《土木工程材料》課程教學(xué)改革與實(shí)踐創(chuàng)新

第第頁《土木工程材料》課程教學(xué)改革與實(shí)踐創(chuàng)新【摘要】對(duì)《土木工程材料》課程教學(xué)體系及內(nèi)容改革，從精選課程內(nèi)容，提高教學(xué)效率出發(fā)，結(jié)合試驗(yàn)過程優(yōu)化，完善工程實(shí)際知識(shí)儲(chǔ)備，充分利用教學(xué)資源，加強(qiáng)學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)，化抽象為具象，弱化知識(shí)難點(diǎn)，提升專業(yè)自豪感，激發(fā)學(xué)習(xí)激情。

【關(guān)鍵詞】《土木工程材料》；教學(xué)改革；優(yōu)化課堂；創(chuàng)新試驗(yàn)

《土木工程材料》是土木工程專業(yè)必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起著承前啟后的作用，為土木工程專業(yè)的后續(xù)課程奠定必要基礎(chǔ)理論，給將要從事建筑、結(jié)構(gòu)、施工等土木工程專業(yè)工作的學(xué)生儲(chǔ)備基本理論知識(shí)。由于土建類材料品種繁多，各材料相對(duì)獨(dú)立，每一種材料的原材料、生成工藝、技術(shù)性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域、檢驗(yàn)方式及儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娌槐M相同，且行業(yè)規(guī)范與國家規(guī)范不斷更新，導(dǎo)致《土木工程材料》課程內(nèi)容繁瑣，內(nèi)在聯(lián)系相對(duì)較小，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映其內(nèi)容“雜亂多，難記憶”。為解決具體問題，切實(shí)鞏固和提高教學(xué)質(zhì)量，筆者對(duì)《土木工程材料》進(jìn)行了教學(xué)與實(shí)踐的改革嘗試，著重提高教學(xué)效率，精選課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生積極性，引工程實(shí)例入課堂，力求培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和自主創(chuàng)新意識(shí)。

一、精選課程內(nèi)容，提高教學(xué)效率

教學(xué)改革的核心和關(guān)鍵是課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)是課堂教學(xué)的樸素要求，達(dá)到高效教學(xué)是課堂教學(xué)的主要任務(wù)[1]。在建材種類繁瑣，各類材料內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立前提下，教學(xué)內(nèi)容的選擇是重構(gòu)課堂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

承前啟后的《土木工程材料》課程是學(xué)生在今后學(xué)習(xí)中形成良好專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心，其主要分為材料基本性質(zhì)、混凝土、砌筑材料、金屬材料、防水材料、高分子材料及功能材料七篇內(nèi)容。因此，需根據(jù)課程和專業(yè)特點(diǎn)，尋找專業(yè)實(shí)際情況與教學(xué)內(nèi)容的契合點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)這門課程的重要性與內(nèi)在邏輯性，為工程應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課堂教學(xué)中，應(yīng)突出教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性、實(shí)用性與先進(jìn)性，側(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在土建類材料內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)特性與工程技術(shù)性質(zhì)的相互聯(lián)系上，在學(xué)習(xí)材料三大聯(lián)系過程中，引導(dǎo)學(xué)生自主認(rèn)識(shí)材料的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展前景，同時(shí)，以“啟發(fā)式”教學(xué)方式，將原有的“給出知識(shí)”向“引起活動(dòng)”模式轉(zhuǎn)變[2]，通過對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本技術(shù)性質(zhì)了解，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系目前工程實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)材料改性途徑進(jìn)行分析，并學(xué)會(huì)針對(duì)實(shí)際工程環(huán)境選擇適宜材料種類。例如，在學(xué)習(xí)通用硅酸鹽水泥章節(jié)時(shí)，掌握各類水泥組成與特性，是對(duì)不同環(huán)境條件下混凝土工程中選用水泥的必要前提。與此同時(shí)，可根據(jù)具體種類硅酸鹽水泥的實(shí)際工程環(huán)境應(yīng)用，逆向推倒該類水泥的特性，這種可逆的學(xué)習(xí)方式本身就從一定程度上解決了土木類材料“雜亂多”難以理解得問題。

課堂應(yīng)發(fā)揮促進(jìn)作用，將學(xué)生知識(shí)構(gòu)建與志趣發(fā)展相結(jié)合，教師應(yīng)從學(xué)生實(shí)際需求出發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探討問題，創(chuàng)造一個(gè)學(xué)術(shù)交流氛圍的新課堂，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生擺脫“理論要求”在“工程實(shí)際”環(huán)境中自主理解、思考、交流與探索。例如，在接觸混凝土外加劑章節(jié)前，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的混凝土類知識(shí)，自主思考在鋼筋混凝土工程中應(yīng)該出現(xiàn)何種特性外加劑以解決目前工程中不可避免的問題，學(xué)生于自我思考和積極交流過程中，其對(duì)水泥混凝土類知識(shí)進(jìn)行了再次認(rèn)識(shí)的同時(shí)也對(duì)新知識(shí)有了一定程度的預(yù)熱，讓學(xué)生深刻意義上理解材料的選擇應(yīng)在實(shí)際生活環(huán)境中這一主導(dǎo)思想。

