本科建筑材料實驗課開放式教學探索

劉大超, 黃維蓉, 劉山源

(重慶交通大學土木建筑學院,重慶400074)

本科建筑材料實驗課開放式教學探索

劉大超, 黃維蓉, 劉山源

(重慶交通大學土木建筑學院,重慶400074)

根據本科建筑材料實驗課的特點,推行開放式實驗教學,提高學生的學習興趣與動手能力。通過室內實驗與工程實際項目的實踐教學,培養(yǎng)學生開展項目研究與團隊組織協(xié)作工作的能力。

開放式實驗教學; 建筑材料; 實驗; 項目研究

當前,高校理工科專業(yè)對本科大學生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分重視,希望通過創(chuàng)新教育,增加學生對專業(yè)課的感性認識,提高學生的動手能力及創(chuàng)新意識[1]。建筑材料是構成建筑物體的主要材料,如道路、橋梁、隧道、房屋等所用的鋼筋、水泥、砂石等材料。建筑材料的性能關系著建筑物體質量的好壞,直接關系著人民的生命及財產安全。而部分用人單位反映當代工科大學生實踐動手能力差,材料專業(yè)知識匱乏。因此,探索研究本科建筑材料實驗課開放式教學十分必要。本文通過分析高校建筑材料實驗課目前存在的主要問題,介紹我校在開展開放式實驗教學,提高本科學生對建筑材料的物理、力學、化學性能的感性認識和創(chuàng)新意識活動的一些探索經驗,供同行參考。

一、目前高校建材實驗存在的問題

(一)觀念滯后

盡管各級管理部門一再強調實驗教學的重要性,但在高?！爸乩碚?、輕實踐”、“重知識傳授、輕能力培養(yǎng)”的現(xiàn)象還較普遍。實驗教學大多數(shù)還是從屬理論教學,多數(shù)高校建筑材料實驗課計劃有16學時,在上理論課的同時課外開設實驗課,實驗課的成績占建筑材料課成績的10%～30%。這樣的安排反映出教學管理部門從思想上并不重視建材實驗教學,導致學生的實踐能力與創(chuàng)新能力差。

(二)實驗內容較為陳舊

建材實驗課傳統(tǒng)驗證性實驗較多,綜合性實驗及設計實驗少。實驗內容陳舊,不能與學生已積累的知識及專業(yè)研究方向結合,不能激發(fā)學生的學習興趣。實驗課所用儀器設備較簡單,實驗動手時嫌“臟、臭、累”,部分學生不愿動手,怕動手。學生在實驗課上的實踐動手能力太差,一旦走向工作崗位,面對新的工作挑戰(zhàn)就無所適從。

(三)實驗教學形式單一

建材實驗過程中,往往是老師怎樣講,學生就怎么操作,學生只是按照教師和實驗師安排好的實驗程序照貓畫虎、按圖索驥,被動地做實驗,使實驗過程缺少思考、討論,學生的創(chuàng)新意識無法得到培養(yǎng),更不能開拓學生的創(chuàng)新能力,限制了學生實踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

二、建材實驗教學新模式

(一)開放式實驗教學的含義

開放式實驗教學不僅是實驗室在時間和空間上的開放,而且是教學內容、教學方法、教學手段和教學理念的開放[2]。開放式實驗教學能夠激發(fā)學生的學習積極性,為學生創(chuàng)新實驗和工程實踐活動創(chuàng)造條件,提高學生的科研能力、創(chuàng)新能力和實踐能力,為以后獨立開展科學實驗或工作打下良好的基礎。

(二)開放式實驗教學的目標

建筑材料開放式實驗教學一般選在大學二年級開始進行,因為大一學習公共基礎課,大二學習專業(yè)基礎課,有了一些專業(yè)基礎知識后開始開放式實驗活動,學生干起來目標明確。

隨著科學技術的發(fā)展,新材料、新技術、新工藝的不斷出現(xiàn),學生在傳統(tǒng)的實驗教學中無法接受到新材料、新技術、新工藝的熏陶,開放式實驗教學可滿足學生對新知識的不斷追求和更新的要求。施行開放式實驗教學主要達到以下幾個目的:(1)初步掌握科學實驗、綜合性實驗的設計方法;(2)熟悉相關的實驗規(guī)程、規(guī)范和標準;(3)熟悉相關儀器設備操作方法與步驟,提高實驗動手能力;(4)具備一定的數(shù)據分析處理能力;(5)具備對質量事故判斷和處理的初步能力;(6)培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

(三)開放式實驗教學的實施方法

教師是開放性實驗教學的助推器,在開放性實驗教學中的各個環(huán)節(jié)進行指導和把關,提高學生的建筑材料實驗能力和水平。教師可在實驗教學中聯(lián)系工程實際,廣引博論、深入淺出,介紹國內外一些大型工程的成功經驗與失敗教訓,分析建筑材料對結構物質量的重要性,使學生了解、熟悉、掌握材料性能。

開放式實驗教學主要是實驗室向學生提供實驗場地、實驗材料和設備,在教師的指導下,讓學生自行設計實驗內容和方案,也可由教師設計一系列綜合性項目,學生按選定方案進行實際操作,完成實驗報告。同時,教師根據學生的學習興趣和愛好,吸收部分學生利用課余時間參與科學研究和工程實踐,通過參與室內科學實驗、現(xiàn)場工程實踐、數(shù)據分析處理、課題組的討論等,提高學生分析解決問題的能力,培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。

