土木工程材料課程教學(xué)方法研究

郭艷芹（黃河科技學(xué)院工學(xué)院，河南 鄭州450063）

土木工程材料是土木建筑類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。它是以構(gòu)成建筑實(shí)體材料作為研究對(duì)象，以材料的選擇應(yīng)用作為研究重點(diǎn)的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，涉及到的學(xué)科領(lǐng)域多，跨度較大，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起承上啟下的作用。材料品種多樣性注定了課程內(nèi)容的廣泛性，綜合性強(qiáng)。學(xué)好該課程，不僅可以為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課程提供必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，也為今后的工程實(shí)踐打下理論基礎(chǔ)，同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生一定的實(shí)驗(yàn)技能，可以說它是通往專業(yè)課程的必經(jīng)之路，也是決定學(xué)生專業(yè)面寬窄和工作適應(yīng)性的關(guān)鍵因素[1]。

1 課程教學(xué)存在的問題

1.1 理論教學(xué)方法與實(shí)踐需求的矛盾

多數(shù)教師在課堂教學(xué)，把大部分時(shí)間放在理論教學(xué)上，往往忽視了與工程實(shí)際的聯(lián)系，與專業(yè)的工程實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)。土木工程材料種類繁多、涉及面廣，各類材料都與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，經(jīng)驗(yàn)性內(nèi)容多，概念多、專業(yè)術(shù)語多、邏輯性較差，工程應(yīng)用性強(qiáng)，沒有深?yuàn)W的理論，看似簡單易懂，實(shí)則不宜把握。例如，學(xué)生平時(shí)上課看不到實(shí)際工程中作為承重材料的鋼筋，混凝土，即使在書本上有所了解，但在實(shí)際工程中仍無法鑒別屬于如何受荷、在何部位，更談不上學(xué)有所用，無法進(jìn)行材料性能的優(yōu)劣的判斷和選用。在教學(xué)過程中雖然采用了多媒體教學(xué)方式，如果沒有合理地選擇和利用，僅僅用多媒體代替?zhèn)鹘y(tǒng)黑板式教學(xué)方式，就會(huì)造成某些需要具體講解的過程被忽略，又因?yàn)橥聊竟こ滩牧险n程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性差，學(xué)生學(xué)習(xí)常感到枯燥乏味，如果在上課過程中沒有工程實(shí)例作為聯(lián)系點(diǎn)的話，造成學(xué)生對(duì)材料的認(rèn)識(shí)依然感覺非常陌生、抽象，從而影響學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解和把握。

1.2 現(xiàn)代材料的發(fā)展與教材內(nèi)容陳舊的矛盾

近年來，隨著高層、超高層，大跨度，異形建筑的興起，國能國外的城市都在建地標(biāo)性的建筑，隨著這些建筑的出現(xiàn)，對(duì)材料的性能也提出了更高的要求，因此一些新型的材料也應(yīng)運(yùn)而生，比如新型的墻體材料，新型的防水材料，高性能的混凝土，高強(qiáng)水泥，新型保溫隔熱材料等，這些材料在我們的現(xiàn)在的教學(xué)中基本沒有詳述，即使有也是簡單敘述，這樣就造成了學(xué)生畢業(yè)后，到施工工地現(xiàn)場(chǎng)，不認(rèn)識(shí)新型材料，即使認(rèn)識(shí)，也不理解性能，更別提如何選用了，這就與工科院校強(qiáng)調(diào)的突出應(yīng)用型人才的培養(yǎng)相矛盾，另外，現(xiàn)有的教材課程內(nèi)容更加注重工程應(yīng)用，不可避免的要壓縮理論學(xué)時(shí)，土木工程材料課程也遇到了同樣的問題，教師在授課時(shí)，往往是理論知識(shí)的大量灌入，對(duì)學(xué)生的實(shí)際理解和掌握的程度重視不夠，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完土木工程材料這門課程之后，在工程實(shí)踐中，不會(huì)選擇合適材料及進(jìn)行工程事故原因分析。目前，就有不少已建或在建的建筑物，因材料選用設(shè)計(jì)問題導(dǎo)致房屋整體承重骨架結(jié)構(gòu)的裂縫，這些建筑事故，根據(jù)調(diào)查有大部分由于材料的處理不當(dāng)引起。今后，學(xué)生畢業(yè)也常會(huì)遇上類似的問題，但由于對(duì)這方面的知識(shí)缺乏了解而束手無策。因此筆者在教學(xué)過程中就會(huì)有選擇的插入與學(xué)生就業(yè)密切相關(guān)的工程新材料、工程實(shí)例，強(qiáng)化學(xué)生理論和實(shí)踐的結(jié)合。

