以雙語教學為契機的土木工程材料課程教學改革探析

陳先華 高英 黃曉明 趙永利

《土木工程材料》課程是交通土建類等專業的專業核心基礎課，在東南大學交通學院，本課程面向交通學院二年級學生開設，其目的為交通土建類專業學生學習后繼課程提供材料科學的基本原理和知識,使學生具備土木工程材料的基本知識及實驗技能，熟悉并掌握常用土木工程材料的性能及應用，并在專業技術工作中具有合理選擇并正確使用材料等方面的能力。土木工程材料課程的教學內容包括理論教學和實驗教學兩部分，分別由交通學院道路與鐵道工程研究所及道橋實驗室承擔。通過理論教學和實驗教學，達到使學生理論與實踐相結合，并深化其對理論知識的理解和提高實際動手能力的目的。

自2008年起，東南大學教務處啟動了《土木工程材料》課程教學改革，由道路與鐵道工程學科負責人領銜，道路材料與結構教研室的2位教授、3位副教授與2位講師共同參與。該改革項目以雙語教學為契機，在教學內容優化、教學方法、教學手段與考核模式等方面進行了多年探索，取得良好的教學效果。

主要改革措施及具體實施情況

1.優化授課內容，突出基本概念、基本原理與基本方法

土木工程材料具有量大、面廣、實踐性強等特點，不同的土木工程材料，其材料組成、成分與結構、性能與測試方法等均存在較大差別。要在較短的課時內講授這些內容幾乎不可能，亦無必要。為此，在改革過程中，課題組圍繞所授課對象的培養目標與特點，以及本課程與《結構設計原理》、《路基路面工程》等后續專業課程的相互關系，以我校黃曉明教授所編著的國家十一五重點規劃教材《土木工程材料》為基礎，結合對國外知名大學所用教材的分析，對授課內容進行了優化調整，以人類社會的發展及對材料的研究、應用歷史為主線，結合材料科學的Proccessing(propotioning,manufacturing,construction)→omposition& Structure→Properties→performance四要素，注重課堂教學內容的邏輯性和科學性，重點講授四類材料：集料、膠凝材料（瀝青、水泥）、混凝土材料（瀝青混合料與水泥混凝土）及建筑鋼材，不僅介紹本課程的經典研究內容，而且突出其研究前沿領域，使學生對土木工程材料的發展歷史、現狀及發展趨勢等有所了解，并明確研究的熱點和難點，以便于學生在繼續深造階段選擇自己的研究方向。

在具體講授內容上，則結合土木工程材料的共性特點，突出基本概念、基本原理與基本方法的講授并板書。如密度是土木工程材料中最為基本的概念，它并不是直接反應材料質量的指標，但在HMA與PCC的配合比設計中非常重要。密度的概念在物理學中非常簡單——單位體積內的物質質量。在土木工程材料中，由于材料內部宏觀空隙與微觀孔隙的存在，以及材料表面形狀的不規則特點，密度的概念則要復雜得多，常用的包括毛體積密度、表觀密度、飽和面干密度、堆積密度等，不同的概念密度所適用的范圍不同，對應的測試方法也有區別。熟練地掌握這些密度的基本概念對于幫助學生正確理解現有的規范測試方法并用好這些密度相當重要。對于本部分內容，項目組結合孔隙特性，采取了三相原理圖，按照集料的干濕狀態（如圖1所示）在課堂上逐個概念進行講授。然后布置有關作業與試驗內容，讓學生根據具體試驗數據計算有關密度的參數。從期中測驗與期末考試以及本科生畢業設計的情況看，這種突出重點的教學方法對提高學習效率與效果大有裨益。

