以“刺激”為手段的土木工程材料課程改革探討＊

郭銳劍 ，段 建 ，言志信 ，俞 莉 ，周文權

（1.湖南工程學院 建筑工程學院，湖南 湘潭411104；2.蘭州大學 土木工程與力學學院，甘肅 蘭州 730000；3.蘭州理工大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730050）

土木工程材料課程是土木工程、工程管理、建筑學、水利水電等許多專業的重要必修基礎課之一，該課程系統介紹工程中幾乎所有材料，具體內容涉及到各種材料分類、性能、特征及其適用條件等方面，它是后續專業課程的學習基礎，起到承前啟后的重要作用。學生只有熟練掌握了各種材料的特點，今后才能根據工程實際進行科學合理的選擇，解決工程中各類問題。而實際上，當前該課程地位略顯尷尬，相較于其他課程，其概念與理論較多，知識點繁雜，邏輯性不強，學生學習起來興趣不足，而片面的認為它是一門死記硬背的課程，再加上傳統的教學方法與教學理念等因素影響，導致教學效果得不到保障。該課程在這種現狀下，教學改革應瞄準主要矛盾，將目標對準學習的主體：學生，通過各種“刺激”手段來提升該課程的魅力，使學生在學習過程中有壓力、有動力，充分調動其主觀能動性，提高學生的學習能力，完成該課程的使命。

1 教學缺乏“刺激”

俗話說“興趣是最好的老師”，沒有興趣就沒有動力，對于《土木工程材料》課堂，教師經常抱怨學生帶不動，教師講得眉飛色舞，學生卻無動于衷。學生在學習過程中沒有感受到自己的主體地位，參與感不強，將自己置身事外，歸結原因就是“刺激”不夠，教學過程沒有通過有效的“刺激”讓學生進入角色，進入狀態，提高興趣，從被動學習轉變成主動學習。主要體現在以下幾個方面。

1.1 教學內容“刺激”少

1）教學內容繁瑣。《土木工程材料》課程包含的材料種類非常寬泛，教材常規將其分為有機材料、無機材料和復合材料幾個大類[1,2]，各大類別下又分小類別，即使是同一類材料，其物理力學性質差別也很大。教材各章節重點介紹了水泥、混凝土、鋼材、木材和瀝青等內容，另外還簡單介紹了砌筑材料、合成材料、高分子材料、功能材料等內容，每種材料介紹主要從結構、構造、分類、物理力學性質及其影響因素、技術規范、制備方法等多方面闡述。由于材料品種多，每種材料概念性、理論性的知識點也多，而各種材料的性能和功能差別太大，各個章節之間缺乏邏輯連貫性，導致學生對該課程的印象感受繁雜、無趣和枯燥[3]。近年來，各教材也極力通過圖片和歷史典故來增強該課程的趣味性，但實際教學中收效甚微。

2）與社會發展趨勢脫節。土木工程材料課程應與材料的發展息息相關，跟緊新型材料研發的步伐。隨著人們需求的提高，人們對材料的期望值也增加起來，這也成為土木工程材料發展的一種動力[4]。而土木工程材料課程的教學內容對傳統材料的篇幅較多，對新材料涉及較少[5,6]，更沒有關于這部分材料的原料、性能、制備工藝等專業性的內容，課堂內容滯后于社會發展趨勢，這對學生今后的發展是十分不利的。

1.2 教學方法陳舊不“刺激”

教學方法陳舊一直是高校本科教學的一大問題，雖然近幾年新的教學方法層出不窮，但許多老師仍卻難以突破桎梏，喜歡采用傳統的講授法，而對于土木工程材料課程來說，講授法又呈現許多弊端[7]。由于該課程內容多而雜且理論性較強，光聽講授完全得不到直觀感受，再加上該課程授課任務緊，40個教學課時，其中30課時的理論教學，而對于9章的內容，平均起來一章約3-4個課時，緊張的課時催促著教師不敢慢講，不能細講，導致學生對各個知識點混淆模糊。目前雖然提倡數字化教學，但許多課堂僅僅局限于使用PPT，而幻燈片的使用讓課堂的容量更大，一頁頁的文字和圖片一閃而過，學生根本來不及細想原理和概念，在這個過程中學生完全沒有消化知識，學習起來非常吃力卻得不到效果，這種毫無樂趣的學習過程使有很多同學開始掉隊，慢慢的追趕不上的人越來越多，教師可以明顯感覺到課程越往后，認真聽課的人越少。面對知識多而課時少這一對矛盾，教師在教學方法上沒有足夠的“刺激”手段，不僅僅課堂上沒有效果，課后也沒有引導學生自發學習的有效手段，使得學生的學習興趣一步步被消耗殆盡。

