項目式教學法在材料制備與檢測課程教學中的應用*

郭曉潞　孟凡杰　伍亮（同濟大學　材料科學與工程學院，上海　201804）

項目式教學法在材料制備與檢測課程教學中的應用*

郭曉潞孟凡杰伍亮
（同濟大學材料科學與工程學院，上海201804）

摘要：論文結合《材料檢測技術》和《材料制備技術與實踐》課程，在這些課程教學過程中，引入典型工程項目案例，并探索性地設計適合于教學用的項目，形成了項目式教學法，以期為培養既掌握扎實的專業理論知識，又擁有較強的動手實踐能力、創新精神以及獨立解決問題能力的人才提供參考。

關鍵詞：材料制備；材料檢測；工程項目；教學項目設計；教學效果

一、概述

目前，隨著世界各國經濟的不斷發展，我國的基礎設施建設日新月異。建筑材料是基礎建設必不可缺的物質基礎。混凝土是土木工程應用中最傳統、最大宗的建筑材料。石膏作為膠凝材料在建筑材料領域中應用也已經有很長的歷史，且得到了廣泛的應用。

同濟大學材料科學與工程學院開設《材料檢測技術》本科生課程已三十余年，該課程以混凝土建筑物無損檢測技術為主要內容，不斷地探索無損檢測的教學方法，以培養從事無損檢測相關技術的人才。近些年來，學院又新開設了《材料制備技術與實踐》研究生課程，課程講解不同門類材料先進制備技術和典型工藝，旨在培養寬專業、厚基礎、強能力的人才，提升學生的動手能力和創新能力[1]。

隨著我國城市建設的快速發展，社會對土木工程材料及相關專業人才的需求越來越大，對人才培養的要求也越來越高，既掌握扎實的專業理論知識，又擁有較強的動手實踐能力、創新精神以及獨立解決問題能力的學生受到就業市場的普遍歡迎[2]。土木工程材料領域，在《材料檢測技術》和《材料制備技術與實踐》這些課程的授課過程中，僅僅單純給學生講解理論知識，勢必與社會發展及實際工程脫節。因此，無論是從社會需求還是從人才培養以及課堂教學效果的角度，在這些課程中，引入典型工程項目案例，探索性地設計適合教學用的項目，形成項目式教學法[3，4]，均具有重要的教學價值、實踐意義和社會意義。

二、典型工程項目案例的引入

在《材料制備技術與實踐》課程教學過程中，在巖棉板外墻外保溫系統的施工工程技術方面，引入了中國歐盟商會、瑞典環境科學研究院和同濟大學“同濟中歐建筑節能培訓與研究中心”合作的歐盟建筑節能培訓項目SWITCH-Asia“Train The Trainers”的案例。教學模式以視頻教學與課堂講解相結合的方式，介紹了巖棉板的相關知識，闡述了巖棉板外墻外保溫系統的設計、產品、施工等。這不僅讓學生廣泛地了解礦物棉的種類和市場狀況、巖棉的生產和性能、巖棉與礦渣棉的區別、外墻外保溫巖棉的選擇等，而且讓學生系統地學習了巖棉板外墻外保溫系統的知識體系，包括保溫的型式與系統的選用，建筑物理數據計算，節點設計與處理，計劃施工流程，高質量且穩定的系統組成產品等方面。在施工工藝中，還進一步詳細介紹了巖棉板外墻外保溫系統的施工過程，包括巖棉板專用粘結劑的攪拌、底座托架的安裝、地基及濺水區域的構造、建筑立面及邊角巖棉板排列、窗口部位巖棉板排列、巖棉板的切割及粘貼、巖棉板表面處理及找平、邊緣和墻角的施工、伸縮縫線條的施工、450加強網的施工、錨固件的施工，以及裝飾灰漿的施工等。

