基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的《土木工程材料》課程教學模式探究

吳東云

（天津城市建設學院 土木工程學院，天津 300384）

一、前言

創(chuàng)新型人才是指能夠利用所學知識用于解決實際工程問題，并進而對現場新的工程情況的解決能做出有突破性、創(chuàng)造性貢獻的人才。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是當代歷史賦予高校的歷史使命，如何培養(yǎng)一大批創(chuàng)新型的人才是當前高校教育工作者面臨的新課題。為加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，要進行一系列的教育教學改革，而教學改革的重點是課程體系的建立與課程的教學改革。筆者結合土木工程專業(yè)土木工程材料課程的教學，對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程教學模式進行了探索與實踐。

二、教學理念的更新

作為高校專業(yè)課教師，傳授專業(yè)知識是基本的任務，如果只是按照傳統(tǒng)的教學模式進行教學，甚至僅僅滿足于機械地傳輸課本知識，遠遠達不到創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標。應確立全新的教學理念，使課程教學成為啟迪智慧的活動，從而激發(fā)學生創(chuàng)新的意識并能實施創(chuàng)新的實踐。在教學活動中，應本著激發(fā)興趣，提高能力，培養(yǎng)嚴謹、求實、探索、創(chuàng)新的科學素質，倡導理論服務實踐，并在實際工程中應用、創(chuàng)新發(fā)展的教學理念。以使課程教學模式有利于創(chuàng)新人才的快速培養(yǎng)。

三、課程教學模式的改革探究

課程教學的改革應以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標，以新的教學理念為指導，貫穿于課程教學活動的始終，并從教學內容、教學方式、方法以及實踐教學等方面進行改革探索。

（一）教學內容的設計與優(yōu)化

土木工程材料課程的理論性、實踐性、應用性很強，同時材料科學、技術發(fā)展很快，因此對課程的授課內容應注意保持基礎性、適用性和適度的先進性。開課前應做充分的準備，對課程內容精心設計，規(guī)劃好章節(jié)。刪除一些過時的，不用的材料，對工程上應用少的或逐漸淡出的少講或不講；對工程上應用的新材料、新技術適時引入，以擴展學生視野；課程教學還應注重最新技術、新標準的應用或引入，縮短與實際的距離，以使學生畢業(yè)快速適應工程環(huán)境；課程內容應體現三個層次：基礎理論、技術性質、應用與提高；對于每章節(jié)內容應進行細部設計，提出明確目標，對于重點內容應詳細講解，包括采用什么方式、方法等，以其激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)其探索精神，以最終有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（二）教學方式、方法的改革

1. 注重培養(yǎng)學習興趣。當前我國高等教育中普遍存在著學生學習的內動力不足，學習的興趣和求知的欲望下降的現象，因此如何激發(fā)學習興趣，提高學習的內動力成為高等教育要研究和解決的一個最迫切的問題。改革以往填鴨式的教學方式，注重激發(fā)學生的學習興趣，有效地增加學習的內動力，使學生消極、被動、強制的學習變?yōu)榉e極主動的學習，做到忙而不累，樂而忘憂，就能夠產生靈感，提高效率，這是一種理想的學習狀況，也是一種快樂學習。

借助于土木工程材料課程，教師在課堂教學中采用一些有效的方法，一是制作并采用圖文并茂的多媒體課件授課；二是授課中采用啟發(fā)式、探究式、討論式的教學方法；三是適時引入典型的工程實例等。這些方法都有效地激發(fā)了學生學習的興趣，提高了學習積極性。比如在講授鋼材性能時，引入南極游船的沉船事件，鳥巢、水立方等大型工程所采用的新材料、新技術，中央電視臺新臺基礎大體積混凝土工程施工的技術問題等實例，有效地吸引了學生注意力，激發(fā)了學生的好奇心，再進一步提出問題，讓學生思考，發(fā)散思維，再分析、梳理、歸納，最后扣住課程的知識點。整個過程很好地吸引了學生，訓練了其分析、解決問題的能力，同時又緊密結合工程實際，在解決工程問題的同時，有效激發(fā)了創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了嚴謹的科學品質。