圖1 集料的孔隙結構及表面濕潤狀態示意圖

2.問題驅動、寓教于樂的教學方式

由于本課程的授課對象為低年級的學生，他們習慣于抽象的邏輯思維，而對有關材料的性能與結構等缺乏直觀認識，在學習土木工程材料的結構與性能等方面的內容時往往會產生空洞無物、無從下手之感，這讓他們會產生畏懼心理。另外，由于關于土木工程材料的性能以描述性文字居多，這會使課堂講解易陷入枯燥的境地。為克服上述問題，在課件的制作上，我們運用了大量的動畫、視頻與圖片或原理圖，在課堂教學內容的取舍上注重保持內容的邏輯性、科學性與趣味性，按照“發現問題——陳述問題——分析原因——提出解決方案——發現新問題”的問題驅動模式組織教學，寓教于樂，促進課堂互動。在介紹新概念、新材料等內容時，從學生熟知的現象或事物出發，引出相應的科學問題，激發學生的學習興趣，引導其積極主動思考，并注意思維的連貫性。如講授膠凝材料時，首先簡明點出膠凝材料的基本概念，然后從金字塔開始引出人類應用膠凝材料的歷史，緊接著提問“什么樣的材料可作為膠凝材料”，然后展示趙州橋、南京明城墻、武當金頂等圖片，并從材料角度講述這些知名建筑的秘密，從而打破學生頭腦中可能存在的思維定勢，最后再過渡到石灰的講解。而對石灰的講解則以古詩《石灰吟》開始，圍繞“石灰的生產、制備——消化——凝結硬化——石灰的特性及工程應用”的線索，從材料角度解讀這首詩。實踐表明，這種以問題驅動、寓教于樂的方式受到學生的熱烈歡迎，課堂氣氛相當活躍，教學效果很好。

3.編制雙語多媒體課件與中英文習題

編制雙語多媒體課件與中英文習題是本課題的主要內容之一，其目的在于讓學生掌握核心專業詞匯、并通過適當的訓練，基本具備閱讀相關專業文獻、了解國內外最新研究動態與成果的能力。

在剛開始進行改革時，項目組嘗試采用了全英文PPT的方式，但教學效果并不理想。在追尋相關原因時，采用了“中英文課件+中文講解+中英文課程作業”的方式，其中英文部分僅注明核心專業詞匯，并采用課后分組閱讀討論中英文文獻并進行課堂匯報的方式強化對英文專業詞匯的掌握。

4.小組文獻研究型作業匯報

為強化學生們對核心專業詞匯的掌握，并培養其綜合利用我校所訂購的豐富電子資源，在講授相關內容之前，檢索最新英文期刊論文，發布在信息化網絡平臺上，要求學生按4-6人小組的方式課后合作閱讀3-4篇相關文獻，進行討論并制作PPT，然后按“what—why—how—why not,if”的思路，在課堂上用5分鐘匯報相關文獻的內容及本小組的基本看法。通過小組作業的完成，使他們發現了合作的樂趣和成功的喜悅，為將來從事專業或其他工作培養了寶貴的開拓精神，積累了團隊合作的經驗與溝通交流能力。

5.注重過程管理的綜合教學評價和考核方法

為提高學生平時學習的自覺性和主動性，避免學生突擊應付考試的現象，在教學評價與考核方法亦進行了探索，考核方法從對獲取知識量多少的評價向知識、能力、素質綜合評價轉化。使學生成績考核遍布整個教學過程，促使學生重視每一個教學環節，使其學習過程變成循序漸進的過程。從平行班級的課程考核成績看，實施教學改革的班級其學生成績均排在學院前列。

結 論

自項目啟動以來，相應改革措施在四屆學生的教學中進行了試行，從實施效果看，所授課班級的學生成績均排在學院平行班級的前列，且多數學生學完本課程后能基本讀懂相關英文科技文獻，這表明相應的措施基本達到預期目的。

[1]黃曉明,趙永利,高英.土木工程材料(第3 版)[M].南京:東南大學出版社，2012，12.

[2]Michael S.Manlouk, John P.Zaniewski.Materials for Civil and Construction Engineers(3rd Edition)[M].Prentice Hall,2010,01.

[3]Peter Domone,John Illston.Construction Materials:Their Nature and Behaviour(4th Edition)[M].CRC Press,2010,07.

[4]陳先華,楊軍,高英.工科研究生專業英語教學改革初探[J].東南大學學報(哲學與社會科學版,高教研究),2007,(2):27-30.