本科土木工程材料課程的教學(xué)改革探討

王 宇 輝

(上海師范大學(xué)建筑工程學(xué)院，上海 201418)

本科土木工程材料課程的教學(xué)改革探討

王 宇 輝

(上海師范大學(xué)建筑工程學(xué)院，上海 201418)

為了響應(yīng)國(guó)家“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)的土木工程材料課程做了教學(xué)改革，在理論教學(xué)、課后作業(yè)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核等方面做了探索，收到了較好的教學(xué)效果。

卓越工程師，土木工程材料，教學(xué)改革

2010年6月國(guó)家教育部提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，該計(jì)劃旨在全面提高我國(guó)工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，希望培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的工程人才。這給高等工程教育改革發(fā)展指明了方向。各類(lèi)工科院校以此為目標(biāo)，在課程教育體系上做了創(chuàng)新和改革。筆者作為土木工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課教師，對(duì)所代課程土木工程材料也做了一定的教改嘗試。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題

土木工程材料是土木工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握主要土木工程材料的性質(zhì)、用途、制備、使用方法以及質(zhì)量檢測(cè)與控制方法，并了解工程材料性質(zhì)與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及性能改善的途徑。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能針對(duì)不同工程合理選用材料，并能與后續(xù)課程密切結(jié)合，了解材料與設(shè)計(jì)參數(shù)及施工措施選擇的相互關(guān)系[1]。

本課程內(nèi)容龐雜，各章節(jié)相對(duì)獨(dú)立，邏輯性弱，多為文字陳述的理論知識(shí)，甚少計(jì)算，所以導(dǎo)致學(xué)生聽(tīng)起課來(lái)一聽(tīng)就懂，但實(shí)則要真正掌握這些知識(shí)并不容易；而教師講起課來(lái)不斷地闡述理論知識(shí)，容易讓學(xué)生產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)疲勞。另外教材課后習(xí)題，多數(shù)能在教材上直接找到答案，緊密結(jié)合工程實(shí)際的問(wèn)題較少，學(xué)生處理工程問(wèn)題的能力訓(xùn)練不夠。這種教與學(xué)的方式?jīng)]有達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目標(biāo)，急需改善。

2 教改主要內(nèi)容

主要從課堂教學(xué)、課后作業(yè)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核這幾個(gè)方面做了教改嘗試。

2.1課堂教學(xué)

2.1.1梳理教學(xué)重點(diǎn)，授課主次分明

現(xiàn)在土木工程材料的課時(shí)基本在42課時(shí)左右，其中還有12課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，屬于理論課的教學(xué)課時(shí)只有30課時(shí)左右。為了能在有限課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容，就需要教師梳理教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)重點(diǎn)，做到授課主次分明。

本課程中，土木工程材料的基本性質(zhì)這一章是課程的基礎(chǔ)，而鋼材、水泥、混凝土、砂漿、木材和瀝青等材料是工程中應(yīng)用廣泛的建筑材料，這些章節(jié)在課堂上要重點(diǎn)講解。

而對(duì)氣硬性膠凝材料，墻體材料，合成樹(shù)脂，其他功能材料則屬非重點(diǎn)內(nèi)容，可采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，讓學(xué)生先在課后自學(xué)教材和教師給出的課件等補(bǔ)充材料，然后教師在課堂上集中解決學(xué)生提出的共性問(wèn)題，最后再通過(guò)做章節(jié)練習(xí)的形式對(duì)學(xué)生自學(xué)效果進(jìn)行檢查。

這樣主次有別的授課方式，不僅節(jié)約了課時(shí)，也鍛煉了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。

2.1.2針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用教學(xué)方法

現(xiàn)在常被使用的教學(xué)方法和教學(xué)模式有很多。例如：對(duì)比法，案例法，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、CDIO工程教育模式(Conceive，Design，Implement and Operate)等。但具體到某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)和嘗試，選擇適合這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方法。