2.注重幫助學生掌握正確的學習方法，引導學生進行自主學習，訓練和提高其學習的能力。土木工程材料課程，從材料學而言，各類材料包括其組成、結構與性能之間的相關關系原理；從材料工程而言，各類材料包含材料的制造與工藝、性能與應用等方面的內容。土木工程材料是一類應用于宏觀工程中的特殊的宏觀材料，課程的目的偏重于材料的性能、特點與應用技術。學習過程中應把握這條主線，即材料的組成→結構→性質→應用→創(chuàng)新。從工程角度，重在掌握材料的性質，這是工程正確合理用材的基礎，更高層次是在此基礎上的應用與創(chuàng)新。

在課程教學過程中，教師不僅要抓住主線，理清脈絡，將各知識點有機串聯(lián)起來，做到認真授課、理例結合、內容精煉、語言簡練、風趣，還要指導學生把握課程的主脈絡。比如講到水泥時，水泥品種眾多，各種類型、牌號水泥之間有何差異，工程中如何選用等等問題多有涉及。講課時先以硅酸鹽水泥為主線，系統(tǒng)講授水泥的生產、組成、凝結硬化機理、技術性質、特點及應用，理清主脈絡，再講摻混合料的各種水泥時，用對比法簡練地從組成講起，重點分析其不同的組成，導致硬化、性質及應用的不同，思路清晰，便于理解，識記與應用。要注意對比總結不同材料的不同特點，從而決定應用的不同，幫助學生了解課程特點，快速掌握課程的學習方法。

由于課程內容多、繁雜，只要讓學生抓住課程的主線，就抓住了課程的核心和課程的脈絡和整體，進而有了學習的方向，對于工程實際中一些較新的知識獲取，有了方法。比如課程講到有機高分子材料中塑料管材、新型裝飾材料的工程應用及一些相關問題，就可布置大作業(yè)引導學生課下收集資料，以小論文的方式討論工程實際應用問題。引導學生自主學習，訓練和提高其自主學習的能力，這比教給具體的知識更重要，為將來應對實際工程問題，甚及其應用創(chuàng)新打下了堅實基礎。

3.注意培養(yǎng)學生探索科學的勇氣與精神，努力培養(yǎng)嚴謹、求實、創(chuàng)新的學術品格。在課程教學中，鼓勵學生勇于突破，有意識地突破前人，突破書本，超過自己的老師，學生超過自己的老師，那是老師的光榮，是老師的成就。科學的發(fā)展，社會的進步，既是以繼承前人為基礎，又是以懷疑、否定前人為突破。教學過程中適時引入典型的工程實例、通過工程事故分析，引導學生進行發(fā)散思維，自由發(fā)言。多表揚與肯定學生的積極參與，多引導與鼓勵學生去思考、辯駁，從中去偽存真，牢固掌握各知識點。對學生的好奇、疑問引導學生通過借助于實驗來求證。比如在學習混凝土的組成材料時，各組分材料質量及用量對其性質產生顯著影響。如混凝土外加劑、摻合料的種類不同或摻量不同對混凝土性能的影響，學生可在老師指導下組成興趣小組，自命命題，設計混凝土的配合比，澆筑試塊，進行實驗，通過自己動手作一些探索性的、對比性、設計性及綜合性的實驗，使學生從規(guī)劃選題、實驗設計、實驗實施、實驗分析到得出結論，整個過程鍛煉了學生的動手能力，提高了學習能力，培養(yǎng)了嚴謹、求實的科學品質，激發(fā)了學生強烈的創(chuàng)新意識。以此為契機，學生完成了多項學生科研課題。再結合具體工程材料巧妙應用的實例，使學生的學習真實、可靠、可觸摸，實際工程能力大大提高，創(chuàng)新意識增強，這種能力的訓練甚至比傳播科學更重要。

