獨立學院土木工程專業土木工程材料課程教學改革的探索

潘曉燕++王鳳麗++董愛娟

摘要：文章介紹了同濟大學浙江學院土木工程專業土木工程材料課程的教學改革情況。結合人才培養目標、課程特點、教學狀況以及學生情況，從教學內容、教學方法、實驗教學及課程考核方式四個方面對土木工程材料課程教學進行改革。該課程以建筑結構材料為教學重點，側重于材料的性能和應用，教學中應及時更新課程內容和引入相關先進材料的介紹；采用多媒體課件、案例教學法進行授課，加強教學互動及對學習過程的控制；理論教學與實驗教學協調同步，基本實驗、綜合性實驗和多方案實驗并舉，采用視頻演示、現場示范和實際操作相結合的實驗教學模式，并增加實驗考核環節；課程考核方式采取期末理論考試+平時考核+實驗相結合的綜合考核方式。

關鍵詞：獨立學院；土木工程專業；土木工程材料；課程教學；教學改革

中圖分類號：G6420；TU5文獻標志碼：A文章編號：10052909（2016）03007605土木工程材料是土木工程專業一門必修的專業基礎課，它不僅為后續的混凝土結構設計、鋼結構設計等專業課程奠定必要的材料基礎知識，同時也為學生今后從事工程設計、施工、監理、工程管理等工作打下良好的基礎，因此這門課程對培養合格的土木工程專業人才起著重要作用。

獨立學院以培養應用型人才為目標，學生實踐能力的培養非常重要。基于培養應用型人才的目標，獨立學院土木工程專業土木工程材料課程除了為后續專業課程做好準備外，更重要的是使學生學會根據工程具體情況（包括工程性質、環境和材料的性能、成本等）合理選擇和正確使用材料，學會利用所學的理論知識分析和解決實際問題。

同濟大學浙江學院是2008年成立的，以培養適應社會需求的應用型高級工程技術人才為目標。根據學校的培養目標，結合學校土木工程專業學生的實際情況，以及課程教學特點，從教學內容、教學方法、教學安排及課程考核方式等方面對土木工程材料課程進行了改革，以努力提高課程的教學質量，培養學生學以致用的實踐應用能力。

一、課程特點和教學現狀

（一）課程涵蓋內容多、課時少

土木工程材料課程內容除了材料的基本性能外，還包括氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土、建筑砂漿、金屬材料、墻體材料、瀝青、高分子建筑材料等十幾大類材料，每一大類材料又分為若干個不同品種，每一品種材料都要從其生產、組成、性能、影響因素、技術要求、應用等方面進行闡述，因此，課程的內容很多，但授課課時相對較少。

（二）課程內容缺乏關聯性、邏輯性和工程性，學生學習興趣不高

該課程內容以概念、敘述性理論、經驗性結論等為主，種類繁多的材料各成體系，需要記憶的知識點多而雜，而大多數學生習慣學習以計算為主、具有嚴密邏輯性的知識[1]。多數土木工程材料課程教材理論與實踐聯系不多，缺少相關的工程案例[2]，學生普遍覺得內容枯燥，不清楚學了以后有什么實際應用。因此，學生學習積極性不高，很多都是為了應付考試而在考前突擊死記硬背，但考過就忘，這對后續課程的學習和合格人才的培養十分不利，更談不上對學生實踐能力的培養。

（三）課程實驗質量欠佳

實驗是土木工程材料課程教學體系的一個重要組成部分。一般是學生按照既定的步驟完成一些驗證性的實驗，這種實驗方式雖然有助于學生獲得一些感性認識和體驗，進一步理解和掌握課堂所學的理論知識，熟悉各種土木工程材料的實驗方法、實驗技能和相關標準，卻無助于激發學生的主觀能動性，不利于培養學生獨立思考的能力和創新能力[1，3-5]。因此，要培養具有一定實踐能力的應用型人才，僅僅依靠這些單獨的驗證性實驗是遠遠不夠的，還需要開設綜合性、設計性的實驗。

此外，由于對課程實驗沒有考核要求，加上實驗小組成員較多，因此學生不重視實驗，部分學生實驗時不動手操作，數據和報告抄襲同學的情況也時有發生。

（四） 教材內容相對滯后

土木工程新材料、新技術、新工藝發展非常迅速，有些已經在工程實踐中廣泛應用，而也有些傳統材料的使用在逐漸減少或被新材料取代，這些變化在教材中體現得較少。材料的技術標準、質量控制和檢測標準、設計規范也在不斷更新，但是教材往往未及時修正。

