基于工程能力的土木工程材料教學改革與實踐

汪小平 潘建平 吳建奇

(江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000)

0 引言

工程能力包括工程設計能力、工程施工能力、工程管理能力和工程創(chuàng)新能力等，是社會、企業(yè)對土木工程人才需求的重要指標?！陡叩葘W校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》也指出，教學中要以工程實際為背景，以工程技術為主線，著力提升學生的工程素養(yǎng)，培育學生的工程實踐能力和工程創(chuàng)新能力［1］?！锻聊竟こ滩牧稀纷鳛橥聊竟こ虒I(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程，其教學必須適應新的專業(yè)人才培養(yǎng)需求，必須從教學目標，教學內容，教學方式方法等方面，探索基于工程能力的新的有效教學模式。

1 傳統(tǒng)教學中存在的問題

傳統(tǒng)教學實踐中，學生普遍反映土木工程材料課程內容枯燥，缺乏學習興趣和學習主動性，最終教學效果不理想。問題主要存在于兩方面：

1)傳統(tǒng)教學模式下，學生對教學內容的工程背景不了解，缺乏基本的感性認識和工程實踐，學生對該課程與后續(xù)專業(yè)課程之間的關系不了解，更不清楚該課程今后所從事的工作的重要性和意義;學生學習目的不明確，缺乏學習興趣和主動性;

2)土木工程材料課程教學內容繁多，且各章節(jié)內容相對獨立，邏輯性不強，敘述性知識多。傳統(tǒng)的課程講授方法很難使學生分清主次，學生學習時易感枯燥，學習興趣不高。

針對以上問題，作者及所屬教學團隊根據(jù)新形勢需求和多年土木工程材料課程教學經(jīng)驗，以提高學生工程能力為目標，以提高學生學習興趣為抓手，從教學目標、教學內容、教學方式方法等方面對土木工程材料課程教學進行了一些改革與實踐。

2 教學改革目標

土木工程材料課程的教學，應以培養(yǎng)學生工程能力為目標。具體來說，就是要通過課程的學習，使學生掌握常用土木工程材料的工程技術性質和工程應用情況，為混凝土結構、鋼結構、土木工程施工等后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎，最終使學生達到在工程設計中能正確選用材料，在工程施工中能正確使用和檢測材料，并能運用材料知識分析、解決工程中出現(xiàn)的相關質量問題的教學目標。老師在第一堂課上就要向學生明確此教學目標以及課程的地位和重要性，以增強學生學習的目的性和主動性。

3 合理選取教學內容

土木工程材料課程內容繁多，而教學學時往往偏少。這就需要根據(jù)教學目標，合理選取和組織教學內容。

1)結合專業(yè)方向，確定重點章節(jié)。

土木工程材料大體可分結構材料(水泥、鋼材、混凝土、磚、瀝青及瀝青混合料等)和功能材料(防水材料、絕熱材料、裝飾材料等)兩大類。對土木工程專業(yè)學生而言，應明確結構材料是其學習的重點。其中，材料基本性質、水泥、混凝土和鋼材這四章內容，對所有土木工程學生，都應作為重中之重進行講解;此外的教學內容，對土木工程專業(yè)不同專業(yè)方向的學生，側重點應有所不同。以我校為例，我校土木工程專業(yè)開設了建筑工程與交通土建工程兩個專業(yè)方向，對建筑工程方向學生，要重點講述墻體材料、砂漿等內容;而對交通土建工程方向學生，則重點講述瀝青及瀝青混合料、土工材料、路基材料等內容。

2)基于工程能力，突出重點內容。

《土木工程材料課程》的最終教學目標是使學生在工程設計、材料檢測和工程施工中能夠正確選擇、檢測和使用材料，培養(yǎng)學生的工程能力，故要緊緊圍繞材料的工程應用這條主線，以材料的技術性能和工程應用為中心來確定教學重點內容;而材料的生產(chǎn)工藝、組成結構、存貯運輸?shù)葍热輨t可作為一般內容進行。如在講述鋼材這一重點章節(jié)時，要以鋼材的強度、變形能力、應力應變本構關系等技術性能作為重中之重，而鋼材的生產(chǎn)工藝、微觀結構、組成等則可按一般內容講授。