1.3 課程教學(xué)需要與“雙師型”教師的培養(yǎng)滯后的矛盾

土木工程材料課程由于材料的基本性質(zhì)、基本特征和材料選用方法內(nèi)容較多、零亂，各種材料的特征容易混淆；學(xué)生普遍覺得課程枯燥無味，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)材料的性能與選用理解不透徹，更談不上靈活應(yīng)用，最終影響學(xué)習(xí)效果，如果授課教師能帶著工程實(shí)例走入課堂，營造一個(gè)“身臨其境，感同身受”的情境，把理論和實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來，將會(huì)極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。這就要求授課教師具有過硬的技術(shù)和豐富的專業(yè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也就是我們經(jīng)常說的“雙師型”教師。大多數(shù)學(xué)校很重視“雙師型”教師的培養(yǎng)，但由于各種原因，部分教師很少有時(shí)間去工地參加工程實(shí)踐活動(dòng)，所以“雙師型”教師的培養(yǎng)問題就流于形式。

2 課程教學(xué)方法的研究

根據(jù)近年從事土木工程材料教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土木工程材料的教學(xué)法也進(jìn)行了探索，并運(yùn)用問卷調(diào)查的方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行調(diào)研。這些教學(xué)方法以框架結(jié)構(gòu)教學(xué)法為主，輔以多媒體、板書、工程實(shí)例相結(jié)合的互為補(bǔ)充的綜合的教學(xué)方法，首先對(duì)每種不同學(xué)習(xí)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，主要針對(duì)教學(xué)效果，學(xué)生對(duì)這種課后調(diào)查問卷很感興趣，提出了可行性的建議，如案例討論課應(yīng)該提前給出與工程實(shí)際聯(lián)系緊密的討論內(nèi)容；對(duì)多媒體教學(xué)，學(xué)生提出了多媒體課件不夠生動(dòng)，需要改進(jìn)，課后查閱了多個(gè)高校土木工程材料精品課程課件，對(duì)現(xiàn)行課件進(jìn)行了修改，同時(shí)對(duì)教學(xué)過程中的一些細(xì)節(jié)做進(jìn)一步修改。根據(jù)學(xué)生的建議，經(jīng)過近三年的努力，綜合教學(xué)模式教學(xué)法由最初的67.5%的滿意率達(dá)到了現(xiàn)在的90%以上的滿意率。

2.1 框架結(jié)構(gòu)教學(xué)法

土木工程材料所研究的內(nèi)容涉及面廣、種類繁多，就像一個(gè)“中藥鋪”，各個(gè)章節(jié)基本沒有聯(lián)系，缺乏系統(tǒng)性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)教學(xué)法就是要在整個(gè)學(xué)科框架內(nèi)設(shè)立一條理論主線，貫穿整個(gè)土木工程材料課程，根據(jù)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)選擇了圖1作為教學(xué)主線：

圖1 土木工程材料授課主線圖

上述示意圖并非解決課程的一個(gè)完整理論問題，而是指明了如何從總體上把握該課程的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)的思路。