（五）課程考核方式單一

土木工程材料課程考核合格與否主要取決于課程期末考試成績，這樣造成學生不重視實驗，不注重平時知識的積累，往往是考前突擊準備考完就忘。所以，即便是課程考核合格，也不能說明學生對所學的知識已真正理解和掌握了。

二、土木工程材料課程教學改革

（一）教學內容的改革

1.結合專業，合理選擇課程內容，突出重點

土木工程材料有數十種之多，要在較少的學時內做到面面俱到地講解介紹，非但不可能，也沒有必要。學校土木工程專業學生畢業后大多數進入施工單位從事施工、工程管理、監理工作，或者進入設計院從事結構設計工作。今后工作中遇到的最多的相關問題是根據工程的具體情況正確選用與使用結構材料，因此建筑結構材料應該是土木工程專業學生學習的重點。該課程應以氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土、鋼筋等常用的建筑結構類材料為主要內容，加上建筑砂漿、墻體材料等，而木材、石材、瀝青混合料等內容可略去不講。

材料的性能由材料的組成結構決定，而材料的組成結構又是由材料的制備和處理工藝所決定的。但是對土木工程專業的學生而言，他們的主攻方向不是材料的研究而是使用，學習材料的目的就是要學會合理地選擇與使用材料。在一定條件下，進行材料的合理選擇和正確使用主要考慮的是材料的性能。因此在教學過程中應緊緊抓住各種結構材料的性能和材料的基本性質這兩個重點，對于材料的組成結構和制備方面的內容可盡量簡化或省略。

2.結合培養目標，簡化理論，突出實踐能力的培養

作為獨立學院，學校的培養目標不是培養研究型人才，而是培養適應社會需求的應用型高級工程技術人才。因此，在土木工程材料課程教學過程中，應盡量簡化材料學理論，著重培養學生利用所學理論知識解決工程實際問題的能力。例如，在講述通用硅酸鹽水泥時，重點突出水泥的性能和適用范圍，對于水泥的水化機理盡量簡化，同時結合一些工程案例的分析來講解如何根據工程的具體情況、水泥特性及經濟性進行水泥品種的選擇。這樣，既加深了學生對水泥性能和應用的理解，也培養了學生的分析和解決實際問題的能力。

3.重視傳統材料和先進材料的結合

在課堂教學中，如果只講授水泥、混凝土等傳統土木工程材料，不僅不能吸引學生的注意力，而且也會讓學生感到學校教師講授的東西太落伍了，因為在網絡和資訊發達的當今，學生對這些傳統材料多少都了解一些[6]，而且重要的是各種新材料、新工藝不斷涌現，并已在工程實踐中廣泛應用，因此教學中必須適當增加新材料、新工藝的介紹。例如，在講墻體材料時，應補充各種節能節土的新型墻體材料、混凝土預制件及裝配式建筑等；在介紹混凝土時，除了普通水泥混凝土外，還應簡單介紹高性能混凝土、再生骨料混凝土、納米改性混凝土等新型綠色混凝土材料。通過傳統和先進相結合，不僅加強了學生對常用土木工程材料的了解和掌握，也激發了學生的學習興趣和創新意識。

4.注意課程內容的更新

教材中引用的土木工程材料的技術標準、質量控制和檢測標準、設計規范等，有些已經廢棄不用，有些則做了部分修改，在教學中，應及時更新。例如，在講混凝土配合比計算時，應根據2011年12月起新實行的JGJ55-2011《混凝土的配合比設計規程》進行講解，但教材中采用的一般是2000年頒布的舊標準。在講燒結磚時，可給學生介紹“禁實限粘”政策和各種新型墻體材料，讓學生了解有關墻體材料的發展趨勢以及實際應用狀況。

（二） 教學方法的改革

1.以多媒體課件為主、板書為輔的課堂教學

土木工程材料課程內容多且課時有限，所以課程的特點和實際情況決定了以多媒體課件為主的教學方法比較合適該課程教學。采用多媒體課件教學，不但大大增加了課堂授課的信息量，而且可將材料的實物照片、實驗視頻等引入課堂教學，使缺乏工程實踐的學生能更直觀地觀察到各種材料的外觀形貌及其制作、檢驗過程，使學生更容易理解某些抽象的概念和動態過程。例如，在介紹混凝土的和易性及其檢測方法時，引入相關實驗視頻并配合教師講解，這比單純的文字和靜態圖形要生動清晰得多。

