《土木工程材料》課程教學內容的優化與實踐

□唐純翼

《土木工程材料》課程是土木工程專業不可或缺的學科基礎課程，后續房屋建筑學、混凝土結構、鋼結構、土木工程施工等專業課程的學習均要以此為基礎，是從事土木工程設計、施工、管理和科學研究等必備的理論基礎和專業知識［1］，具有“內容雜，涉及面廣”、“應用性強，邏輯性差”、“了解容易，把握較難”等顯著特點，起著承上啟下的作用。隨著“大土木”概念共識的形成，土木工程材料新技術、新品種層出不窮，很多都已經廣泛應用于土木工程建設［2］，但研究現行《土木工程材料》教材發現，多數教材并沒有體現這些變化。《土木工程材料》教學內容滯后已成為不爭事實，具體表現為:一是教學內容主要針對的是建筑工程，一些重要的專用材料沒有闡述，如道路工程材料中的土工材料、路基材料以及隧道工程材料的支護防護材料等都非常重要，但在很多教材中很少涉及或沒有提及;二是仍然沿用建筑材料教材和大綱者居多;三是實驗內容的設置幾乎沒有改變;四是對工程應用部分關注不夠等。因此，需要對課程的教學內容進行優化。

一、教學計劃的優化

《土木工程材料》課程教學計劃應有別于純粹的理論教學，在滿足學生對土木工程材料理論知識一般要求的同時，還應滿足行業對土木工程專業應用型人才的要求。《土木工程材料》課程的總學時大致歷經了64h(理論56h、實驗8h)、40h(理論32h、實驗8h)、32h(理論24h、實驗8h)等幾個過程，但都只是降低了理論學時，實驗學時始終沒變，造成一種實驗學時比例加大而實際實驗教學學時沒有改變的怪象。優化后，將下調的理論學時增加到實驗教學中，總學時48h(理論32h，實驗16h)，既滿足了理論教學的需求，又強化了實驗教學。

圖1 《土木工程材料》課程教學計劃優化

二、教學內容的優化

土木工程材料發展迅速，新技術、新方法、新材料、新規范、新標準層出不窮。在有限的學時內，教學內容除了包含主要材料的內容外，更應該體現新材料、新規范的應用。任何教材都不可能及時體現這些新內容，因此教學內容優化成為必然。一是要廢舊立新。對于學生了解而現代工程中使用量不大的材料，如石灰、石膏、磚瓦等，教學時應大膽放棄，并盡可能地反映本學科國內外的新成就和我國相關的新標準、新規范、新技術、新方法以及新材料。二是要突出實用性，力求達到教學內容系統性、完整性、先進性和實用性的統一密切結合。三是要結合行業規范以及當前本專業課程相關規范來構建，力求緊跟施工技術和材料應用發展，更貼近企業的需要。

(一)教學內容縱向優化。教學內容縱向優化就是科學構建教學模塊，即根據知識的相關性和獨立性，教學內容構建7 個知識模塊:材料的基本性質;水泥、砂漿與混凝土;鋼材;瀝青與瀝青混合料;砌體材料;建筑功能材料與新材料;試驗(見表1)。縱向優化吸收了傳統教學計劃中的合理內容，剔除了落后及欠合理的內容，增加了材料的前沿知識，滿足了短學時的教學需求。教學內容重點突出，教學邏輯清晰明了，教學選擇靈活多樣。

表1 《土木工程材料》課程教學內容縱向優化

(二)教學內容橫向優化。教學內容橫向優化就是從材料科學與工程的角度出發，將教學內容劃分為材料組成、材料性能和材料應用三個部分。材料組成決定性能，性能決定其使用領域與范圍，因此各部分緊密聯系，環環相扣，形成一條教學軸線。以硅酸鹽水泥為例，教學內容優化于表2。橫向優化可培養學生由材料組成推導材料性能、由材料性能推導材料應用，以及由工程應用選擇合適材料的綜合能力。

表2 硅酸鹽水泥教學內容橫向優化

表3 試驗教學內容優化

(三)試驗教學內容優化。試驗教學內容優化的指導思想是減少驗證性試驗，增加設計性和綜合性試驗。具體實施時，教師先給定試驗要達到的性能指標，學生根據指標要求進行原材料性能檢驗和選擇，再進行配合比設計等工作，并根據每一次的試驗結果進行總結和試驗調整(見表3)。優化后，驗證性試驗學時為總試驗學時的1/3;設計性與綜合性試驗中加入了專業學科競賽與科學研究的內容;能夠顯著地提高學生對于工程材料性能的認識水平，以及學科競賽與科學研究的能力。

表4 與《土木工程材料》課程相關的獎勵

表5 與《土木工程材料》課程相關的課題、論文及專利

三、教學實踐成果

優化后的教學內容在2011 ～2013 級土木工程專業實施，取得了一系列可喜的成績。

(一)成績。《土木工程材料》課程的平均成績由55．6 分上升至73．3 分。

(二)相關獎勵。與《土木工程材料》課程相關的獎勵見表4。

(三)相關課題、論文及專利。與《土木工程材料》課程相關的課題、論文及專利見表5。

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

［2］陳德鵬，劉純林等．土建類專業土木工程材料課程教學改革與實踐［J］．安徽工業大學報(社會科學版)，2011，28(5):112 ～114