在教學中提高學生實踐能力

李躍輝　高笑娟

摘要：土木工程材料課程是土木類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課。文章以土木工程材料課程為例，針對當前學生實踐能力弱的現(xiàn)狀，從教學方法、實驗條件和學生對課程的認識等方面探討了問題存在的原因，并提出了激發(fā)學生學習興趣、提高學生實踐能力的方法。

關鍵詞：實踐能力；土木工程材料；教學研究

中圖分類號：G642.0；TU375 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0071-04

隨著土木工程建設的發(fā)展，企事業(yè)單位對土木工程專業(yè)畢業(yè)生的要求也越來越高，不僅要求畢業(yè)生有扎實的理論知識，更要求有較強的動手能力和創(chuàng)新能力[1]。但是，當前高校對專業(yè)人才的培養(yǎng)與社會經(jīng)濟發(fā)展的要求仍然有不小的差距。例如，在人才培養(yǎng)上，類型單一，與現(xiàn)實需求存在脫節(jié)現(xiàn)象；在培養(yǎng)方案上則僅注重知識灌輸，忽略能力和素質(zhì)的培養(yǎng)等。因此，用人單位覺得學生的現(xiàn)實水平與自己的期望值差距較大，學生的工作適應時間比較長，有的甚至感覺本科生不如?？粕蚋呗毶芰奫2]。土木工程本科專業(yè)是培養(yǎng)具有寬厚的基礎理論、廣泛的專業(yè)知識和較強的實踐能力的高層次專門人才。因此，對學生實踐能力的培養(yǎng)必須貫穿于各門課程教學的始終。木工程材料課程是土木工程專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎課，對專業(yè)課的學習起著承前啟后的作用。通過該課程的學習，使學生能夠掌握每一種材料的特點、性質(zhì)、用途等，并能夠根據(jù)工程特點和需要選擇合適的材料，達到“安全、適用、經(jīng)濟、美觀”的目的。本文以土木工程材料課程為例，就如何在課程教學過程中提高學生的實踐能力進行探討。

一、土木工程材料課程的特點

土木工程材料課程的主要特點是材料的種類多，所包含的知識內(nèi)容較瑣碎。該課程包括了建筑中常用的結(jié)構(gòu)材料和其他的一些功能性材料，例如：鋼材、水泥、混凝土、木材、塑料、石材、膠凝材料、高分子材料等等，每一部分內(nèi)容自成一體，沒有必然的聯(lián)系，邏輯性較差。雖然內(nèi)容在字面上不難理解，但是對于缺乏工程經(jīng)驗的本科生來說，繁多的知識點如全靠死記硬背效果肯定不好。部分學生對這種機械的記憶不感興趣，也不愿多花費時間和精力；部分考研的學生則無暇顧及該課程的學習；少部分比較用功的學生花費了大量的時間

記了一些條文，由于沒有深刻理解和切身體會，這種記憶保持的時間短，僅僅用于應付考試，考試過后可能已經(jīng)忘記。因此，該課程看似簡單，但是講課的過程中如果不與工程實際相結(jié)合，難免平鋪直敘，無法激發(fā)學生的學習熱情和思考探索的積極性。教師也反映上課過程中學生的參與意識淡薄，課堂上幾乎沒有互動，考試及格率較低。

二、土木工程材料課程教學存在的問題

（一）課堂教學和實驗

土木工程材料課程的教學內(nèi)容文字性較強，沒有較強的邏輯推理公式和難理解的理論知識。由于學時的限制，教師在教學過程中一般還是“滿堂灌”，教師和學生的交流少，課堂內(nèi)容枯燥、不生動。盡管有的教師采用多媒體教學方式，但是也僅僅是展示一些圖片，對于圖片內(nèi)容學生難有深刻的體會。學生工程實踐經(jīng)驗缺乏，不僅不能理解各種材料的用途，更不能靈活運用。另外，該課程實驗一般都是驗證性的而非創(chuàng)新性實驗，實驗設備臺套數(shù)嚴重不足，限制了參與操作的學生數(shù)。通常是根據(jù)實驗設備的臺套數(shù)將學生分批分組進行實驗，在教師的協(xié)助下，學生按照規(guī)定完成驗證，以求得理想的實驗效果。例如，混凝土的塌落度實驗僅安排一個學時，因此，實驗課上教師不能讓學生嘗試不同的配合比，也就無從觀察配合比中各參數(shù)的改變對塌落度和混凝土強度的影響。一般是課堂，教師告訴學生各種材料的配合比例，學生只要按照配合比的要求進行稱量，就能得到比較合適的塌落度值。做完塌落度實驗之后的混凝土還要做成試塊，養(yǎng)護28天再進行混凝土的抗壓強度試驗。這樣看似節(jié)約了實驗的時間，也節(jié)約了實驗的成本，但是學生卻失去了嘗試和探索的機會，更不可能有思考和創(chuàng)新。

