提高,課堂參與度提升,互動氛圍更濃,學(xué)習(xí)主動性和自主學(xué)習(xí)能力更強,學(xué)習(xí)的目的性更加明確,從被動接受知識的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成自主學(xué)習(xí),對于課堂教學(xué)內(nèi)容的理解顯著增強,鞏固并夯實了專業(yè)理論知識,理論聯(lián)系實際、理論應(yīng)用于實際做得更好。學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動積極性更高,創(chuàng)新意識增強,且更加熱愛創(chuàng)新,實踐動手能力及創(chuàng)新能力有明顯提高?；诳平虆f(xié)同理念,在教師的帶動和引領(lǐng)下,學(xué)生從事科學(xué)研究的興趣有所提高,學(xué)術(shù)視野有所開闊,激發(fā)了做科研的興趣和潛力。學(xué)生在教師的鼓勵、支持和指導(dǎo)下更早接觸科研活動,在文獻(xiàn)資料檢索、項目背景調(diào)研、實驗方案設(shè)計、項目申報、學(xué)術(shù)論文撰寫等方面有了全方位針對性訓(xùn)練和培養(yǎng),學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力得以提升,不斷養(yǎng)成了良好的科學(xué)思維習(xí)慣,以及求真務(wù)實、踏實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?學(xué)生身心得到全面發(fā)展。學(xué)生的科研實踐水平和能力逐步提高,科研素養(yǎng)等綜合素質(zhì)更強,參加專業(yè)相關(guān)學(xué)科競賽,公開發(fā)表論文、申請專利、申請軟件著作權(quán)、申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的人明顯增多。根據(jù)對教學(xué)試點班級科教協(xié)同理念實施效果的信息收集和跟蹤調(diào)查。試點班級學(xué)生共47人,土木工程材料課程及格率為100%,與上一屆教學(xué)班級考試結(jié)果對比,最高分及平均成績均有所提高,學(xué)生參加各類學(xué)科競賽人數(shù)占全班總?cè)藬?shù)的70%,學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目7項,獲批立項大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目5項,其中國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目2項,公開發(fā)表論文10篇次,申請國家實用新型專利3件,試點班榮獲校級“優(yōu)良學(xué)風(fēng)班”榮譽稱號。統(tǒng)計結(jié)果表明,科教協(xié)同理念在試點班級土木工程材料課程教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果,可啟迪學(xué)生的科研思維,強化知識應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

四、結(jié)語

湖北文理學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院土木工程材料課程教學(xué)團(tuán)隊,把握科教協(xié)同理念的深刻內(nèi)涵,對于科研工作凝練轉(zhuǎn)化為育人資源的銜接點、研究成果與專業(yè)知識的切入點以及科教協(xié)同理念的實施路徑等進(jìn)行了探究,提出的“理論知識、創(chuàng)新能力、科研素養(yǎng)”三位一體的教學(xué)模式收效顯著。教育者先受教育,讓教師更好承擔(dān)起學(xué)生健康成長指導(dǎo)者和引路人的責(zé)任。高校教師要不斷提升育人水平,讓學(xué)生掌握課程的基本理論知識,更應(yīng)該通過教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。在教學(xué)中不斷融入科研思維、方法和成果,培養(yǎng)學(xué)生運用課堂所學(xué)知識解決工程實際問題,強化學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐動手能力。科教協(xié)同理念不僅增強了教學(xué)團(tuán)隊教師教學(xué)水平和科研能力,而且提升了學(xué)生專業(yè)技能和綜合能力。基于科教協(xié)同育人理念,通過科研工程實踐和教學(xué)的相互結(jié)合,互相促進(jìn),達(dá)到了教學(xué)與科學(xué)研究的和諧統(tǒng)一,增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和課堂參與度,強化了對學(xué)生知識應(yīng)用、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)的培養(yǎng),為學(xué)生畢業(yè)后較快成為適應(yīng)新時代新形勢下土建類專業(yè)人才打下了基礎(chǔ)。

