《土木工程材料》課程教學(xué)策略

劉俊霞　?！∪?/p>

中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院（450000）

《土木工程材料》課程教學(xué)策略

劉俊霞海然

中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院（450000）

在系統(tǒng)分析《土木工程材料》課程特點的基礎(chǔ)上，提出了加強緒論教學(xué)的引導(dǎo)作用、有針對性地講解土木工程材料的性質(zhì)特點、專題性地講解新材料研究與應(yīng)用前沿、多途徑進行實踐課程教學(xué)等教學(xué)策略，為《土木工程材料》課程的教學(xué)改革和創(chuàng)新作了有價值的探討。

土木工程材料；課堂教學(xué)；教學(xué)策略

《土木工程材料》作為高等工科院校土木工程類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要介紹各類土木工程材料的組成、生產(chǎn)過程、技術(shù)性能、質(zhì)量檢驗和控制等基本知識［1］。其教學(xué)目的是讓學(xué)生熟悉土木工程材料的性能（力學(xué)性能、變形性能、保溫隔熱性能以及加工性能等），為學(xué)習(xí)建筑、結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、施工管理與工程概預(yù)算等后續(xù)課程提供必要的基本知識，還要培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗操作技能［2］。《土木工程材料》課程理論性、實踐性比較強，只有課堂講授和實驗緊密結(jié)合才能取得良好的教學(xué)效果。

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展及與國際接軌，市場對工程規(guī)劃、設(shè)計、研究、施工、管理、監(jiān)理等方面專業(yè)技術(shù)人才的知識結(jié)構(gòu)與基本素質(zhì)提出了新的要求。土木工程材料作為承載建筑物穩(wěn)定性、功能性、經(jīng)濟性和耐久性的主要物質(zhì)載體，對工程的質(zhì)量、造價、建筑技術(shù)進步以及建筑業(yè)的發(fā)展等都有著重要的影響。因此，從事建筑工程的技術(shù)人員都應(yīng)該掌握土木工程材料的相關(guān)知識，熟悉各類土木工程材料的性能特點和質(zhì)量檢驗與控制方法。

1　《土木工程材料》課程特點

《土木工程材料》課程的各知識點內(nèi)容相對瑣碎，涉及知識面廣，各類材料自成體系，邏輯性較差，公式推導(dǎo)少，經(jīng)驗表格及規(guī)范多，且以敘述為主，既不像專業(yè)課那樣具體而生動，也不像基礎(chǔ)課那樣經(jīng)典而系統(tǒng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時往往會感到枯燥乏味，對課程學(xué)習(xí)缺乏足夠的興趣［3］。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，土木工程材料的環(huán)境適應(yīng)性引起了越來越多人的重視，綠色建材成為科研工作者的研究熱點，新材料和新技術(shù)相繼應(yīng)用于工程實踐中，本課程的信息量也隨之擴大。由于新一輪教學(xué)改革的展開，理論課程的課時被進一步壓縮，教學(xué)任務(wù)重和教學(xué)課時少的矛盾更加突出，這就要求《土木工程材料》課程根據(jù)學(xué)科方向的側(cè)重點不同選擇相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，讓不同專業(yè)的學(xué)生通過有限課時的學(xué)習(xí)獲取相關(guān)的知識信息。

2　《土木工程材料》課程教學(xué)規(guī)劃

2.1加強緒論教學(xué)的引導(dǎo)作用

緒論在整個課程的教學(xué)中具有舉足輕重的作用，通過講授不同歷史時期經(jīng)典建筑的特點，討論建筑風(fēng)格的變遷和材料發(fā)展與應(yīng)用推廣的內(nèi)在聯(lián)系，探討土木工程材料的發(fā)展歷程和前沿動態(tài)，激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣。緒論教學(xué)中引入經(jīng)典工程施工和質(zhì)量事故案例，闡述土木工程材料的種類參數(shù)選擇和外在因素控制對建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，讓學(xué)生認識到土木工程材料在建筑工程中的地位與作用，認識到建筑材料的選擇對建筑物的功能性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的關(guān)系，增加學(xué)生的工程意識、質(zhì)量意識和經(jīng)濟意識。