（二）學生缺乏工程實踐經(jīng)驗

土木工程材料課程教學最終是為工程應用服務的，與工程聯(lián)系非常緊密[3]，但這種聯(lián)系在課堂教學中很難體現(xiàn)出來。當前學生普遍缺乏工程實踐經(jīng)驗，一方面是因為授課教師也缺乏工程實踐經(jīng)驗[4]，難以將書本知識與工程實際相結(jié)合進行講解；另一方面也是因為安全問題限制了學生參與實踐的機會；還有就是當前只強調(diào)學分績點的成績考評體系壓制了學生參與實踐的積極性。因此，學生學習知識僅僅停留在書面上，無法用來指導工程實踐。例如上課時講到氣硬性膠凝材料——石灰時，會講到石灰密度小、重量輕的特性，但是學生卻不能感受到石灰“輕”的程度。做水泥的安定性試驗時，由于缺少“不合格”的水泥樣本，通常做法是在合格的水泥樣本里添加一定量的石灰，做成水泥試餅，煮沸之后會出現(xiàn)裂紋，然后進行對比試驗，讓學生了解安定性不良的水泥狀態(tài)。但是讓學生去搜集石灰時，學生拿回來的卻是被挑出來的混在石灰里沒有燒透的石塊。因為表面上有一層白色的石灰，學生誤認為是石灰塊。實驗時澆水后發(fā)現(xiàn)并沒有出現(xiàn)生石灰熟化過程中應有的放熱和體積膨脹的現(xiàn)象，才發(fā)覺找到的并不是石灰。而實際上有工程實踐經(jīng)驗的人通過其重量就能判斷石灰塊和石塊，而不需要后續(xù)的檢驗工作。

（三）學生在思想上不夠重視

隨著就業(yè)形勢的日漸嚴峻，許多學生選擇參加研究生考試，以求進一步深造增強就業(yè)競爭力。土木工程材料是一門專業(yè)基礎課，一般安排在第三學期，土木工程專業(yè)學生認為其不是“主干課”而不被重視。學校土木工程專業(yè)學生考研的專業(yè)方向一般為結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、道路橋梁等與結(jié)構(gòu)相關的專業(yè)，考研的專業(yè)課程為結(jié)構(gòu)力學、土力學、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等偏重于理論計算的課程，土木工程材料課程不包含在內(nèi)。因此，學生普遍認為該課程與自己考研和就業(yè)關系不夠密切，因而重視程度不夠。通過對土木工程專業(yè)四個班學生座談會和課下單獨詢問的結(jié)果來看，在當前的就業(yè)形勢下，學生更重視與就業(yè)密切相關的課程，對其他課程則要求不高，只求“不掛科”就行。學生不重視課程學習，也就更沒有參與實踐的積極性了。

三、 教學改革措施

（一）在教學中融入實踐

與其他學科研究的所謂“高精尖”的材料不同，土木工程所需材料就在我們的周圍，不管是學生居住的宿舍，還是上課的教室、就餐的食堂，各種土木工程材料隨處可見?；炷敛牧侠喂棠陀谩摬膱皂g持久、陶瓷材料清新亮麗、玻璃材料干凈整潔，這些材料不僅滿足了功能要求，而且美化了環(huán)境，對人的心態(tài)也有調(diào)整作用。在課程教學過程中教師完全可以以周圍環(huán)境的各種材料為樣本進行介紹，讓學生仔細觀察各種材料的存在形態(tài)、所起到的工程作用，介紹各類材料的應用價值，并引導學生提出自己的見解。如如果自己選擇工程材料，會根據(jù)哪些指標去進行選擇？材料如何選擇才能更加適合工程的需要？等等。讓學生參與到工程中來，激發(fā)其學習的興趣和發(fā)現(xiàn)問題的能力。