作者:曾剛 李崢 王元元 徐福衛(wèi) 單位:湖北文理學(xué)院 土木工程與建筑學(xué)院

土木工程材料教學(xué)改革篇3

為主動應(yīng)對人工智能、云計算、智能化等現(xiàn)代科技發(fā)展帶來的產(chǎn)業(yè)變革與技術(shù)革新，教育部提出了“新工科”建設(shè)理念，其宗旨在于不斷適應(yīng)社會發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的復(fù)合應(yīng)用型人才，為我國高等工程教育的改革帶來了新機遇并指明了新方向[1]。在新工科建設(shè)背景下，土木工程學(xué)科向著工業(yè)化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。圍繞國家戰(zhàn)略需求，順應(yīng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級趨勢，智能建造專業(yè)應(yīng)運而生。目前，各大高校對智能建造專業(yè)的建設(shè)十分重視，但大多數(shù)局限于理論教學(xué)的改革和體系構(gòu)建，忽略了實踐教學(xué)的完善。事實上，實踐教學(xué)作為強化學(xué)生實踐能力的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新意識，重塑創(chuàng)新思維的重要推手[2-3]?！巴聊竟こ滩牧蠈嶒灐笔侵悄芙ㄔ鞂I(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的專業(yè)必修課，重點針對土木工程材料制備及其性能測試，以及原材料性質(zhì)檢測等開展實踐教學(xué)設(shè)計，已成為提高學(xué)生工程創(chuàng)新能力的重要課程。該課程的學(xué)習(xí)可幫助學(xué)生熟悉土木工程材料實驗的基本原理，掌握材料各項性能的檢測方法，培養(yǎng)設(shè)計實驗、收集、處理、分析與解釋數(shù)據(jù)的能力，以及培養(yǎng)主動發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、創(chuàng)新性解決問題的能力。本文以福建工程學(xué)院智能建造專業(yè)為例，探討新工科理念下土木工程材料實驗教學(xué)的改革舉措，以期為相關(guān)實踐教學(xué)改革提供借鑒與參考。

1土木工程材料實驗教學(xué)過程中存在的問題

1.1教學(xué)模式老化

許多高校在開展土木工程材料實驗教學(xué)的過程中仍沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。課前，學(xué)生通過預(yù)習(xí)了解實驗內(nèi)容并完成預(yù)習(xí)報告；課中，針對實驗基本原理、操作流程與注意事項，通過老師先講解、學(xué)生后操作的形式，完成實驗內(nèi)容教學(xué)和實驗數(shù)據(jù)記錄；課后，學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)與規(guī)律并撰寫實驗報告。傳統(tǒng)教學(xué)模式仍以教師灌輸知識為主導(dǎo)，學(xué)生被動接受知識，而后機械性地重復(fù)實驗操作，這種教學(xué)氛圍較為枯燥乏味，容易使學(xué)生失去興趣與動力[4]。在此過程中，學(xué)生缺乏對知識應(yīng)用的主動性與創(chuàng)造性，導(dǎo)致無法形成基本的創(chuàng)新意識，學(xué)生分析和解決問題能力得不到較好的鍛煉，難以達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

1.2實驗內(nèi)容固化

大部分高校的土木工程材料實驗均是成熟的驗證性試驗，缺乏綜合性和設(shè)計性實驗[5]。實驗主要包括：水泥細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、強度等級；骨料表觀密度、堆積密度與顆粒級配；混凝土制備及其和易性和強度等級測定。這類傳統(tǒng)的驗證性實驗無法保證教學(xué)內(nèi)容的實效性和前沿性，也激發(fā)不了學(xué)生的積極性與探索欲，難以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與自主解決問題的能力，更無法拓展學(xué)生的開放性思維，不符合新工科建設(shè)背景下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的核心思想。

1.3考核評價單一

實驗課程的考核指標(biāo)多以預(yù)習(xí)情況和實驗報告為主，而這種考核評價模式過于片面、單一[6]。由于實驗內(nèi)容基本相同，學(xué)生的預(yù)習(xí)報告和實驗報告的相似度高，經(jīng)常出現(xiàn)抄襲的現(xiàn)象且難以甄別，無法全面客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和掌握程度，也不易準(zhǔn)確評價學(xué)生的動手能力，更難以評估學(xué)生的創(chuàng)新思維及自主解決問題的能力。同時，這類評價方法也消磨了學(xué)生自主創(chuàng)新實驗的熱情與興趣，不利于學(xué)生分析能力和創(chuàng)新思考能力的培養(yǎng)。

1.4實驗室管理制度陳舊

大部分高校的本科教學(xué)實驗室僅對本科生課程實驗開放，本科生只能完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，難以利用實驗室資源自主開展探索性實驗。這無法滿足本科生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)硬件條件，極大限制了教學(xué)模式的改革和實驗內(nèi)容的更新，同時也極大浪費了實驗室的儀器設(shè)備資源[7]。

2基于新工科理念的土木工程材料實驗教學(xué)改革舉措

2.1以學(xué)生自主創(chuàng)新實驗為主的實驗教學(xué)模式

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，可利用慕課等網(wǎng)絡(luò)資源引導(dǎo)學(xué)生在課前完成實驗內(nèi)容基礎(chǔ)知識的識記與理解，并通過“雨課堂”等APP提供的課前小測，保障學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量。課程內(nèi)容主要以開放性的問題為主，如：以增強混凝土強度，提升水泥基材料耐久性等為導(dǎo)向，組織學(xué)生分組收集資料與自主學(xué)習(xí)研討，提出解決問題的設(shè)想（依據(jù)）與實驗方案，并由專任教師點評講解，分析設(shè)想依據(jù)的科學(xué)性與研究方案的可行性，同時加深學(xué)生對知識點的理解與掌握。而后學(xué)生運用所學(xué)知識開始自主實驗，最后學(xué)生通過分析實驗結(jié)果與規(guī)律，提出知識點的創(chuàng)新應(yīng)用。這種以學(xué)生自主創(chuàng)新實驗為主的教學(xué)模式，不僅能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)新知識的熱情與興趣，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生自行設(shè)計實驗、自主解決問題、開展探索性研究的能力。