例如：1)工程實(shí)例導(dǎo)入知識(shí)：在新章節(jié)內(nèi)容講解前，用工程實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，形成學(xué)習(xí)期待，激發(fā)學(xué)習(xí)自覺(jué)性，讓學(xué)生有學(xué)以致用的體現(xiàn)，效果很好。2)問(wèn)題啟發(fā)貫穿課堂：對(duì)于以敘述性為主的課程，在授課過(guò)程中不斷地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境把理論知識(shí)串起來(lái)，采用一系列的設(shè)疑，激疑的方式完成教學(xué)，課堂不再單調(diào)，有利于吸引學(xué)生注意力，驅(qū)動(dòng)學(xué)生不斷思考，這樣的講課方式更為有效。3)相似知識(shí)應(yīng)用對(duì)比法：在講六大通用硅酸鹽水泥的特性和應(yīng)用時(shí)，可以先進(jìn)行分類(lèi)，分為摻混后材料少的(硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥)和摻混后材料多的(礦渣水泥，粉煤灰、火山灰和復(fù)合硅酸鹽水泥)兩大類(lèi)，進(jìn)行分類(lèi)講解，再用對(duì)比法進(jìn)行列表對(duì)比，同類(lèi)的性質(zhì)相似，不同類(lèi)的性質(zhì)基本相反，另外在指出水泥共性之外的個(gè)性(礦渣抗?jié)B性差，火山灰抗?jié)B性好，粉煤灰抗裂性好)，這樣六大通用硅酸鹽水泥的性質(zhì)一目了然，很好記憶。相應(yīng)的根據(jù)六大通用水泥的特性去推斷其適用范圍就迎刃而解了。

總之，在教學(xué)中，教師應(yīng)不斷摸索，不斷嘗試，為每一個(gè)教學(xué)內(nèi)容選擇一種最適合學(xué)生接受的教學(xué)方法來(lái)完成教學(xué)任務(wù)。

2.1.3充分利用新媒體，充實(shí)教學(xué)資源

教育從來(lái)都是與時(shí)俱進(jìn)的，教育與技術(shù)的結(jié)合呈現(xiàn)了各種新型的教學(xué)模式，例如：慕課MOOC(Massive Open Online Course)，SPOC(Small Private Online Course小規(guī)模限制性在線課程)，翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)等。我們應(yīng)充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源，充實(shí)積累教學(xué)資源，在課堂上結(jié)合使用板書(shū)，ppt課件，視頻，動(dòng)畫(huà)等讓課堂變得生動(dòng)起來(lái)，加大課堂信息量，激發(fā)學(xué)生聽(tīng)課興趣，讓學(xué)生多感官感知知識(shí)，提高教學(xué)效果。

當(dāng)然這些課件，動(dòng)畫(huà)、視頻的制作和甄別，需要教師花費(fèi)較大的精力去完成。

2.2課后作業(yè)

教師擔(dān)負(fù)的教學(xué)任務(wù)不僅僅停留在課堂上，更多的體現(xiàn)在課后與學(xué)生的互動(dòng)中。顯然，作業(yè)是師生的主要互動(dòng)形式和載體。作業(yè)既是學(xué)生課堂知識(shí)的鞏固和檢驗(yàn)，更是一次課堂知識(shí)更深層次的拓展和延伸。通過(guò)教師布置的作業(yè)，學(xué)生可領(lǐng)會(huì)學(xué)習(xí)的方向，通過(guò)學(xué)生上交的作業(yè)，教師可了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和教學(xué)效果。所以，作業(yè)的設(shè)置就顯得尤為重要。

2.2.1作業(yè)問(wèn)題的設(shè)置

現(xiàn)在不管是教材上，還是網(wǎng)絡(luò)上見(jiàn)到的多數(shù)習(xí)題可從教材上直接找到答案，學(xué)生抄一遍即能完成作業(yè)，這樣的作業(yè)對(duì)學(xué)生能力的提高作用不大，所以這種作業(yè)應(yīng)該控制在一定的量下，教師應(yīng)對(duì)每章節(jié)設(shè)置一些沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的開(kāi)放式題目。

例如：在學(xué)生學(xué)習(xí)第一章材料的基本性質(zhì)后，筆者設(shè)置作業(yè)題如下：

1)研究身邊某幢樓不同部位使用的建筑材料。同學(xué)之間做交流，對(duì)不同建筑同一部位采用不同建筑材料的，做統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，理解建筑結(jié)構(gòu)，建筑功能與建筑材料之間的相互關(guān)系。

2)國(guó)內(nèi)外古建筑所用建材的資料查閱。

3)貝聿銘先生在其建筑作品中慣用的建筑材料有哪些。

4)綠色建材的使用，建材對(duì)環(huán)境的影響。

完成這樣的作業(yè)，學(xué)生不僅要?jiǎng)邮植殚嗁Y料，動(dòng)腳實(shí)地調(diào)研，而且要?jiǎng)幽X自己分析總結(jié)。這樣才能真正鍛煉學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)協(xié)作素養(yǎng)，為日后工作打下良好基礎(chǔ)。

