土木工程材料課程多維度結合的教學方式探索

陳 靜

（安徽建筑大學 ，安徽 合肥 230601）

土木工程材料作為土建類非材料專業的專業基礎課程，旨為學習建筑設計、建筑施工和結構設計等專業課程提供相關基礎知識，并為合理選擇和正確使用土木工程材料提供指導，同時也為今后從事與材料技術有關的研究奠定基礎。自提出“中國制造2025”行動綱領以來，國家積極推進傳統土木工程材料產業技術改造，力爭實現由“中國制造”向“中國智造”的跨越。在這過程中，我國需要大量以“土木工程材料”為專業方向的技術人才，以及掌握“土木工程材料”相關知識的土建類專業和其他專業的高水平人才[1]。以安徽建筑大學為例，目前開設土木工程材料課程的專業主要有土木工程、道路橋梁與渡河工程、城市地下空間工程、建筑學、工程管理、工程造價等。授課面向范圍廣，教學內容須同不同專業的課程定位、培養目標及知識結構相匹配，繼而要求授課教師多維度結合靈活制定授課計劃和方案。

一、當前土木工程材料課程存在的問題

（一）教學中的問題

1.不同專業教學內容無側重點

教師要因材施教，依據各專業對土木工程材料知識及應用能力培養要求的“共性”，結合不同專業知識體系、課程重點內容等方面的“個性”[2]，對不同專業土木工程材料課程制定不同的教學大綱，做到有的放矢。在傳統的教學模式中，擯棄專業側重點、照本宣科，致使學生分不清主次，無法進行高效的、循序漸進的學習。千篇一律的教學大綱、一成不變的教學要求和教學計劃，往往會是阻礙教學質量提升的一道道壁壘。

2.教學形式單一

土木工程材料是一門與實際生產生活聯系緊密、實踐性強的課程，然而現階段教學形式仍以課堂理論輸出為主，過分強調了教師的作用，扼制了學生的個性和創造性，忽視了學生的主動性與潛能的發揮[3]；以知識的傳授為中心，教師授課、學生被動思考的形式，切斷了學生課堂帶入感、限制了學生主動分析事物的能力、阻礙了學生對知識的深入理解和靈活運用，繼而導致學習內容封閉、信息資源匱乏，所學知識過于良構化、與實際應用相脫離。

3.實驗教學體系欠缺

目前土木工程材料課程實驗多以驗證型實驗為主導，缺乏設計性與創新性，思維定式較強，無法充分發揮和培養學生的創新能力。驗證性實驗所得的數據大同小異，無法激發學生積極參與實驗操作的興趣，在實驗課中通常僅有少部分學生參與實驗操作，大部分學生則在一旁旁觀并引用實驗數據以應付指導教師的考核。這也反映出課程實驗成績評定方式過于單一，單純依靠實驗數據和結論分析的好壞，往往會忽視過程考核，忽略培養學生在實際工程應用中發現問題和解決問題的能力。

（二）教材中的問題

在我國提出“中國制造2025”的今天，土木工程材料的種類和制造技術不斷更新，相應材料的標準和檢測技術也在不斷地改進和完善。然而教材中一部分內容與當今的材料發展不同步，知識更新滯后，例如國家發展和改革委員會已于“十二五”期間深入推進“禁實”工作[4]，而教材仍然針對粘土磚技術指標等參數內容進行重點闡述，這顯然有悖于時代發展，有礙于學生知識的更新，不利于學生日后快速地融入工作崗位。其次土木工程材料教材全書十幾章內容，涵蓋從材料的基本性質到數十類、上百種常用建筑材料的組成、性能、技術要求、質量控制手段等[5]，對學生的學習要求偏高。

二、土木工程材料課程多維度結合的教學方法研究

（一）結合專業需求因需設教

隨著科學技術和工程實踐需求不斷發展，土建類專業已成為種類廣泛、內容繁多的綜合性專業學科。各專業教學內容在尋找“共性”的同時，也應注意“個性”的發揮，不同專業對于土木工程材料這門課的側重點應各不相同。