3)關注材料發(fā)展，更新教學內容。

要跟蹤土木工程材料研究和工程應用的最新進展，在教學時穿插講述新型材料。如在講述鋼筋這一部分內容時，可介紹FRP筋的研究進展和工程應用情況;在講述混凝土時，可介紹國外高性能混凝土的發(fā)展和應用情況;講墻體材料時，傳統(tǒng)教材大多都以普通實心粘土燒結磚為重點，而事實上，由于環(huán)境保護的要求，實心粘土磚在我國大中城市中已經(jīng)禁止使用，因此講述時應以一些環(huán)保、節(jié)能墻體材料如煤矸石頁巖空心磚、粉煤灰磚、灰砂磚、加氣混凝土砌塊等為主。另外，很多材料如水泥、鋼材等都有國家標準或行業(yè)標準，但教材中往往沒有及時更新，講課時要向學生作出說明，培養(yǎng)學生的工程標準意識。

4 教學方法改革與實踐

1)注重與后續(xù)專業(yè)課程的銜接，并適當介紹相關設計規(guī)范。在講授《土木工程材料》課程時，要聯(lián)系《混凝土結構原理》《鋼結構基本原理》等后續(xù)專業(yè)課程的相關內容進行講授，使學生感覺到本課程的重要性和實用性，提高學生的學習興趣。同時，在講授本課程時，也要適當介紹相關設計規(guī)范，增加學生的工程意識和“規(guī)范”意識。如講到混凝土粗骨料最大粒徑限制要求時，可介紹《混凝土結構設計規(guī)范》中混凝土構件中鋼筋最小凈距的相關規(guī)定;講到鋼筋類別和工程選用時，可介紹《混凝土結構設計規(guī)范》中優(yōu)先推薦使用高強鋼筋的思想及優(yōu)先推薦使用的鋼筋種類、級別等等。

2)大力倡導、實施案例教學。案例教學法是教師利用案例，引導學生解決案例中的問題，使其獲得知識和能力的一種教學方法［2］。案例教學中，案例是核心，學生是主體，教師在教學中扮演著設計者和激勵者的角色。具體教學中，案例教學法可采取案例講解式、案例導入式、案例討論式等形式。

案例講解式就是以案例來講解知識點，加深學生對知識點的印象。如講述鋼材防火性能差這一特點時，可以結合美國紐約世貿大廈遭飛機撞擊，爆炸產(chǎn)生的高溫使鋼材軟化而致大廈倒塌這一事件進行講解。這種方式仍以老師講解為主，但老師要引導學生積極思考。

案例導入式就是在講授教學內容時，以工程實例作為切入點，展現(xiàn)要研究和解決的問題，并圍繞教學目標和教學要點，導入正常的課堂教學過程，最后再回到工程實例［3］，是案例教學中應用較多的一種模式。如講到混凝土配合比設計時，可先準備一實際工程案例，介紹其工程概況，重點強調工程不同部位、不同構件對混凝土強度等級、和易性及耐久性的要求，然后引入混凝土配合比設計這一知識點，講述如何根據(jù)強度、和易性及耐久性要求進行配合設計，最后回到工程實例，比較按所講知識設計得到的配合比與工程實際中的配合比的異同。

案例討論式則主要是針對具體工程案例中的問題，組織學生進行分析、討論，并提出可能的解決方案。其特點是案例本身較復雜，沒有絕對的標準答案，主要用于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。此方式要求較高，準備不足的情況下不宜過多采用。

實踐表明，在《土木工程材料》課程中采用案例教學，可以充分調動學生學習積極性，培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新意識，提高學生獨立分析問題、解決工程問題的能力。