在課程教學過程中，利用學校距離周圍幾個大型建材市場較近的有利條件，筆者要求學生深入到建材市場，結(jié)合有關知識了解同一種材料相關產(chǎn)品的相關性能、用途和不同狀態(tài)下的表現(xiàn)形式，以及使用過程中應注意的問題。學生將收集到的相關材料信息，作好記錄，不懂的問題可以向?qū)I(yè)人士咨詢，可以上網(wǎng)查找，也可以帶到課堂上討論。學生思維活躍，往往會提出自己的新想法、新見解，還會出現(xiàn)一些異想天開的想法，這時候需要教師多鼓勵學生用試驗進行驗證。每次調(diào)查之后學生往往有許多體會和收獲：沒想到塑料制成的壁紙竟然五彩斑斕，根本看不出塑料的痕跡；有些看似金屬的材料實際上只是塑料制品，其強度不低，而且質(zhì)量更輕；一些仿制木材的金屬構(gòu)件古樸自然，讓人產(chǎn)生回歸自然的平和心態(tài)。每次調(diào)查結(jié)束后，要求學生對所學知識及時進行總結(jié)，并作為課程考查成績的一部分。

（二）在實踐中教學

為了讓學生深刻理解材料在工程中的多種性能，結(jié)合校園內(nèi)正在建設的工程，帶領學生到工地現(xiàn)場進行實踐，在實踐過程中講解各種材料的性質(zhì)。例如，講解混凝土材料時，涉及混凝土材料的組成，各種組成材料的配合比，建筑不同部位所用混凝土材料的坍落度等。當學生進入工地時，發(fā)現(xiàn)工地的施工道路所用的混凝土，坍落度較小，顯得比較干燥；高層建筑所采用的泵送混凝土，其坍落度往往很大，呈流動狀態(tài)。如何保證混凝土在澆筑的過程中不出現(xiàn)離析現(xiàn)象？如何在滿足坍落度時還能夠保證混凝土的強度？引導學生思考的過程中自然而然地引入添加劑的作用?；炷恋呐浜媳群蜏囟鹊年P系，可讓學生們?nèi)ニ伎迹憾鞚仓幕炷梁拖奶鞚仓幕炷猎谔涠壬嫌泻螀^(qū)別？如何實現(xiàn)？只有掌握了材料的本質(zhì)特性，才能夠掌握其用途，并在此基礎上想辦法進行優(yōu)化和改進。關于混凝土材料的放熱問題，可帶學生去工地參觀，直觀感受超高層建筑地下室的超大體積筏板基礎混凝土澆筑。引導學生自己多思考。如大體積混凝土澆筑過程中應該注意的問題，包括外界溫度條件、內(nèi)部降溫措施等等，不清楚的問題可以上網(wǎng)查詢結(jié)果。實際上學生除了在網(wǎng)上查到一些常規(guī)的做法之外，還能大膽加入自己的設想，雖然有些方法不盡合理，但是能大大調(diào)動學生的積極性，學習效果明顯優(yōu)于課堂教學。

（三）加強各門課程之間的聯(lián)系

當講到無機膠凝材料時，可以引導學生觀察教室頂棚的石膏線和教室墻體的抹灰的特征和其區(qū)別。石膏線的表面光滑細膩，而墻面上的石灰抹面上有細小裂紋，這時讓學生思考解決的辦法，隨后引入“加筋”的概念。在石灰漿中摻入“紙筋灰”或者“麻刀灰”，以起到防止開裂的作用，由此和其他課程知識進行聯(lián)系。例如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和混凝土之間的關系；地基處理時所用的“土工合成材料”與土層的關系；氣勢磅薄的萬里長城修筑時所加入的柳條、蘆葦；以前農(nóng)村修筑房屋所用土坯墻體中加入的秸稈等，都是起的“加筋”作用。教室后面墻體為石膏墻隔板，而其他三面墻為砌體，讓學生用手敲擊不同的墻體，感受其聲音和彈性，以增強學生對石膏板用途的了解，掌握石膏板應用的靈活性。由此還可以引導學生聯(lián)想基礎工程課程中減小建筑物基礎對地基土體壓力的措施，地基處理課程中減小地基處理費用的措施，以及建筑結(jié)構(gòu)抗震課程中減小建筑結(jié)構(gòu)所受的地震作用的措施，幫助學生真正理解減輕建筑物自身重量能夠降低基底壓力、減小建筑物上的地震作用，這些效果也可以通過選用合適的建筑材料來實現(xiàn)。