但是多媒體教學存在教學節奏太快、不利于學生記憶和掌握的問題，所以，課堂上可把每節課的重點和難點寫在黑板上，以加深學生印象。對材料基本性質計算和混凝土配合比設計計算也采用板書的形式進行講解。這樣以多媒體課件為主、板書為輔的課堂教學，能有效地提高課堂教學質量。

2.采用案例教學法進行理論教學

教學中可結合具體的工程實例，尤其是劣質材料導致工程事故的案例進行理論教學。例如，在介紹石灰時，通過引入拆遷用磚和石灰砂漿砌筑的古寺時，發現其石灰砂漿強度很高的例子說明石灰的硬化作用；引入 “泰坦尼克”號沉船事件來理解硫、磷等元素對鋼的性能影響；通過在恐怖襲擊中倒塌的美國世貿大廈來引入鋼的防火性能等。這種案例教學法，不僅使枯燥的理論講解變得生動有趣，提高學生的注意力，加深學生對材料的性能及應用、材料對工程質量重要性的理解，而且通過對案例的分析也培養了學生理論聯系實際的能力，避免學生陷入遇到實際問題不知如何分析和解決的窘境。

3.加強師生教與學之間的互動

教學效果不僅僅取決于教師的講授，還與學生是否要學和如何學有關。一般在每節課開始10分鐘教師可將上節課的重點內容進行回顧并提問，這樣不僅把上節課的重點內容復習一遍，而且有助于集中學生的注意力，以便于新課的開始。在講授新課的過程中，經常提出一些小問題，引導學生建立前后知識之間的聯系，同時也讓學生思想上保持一定的緊張度，專心聽課。為了激發學生學習的主動性，可留出一部分內容讓學生自學。例如，在講解水泥一章時，教師可講解6種通用水泥，而將特性水泥的部分留給學生自學。要求學生課后通過查閱文獻資料或參考書籍進行學習，選擇其中某一種特性水泥并結合具體的工程應用寫成小論文，并鼓勵學生做成PPT上講臺演講或展開討論。事實證明，這一舉措極大地調動了學生的學習主動性，使學生學習的熱情高漲，同時也鍛煉了學生查閱和整理資料、撰寫科技小論文、PPT演講等多方面的能力。

4.注重學習過程的控制

在整個教學周期內，圍繞重要的知識點不定期地進行4～5次隨堂練習，每次15分鐘，隨堂練習的成績計入平時成績。通過這種方式，引導學生及時復習所學知識，注重平時學習，同時也有利于授課教師發現學生學習過程中的問題，及時調整。

（三）課程實驗教學的改革

1.實驗教學與理論教學協調同步

實驗教學與理論教學要做到兩個協調同步。一是實驗教學與理論教學在內容上要協調同步，即根據理論教學的進度，安排相應的實驗項目，這樣有助于學生對理論知識的進一步理解和掌握；二是實驗教學與理論教學教師的協調同步，即理論教學的教師也應同時承擔實驗教學的任務，這樣有助于教師根據課堂講課和學生掌握的情況，在實驗教學時有針對性地對某些難理解的或重要的知識點進行強化。

2.在基本實驗基礎上開展綜合性實驗

根據理論教學內容和課時安排選擇水泥的基本物理性能、細骨料、混凝土的稠度和強度及配合比設計等實驗項目。整個實驗分為基本實驗和綜合性實驗兩部分。基本實驗主要是教學大綱中規定的一些獨立的驗證性的實驗，這些基本實驗又分為演示實驗和實際操作實驗。對于耗時比較長的實驗項目，如水泥的凝結時間、體積安定性實驗就采用視頻和現場演示的方式進行。理論教學時引入實驗視頻，可以起到輔助教學的作用，使學生比較容易理解一些抽象的概念和檢測方法；實驗教學時還可以進一步通過現場示范，讓學生更直觀、近距離地學習這些實驗的儀器設備、實驗方法和操作技能。對于水泥的膠砂強度、混凝土稠度等耗時較少的實驗，則讓學生分組進行實際操作，要求學會儀器設備的基本操作和實驗方法，記錄和處理實驗數據，并上交實驗報告。

