淺談交通類院校研究生《材料制備與合成》課程的教學(xué)改革

袁小亞+李力

摘要：本文立足學(xué)校材料科學(xué)與工程交通土建材料學(xué)科背景，以材料性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，使得《材料制備與合成》課程完成課程定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與考核等環(huán)節(jié)的教學(xué)改革，有力促進(jìn)了碩士研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升。

關(guān)鍵詞：材料制備與合成；交通土建材料；教學(xué)改革；研究生

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）33-0084-02

我校2010年獲材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，2013年獲批重慶市“三特”特色專業(yè)，2014年被授予重慶市交通土建特色學(xué)科專業(yè)群專業(yè)，主要以交通土建工程材料國(guó)家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托，面向土木交通行業(yè)培養(yǎng)交通土建材料應(yīng)用復(fù)合型人才。土木工程材料是我校材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生、本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是土木工程、交通運(yùn)輸工程及道路工程等本科專業(yè)的一門(mén)必修課。現(xiàn)有的土木工程材料主要有水泥、瀝青、石膏等，它們?cè)谑褂眠^(guò)程中或多或少地總是存在這樣那樣的問(wèn)題，所以為不斷滿足交通工程質(zhì)量日益嚴(yán)格的挑戰(zhàn)及人們對(duì)工程材料功能多樣化的需求，如防污、防滑、防水、防滲等，必須對(duì)這次工程材料進(jìn)行改造，而改造的途徑必然會(huì)用到材料制備或合成的相關(guān)知識(shí)。為了更好地讓學(xué)生在實(shí)際工作中合理運(yùn)用或改造這類材料，我校在材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生第一學(xué)期開(kāi)設(shè)了32學(xué)時(shí)的《材料制備與合成》課程，將材料科學(xué)領(lǐng)域中成熟的理論與工程實(shí)踐有針對(duì)性地結(jié)合起來(lái)。下面淺談幾點(diǎn)我校在該課程上的幾點(diǎn)教學(xué)改革。

一、課程定位改革

目前我國(guó)許多高等院校設(shè)立了材料科學(xué)與工程專業(yè)，《材料制備與合成》是本科階段材料類專業(yè)最核心和最基本的一門(mén)課程。其培養(yǎng)目標(biāo)是了解和掌握常見(jiàn)材料制備方法的發(fā)展概況、制備原理、操作設(shè)備及制備工藝等，并通過(guò)理論課與實(shí)踐課的結(jié)合，鍛煉學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決相關(guān)材料合成、制備方面問(wèn)題的基本能力，為今后的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，本科階段該課程主要遵從“厚基礎(chǔ)、寬口徑”式教學(xué)，沒(méi)有局限在具體的材料和應(yīng)用領(lǐng)域，講授內(nèi)容大多屬于材料學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典理論，教學(xué)內(nèi)容偏理科性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)課程大多集中于經(jīng)典的無(wú)機(jī)材料和若干典型的高分子材料，內(nèi)容趨于驗(yàn)證性質(zhì)，與實(shí)際的土木工程材料相去甚遠(yuǎn)。研究生階段，大部分學(xué)生會(huì)跟著導(dǎo)師做實(shí)際課題，接觸的是實(shí)際工程材料，而且學(xué)生經(jīng)過(guò)大學(xué)四年的洗禮，特別是畢業(yè)設(shè)計(jì)的錘煉，已經(jīng)掌握了最基本的材料學(xué)基礎(chǔ)理論和常見(jiàn)材料制備方法，所以授課內(nèi)容不能在局限于某種基礎(chǔ)的理論講授，必須轉(zhuǎn)變思維。結(jié)合我校材料學(xué)科優(yōu)勢(shì)研究方向（交通土建材料），我們思考可將教學(xué)內(nèi)容定位在如何將材料合成與制備領(lǐng)域的經(jīng)典理論與交通土建領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)，通過(guò)具體的示例，讓學(xué)生懂得思考并在實(shí)際工作中合理運(yùn)用相關(guān)理論，相應(yīng)地對(duì)任課教師提出更高層次的要求。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