在超高層建筑物的混凝土施工工程技術方面，基于當前世界典型超高層建筑物的介紹，引入了典型工程項目，即代表性超高層建筑工程迪拜塔案例。迪拜塔又名哈利法塔，被稱為世界第一高樓與人工構造物。課程教學中系統地介紹迪拜塔超高層混凝土的施工方案，包括迪拜混凝土施工的準備測試工作，混凝土強度等級與碎石最大粒徑要求，混凝土質量的保證，混凝土輸送管線系統，以及迪拜塔施工工程基本數據等，還結合工程實際介紹了施工中采取的特殊措施與技術。迪拜塔高828米，樓層總數162層。迪拜塔總共使用33萬立方米混凝土、共調用了大約4000名工人和100臺起重機，該工程誕生了當時世界最新混凝土泵送高度601m。這個泵送高度包括了管形柱和固定式布料桿，是從固定在建筑結構中豎管的長度和垂直輸送管道的長度計算得出的，實際的混凝土澆注是在585m的高度進行的，理想的泵送高度已經上移到611m。由于外界溫度高，該工程中混凝土一般是在傍晚或晚上澆注的，但溫度計常常還是顯示將近40℃。因為混凝土澆注時的溫度最高只能35℃，骨料在配制成混凝土之前在混凝土廠中經過了冷卻，且一部分的水換成了冰（碎冰片），這樣才確保了能夠將混凝土以27～28℃左右的溫度運輸到迪拜塔施工現場。

典型工程項目案例的引入，有助于學生對實際工程項目的了解，提高了學生學習的興趣，使其能更好地將專業知識與實際應用結合起來，增強了其理論聯系實際的能力。

三、適宜教學項目的設計

《材料制備技術與實踐》課程，除課堂理論知識講授外，針對高分子材料方向、無機材料方向、建筑材料方向、金屬材料方向四大材料方向，分別設計了適合于教學實踐的教學項目，擬定了試驗指導書，學生分批、分組、循環式地開展了項目式實踐性教學環節。以建筑材料方向為例，設計了建筑石膏的標準稠度用水量及力學性能試驗項目。學生分成試驗小組，每組2-3人，分工合作，完成建筑石膏試樣的標準稠度用水量，試樣制備與成型，抗折強度和抗壓強度的測定等試驗內容。在基本物理、力學性能檢測的基礎上，鼓勵學生自主設計試驗，開展探索性研究工作，如，水膏比對力學性能的影響，石膏原材料的物相組成和微觀形貌，石膏硬化漿體的物相組成和微觀形貌等，工業脫硫石膏與天然石膏的對比研究等。

在《材料檢測技術》教學實踐工程中，設計開展了工程模擬式混凝土無損檢測教學試驗，即在實驗室條件下，模擬工程現場建筑物中的混凝土構件缺陷，主要針對混凝土中空洞、分層、鋼筋位置及裂縫等問題，設計、成型有缺陷的混凝土試塊[5]。學生可以采用超聲儀對所設計的混凝土進行實測，增強學生的動手實踐能力，獲得混凝土的聲速、波幅和波形的信息，以推斷和檢查混凝土結構內部的空洞、裂縫及其他缺陷的位置等。