1.3 評價體系“刺激”不到位

課程考核由平時成績和期末成績組成，平時成績是過程性考核，是對學生在整個學習過程中表現的綜合評價，往往可以成為督促學生積極學習的重要武器，平時成績一般由上課到課情況、作業情況、課堂表現等幾個部分組成，然而實際過程中，由于評價體系“刺激”度不夠，不僅不能如實反映學生實際學習情況，而且也不能有效提升學習的積極性。

1）上課跟蹤體系不到位。上課點名是預防學生缺課的常用手段，但是到課率并不代表抬頭率，有些學生人到心不到。另外，課堂表現的評價也往往成了一個模糊概念，教師經常用上課提問來衡量課堂表現，實際上覆蓋面過于狹窄，由于課時緊，提問數量有限，經常達不到評價效果，而且一次提問偶然性較大，不能完全實際反映學生的聽課情況，基于這種情況，上課表現有時就憑教師的課堂印象，這樣評價就顯得比較隨意，容易出現不符合實際的情況。

2）課后評價敷衍。另一種重要評價手段就是課后作業。大部分課程的課后作業仍是紙質作業的形式，全班都是同一題目，而題目的形式主要為計算題、概念題、分析題等，很容易出現抄襲現象，而教師又難以甄別，經常造成作業形同虛設，使部分優秀的學生得不到表現，更不能“刺激”大家積極查找資料，這種單一的作業形式不能督促學生進步，作業評價失去實際意義。

1.4 實踐環節缺乏創新和獎懲“刺激”

1）缺少創造力“刺激”。實踐教學環節以實驗教學為主，由于材料種類多，安排的10個課時遠不能滿足需求，故壓縮為水泥、混凝土、鋼筋及瀝青的部分實驗，通過實驗直觀了解這些材料的部分性質和力學性能。然而作為實踐環節，嚴重缺乏對學生創造力和想象力的“刺激”[8,9]。實驗均為驗證性實驗，實驗數據僅僅反映了操作方法對實驗結果的影響，缺少反思和創造能力的培養。

2）缺乏獎懲“刺激”機制。實驗形式采用多人一組，協同完成實驗，但由于人數較多，時間有限，有些同學不能親自操作設備，缺乏對實驗環節的整體認識，再加上部分學生不夠自覺，不聽講解，在完全不了解實驗操作的情況，也跟著同組同學敷衍完成任務，這種缺乏獎懲“刺激”機制的實驗教學環節完全沒有達到教學效果；另外，實驗報告過于單一，由于同組同學都采用同一數據，因此避免不了抄襲的現象，教師無法從實驗報告中了解學生的實驗完成情況。

2 多方位“刺激”手段融入教學

2.1 增加教學內容“刺激”點

基于本課程的基本特點，在準備教學內容時，教師應該梳理教材知識點，編排好教學順序，力求重點突出，并多與工程實例相聯系，比如在介紹水泥等材料時，可通過一些失敗的案例來對比出不同成分對性能的影響，這樣既豐富課堂內容，也提高了學生的興趣。近年來，材料朝著高強、高性能、高效方向發展，“綠色節能”型材料作為一種新型材料，更是近年來發展的新趨勢，由于教材對這部分知識的介紹主要是大段復雜的名稱和概念，學生完全無法理解其應用環境和優勢，更談不上從理論與聯系實際中提高學習興趣，教師作為引導者首先要關注土木工程材料的發展，自身具有豐富知識儲備，做到與時俱進，同時結合一些新的工程實例，分析新材料的原料、性能、生產工藝及優勢，給學生打開新世界的大門，另外將這部分內容作為學生課后小組討論的課題，通過查找資料進行自學，以小組討論和匯報的形式來加深認識和探討發展[10]。

2.2 提高教學方法的“刺激”性

1）“刺激”自主學習。不同知識采用不同方法。在對教學內容進行梳理之后，將知識點進行分類，針對不同知識點采用不同的方法，如：無機膠凝材料中的石灰、石膏、水泥這一類知識點，可通過對比式教學，從組成、水化特點、性能等方面進行對比講授來找出內容上的共通點和區別，以此強化記憶和知識點的理解；或者設置一系列的問題，層層引入，使學生帶著問題不斷深入學習而不松懈[11]；也可采用情境式教學，引入工程實例，使學生有直觀認識，甚至可以采用生活實例對比的方法，比如在講授瀝青的延展性和溫度敏感性時，可采用面團的拉伸和溫度對其狀態的影響進行類比講解，使學生理解生動而深刻；條件允許時可采用實物教學，比如高分子材料，教師可將不同材料帶入課堂進行展示，讓學生有直觀認識，從而有利于今后實際運用。而對于新材料和新技術類知識點，教師應可將其作為擴展課題，采取分組討論形式，每組討論制定方案和流程，組內成員分工合作，通過查找資料，實地觀察拍照等形式，形成小組總結和匯報演示，在課堂上進行分享展示，通過自己的主動參與，大大提升了學生對新材料的認識度，同時也提高了學生的表達能力。新的形式也能提高學生興趣，刺激學生的競爭意識，同時還培養學生自主學習的習慣和分析解決問題的能力。