（四）以工程實例為基礎

講到建筑鋼材的時候，學生在材料力學課程已經(jīng)學過低碳鋼的拉伸曲線，相應的有“屈強比”的概念，但是學生可能還不了解此曲線在鋼材品種和級別選擇中的作用。為了使學生能深入理解“屈強比”的含義和用途，將一座大跨度單層鋼結(jié)構(gòu)廠房和一座典型的鋼框架—混凝土核心筒結(jié)構(gòu)超高層建筑設計圖紙中的相關部分，向?qū)W生展示并講解，引導學生自己思考其中承重和非承重鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的“強屈比”的要求值，分析出現(xiàn)這種差異的原因，以及與鋼材本身性能之間的關系，了解各種不同性質(zhì)的鋼材用在結(jié)構(gòu)的不同位置，與結(jié)構(gòu)本身的受力狀況之間的關系等等，增強學生獨立分析和解決問題的能力。帶領學生參觀高新區(qū)一座兩層的鋼結(jié)構(gòu)房屋拆除現(xiàn)場，觀察鋼結(jié)構(gòu)拆除時承重的梁和柱子等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形形式，與自己所知的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的變形形狀進行對比，了解鋼結(jié)構(gòu)在承重和變形方面的優(yōu)越性。鼓勵學生與設計、施工等方面的技術人員進行交流，以積累工程實踐經(jīng)驗。

（五）以科研創(chuàng)新為導向

目前，本科生所用的土木工程材料課程教材，一般還是多年前編寫的教材，所包含的內(nèi)容只是一些傳統(tǒng)的工程材料。當代建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化，所采用的新材料、新設備和新的結(jié)構(gòu)技術日新月異，超高層建筑、超大跨度建筑、特大橋梁、超長超深隧道等大承重結(jié)構(gòu)對土木工程材料的要求越來越高，面臨的挑戰(zhàn)也越來越大，傳統(tǒng)課程教材介紹的材料已經(jīng)遠遠不能滿足當前建筑業(yè)發(fā)展的要求。要想與工程發(fā)展相適應，教學中必須引入新材料、再生材料、復合材料等的講解與介紹，并且鼓勵學生自己動手去探討新材料的性能，拓展其用途。例如當前所用建筑垃圾再生骨料所生產(chǎn)的砌墻磚、廣場磚和人行道磚等，利用建筑垃圾和灰土混合壓實后作為道路的路基填料，利用瀝青橡膠混凝土鋪路面等各種有利于環(huán)保的做法。此外，鼓勵學生參與教師的課題研究，也可以通過申報大學生訓練計劃項目（SRTP項目），讓學生自己動手，采用合適的方法探求材料的性能。另外，借助每年一度舉行的建筑結(jié)構(gòu)模型大賽的形式，舉行學院的設計競賽，引導學生自己選擇合適的材料，設計出具有特色的建筑結(jié)構(gòu)形式，進行一些具有創(chuàng)造性的活動，啟發(fā)學生的思維，增加其興趣，加深對材料性能的理解。學生參與科研、實踐競賽的情況和取得的成績將作為評優(yōu)評先的參考依據(jù)之一，以此來激發(fā)學生參與實踐的積極性。

四、結(jié)語

高素質(zhì)人才的培養(yǎng)是高等院校面臨的現(xiàn)實問題，學生的素質(zhì)不僅包括理論知識水平，還包括實踐能力和獨立分析解決問題的能力。為了增強學生的學習興趣，提高學生的實踐能力，本文以土木工程材料課程為例，分析了當前課程教學的現(xiàn)狀，提出了相應的對策。將教學和實踐相融合：在教學過程中插入實踐環(huán)節(jié)，在實踐環(huán)節(jié)進行教學，以工程實例為基礎、以科研創(chuàng)新為導向，促進各課程之間的聯(lián)系，取得了良好教學效果。然而提高學生的實踐能力需要建立長效機制，應充分利用校外實習基地，讓學生定期參與實習，在實踐中不斷強化所學知識，最終達到真正掌握知識并加以應用的目的。

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