2.2實驗內(nèi)容多樣化

新工科背景下“土木工程材料實驗”課程設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)，除了使學(xué)生獲得專業(yè)所必需的試驗基本技能，具備解決一般土木工程材料檢驗問題的能力外，更注重創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。除了傳統(tǒng)的驗證性實驗外，可與地方經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求相結(jié)合，適當(dāng)增加些開放型課題實驗，激發(fā)學(xué)生的興趣與主動性。例如：福建工程學(xué)院地處于福建沿海地區(qū)，可提供海砂海水混凝土研制、混凝土耐腐蝕性研究及透水混凝土耐磨性能提升研究等實驗課題，供學(xué)生自主選擇，以豐富學(xué)生的實驗內(nèi)容。學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識點，并通過自主查閱資料設(shè)計方案，解決問題。這類舉措能解除學(xué)生的思維限制，提升學(xué)生在實驗過程中的自主性，同時促進(jìn)課程實驗與理論的協(xié)同配合，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新解決實際問題的能力與創(chuàng)新意識，而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力具有現(xiàn)實意義。

2.3考核評價多元化

教學(xué)模式和實驗內(nèi)容的改革可激發(fā)學(xué)生的興趣與學(xué)習(xí)熱情，并為學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)提供條件，而合理的考核評價方法則是保障教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效果的基礎(chǔ)[8]。除了預(yù)習(xí)報告和實驗報告，可對學(xué)生的方案設(shè)計、實驗操作和分析總結(jié)等多環(huán)節(jié)進(jìn)行考核。最終，將各環(huán)節(jié)成績按一定比例計入總成績。其中，方案設(shè)計中側(cè)重考查設(shè)想依據(jù)來源的合理性及文獻(xiàn)收集與總結(jié)能力；實驗操作中側(cè)重考查操作規(guī)范；分析總結(jié)側(cè)重考查規(guī)律分析和機理解釋的科學(xué)性。這種多元化考核方法可縮小單一方式對學(xué)習(xí)效果評估的偏差，從而使得考核結(jié)果更為客觀、全面，不僅有利于整體評估學(xué)生對土木工程材料知識點的掌握與應(yīng)用情況，而且有助于從專業(yè)視角評估學(xué)生從土木工程材料創(chuàng)新提升的角度思考問題、組織協(xié)調(diào)、收集信息的實踐能力。

2.4實驗室開放制度的建立

實驗室開放制度的建立是土木工程材料實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ)。受到有限課時量的制約，在課余時間開放實驗室可為本科生自主開展創(chuàng)新實驗提供硬件保障。首先，需要出臺完善的實驗室申請、使用及維護(hù)準(zhǔn)則，這是保障實驗室開放運行有序、有效進(jìn)行的前提。同時，也需要建立消防安全、設(shè)備管理、耗材管理、環(huán)境衛(wèi)生管理等相關(guān)制度體系，以及學(xué)生自主使用實驗室及相關(guān)儀器設(shè)備的使用細(xì)則。此外，學(xué)生必須經(jīng)過實驗室管理員的安全培訓(xùn)，在完成相關(guān)考核并合格后才可進(jìn)入實驗室。學(xué)生應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《實驗中心安全管理制度》和《實驗中心消防安全管理規(guī)定》的相關(guān)要求，確保實驗時的人身安全和實驗室財產(chǎn)安全。其次，可通過網(wǎng)頁建立一套實驗室及儀器設(shè)備的申請、預(yù)約與管理系統(tǒng)，保障實驗室對學(xué)生的有序開放。最后，可在學(xué)生中選拔有責(zé)任心的負(fù)責(zé)人，協(xié)助指導(dǎo)教師進(jìn)行日常實驗室的管理工作。

3結(jié)語

隨著新工科建設(shè)的不斷發(fā)展，對人才創(chuàng)新意識和創(chuàng)新應(yīng)用能力的要求也日漸提升。土木工程材料實驗作為“新工科”智能建造專業(yè)的專業(yè)必修課，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新應(yīng)用能力的重要環(huán)節(jié)?；谛鹿た平ㄔO(shè)理念，探討了改革土木工程材料實驗教學(xué)的可行路徑，創(chuàng)新了以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新實驗?zāi)芰槟康牡膶嶒灲虒W(xué)模式，更新補充了問題解決型的實驗內(nèi)容，提出了多元化改革考核評價方法，建立了實驗室開放制度，為學(xué)生自主開展創(chuàng)新實驗提供硬件保障。以上舉措將為創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供借鑒。

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作者:楊宇 張筱逸 單位:福建工程學(xué)院 土木工程學(xué)院