目前，國(guó)內(nèi)《材料制備與合成》課程無(wú)論是本科階段還是研究生階段，都沒(méi)有一本系統(tǒng)地針對(duì)交通土建材料的專業(yè)書(shū)籍，因此沒(méi)有課本可以作為教學(xué)參考材料。我們?cè)谇捌趪L試中，選擇《土木工程材料》（重慶大學(xué)版）作為初級(jí)入門(mén)材料，講解常見(jiàn)土木工程的種類、性能及檢測(cè)方法，初衷是學(xué)生本科背景參差不齊，32學(xué)時(shí)并不能完全講透所有材料，更不用說(shuō)要穿插講授一些最基本的材料學(xué)經(jīng)典理論。經(jīng)過(guò)論證，我們把教學(xué)內(nèi)容中涉及的交通土建材料主要集中在瀝青混凝土、水泥混凝土，但不包括相關(guān)的配合比設(shè)計(jì)，主要講解這些材料最基本的性能，并從材料角度分析它們作為交通材料的優(yōu)缺點(diǎn)。涉及材料學(xué)經(jīng)典理論方面，主要講授材料表面理論、材料改性方法、膠體化學(xué)等知識(shí)，并結(jié)合最近材料前沿發(fā)展動(dòng)向，將研究熱點(diǎn)如納米材料、光電功能材料等融入課堂教學(xué)中，充實(shí)材料功能化內(nèi)容。這種安排，一方面考慮到學(xué)生有更多的時(shí)間跟著課題組接觸并逐漸掌握具體的交通土建材料，如工業(yè)廢料、瀝青及瀝青混合料、高性能水泥基材料等，同時(shí)通過(guò)課堂學(xué)習(xí)，能夠運(yùn)用材料學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)識(shí)與改造現(xiàn)有材料，做到學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐互相促進(jìn)的目標(biāo)。

三、教學(xué)手段改革

面向交通土建材料領(lǐng)域的《材料制備與合成》課程的性質(zhì)，決定該課程必須以性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，以解決具體的工程材料問(wèn)題為目標(biāo)，有針對(duì)性地開(kāi)展課程教學(xué)。為此，結(jié)合我校實(shí)際，在具體教學(xué)中，大量嘗試案例教學(xué)法，結(jié)合具體土建材料將材料改性內(nèi)容重點(diǎn)分為四個(gè)部分：防水材料、防污材料、自愈合材料、增韌材料。水泥混凝土的耐久性，是目前所有混凝土建筑物必須面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)，也是目前一個(gè)研究熱點(diǎn)，其根本原因是混凝土內(nèi)部存在的各種孔隙和毛細(xì)管水。從材料學(xué)的角度看，就是材料致密性與防水問(wèn)題，所以在課程中，可從材料加工與成型角度引導(dǎo)學(xué)生思考如何施工，才能使混凝土更加密實(shí)，如何從做表面防水層與拌和過(guò)程引入防水劑的方式增加混凝土的防滲能力，很自然地引入材料表面改性、表面親水疏水等相關(guān)理論知識(shí)。為更好地完成這部分內(nèi)容，可將案例教學(xué)法分為案例準(zhǔn)備階段、分析討論階段、總結(jié)階段和報(bào)告撰寫(xiě)階段。第一階段以授課教師啟發(fā)為主，第二階段經(jīng)大量文獻(xiàn)查閱后以3—4人組成的小組討論為主，第三階段以討論后的小組課堂發(fā)言為主。經(jīng)過(guò)教學(xué)手段的改革，許多學(xué)生表示教學(xué)效果非常好，印象深刻，特別是一些學(xué)生反映，課堂教學(xué)完成后能馬上將課程所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到畢業(yè)論文設(shè)計(jì)和未來(lái)的工作中。

四、課程考核環(huán)節(jié)改革

考核是教學(xué)改革的一個(gè)有力切入點(diǎn)，我們確立了小論文、平時(shí)課堂討論表現(xiàn)、期末考試等多種方式相結(jié)合的考核體系，全方位考查學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。小論文要求學(xué)生在備選題目中選擇感興趣的課題，完成一篇課程論文，內(nèi)容必須結(jié)合工程實(shí)際，分析所用材料可能存在的問(wèn)題，闡述相應(yīng)對(duì)策，以起到培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。平時(shí)課堂討論表現(xiàn)，以固定的3—4人為一組，考核學(xué)生在案例教學(xué)法、分組討論法、課程講解發(fā)言等過(guò)程的參與程度，進(jìn)行綜合評(píng)定。期末考試以開(kāi)卷為主，以材料學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典理論為主，以土木工程材料結(jié)構(gòu)與性能為導(dǎo)向，結(jié)合具體應(yīng)用，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)全方位促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力和分析、解決問(wèn)題的能力，起到良好的推動(dòng)作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

立足我校材料科學(xué)與工程交通土建材料這一特定的學(xué)科背景，以材料性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，《材料制備與合成》課程完成了課程定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與考核等環(huán)節(jié)的教學(xué)改革，有力地促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升，推動(dòng)該課程從理科課程向工科課程的轉(zhuǎn)變。

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Teaching Reform of the Course "Materials Preparation and Synthesis"for the Graduated Students of Traffic Colleges and Universities

YUAN Xiao-ya，LI Li

（Material Science and Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Abstract：Due to the civil-engineering subject background of the Material science and Engineering major，materials property-structure oriented teaching reform for the course "Materials Preparation and Synthesis" is performed，including the curriculum orientation，teaching content，teaching methods and assessment，etc. It greatly promotes the cultivation of innovation ability of postgraduates.

Key words：" Materials Preparation and Synthesis"；civil engineering materials；teaching reform；graduate students