混凝土的配合比設計實驗是一個綜合性的設計實驗，這種綜合性實驗能充分調動學生的主觀能動性，培養學生獨立思考和分析問題的能力。教師在實驗前給出工程概況、混凝土的設計強度等級和坍落度要求，并給定原料，其中水泥有42.5P.I和32.5P.C兩種供選擇。將學生分成若干大組（20人/組），每個大組分成5個小組分工合作共同完成一個設計題目。每個實驗大組根據設計目標，先課后制定實驗方案。方案內容包括原材料的選擇、原材料性能測試、混凝土初步配合比設計、實驗步驟等，經教師審核合格后進入實驗室進行實驗?；炷猎嚢韬?，和易性不滿足要求需要調整時，調整方案由學生自定，教師進行指導?；炷梁鸵仔哉{整至設計要求后，各小組分別將其成型并在標準條件下養護不同齡期后進行混凝土強度測定。各組數據共享，學生通過數據對比，分析原材料種類、齡期、配比等對混凝土的和易性、強度發展、經濟性的影響，并撰寫綜合性的實驗報告。

3.多方案實驗

基本實驗不應局限某種單一的實驗方案。例如以往混凝土性質實驗一般是學生按照教師給出的固定方案配成混凝土后進行和易性和強度的檢測。在多方案實驗中，原材料、齡期、是否摻減水劑等實驗條件都可以有所不同。當調整混凝土的流動性時，除了按常用的添加水泥漿的辦法，也可采用添加減水劑的方法，通過這些實驗條件的變化進一步加深學生對混凝土有關理論的理解。

4.實驗考核

在基本實驗結束后增加考核環節。教師圍繞基本實驗事先準備若干題目，讓學生到實驗室進行現場考核，學生隨機抽取問題進行解答或模擬操作，實驗考核成績計入實驗成績。增加實驗考核環節后，學生參與實驗的主動性明顯提高。

（四）課程考核方式的改革

課程考核方面摒棄過去主要依賴一次考試的方式，而采取期末理論考試+平時考核+實驗相結合的綜合考核方式。平時成績占總評成績的20，主要考核考勤、作業、課堂討論、隨堂練習等情況。課程實驗成績占總評成績的20%。課程實驗成績由三部分組成，實驗過程中的操作、回答問題及課后的清潔整理等表現30分，實驗報告50分，實驗考核20分。期末理論考試側重檢驗學生對課程基本理論的掌握情況，考試成績占總評成績的60%。通過這種綜合考核方式，引導學生重視平時學習和實驗，注重知識的積累，有利于培養學生學以致用的實踐能力。

三、結語

根據土木工程材料課程特點和學校實際教學情況，結合培養應用型高級工程技術人才的目標，以及土木工程專業學生的就業情況，從教學內容、教學方法、實驗教學及課程考核方式等方面對土木工程材料課程教學進行了改革。以傳統的建筑結構材料作為教學重點，側重于材料的性能和應用，注重課程內容的更新和先進材料的引入；采用多媒體課件、案例教學方法進行教學，注重教學互動及加強學習過程的控制；形成理論教學與實驗教學的同步協調，基本實驗、綜合實驗和多方案實驗并舉，視頻演示、現場示范和實際操作相結合的實驗教學模式，并增加了實驗考核環節；采取期末理論考試+平時考核+實驗相結合的綜合考核方式。實踐證明，上述土木工程材料課程教學改革提高了教學質量，激發了學生學習的積極性和主觀能動性，有利于學生實踐能力的培養。

參考文獻：

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Abstract： The reform of civil engineering materials course in civil engineering specialty of Tongji Zhejiang College was introduced in this paper. In accordance with their cultivation objectives， specialized characteristic and the students situation， the reform was carried out from the several aspects including teaching content， teaching method， experiment and curriculum testing pattern. Teaching contents were focused on the properties and applications of building structure materials with the update of content and the introduction of advanced materials. The course was taught by the teaching methods of the multimedia course ware and case teaching method in combination with strengthening the interaction between teaching and study and controlling the learning process. A new experiment teaching mode was formed， namely the coordination between the theoretical and experimental teaching in terms of contents and teachers， the concurrence of basic， comprehensive， and multiple solutions experiments， the combination of video， onsite demonstration and practical operation， and the experiment examination. A comprehensive evaluation method was taken as the curriculum testing pattern.

Keywords： independent college； civil engineering specialty； civil engineering materials； course reform； teaching reform

（編輯王宣）