開放式實驗活動讓學生成為了實驗主體,利用所學專業(yè)科學知識解決實驗工作中遇到的各種難題。學生通過在網上、圖書館查詢相關資料和規(guī)程、規(guī)范,或向老師請教,找到解決問題的思路和方法。開放式實驗小組相互協(xié)作,開展討論與溝通,反復操作與摸索,總結經驗與教訓,共同提高。學生初學時動手能力較差,對儀器設備和實驗操作不熟練,實驗結果的數(shù)據可信度不肯定,在這種情況下,指導教師要加強與學生的聯(lián)系與溝通,指出以前工作中的問題、要達到的目標,并提供解決問題的多種方法。

在實驗之前,首先要求學生制訂實驗大綱(包括詳細的實驗內容、步驟、方法等),觀察并記錄實驗過程中材料及材料組合物的變化特征與規(guī)律。熟悉相關實驗規(guī)程,熟練相關實驗儀器設備的正確操作方法,初步掌握數(shù)據分析處理方法。

如水泥混凝土配合比設計項目,在配合比設計前,學生首先要了解組成混凝土各種材料的基本性能以及影響混凝土質量的多個因素,每一種原材料的質量和用量改變都會影響到混凝土的性能與質量,熟悉混凝土在建筑結構物中的功能與作用、施工要求、使用環(huán)境與條件等,最后根據實驗結果編寫設計性實驗報告或科技論文。

配合比設計時學生應具體考慮以下因素:(1)設計混凝土的物理-力學性能、耐久性、施工性能和經濟性要求; (2)混凝土使用部位、施工條件、環(huán)境溫度等;(3)原材料種類及選擇依據,盡量就地取材;(4)原材料性能:水泥的強度等級及富裕系數(shù)、砂石材料物理-力學性能、外加劑減水率大小、外加劑與水泥的適應性能以及其他添加材料的性能等;(5)確定配合比設計方法、配合比的合理參數(shù)、配合比調整與檢驗方法等。

在拌制混凝土過程中學生熟悉新拌混凝土的物理性能,如和易性(坍落度、棍度、泌水率、砂率、粘聚性)、混凝土的結構狀況(懸浮結構或嵌擠結構)、實測濕密度與理論密度的差別、試件的成型方法等。

試件養(yǎng)護條件為20±2℃,相對濕度大于95%,養(yǎng)護時間為28天±6小時即進行力學性能實驗,根據實驗結果取其三個試件的平均值為測定值,如果三個試件中最大值或最小值與中值之差大于15%時,取中值作為測定值。

分析實驗過程中的異?，F(xiàn)象,根據國家相關規(guī)范、標準對實驗數(shù)據進行處理,提交相應的設計性實驗報告。

開放性實驗主要是在室內進行基本技能訓練,有條件時教師可帶學生到生產第一線去了解施工現(xiàn)場的具體情況。如帶領學生到重慶鵝公巖大橋、菜園壩大橋、輕軌等重點工程項目參觀學習,讓學生了解施工現(xiàn)場材料的采購、供應、質量控制等措施,比如,運到施工現(xiàn)場的水泥、鋼材如何堆放、保管;了解施工現(xiàn)場對砂石材料級配的好壞、含泥量的大小、軟弱顆粒的多少對混凝土的質量均有影響。同時,讓學生參與部分工程用材料質量檢測和現(xiàn)場實體工程檢測,增加感性認識,進一步明確建筑材料質量的好壞對結構體質量影響的重要性。

我們還建立了校外建材實驗教學課外基地,如重慶永固新型建筑材料有限公司(臺資)、重慶永固拉筋帶材料有限公司、重慶江北特種建筑材料有限公司、重慶智翔鋪道技術有限公司等多家知名企業(yè)。學生利用課余時間和寒暑假到企業(yè)實習鍛煉,將課內所學理論知識應用于生產實踐,增加了對新材料、新技術、新工藝的認識,激發(fā)了學生學習建筑材料的積極性,學生動手能力得到較大提高。

我校材料實驗教學示范中心一直嘗試著室內室外相結合、科研與實驗相結合、企業(yè)與高校相結合的方式進行建筑材料開放式實驗教學,取得了良好的效果,學生學習興趣大大增加,已畢業(yè)的學生受到用人單位的好評。

三、建材實驗開放式教學的效果

我校10多年的開放式建材實驗教學實踐表明,開放式實驗教學可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,提升創(chuàng)新能力,開拓視野;提高學生的動手能力;增進學生的互助、協(xié)作、團隊意識;營造積極進取的校園文化氛圍,為社會輸送了大批高素質人才。

開放式實驗教學推進了實驗教學改革,為培養(yǎng)創(chuàng)新人才創(chuàng)造了條件;開放式實驗教學培養(yǎng)了學生的動手創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的作風;也帶動了周圍同學對專業(yè)學習的積極性,在更大范圍內形成一種積極進取、奮發(fā)向上的良好學習風氣,同時,也帶來了畢業(yè)生的美好前景。

通過開放性實驗教學與科研項目相結合,室內與工程實踐相結合,學生在理論課學到的專業(yè)知識再在實驗課內外加以鞏固與驗證,增加感性認識,提高動手能力,促進理論升華,這樣的教學增強了學生的工程質量意識,為培養(yǎng)高素質工程技術人才發(fā)揮了積極作用。

G642.423

A

1674-0297(2010)04-0103-02

2010-03-19

重慶市教委高等教育改革項目“建筑材料實驗教學改革”(編號:0833140)成果。

劉大超(1954-),男,重慶交通大學高級工程師,主要從事建筑材料實驗教學及科研工作。