2.2.2作業(yè)形式的設(shè)置

作業(yè)既要有筆頭作業(yè)，也要有一定量的口頭作業(yè)，學(xué)生可組內(nèi)口頭交流，并選擇組內(nèi)代表在課堂上上臺(tái)匯報(bào)，善于表達(dá)的同學(xué)非常樂(lè)意展示自己，對(duì)于不善于表達(dá)的同學(xué)給予鼓勵(lì)和一定的鍛煉機(jī)會(huì)。這樣，既訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐能力，也鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。

2.3實(shí)踐教學(xué)

實(shí)驗(yàn)課是本課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，其任務(wù)是驗(yàn)證基本理論，學(xué)習(xí)試驗(yàn)方法，培養(yǎng)科學(xué)研究能力和嚴(yán)謹(jǐn)縝密的科學(xué)態(tài)度[2]。但實(shí)踐教學(xué)不應(yīng)該局限于實(shí)驗(yàn)課，筆者對(duì)實(shí)踐教學(xué)做了拓展，把它分為：基本實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)參觀調(diào)研三種類(lèi)別。

基本實(shí)驗(yàn)包括了水泥實(shí)驗(yàn)，粗細(xì)骨料表觀密度、堆積密度和篩分實(shí)驗(yàn)，鋼材試驗(yàn)和砌體試驗(yàn)等驗(yàn)證性試驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)包括混凝土配合比設(shè)計(jì)；砂漿的配合比設(shè)計(jì)等試驗(yàn)；現(xiàn)場(chǎng)參觀包括帶學(xué)生參觀混凝土攪拌站，鋼筋、鋼構(gòu)件加工廠等。

另外，實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展不能虎頭蛇尾，實(shí)驗(yàn)完成，除了要有基本的實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，同時(shí)也要求學(xué)生在綜合性試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)參觀完后，寫(xiě)心得，心得不要求篇幅很長(zhǎng)，但要記錄和思考試驗(yàn)和參觀過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決方法。這個(gè)過(guò)程既避免了部分學(xué)生混熱鬧的現(xiàn)象，也讓學(xué)生養(yǎng)成不斷總結(jié)，積累專(zhuān)業(yè)知識(shí)的好習(xí)慣。

2.4課程考核

課程考核方式原來(lái)為平時(shí)成績(jī)30%和期末70%的模式，這種模式，平時(shí)成績(jī)籠統(tǒng)，沒(méi)有細(xì)化，期末考試占比較大且偏重知識(shí)記憶性考核。

現(xiàn)改為平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)15%，期中考核15%，實(shí)驗(yàn)考核20%和期末考核50%的形式。平時(shí)作業(yè)課堂表現(xiàn)和期中考試，是教與學(xué)的過(guò)程性考核，可讓師生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)采用措施解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)考核是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的一次檢驗(yàn)。期末考核控制了記憶性考題的量，加大了綜合分析題，更注重了知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的考核。

經(jīng)實(shí)踐證明，這種考核方式是兼顧理論和實(shí)踐，結(jié)果與過(guò)程并重，不失為是一種較為全面合理的考核方式。

3 教改效果

土木工程材料課程是集理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐于一體的課程，筆者從課堂理論教學(xué)，課后作業(yè)，實(shí)踐教學(xué)和課程考核等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，在過(guò)去兩年中，六個(gè)班級(jí)共150人的教學(xué)實(shí)踐中做了嘗試，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性有了明顯的提高，學(xué)生作業(yè)質(zhì)量有了改善，學(xué)習(xí)成績(jī)有了較大幅度的提升，分析工程問(wèn)題能力得到了鍛煉，綜合素養(yǎng)有所提高，教學(xué)效果良好。

[1] 高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 陳忠購(gòu),付傳清.土木工程材料[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2013.

Teachingreformofundergraduatecivilengineeringmaterialscourse

WangYuhui

(ArchitectureEngineeringCollege,ShanghaiNormalUniversity,Shanghai201418,China)

In response to the national “Plan for Educating and Training Outstanding Engineers(PETOE)”, the author made teaching reform in the civil engineering materials course of civil engineering specialty, the reform are explored in theory teaching, homework, practice teaching and curriculum assessment methods, which

the good teaching effect.

outstanding engineers, civil engineering materials, educational reform

G642.0

A

1009-6825(2017)27-0235-02

2017-07-13

王宇輝(1974- )，女，碩士，講師