《土木工程材料》課程教學改革研究的探索

張旭賢

(塔里木大學水利與建筑工程學院,新疆阿拉爾 843300)

《土木工程材料》是土木、建筑類等專業(yè)的專業(yè)基礎課,它以數(shù)學、力學、物理、化學等課程為基礎,而又為學習建筑、結構、施工、建筑經(jīng)濟等后續(xù)課程提供材料基本知識,為學生今后從事工程實踐和科學研究打下必要的基礎?！锻聊竟こ滩牧稀氛n程教學活動一般分為兩部分：理論教學與實驗教學。理論教學以傳授理論知識為中心,講解教學大綱所規(guī)定的基本內(nèi)容;實驗課教學是本課程的重要教學環(huán)節(jié),通過實驗,一方面可學會對各種常用材料的檢驗方法,能對建筑材料進行合格性判斷和驗收,另一方面可培養(yǎng)科學研究能力和嚴謹縝密的科學態(tài)度。

由于《土木工程材料》課程內(nèi)容繁多,知識點之間缺乏必要的關聯(lián),導致《土木工程材料》課程教學有很大的難度,同時我們的實驗教學僅僅是用來驗證理論教學中的重要結論,并沒有把實驗課作為學生理論聯(lián)系實際的橋梁,也沒有切實地把實驗課作為學生鍛煉與提高專業(yè)技能的重要手段。因此,如何激發(fā)學生的學習興趣和積極性,提高學生動手能力和實踐技能,為后續(xù)專業(yè)課程搭建堅實的平臺,作者認為必須從理論教學與實驗教學兩個方面同時進行改革。

1 《土木工程材料》教學中存在的問題

1.1 課堂教學存在的問題

我校的農(nóng)業(yè)水利工程、土木工程、建筑環(huán)境與能源工程和城市規(guī)劃等專業(yè)都開設了建筑材料、土木工程材料等課程,其中理論教學40學時,實驗教學14學時,但是上述課程在教材、教學內(nèi)容和教學方法等方面存在著許多問題,使教學效果受到了嚴重的影響。這些問題已成為土木工程材料類課程的共性和普遍問題[1,2]。具體可以概括為：

1.1.1 課程涉及的材料多達10多個大類,幾百個材料品種,內(nèi)容復雜,且各類材料自成體系,各章之間幾乎沒有聯(lián)系;

1.1.2 教材內(nèi)容偏重于敘述性,概念、經(jīng)驗性的內(nèi)容多,理論推導及計算部分少,學生在學習中常感枯燥乏味;

1.1.3 材料科學發(fā)展很快,需要補充許多新材料和新技術,而教材內(nèi)容明顯滯后;

1.1.4 較少的學時數(shù)與相對較多的講授內(nèi)容有矛盾;

1.1.5 缺乏與教材配套的多媒體課件,造成講課內(nèi)容缺乏實際感性的認知,教學效果不好。

由于上述問題的存在,導致教師主要以傳統(tǒng)的“灌輸式”教學方法為主,而“灌輸式”教學方法當然存在許多的弊端[3],主要表現(xiàn)為以教學授課為中心,學生學習的主動性被忽視;按教學大綱要求講授內(nèi)容較多,“課時偏少”為趕進度完成教學任務,教師無法留出足夠的時間讓學生思考、提問題并一起討論,在課堂教學中教師創(chuàng)新教育和啟發(fā)式教學效果甚微,難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維;“灌輸式”教學在一定程度上扼殺了學生的求知欲、好奇心和學習的主動性。因此老師難講,學生厭學,師生的教與學都難以互動,教學效果較差。

1.2 《土木工程材料》實驗教學中存在的問題

目前我?！锻聊竟こ滩牧稀氛n程設置7個實驗,共14學時。實驗課的目的主要是使學生了解實驗方法、基本原理;掌握基本操作技能;獲得處理實驗數(shù)據(jù)、分析結果、編寫實驗報告的初步能力;驗證和鞏固所學的一些理論知識。因此,該門課程的實驗教學主要存在以下幾個方面的問題：

1.2.1 實驗教學內(nèi)容以常規(guī)性驗證性實驗為主,對學生專業(yè)技能的應用和培養(yǎng)不夠,實驗流于形式。

1.2.2 各章節(jié)實驗項目相對獨立,互不關聯(lián),系統(tǒng)性不強。

1.2.3 在實驗課上,學生按照實驗步驟按部就班,驗證既定的內(nèi)容和結果,沒有達到實驗的真正目的,使學生的學習處于被動狀態(tài),限制了學生實驗的積極性和主動性,教學方法的單一性也難以激發(fā)學生的學習興趣。