二、優(yōu)化試驗(yàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，完善工程實(shí)際知識(shí)儲(chǔ)備

《土木工程材料》課程中必不可少的重要組成內(nèi)容是土木工程材料試驗(yàn)，通過土木工程材料試驗(yàn)可驗(yàn)證課堂理論，強(qiáng)化材料認(rèn)知，鞏固知識(shí)結(jié)構(gòu)，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，是充實(shí)和豐富教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也為將從事土木類專業(yè)工作和材料類科研工作打下必要基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)課上，教師給出具體要求和必要說明后，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生從材料、儀器的準(zhǔn)備，具體過程的操作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的后期處理以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫都獨(dú)立完成。尤其應(yīng)該注重的試驗(yàn)過程某些實(shí)際問題的出現(xiàn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并從材料實(shí)際情況中分析原因，從而完善課堂教學(xué)所不能提供的實(shí)際工程問題。例如，進(jìn)行普通混凝土試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)混凝土坍落度試驗(yàn)數(shù)據(jù)多次不符合要求時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從原材料角度出發(fā)，若砂、石級(jí)配合適，是否存在含水率問題而試驗(yàn)初期沒有考慮，；當(dāng)混凝土標(biāo)養(yǎng)28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值時(shí)，啟發(fā)學(xué)生是否因水泥儲(chǔ)存不當(dāng)，部分失效，后期水化程度較低，水泥凝結(jié)硬化削弱，從而導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度較低。

教師應(yīng)突出學(xué)生在試驗(yàn)中的主導(dǎo)地位，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，將試驗(yàn)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，即學(xué)生可以自行分組，將學(xué)院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器、課堂理論知識(shí)與自身興趣相結(jié)合，設(shè)計(jì)具有研究性和創(chuàng)新性的開放性試驗(yàn)。學(xué)生在閱讀文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)項(xiàng)目后提交具體試驗(yàn)方案，并將教師進(jìn)行修正與完善后的試驗(yàn)方案具體完成，根據(jù)試驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)和解決問題，最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果完成試驗(yàn)報(bào)告或論文。

三、充分利用多媒體技術(shù)，將具象形式與工程實(shí)例引入教學(xué)

《土木工程材料》是一門具有工程實(shí)際意義的綜合課程，獨(dú)立的理論知識(shí)學(xué)習(xí)不能充分發(fā)揮這門課程專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的核心作用，因此，運(yùn)用多媒體技術(shù)將抽象概念具體化，并在教學(xué)中引入土工工程實(shí)例，讓學(xué)生通過視覺直觀認(rèn)識(shí)不同性能材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解土木工程中材料舉足輕重的地位，各特性的材料決定了工程的經(jīng)濟(jì)、可靠、耐久和低碳等多方面因素。將抽象的概念轉(zhuǎn)化為形象立體可描述，并從感性角度激發(fā)學(xué)生對(duì)初期接觸專業(yè)知識(shí)的熱愛，這對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)可以起到事半功倍的效果。

材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系是理解《土木工程材料》主要要素關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)，但復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)僅依靠書本文字描述是難以理解的，因此，利用CAI課件可以將三維動(dòng)畫形式引入傳統(tǒng)教學(xué)，讓學(xué)生直觀材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)；利用3Dmax制作硅酸鹽晶體模型，在學(xué)習(xí)水泥水化反應(yīng)時(shí)能具體了解其水化產(chǎn)物狀態(tài)；利用SEM圖片講解堿集料反應(yīng)，理解為何水化硫鋁酸鈣被稱為“水泥桿菌”。

《土木工程材料》基于工程實(shí)際，因此將具體實(shí)例引入教學(xué)是必要手段。在學(xué)習(xí)混凝土耐久性章節(jié)時(shí)，可提供因材料耐久性未達(dá)標(biāo)而引起的嚴(yán)重事故實(shí)例，讓學(xué)生意識(shí)到材料各項(xiàng)性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需嚴(yán)格按照國標(biāo)、行標(biāo)及地標(biāo)要求。例如我國某城市連續(xù)出現(xiàn)居民住宅樓裂縫倒塌事件，造成了人員和經(jīng)濟(jì)的重大損失。同樣，專業(yè)自豪感也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效方式，將《偉大工程巡禮》、《建筑師》、《超級(jí)工程》等建筑工程記錄片引入教學(xué)，或推薦供學(xué)生觀看，感受每一種材料在巨大工程中的力量，極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。同時(shí)，通過多媒體向?qū)W生介紹新型材料，也將課程與材料的最新動(dòng)態(tài)發(fā)展緊密聯(lián)系，開闊課程視野。

四、結(jié)語

對(duì)教學(xué)改革而言，提高課堂效率，改進(jìn)教學(xué)方式，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)是核心力量，《土木工程材料》教學(xué)活動(dòng)中扎實(shí)的理論知識(shí)掌握和必要的工程實(shí)際應(yīng)用是相輔相成的有機(jī)體系，提供優(yōu)異的課堂氛圍，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程，充分利用多媒體將抽象化具象將提高學(xué)生