適宜教學項目的設計，有助于學生帶著問題查閱資料，掌握理論知識，設計試驗方案，探索實踐未知。理論聯系實踐，啟發學生探知能力，培養學生創新意識。

四、項目式教學法的形成

傳統的教學模式，在教學實施過程中，教師的貫穿式課堂講授，容易形成填鴨式教育。這種教學模式，盡管可以使學生掌握知識的條條框框，但應用起來容易生搬硬套。

項目式教學法是建立在構建主義、實用主義教育理論基礎上，其核心內容是將我們要從事的教學內容轉化為若干個項目任務，并將任務分發，學生圍繞著項目內容以小組合作的方式進行試驗、研究、討論、報告，完成任務，教師從旁指導，從而使學生直接參與項目全過程[6]。項目教學法是一種自上而下的探究性學習模式，從項目的選擇、人員的分配、分工的確立、資料的尋求，試驗的開展、數據的分析處理、項目報告的撰寫等均是由學生為主體完成。項目任務能夠引導學生有目標地開展試驗工作，激發學生的求知欲和探究欲，提高學生的參與性和興趣性，調動學生的積極性和主動性。相對于傳統教學法，項目式教學法將發生三個方面的重要轉變：以教師為中心向以學生為中心轉變；以課本為中心向以項目為中心轉變；以課堂為中心向為以項目開展過程為中心轉變[7]。在項目式教學中，小組成員相互合作，相互督促，充分體現出團隊合作能力和團隊協作精神。

在傳統教學模式的基礎上，在《材料檢測技術》和《材料制備技術與實踐》這些課程的實施過程中，引入項目式教學法。在給學生講解理論知識的同時，引入典型的工程項目實施案例，并探索性地設計適合教學用的項目，形成了項目式教學法，有助于完善教學方法模式。

五、教學成效

（一）了解了實際工程項目

社會對土木工程材料及相關專業人才的需求越來越大，對人才培養的要求和期望也越來越高。僅僅單純給學生講解理論知識，勢必與社會發展需求及實際工程項目脫節。通過在課堂教學中引入典型的實際工程項目案例，有利于培養既了解實際工程項目，又掌握扎實的專業理論知識的復合型人才。

（二）提高了實踐創新能力

設計適宜的教學項目或教學實踐性環節，在試驗項目的開展過程中，需要同學們的相互配合，每個同學需要獨立自主地完成試驗中自己負責的部分，同時配合同組其他同學。實踐性教學活動的開展既增強了學生的責任心，培養了學生團結協作的精神，也提升了學生的探知能力和創新能力。

（三）完善了教學方法模式

在《材料檢測技術》和《材料制備技術與實踐》課程的授課過程中，引入典型工程項目案例，探索性地設計適合教學用的項目，形成項目式教學法，對教學方法模式的完善起到了積極的推動作用。無論是從社會需求，還是人才培養，還是課堂教學效果的角度，均具有重要的教學價值、實踐意義和社會意義。

參考文獻

[1]郭曉潞，施惠生.建筑材料制備工藝實踐性教學初探[J].中國建設教育，2012（1）：77-79.

[2]林峰，顧祥林，何敏娟.現代土木工程特點與土木工程專業人才的培養模式[J].高等建筑教育，2006，15（1）：26-28.

[3]江暉.項目式教學法探索與實踐[J].大眾科技，2010（8）：178.

[4]李澤輝.“項目驅動式”教學法的探索與實踐[J].實驗科學與技術，2011，9（2）：133-134.

[5]郭曉潞，張德東，施惠生，等.混凝土無損檢測實踐性教學初探[J].大學教育，2014，10：117-118.

[6]劉玨，黃余良，張群鋒，等.項目式教學法在臨床醫學本科實習教學中的應用[J].大學教育，2014，10：147-18.

[7]周樹道，王敏.項目式教學在自動控制原理課程教學中的應用[J].大學教育，2014，10：161-162.

Abstract:This paper combines the courses of the Materials Testing Technology and the Practice of Materials Manufacturing Process. During the process of these courses, many typical engineering project cases were introduced, and some projects which are suitable for teaching had also been designed. Thus, the project teaching method forms. It will provide a reference to educate students to obtain knowledgeable in professional theory, and being good at practices, being creative and independent to solve the problems.

Keywords:material preparation; material testing; engineering project; design of teaching project; teaching effectiveness

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）05-0089-02

*基金項目:2015年同濟大學教學改革研究與建設項目

作者簡介：郭曉潞（1980-），女，漢族，山西長治人，工學博士，同濟大學副教授，博士生導師，研究方向：先進土木工程材料教學與科研工作。