1.2.4 由于實驗課學時數(shù)較少,大量設計性、研究性實驗無法開展,難以培養(yǎng)學生的綜合能力。

1.2.5 缺乏針對不同專業(yè)的選做實驗,因而在培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力方面明顯不足。

2 《土木工程材料》教學改革的思路

2.1 改革教學手段和教學方法

2.1.1 多媒體教學法

土木工程材料種類繁多,課程內(nèi)容涉及面廣,敘述性內(nèi)容多,而且各類材料自成系統(tǒng),彼此聯(lián)系不多,所以過去教師多采用單調(diào)的平鋪直敘的教學方法,特別是對于材料性質(zhì)的講述,常常造成教學枯燥無味,無法引起學生的學習熱情。同時,在目前的土木工程材料的教學中,由于實習和實踐的教學環(huán)節(jié)有限,所以無法加強學生的實踐能力的培養(yǎng)。隨著當前教學設備的更新和多樣化,可以大量采用多媒體教學、幻燈教學和電視教學,將大量工程錄像、工程實景圖片資料、工程實例、工程案例、工程事故、實驗視頻等適時地插入到課堂教學中,最大限度地緩解教學學時少與教學內(nèi)容多和實踐教學環(huán)節(jié)薄弱等矛盾,也可以在課堂教學中充分激發(fā)學生的學習興趣,進一步拓寬專業(yè)知識面。

2.1.2 工程案例教學法

由于《土木工程材料》該門課程是在大二第一學期開課,所以大部分學生缺乏對專業(yè)知識的了解,也缺少工程實踐經(jīng)驗,而且平時可供學生實際參觀的建筑工地也有限。因此,教師應根據(jù)學生的實際,精心設計和組織教學,將大量的工程設計實例穿插到教學中,通過創(chuàng)新性培養(yǎng)和課程小論文等形式,調(diào)動學生的主觀能動性,挖掘他們的潛力,培養(yǎng)他們“獨立研究、獨立發(fā)現(xiàn)、獨立創(chuàng)新”的能力,使學生具有舉一反三、觸類旁通的學習能力,引導學生由“學會”向“會學”和“自學”的方向發(fā)展。使學生明白知識是一個從實踐到認識、再實踐到再認識的過程。通過在課堂上分析工程實例的教學實踐,作者發(fā)現(xiàn)學生對該部分內(nèi)容較感興趣,教學效果也較好。

2.1.3 討論教學法

由于使用了多媒體教學方法,就可以節(jié)約一部分板書的時間,所以在課堂就可以在教師的指導下,針對一些具有啟發(fā)性或爭論性的問題先讓學生展開自由討論,然后在教師統(tǒng)一指導下組織大家討論發(fā)言。這種方法可以采用兩種實施形式[4]：一種是在課前布置討論話題并提出方向性的問題,讓學生帶著問題去看書、查閱相關資料,上課時組織大家討論并發(fā)言;另一種是就某一綜合性問題布置思考題,把全班學生隨機分成幾組,進行小組討論。

2.1.4 對比啟發(fā)教學法

土木工程材料類型繁多,但是每一種材料又有許多不同的類型,所以就可將具有可比性的兩個或多個不同對象進行系統(tǒng)的比較和研究,得出研究對象的本質(zhì)、特點和規(guī)律。如在講授摻混合材料的硅酸鹽水泥時,在系統(tǒng)講授活性混合材性質(zhì)及二次水化反應的基礎上,引導學生從混合材料的摻量、混合材料的特性等方面去對比硅酸鹽水泥系列的共性和個性,從而找出各種水泥的應用規(guī)律,這樣可以大大地提高學生學習的積極性、使其能主動運用已有的理論基礎知識,達到對新知識深化理解和強化記憶的目的。