1.不同專業土木工程材料課程的共性

作為土建類非材料專業，學習土木工程材料是為了日后在學習和工作中正確的選擇和合理的使用材料。各專業學生均應理解材料的組成與結構、材料性能和材料的應用之間相輔相成的關系，掌握有關材料結構耐久性及材料強度等課程內容。針對具體的章節內容，提煉出幾種通用土木工程材料供各專業學習，如氣硬性膠凝材料（以石灰、石膏為代表）、水泥、普通混凝土和鋼材，以上材料為組成各類型建筑工程的共有基本元素。

2.不同專業土木工程材料課程的個性發揮

在“個性”方面，（1）不同專業對知識層次要求不一。其中，對于建筑學專業，要求學生具有基本的材料學相關理論知識和素養，掌握不同材料性質及其適用范圍。在設計過程中會合理地選擇和使用材料，對具體的實驗操作內容不作相關要求。對于工程管理專業，要求學生熟練掌握土木工程材料的性能，為學習建筑、結構、施工技術、施工管理與工程預算等后續課程提供必要的材料基本知識。重點學習施工工藝和質量控制等相關內容。對于土木工程專業，需要完備的理論體系和較深的教學內容，熟練掌握土木工程現代施工技術、工程檢測和試驗基本方法。教師在講授中應注意基本理論的重要性，要讓學生充分理解所學知識點的原理，對于知識點中涉及的計算公式應加以分析和演算，并利用習題加強學生對于公式相關知識點的理解和運用。（2）不同專業對材料類別側重不一。在了解和掌握上述幾類基本建材的基礎上，不同專業還應結合自身應用實際，著重學習相應內容。例如對于道路橋梁與渡河工程專業，瀝青與瀝青混合料和預應力混凝土等知識應予以重視；對于城市地下空間專業，擴展介紹用于保證隧道圍巖穩定的支護、錨固、防水和襯砌有關的專業材料知識點內容；對于建筑學專業，補充介紹建筑功能材料、建筑裝飾材料、絕熱、吸聲隔聲和綠色材料。

（二）結合學生興趣因材施教

針對當前“教師-教科書-多媒體-學生”的教學模式，提倡通過“翻轉課堂”的形式調動學生主動學習積極性。在把握不偏離教學目標的前提下，開設以開放式課題為主的討論課，鼓勵學生利用課下時間收集資料，課上以分組匯報形式通過PPT展示成果。對于學生，不但提高了團隊合作意識，同時變被動為主動學習，增強其提出問題、發現問題、查閱資料解決問題的能力。對于教師，可以通過匯報反饋提煉出學生普遍感興趣的知識點內容，在后續課程中結合教材知識點展開介紹，以貼合學生興趣點，提高知識吸收效率。例如，一部分學生對古建筑用材感興趣，則授課時可通過補充介紹建筑發展史，有機串聯木材、石材、水泥混凝土和鋼材等教材知識點；一部分學生對有著“新世界七大奇跡”之稱的港珠澳大橋中的新材料新技術新工藝充滿好奇，則授課時可通過路面用材、抗震性和耐久性等角度為切入點，擴展介紹瀝青與瀝青混合料、高分子建筑材料以及各類建材間的綜合應用；還有一些學生對綠色建筑頗為關注，則可在學習絕熱、吸聲隔聲材料和裝配式建筑等的同時，共同探討建筑材料未來發展方向。

（三）結合應用實際因勢利導

在學習土木工程材料這門課程之前，多數學生并未接觸過工程現場或生產一線，故而對各類工藝、施工過程和實驗操作及其現象沒有直觀地認識。教師在授課時可以結合實際案例，將各知識點具象化，幫助學生消化吸收。普通混凝土章節耐久性的部分，作為一個綜合性指標，如果僅僅是向學生講授每種耐久性指標的定義、測試方法、評定方式等，學生難免感到疲勞并且也不容易記憶和靈活運用。所以在授課中可結合具體案例進行講解。例如，“某建筑瀕臨海邊，受臺風潮汐影響較大，數次經受臺風影響，最大風力可達12級；臨近水域最大含氯35%。該建筑已建成25年，部分混凝土保護層出現較寬的縱向銹脹裂紋，鋼筋銹蝕嚴重”。通過上述背景引導學生思考需要對該建筑進行哪些方面的檢測，利用所學知識結合檢測結果分析影響耐久性的原因，提出改善耐久性的措施。做到讓學生通過案例歸納總結、利用理論指導實踐。