3)引導學生掌握教學規(guī)律和學習方法，培養(yǎng)學生學習能力。土木工程材料課程講述的材料種類多，且相對獨立，但每種材料的教學內容編排有一定的規(guī)律，一般都是按照生產(chǎn)工藝—組成結構—技術性能—工程應用—檢測測試—運輸貯存的順序進行教學組織，引導學生認識到這一規(guī)律后，學生就能對每章內容有一個總體把握，而不會感到零亂、無序。土木工程材料課程要記憶的內容很多，要引導學生在理解的基礎上進行記憶，而不能死記硬背。如石膏的技術性能大多都與其孔隙率高有關，只要理解了這一特點，石膏密度低、吸濕性強、強度低、耐火性高等性能就能輕松記住。此外，對比學習也是土木工程材料課程學習的一種有效方法。土木工程材料課程的很多內容都可以進行對比學習，如氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的對比，氣硬性膠凝材料中石灰與石膏的對比，不同品種水泥技術性能的對比等等。通過對比，一方面突出相近材料各自的特點，加深學生對內容的掌握，另一方面學生學習相近材料的教學內容時，可把學習重點放到各種相近材料的特點或不同之處上，而相同的地方則不必重復學習，從而提高學習效率。

4)建立課程網(wǎng)站，實施多媒體教學。針對課程內容繁雜、邏輯性不強，易感枯燥等特點，教師根據(jù)課程內容及要求，收集整理、制作了大量相關圖片、動畫和視頻資料，制作了內容豐富的多媒體課件，開展了多媒體教學，把課程內容直觀、生動地展示給學生，激發(fā)學生的學習興趣。同時，《土木工程材料》課程也建立了課程網(wǎng)站。課程網(wǎng)站提供了課程內容、多媒體資料、教學論壇、友情鏈接等模塊，學生在網(wǎng)站上可以自主學習課程內容，也能夠方便地就課程內容與老師、同學進行溝通討論，還可以通過鏈接瀏覽其他相關專業(yè)論壇和網(wǎng)站，擴大了課程的信息量，拓展了學生視野。

5)構建合理的課程考核模式。教學改革的目的在于提高教學質量，增強教學效果。改革成功與否要以事實為依據(jù)，教學質量是否真正提高，課程考核模式構建是否合理至關重要［4］。我?！锻聊竟こ滩牧稀氛n程改變以往以考試成績?yōu)槲ㄒ豢己藰藴实臓顩r，構建了“以工程能力為核心，理論知識和實踐能力并重”的考核方式，推行課堂討論表現(xiàn)、創(chuàng)新實踐能力與考試成績相結合的綜合評價方法，較真實地反映了學生對理論知識的掌握水平和能力水平，效果較好。

5 結語

針對《土木工程材料》傳統(tǒng)教學模式中存在的學生學習目的不明確、學習興趣不高、學習效果差等問題，以提高學生工程能力為教學目標，從教學內容、課堂教學方法等方面進行了改革與實踐，增強了學生對《土木工程材料》課程的興趣，激發(fā)了學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)了學生的工程能力和創(chuàng)新能力。

課題支持：

1)2011年江西省教學改革研究課題“基于‘工程任務導向，培養(yǎng)設計能力’的土木工程專業(yè)結構設計類課程體系的構建”。

2)2010年江西理工大學教學質量工程項目“土木工程材料”重點建設課程。

3)2010年江西省省級教學團隊“土木工程教學團隊”。

［1］ 高等學校土木工程學科專業(yè)指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］ 柯昌君，劉秀偉.《土木工程材料》課程案例教學法探索［J］.貴陽學院學報(自然科學版)，2006，1(2)：45-48.

［3］ 劉紅艷，朱朝艷.應用型本科院校的土木工程材料課程改革實踐［J］.遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版)，2011，13(3)：119-121.

［4］ 潘建平，汪小平，朱洪威.隧道工程課程教學改革探索［J］.山西建筑，2011，37(30)：240-241.