2）輔助教學手段的“刺激”。在教學過程中，加入動畫、視頻、音響等元素，讓學生從枯燥無味的單一講授中解放出來，不僅通過畫面對各種材料有了直觀的認識，甚至對材料的生產和內部結構等難以直接觀察的部分也有了形象的思維。從而強化記憶，增強理解，拓展知識，也使學生在各種“刺激”下增加了學習的興趣。比如在講授水泥水化時，利用視頻動畫，生動展示了水泥顆粒由表及里的水化以及水化產物生成的整個過程，使學生對凝結和硬化有了立體的概念；又如在講解減水劑的機理時，通過圖像繪制出親水基團和憎水基團的定向排列規律，使得減水劑對微觀結構的作用產生了畫面感。通過圖像和動畫的演示，概念和性質當中的文字都活靈活現起來。另外，可以適當引入網絡在線課程，增加學生在課堂上的參與度，如“慕課”課程，系統通過多種手段來提高學生的參與度，比如教師在系統中隨堂出題，學生通過手機作答，平臺立即反饋答題情況，得出答題正確率和作答率，并對學生進行及時分類，根據作答速度及準確率進行實時排名，這種及時展示的形式迅速反饋學生的參與度和聽課效果，刺激學生融入課堂，同時也大大提高學習興趣，而教師通過在線平臺可以迅速了解學生的知識掌握情況，并且給后期的考核評價提供一定的依據。在線課堂的形式，由于其反饋及時和評價到位等諸多優點，對刺激學生的積極性有很大的提升。

2.3 評價體系“刺激”升級

對于應用型本科院校，對學生的評價要注重多種能力的考察，不僅是知識點的記憶，還應包含知識的理解、運用、創新以及實踐動手能力。基于這種考核目標制定的考核計劃應更加有針對性。尤其是平時的過程性考核，為了避免常規考核中對作業和課堂表現評價的不足，首先應將小組展示計入平時成績，為了刺激組內成員的積極性，可將整個匯報分成資料內容，匯報材料，匯報表現等部分，成員之間分工合作完成任務，老師對匯報總體表現和每個成員的任務完成度進行評價計入平時成績，通過這種評價形式，增加課后學習的積極性以及分工合作的能力；另外，通過在線課堂對每次課堂測試的成績進行反饋，總結之后作為學期平時成績的一部分，從而正確及時的反映每堂課每個學生對知識的掌握情況；再者，實驗環節的動手能力也是平時考核的重要組成部分，在書寫實驗報告時，不僅要求了解實驗方法、原理、過程等基本內容，還應強調對實驗操作的領悟和實驗后的總結等，避免出現實驗過程跟風等問題；而且，對于作業評價，可給予同學不同的課題，通過自己查找資料，得出不同結論和感想，避免抄襲現象，使學生真正通過做作業的過程得到提升。通過以上四種考核形式，實實在在的做到以評促教，以評促學的目的。

2.4 實踐環節多樣化“刺激”

實踐環節在土木工程材料課程教學中占用很重要的比重，由于條件的限制，實踐環節主要采取實驗教學的形式，而常規的實驗教學模式基本都已機械設定，實驗的原理、材料、步驟、方式方法均以預設給出，老師手把手教，學生僅需機械式的按照已有的步驟方法完成操作，學生投入度和創新能力都得不到提升。為了提高學生的動手能力和創新意識，可采用層次化教學，將實驗教學分成驗證性實驗階段和設計性實驗階段，前一階段采用教師帶領學生了解儀器及基本的實驗方法和原理，使學生掌握基本的實驗原理和技能，在這一過程中教師輔助學生完成部分驗證性實驗，為后續的設計性實驗打好基礎；第二階段要求各小組在驗證性實驗的基礎上，結合現有的實驗條件，通過查找資料，確定研究目的和任務后設計一套完整的實驗方案，經過老師的分析和調整后開展設計性實驗，通過對比實驗結果和目的真正思考和熟悉材料的屬性，從而真正培養了學生的自學能力、動手能力和創新能力。層次性的實驗教學，不僅體現了實驗教學的價值，還將學生的創新意識和科研能力挖掘出來，為以后學生的發展提供更多空間，同時，新的實驗形式可以解決常規實驗報告中的各種問題，比如：報告內容雷同，書寫形式單一，數據結論類似等，也能通過實驗完成度和實驗報告的書寫對學生在實踐教學中的表現進行綜合評價，從多方面對學生的參與積極性和創新能力的培養進行“刺激”。

3 結語

學生作為教學的主體，其興趣的培養是十分必要的，土木工程材料課程教學改革通過從教學內容、手段、評價體系和實踐教學等多方位的刺激來提高學生的主體意識，真正做到在快樂學習的同時，提高自身的知識、專業素養、動手能力和解決問題的能力，刺激學生的創造力，使之能與時代接軌，從而成為新時代下合格專業型人才。