2.2 板書、多媒體相結(jié)合的教學(xué)法

多媒體有聲音，有圖片，有動(dòng)作，可以比較直觀、形象的演示材料的各種實(shí)驗(yàn)過程和微觀結(jié)構(gòu)及一些抽象的概念，使學(xué)生能形象的把握材料的各種特征。例如：多媒體動(dòng)畫可以模擬建筑鋼材發(fā)生疲勞斷裂的彈性、強(qiáng)化、頸縮三階段，以及鋼筋混凝土受拉，受剪，抗彎等實(shí)驗(yàn)過程。雖然多媒體教學(xué)能更形象生動(dòng)的展示課堂內(nèi)容，但它也僅作為教學(xué)過程中的一種現(xiàn)代化教學(xué)的輔助方法，并不能完全替代其他教學(xué)方法。因?yàn)橄窕炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)這一章的內(nèi)容，有很多的計(jì)算公式，如果僅用多媒體來演示的話，學(xué)生很難理解公式的來歷，配比設(shè)計(jì)的計(jì)算過程，這時(shí)就需要老師通過板書的方式，一步步的演示，學(xué)生才能對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的全過程很清楚的掌握。這時(shí)板書會(huì)起到事半功倍的效果。對(duì)于一些不易理解的細(xì)節(jié)問題，要輔以其它教學(xué)手段。例如，講硬化后的混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫擴(kuò)展的路徑和方向，書中的圖示是斷面圖，作為沒有專業(yè)知識(shí)，也未接觸工程實(shí)際的學(xué)生，很難由斷面圖理解裂紋擴(kuò)展的路徑。因此，預(yù)先制作一個(gè)小比例混凝土結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展的模型，這樣本來晦澀難懂的知識(shí)，在運(yùn)用了工程實(shí)物的講解后，就會(huì)很生動(dòng)，因此運(yùn)用收集的材料對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)物教學(xué)，學(xué)生可直接觀察和體會(huì)材料的品種、紋理、材質(zhì)、顏色、黏性、重度，甚至溫度、氣味、手感，進(jìn)而對(duì)相似材料進(jìn)行對(duì)比理解、分析運(yùn)用[2]。實(shí)物教學(xué)可以較直觀而有效地描述土木工程材料的基本性質(zhì)，加深學(xué)生對(duì)某一具體材料的理解和運(yùn)用。

2.3 討論、案例式教學(xué)法

如何能用精簡的語言，扼要的概括，明了的教學(xué)方法把每次課的基本內(nèi)容深入淺出的講給學(xué)生？對(duì)土木工程材料這樣的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中較為實(shí)用方法就是案例教學(xué)法。這樣一方面可以避免出現(xiàn)“滿堂灌”的教學(xué)模式，爭(zhēng)取每分每秒的時(shí)間為學(xué)生灌輸每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行疲勞轟炸[3]；另一方面可以結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容和在實(shí)際工程中與本節(jié)相關(guān)的內(nèi)容給學(xué)生引出相關(guān)實(shí)際工程案例中出現(xiàn)的問題，積極引導(dǎo)學(xué)生思維、大膽提問、主動(dòng)參與到教學(xué)工程中來。這樣可以讓學(xué)生更深一步的理解理論教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際工程中遇到的問題，同時(shí)學(xué)會(huì)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的融合性和聯(lián)系性，形成屬于自己的完整的知識(shí)體系；學(xué)生也可以養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣；既可以保證良好的教學(xué)質(zhì)量也可以提供學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)，課后還會(huì)根據(jù)本次課的內(nèi)容再給學(xué)生提出一個(gè)相關(guān)案例和問題，讓學(xué)生帶著問題課下去查閱相關(guān)資料，展開討論，解決問題，開闊知識(shí)面。例如，在學(xué)習(xí)石灰這一章中，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)學(xué)生觀察圖2中A、B兩種已經(jīng)硬化的石灰砂漿產(chǎn)生的裂紋有何差別，并討論其成因。

圖2 石灰砂漿裂紋圖

在學(xué)習(xí)石灰性能過程中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)石灰砂漿的性能進(jìn)行了討論、分析，課后又給出了“石灰砂漿的應(yīng)用注意事項(xiàng)”的問題，學(xué)生課下多方查資料整理后進(jìn)行了激烈的討論，提高了教學(xué)效果。這種案例、討論式教學(xué)法不僅為學(xué)生課下學(xué)習(xí)提供了方向，也從本質(zhì)上讓學(xué)生了解土木工程材料的理論和實(shí)際工程相結(jié)合的意義。

3 結(jié)語

經(jīng)過近幾年對(duì)多種教學(xué)方法相結(jié)合的實(shí)踐，使得土木工程材料的教學(xué)方法形成了自己獨(dú)特特點(diǎn)。通過實(shí)物、板書、多媒體、工程實(shí)例相結(jié)合的教學(xué)手段，解決了土木工程材料知識(shí)點(diǎn)碎、雜、邏輯性差的教學(xué)難點(diǎn)，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

[1]張?jiān)?蘇永軍.高職高專建筑材料教學(xué)改革[J].山西建筑.2011,(37).247-248

[2]童慧芝.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的土木工程材料教學(xué)改革初探[J].科教文匯.2010(11).37-38

[3]盧坤林,錢德玲等.多元化教學(xué)模式在土力學(xué)課程中的嘗試[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版).2009,(3).60-61