4.注重工程應用。土木工程材料課程的教學，從內容上有三個層次：即基礎理論、技術性質、應用與創(chuàng)新，之間相互依賴、相互促進。課堂教學所學的材料基礎理論及其技術性質，掌握得是否牢固，最終落實到實際工程的應用及其創(chuàng)新。充分利用材料的特點性能合理用在在具體工程中，并解決工程實際問題，才能更好體現知識的價值。應用知識比單純傳授知識更重要。教學過程通過大量工程實例引入，典型事故分析來說明材料在工程結構中正確合理應用的意義及重要性。比如，舉出由于混凝土澆筑施工養(yǎng)護不當，給工程造成不可挽回的巨大損失；由于水泥選擇不當，造成樓房倒塌實例；鋼材由于選材不當，造成橋梁斷裂、車毀人亡的慘痛教訓；塑料管材的應用不當，造成大量隱蔽工程拆除等等。另舉例大型標志性建筑，如鳥巢、水立方等奧運場館建設中的Q460高強鋼材、ETFE膜材料的使用，極大地推動了鋼結構、膜結構設計理論的發(fā)展，其中新型節(jié)能技術的應用等，這些實例極大吸引了學生的注意力，增強了工程能力，增加了工程意識、責任意識，激發(fā)了求知、探索、創(chuàng)新精神。

5.引導學生善于綜合，善于把學到的多門課程以至多個門類的知識綜合在一起，啟發(fā)學生去解決實際工程問題，以提高學生處理問題的能力，從而提高其綜合素質。比如講解水泥的性質時，舉出天津奧體中心看臺--大體積混凝土工程施工實例。當時工程要求整個環(huán)形混凝土看臺要求無縫施工，工期又短，是一個很大的技術難題。怎么做？先對學生提出問題，讓學生思考，任意想象，說出想法、理由，再引導學生先從材料的選擇入手，做到合理選材用材，但這還滿足不了工程的要求，這時，啟發(fā)引導學生采取人工降溫、劃分施工段，布置溫度鋼筋等等多門課程的知識，采取多種方法措施，最終取得理想的工程效果。再舉出其它多學科知識綜合應用的實例，使學生感受解決實際的工程問題往往是綜合知識的運用，當知識綜合起來就會有所創(chuàng)新，前面的成功實例往往就是一個科技攻關項目，其中有很多的創(chuàng)新點，如中央電視臺新臺基礎施工、鳥巢中高強鋼材的使用、水立方中新材料應用等項目都是。通過這些典型的、具有時代特點的標志性工程的實例介紹，使課本知識與實際緊密結合，由輸入與吸納知識到轉化為能力與素質，從而對學生創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。

（三）實踐教學環(huán)節(jié)的改革

實踐教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生動手能力、觀察能力、想象能力、創(chuàng)新意識的一個極其重要的方面，加強實踐性教學環(huán)節(jié)，緊密聯(lián)系工程實際，為造就高素質的工程實踐能力強的創(chuàng)新人才搭好平臺。針對課程內容的各個知識點，組織學生現場參觀實際工程，如天津奧體中心、文化館等重要工程，了解材料應用情況，包括新型墻材、節(jié)能材料、新型節(jié)能技術的應用等，使學生有了第一感性認識，開闊了眼界；帶學生到裝飾城參觀，了解裝飾材料前沿，開闊了學生的視野，延伸了課堂內容；針對具體工程材料問題進行專題討論，查閱資料，以小論文形式開展自主學習，提高了學習的能力。同時，在實驗教學上，對原有的驗證性實驗改革成設計性、綜合性實驗，鼓勵學生大膽探索，在完成基本教學任務的前提下，開放實驗室，對學有余力的學生鼓勵其開展實驗研究，對其感興趣的問題進行探索。指導其進行實驗設計、實驗實施、實驗分析并得出結論。這些都有效激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，鍛煉了學生探索、實踐、創(chuàng)新的能力。

四、結語

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程，它需要學校、教師、學生等方面共同參與與努力。其中改革傳統(tǒng)的教學模式，提高課堂教學質量是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方面。課程教師從確立全新的教學理念，采用恰當的、靈活的教學方式、方法，加強實踐教學環(huán)節(jié)等多方面進行了探索，得到了一些有益的啟示與經驗，愿與同行交流、切磋，以期盡快改善教學氛圍，探索出合適的育人方法，加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

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