（四）結合實驗教學研精覃思

土木工程材料課程屬于應用型科學，規范標準來源于以理論為基礎大量的實驗規律的總結，因而實驗教學部分在土木工程材料這門課中尤為重要。土木工程材料課程實驗種類繁多，在有限的實驗教學課時中，應對實驗項目進行優化和整合，將基礎通用的驗證性實驗穿插到綜合性實驗當中。提倡以賽促教，提高學生設計、參與實驗的興趣。以大流態混凝土、透水混凝土、透光混凝土或各類混凝土制品等為主題，開展混凝土大賽。以我校的課程實驗競賽為例，授課教師在課程初期發布競賽細則，如“本次大賽設計主題是：XX大流態混凝土。比賽將從配合比設計、操作技能、結果評價等多方面予以評判。設計環節突出考核參賽選手設計方案的合理性、經濟性以及實用性等內容，占30分；操作技能環節重點考核選手操作的規范性、熟練程度以及應變能力等內容，占40分；結果評價環節重點考核各組選手試配情況以及對結果整理分析的規范性和嚴謹性等內容，占30分。實踐操作內容包括原材料性能測試、混凝土配合比設計、現場拌和、工作性能測試、試件制作及混凝土強度測定，要求坍落擴展度為XX mm，超出±50 mm范圍該項不得分，最終抗壓強度達不到規定強度不得分”。為保證競賽公平性，可邀請本專業其他教師以及產學研合作的企業專家做評委對各組綜合表現進行評分，同時各組內成員互評。最終綜合性實驗的成果通過提交文獻綜述、設計方案、結果匯總處理和心得體會等形式體現。通過課程實驗競賽，不僅可以提高學生的自主設計與創新能力，還可激發學生積極參與實驗積極性和團隊合作意識，促進學生將課本知識轉化為實際應用。

（五）結合教師特長各展其能

土木工程材料教材全書內容涵蓋無機、高分子、金屬和復合材料四大類幾千種材料，內容繁多，覆蓋面廣。當前教學模式為傳統的一名教師負責一門課程，這使得教師在教授內容深度的展開上存在著一些短板。針對上述情況，提出采取以主講教師為中心的“多師并授”形式，各取所長，各展其能，同時也不會因為一門課由多個教師教授而出現管理混亂等問題。目前高校教師在承擔教學的同時也會兼顧科研工作，教師的科研方向不同，使得授課教師專業特長各不相同，在其研究領域的專業深度和知識更新也不同。“多師并授”利于引導學生拓寬專業視野，吸收更多的觀點和風格，令學生在夯實知識基礎，緊跟行業步伐的同時，把握學科發展前沿。

（六）結合時代發展推動教材更新換代

當前，我國的高鐵、核電等領域在全球處于領先地位，土木工程材料作為上述領域的重要基礎課程之一，教材內容的更新換代應引起人們的足夠重視，教材出版要跟上時代發展、人才培養的需求[6]。隨著國內外土木工程材料領域的迅速發展，施工規范標準也隨技術、施工工藝的發展而不斷更替，課程教材編纂時應選用最新的規范標準。同時，應與實際工程需求相結合，對已淘汰或技術落后的知識內容進行消減，加大對新材料、新工藝、新技術的學習介紹。授課教師可挑選翻譯近幾年與“三新”有關的文獻或國外最新出版物編繪成冊，用于學生課外知識拓展。教材配套資源，可以通過“超星智慧課堂”或“慕課”形式體現，彌補教材更新不及時等短板。

三、結語

土木工程材料作為土建類專業的基礎課程，教學內容與不同專業的課程定位、培養目標及知識結構相匹配，教師應綜合專業需求、學生興趣、應用實際、教師特長和實驗教學等因素，多維度結合，改善土木工程材料課程的授課方式、提高授課質量，調動學生學習積極性，更好地為日后專業課學習打下基礎。促進土建類專業高水平人才的培養，助力國家由“中國制造”向“中國智造”轉型。