緒論教學(xué)應(yīng)圍繞《土木工程材料》的教學(xué)主線：一是材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，二是外在因素與材料結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系，根據(jù)授課對象所關(guān)注的重點內(nèi)容，讓學(xué)生獲取相關(guān)信息。緒論課教學(xué)應(yīng)結(jié)合《土木工程材料》課程的特點，給學(xué)生提供明晰的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生在學(xué)習(xí)上有一個良好的開端，以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立分析和獨立解決問題的能力，讓學(xué)生在本課程的學(xué)習(xí)中收到事半功倍的效果。

2.2有針對性地講解土木工程材料的性質(zhì)特點

《土木工程材料》的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)專業(yè)及專業(yè)方向的不同，適度調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的組合和深度，制定不同的教學(xué)大綱［4］。例如，土木工程專業(yè)對有關(guān)結(jié)構(gòu)材料性能的知識要求較高，授課必須達到規(guī)定深度；建筑學(xué)專業(yè)對建筑材料的加工性能及施工工藝、通用材料及新材料的性能、材料的功能性（聲學(xué)、光學(xué)、熱工學(xué)）方面的知識要求較高；工程管理專業(yè)在深度上可適當降低，但要有一定廣度，應(yīng)適當補充功能材料、裝飾材料等內(nèi)容；港口工程專業(yè)對材料的防腐、耐久等性能要求更高，在這方面應(yīng)作深入講解。又例如，有關(guān)瀝青材料的內(nèi)容多且難理解，對土木工程專業(yè)建筑工程方向的學(xué)生僅介紹瀝青的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及在防水工程中的應(yīng)用即可，對道橋工程方向的學(xué)生則應(yīng)重點講授瀝青及瀝青混合料的路用性能，且要達到規(guī)定的深度［5］。

《土木工程材料》課程的教學(xué)采用分專業(yè)授課的形式，根據(jù)不同的專業(yè)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。土木工程專業(yè)注重結(jié)構(gòu)材料組成和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、耐久性方面知識，并適當拓展該領(lǐng)域的研究深度，讓學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)了解并掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中如何選擇結(jié)構(gòu)材料，確保建筑結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)的使用安全性。建筑學(xué)專業(yè)著重介紹傳統(tǒng)材料的力學(xué)性能、施工工藝及其可裝飾性，使建筑結(jié)構(gòu)具備建筑美感、舒適性和經(jīng)濟性，具有適宜的耐久性，以減少建筑物后期維護費用。工程項目管理專業(yè)著重拓寬各類型土木工程材料知識點的范圍，增加功能材料、新材料性能和應(yīng)用范圍方面的內(nèi)容，介紹材料性能對建筑結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的影響，使學(xué)生了解如何通過建筑材料的質(zhì)量控制，在確保建筑結(jié)構(gòu)功能性、使用性和工程質(zhì)量的同時具有一定的經(jīng)濟效益。

2.3專題性地講解新材料研究與應(yīng)用前沿

土木工程材料領(lǐng)域新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，并應(yīng)用在摩天大樓、海底隧道工程、高鐵建設(shè)和大型場館建設(shè)等領(lǐng)域。世界各地的一些地標性建筑如迪拜阿里法塔（阿聯(lián)酋）、上海中心大廈、麥加皇家鐘塔飯店（沙特）、紐約世界貿(mào)易大廈1號樓自由大廈（美國）和北京國家體育場等，都向我們展示了新材料的應(yīng)用與推廣所帶來的累累碩果。

隨著可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟深入人心，發(fā)展綠色土木工程材料成為建材業(yè)發(fā)展的研究焦點，綠色建材領(lǐng)域的研究主要集中在固體廢棄物的利用和傳統(tǒng)材料性能優(yōu)化方面。比如，針對農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)對綠色墻材的要求，生土材料和生土建筑重新引起人們的關(guān)注；將赤泥、建筑垃圾、污染土、河道淤積土等固體廢棄物制備成水泥、混凝土和生土砌塊應(yīng)用于建筑行業(yè)。