2.2 開放實驗課

我院目前實驗室實行了開放式管理,這樣就能夠給學生提供開放實驗課,學生通過自己預習實驗步驟,自己安排時間到實驗室來做實驗。隨著我校質(zhì)量工程的實施,通過學生的創(chuàng)新性實驗的開展,學院可以將實驗教學從原有的教學體系中劃分出來,單獨設置建筑材料實驗課或設置材料實驗周,對于部分有興趣和能力較高的學生可開設實驗興趣小組,并可結合教師科研參與到實際生產(chǎn)實踐中來。通過優(yōu)化整合設課內(nèi)容,精選驗證性實驗,開設設計、綜合性實驗。如將原來的水泥、砂石、混凝土3項相對獨立的實驗內(nèi)容整合為一項設計性綜合實驗,以完成不同要求的混凝土配合比設計為目標,以目前工程中使用的實驗報告為樣本,模擬實際工程的實驗程序,把常規(guī)的3項實驗有機的貫穿在一起,從混凝土強度設計、和易性的選擇、材料的性能檢測到混凝土配合比的計算和試配,以及實驗的準備和實驗后的處理等都由學生自己完成,最終提出最佳配合比及理論分析報告[4]。在實驗教學中,為了提高學生綜合分析問題的能力,可以選擇課程的重點章節(jié),重點內(nèi)容,結合教學大綱,設計幾個多方案的實驗,改變單一因素單一內(nèi)容的實驗為多因素多內(nèi)容實驗[5]。另外,學生根據(jù)興趣和能力,還可以設計新型建筑材料任選實驗項目等。

2.3 編寫課程和實驗教材,更新教學內(nèi)容

通過多年的教學效果看,學生掌握的知識結構,實際應用的能力同建筑業(yè)職業(yè)工作中所需求的知識結構相比還有差距,主要表現(xiàn)在以下方面[6]：建筑材料類別和品種,建筑材料的材質(zhì)、規(guī)格、應用,建材標準、質(zhì)量、鑒別。例如教科書介紹的是最常用的建材,隨著社會的發(fā)展,建材市場上的新材料、新產(chǎn)品又增加了許多,尤其是裝飾材料更是日新月異,所以往往存在部分知識滯后的現(xiàn)象,學生實際掌握的建材類別和品種方面的知識與市場上使用的建材品種相比較存在差距。建筑材料的材質(zhì)、規(guī)格、應用和建材標準、質(zhì)量、鑒別等方面也存在滯后的問題。因此,教師應該及時了解和掌握最新的材料發(fā)展和研究動態(tài),結合當前建筑市場變化、環(huán)保建筑、節(jié)能建筑的出現(xiàn)與發(fā)展,收集一些教材上還沒涉及到的節(jié)能建材、環(huán)保建材、綠色建材等資料,及時編寫課程和實驗教材,更新教學內(nèi)容,最大限度的滿足學生掌握新知識的要求和適應社會對新材料應用的發(fā)展趨勢。

3 小結

近年來,土木工程材料無論在質(zhì)量上或是在品種上都有了突飛猛進的發(fā)展,相應的施工技術也有了很大的變化。新技術、新品種層出不窮,新舊品種的更新?lián)Q代周期越來越短,技術含量越來越高,因此土木工程材料的教學需要不斷的改革。實踐證明,在學生中開展多種形式的教學方法改革與探索是轉變教育觀念、加強創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才所必需的。教學改革的途經(jīng)、方法和手段多種多樣,教學改革也是永無止境的,必須結合實際探索能夠激發(fā)學生積極性和主動性的教學方法,應該通過理論與實踐相聯(lián)系的配套教學,以提高在校生的專業(yè)知識的應用能力,來適應市場經(jīng)濟的改革與發(fā)展。

[1] 何娟.土木工程材料課程教學方法探討[J] .中山大學學報論叢.2004,24(3)：150-152.

[2] 張云蓮,李啟令,俞春校.土木工程材料教學的創(chuàng)新理念[J] .山東建筑工程學院學報,2004,19(4)：90-93.

[3] 尹健,周士瓊,謝友均.開放式教學在《建筑材料》試驗課中的嘗試[J] .鐵路教育研究.1998,4：48-50.

[4] 張利,蘇勝,黃娟.素質(zhì)教育背景下的“土木工程材料”教學體系的構建[J] .華北科技學院學報.2007,4(3)：40-41.

[5] 張長清,金康寧.土木工程材料創(chuàng)新實驗教學改革的探討與實踐[J] .高等建筑教育.2003,12(4)：73-75.

[6] 談永奎,沈越貞.通過建筑材料的教學改革提高學生的綜合應用能力.上海理工大學學報.(社會科學版).2002,24(4)：58-61.