新材料與新工藝不僅能夠改變建筑物結(jié)構(gòu)和建筑物的功能，還能夠降低建筑物在建造過程中的能量消耗以及服役結(jié)束后的對環(huán)境的負面影響。是否掌握和應(yīng)用新材料、新工藝已成為評價工程技術(shù)人員綜合實力的重要指標。因此，有必要向?qū)W生介紹新材料領(lǐng)域的最新研究成果，并提出亟待解決的問題，激發(fā)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的研究熱情。針對教學(xué)課時緊張這一現(xiàn)狀，可以通過組織新材料發(fā)展前沿專題講座的形式完成教學(xué)任務(wù)，也就是組織土木工程材料及其相關(guān)專業(yè)的在職教師，結(jié)合土木工程教學(xué)工作，介紹建筑材料的發(fā)展前沿以及其研究課題的最新動態(tài)，讓學(xué)生了解新材料的性能特點、應(yīng)用前景和施工工藝。

2.4多途徑進行實踐課程教學(xué)

《土木工程材料》課程的實踐教學(xué)內(nèi)容主要分為四部分：一是材料基本性質(zhì)實驗，讓學(xué)生掌握測定固體、散粒材料基本物理性質(zhì)的實驗方法。二是水泥實驗，主要完成水泥細度、標準稠度用水量、安定性實驗試件的制作、膠砂強度試件的制作。三是混凝土實驗，主要完成混凝土拌合物和易性實驗和混凝土立方體抗壓強度實驗。四是鋼筋、瀝青以及瀝青混合料實驗為選做實驗，學(xué)生可以結(jié)合自己的專業(yè)方向進行選擇。

由于實驗學(xué)時有限、實驗時間長和操作難等情況，一方面，部分實驗可以采取多媒體直觀教學(xué)，通過實驗視頻讓學(xué)生充分了解實驗過程和操作方法，滿足本科實驗教學(xué)的基本要求，比如水泥的標準稠度用水量、安定性實驗。另一方面，搜集工程施工的實況剪輯進行豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，讓學(xué)生利用課余時間看施工視頻，對工程實際的施工過程有直觀的認識，比如課堂觀看泵送混凝土、噴射混凝土施工視頻，讓學(xué)生了解混凝土拌合物工作性能和影響因素。此外，為學(xué)生開放部分實驗室，鼓勵學(xué)生充分利用開放性實驗室進行設(shè)計性、綜合性實驗，砂漿、水泥凝結(jié)時間測定等，教師利用課余時間給予指導(dǎo)，以便提高學(xué)生的動手能力。

3　結(jié)語

針對《土木工程材料》課程的特點和教學(xué)中存在的問題，從理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩方面，對課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革進行了初步探討。首先，《土木工程材料》課程教學(xué)應(yīng)注重闡述土木工程材料的性能與建筑結(jié)構(gòu)、建筑質(zhì)量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性之間的關(guān)系，讓學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計、成本核算和施工管理中充分重視建筑材料的物質(zhì)載體作用。其次，《土木工程材料》課程教學(xué)應(yīng)緊跟材料科學(xué)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，對課程的教學(xué)內(nèi)容不斷更新，對教學(xué)方法不斷改進，讓學(xué)生了解建筑材料的發(fā)展前沿和應(yīng)用前景。再次，《土木工程材料》課程教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，充分利用現(xiàn)有的實驗資源，提高學(xué)生的綜合運用能力。

［1］謝振國.土木工程材料課程課堂教學(xué)方法探討［J］.高等建筑教育，2009，（18）3：78-80.

［2］楊醫(yī)博，梁松.《土木工程材料》課程教學(xué)改革的設(shè)想與實踐［J］.北京大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2007，5：104-105.

［3］杜紅偉.激發(fā)學(xué)習(xí)積極性、提高土木工程材料的教學(xué)效果［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，（27）：208-210.

［4］吳芳，楊長輝.土木工程材料課程教學(xué)改革研究［J］.高等建筑教育，2006，（15）4：79-81.

［5］吳東云，張建新.新形勢下土木工程材料課程教學(xué)改革與建設(shè)探究［J］.高等建筑教育，2012，（21）6：70-72.