基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的《土木工程材料》課程教學(xué)模式探究

吳東云

（天津城市建設(shè)學(xué)院 土木工程學(xué)院，天津 300384）

一、前言

創(chuàng)新型人才是指能夠利用所學(xué)知識用于解決實(shí)際工程問題，并進(jìn)而對現(xiàn)場新的工程情況的解決能做出有突破性、創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的人才。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是當(dāng)代歷史賦予高校的歷史使命，如何培養(yǎng)一大批創(chuàng)新型的人才是當(dāng)前高校教育工作者面臨的新課題。為加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，要進(jìn)行一系列的教育教學(xué)改革，而教學(xué)改革的重點(diǎn)是課程體系的建立與課程的教學(xué)改革。筆者結(jié)合土木工程專業(yè)土木工程材料課程的教學(xué)，對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程教學(xué)模式進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

二、教學(xué)理念的更新

作為高校專業(yè)課教師，傳授專業(yè)知識是基本的任務(wù)，如果只是按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，甚至僅僅滿足于機(jī)械地傳輸課本知識，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。應(yīng)確立全新的教學(xué)理念，使課程教學(xué)成為啟迪智慧的活動(dòng)，從而激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的意識并能實(shí)施創(chuàng)新的實(shí)踐。在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)本著激發(fā)興趣，提高能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、探索、創(chuàng)新的科學(xué)素質(zhì)，倡導(dǎo)理論服務(wù)實(shí)踐，并在實(shí)際工程中應(yīng)用、創(chuàng)新發(fā)展的教學(xué)理念。以使課程教學(xué)模式有利于創(chuàng)新人才的快速培養(yǎng)。

三、課程教學(xué)模式的改革探究

課程教學(xué)的改革應(yīng)以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以新的教學(xué)理念為指導(dǎo)，貫穿于課程教學(xué)活動(dòng)的始終，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、方法以及實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行改革探索。

（一）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

土木工程材料課程的理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)，同時(shí)材料科學(xué)、技術(shù)發(fā)展很快，因此對課程的授課內(nèi)容應(yīng)注意保持基礎(chǔ)性、適用性和適度的先進(jìn)性。開課前應(yīng)做充分的準(zhǔn)備，對課程內(nèi)容精心設(shè)計(jì)，規(guī)劃好章節(jié)。刪除一些過時(shí)的，不用的材料，對工程上應(yīng)用少的或逐漸淡出的少講或不講；對工程上應(yīng)用的新材料、新技術(shù)適時(shí)引入，以擴(kuò)展學(xué)生視野；課程教學(xué)還應(yīng)注重最新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用或引入，縮短與實(shí)際的距離，以使學(xué)生畢業(yè)快速適應(yīng)工程環(huán)境；課程內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)三個(gè)層次：基礎(chǔ)理論、技術(shù)性質(zhì)、應(yīng)用與提高；對于每章節(jié)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)，提出明確目標(biāo)，對于重點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)詳細(xì)講解，包括采用什么方式、方法等，以其激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)其探索精神，以最終有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（二）教學(xué)方式、方法的改革

1. 注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)前我國高等教育中普遍存在著學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力不足，學(xué)習(xí)的興趣和求知的欲望下降的現(xiàn)象，因此如何激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力成為高等教育要研究和解決的一個(gè)最迫切的問題。改革以往填鴨式的教學(xué)方式，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地增加學(xué)習(xí)的內(nèi)動(dòng)力，使學(xué)生消極、被動(dòng)、強(qiáng)制的學(xué)習(xí)變?yōu)榉e極主動(dòng)的學(xué)習(xí)，做到忙而不累，樂而忘憂，就能夠產(chǎn)生靈感，提高效率，這是一種理想的學(xué)習(xí)狀況，也是一種快樂學(xué)習(xí)。

借助于土木工程材料課程，教師在課堂教學(xué)中采用一些有效的方法，一是制作并采用圖文并茂的多媒體課件授課；二是授課中采用啟發(fā)式、探究式、討論式的教學(xué)方法；三是適時(shí)引入典型的工程實(shí)例等。這些方法都有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)習(xí)積極性。比如在講授鋼材性能時(shí)，引入南極游船的沉船事件，鳥巢、水立方等大型工程所采用的新材料、新技術(shù)，中央電視臺新臺基礎(chǔ)大體積混凝土工程施工的技術(shù)問題等實(shí)例，有效地吸引了學(xué)生注意力，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，再進(jìn)一步提出問題，讓學(xué)生思考，發(fā)散思維，再分析、梳理、歸納，最后扣住課程的知識點(diǎn)。整個(gè)過程很好地吸引了學(xué)生，訓(xùn)練了其分析、解決問題的能力，同時(shí)又緊密結(jié)合工程實(shí)際，在解決工程問題的同時(shí)，有效激發(fā)了創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)品質(zhì)。

2.注重幫助學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，訓(xùn)練和提高其學(xué)習(xí)的能力。土木工程材料課程，從材料學(xué)而言，各類材料包括其組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)關(guān)系原理；從材料工程而言，各類材料包含材料的制造與工藝、性能與應(yīng)用等方面的內(nèi)容。土木工程材料是一類應(yīng)用于宏觀工程中的特殊的宏觀材料，課程的目的偏重于材料的性能、特點(diǎn)與應(yīng)用技術(shù)。學(xué)習(xí)過程中應(yīng)把握這條主線，即材料的組成→結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→應(yīng)用→創(chuàng)新。從工程角度，重在掌握材料的性質(zhì)，這是工程正確合理用材的基礎(chǔ)，更高層次是在此基礎(chǔ)上的應(yīng)用與創(chuàng)新。

在課程教學(xué)過程中，教師不僅要抓住主線，理清脈絡(luò)，將各知識點(diǎn)有機(jī)串聯(lián)起來，做到認(rèn)真授課、理例結(jié)合、內(nèi)容精煉、語言簡練、風(fēng)趣，還要指導(dǎo)學(xué)生把握課程的主脈絡(luò)。比如講到水泥時(shí)，水泥品種眾多，各種類型、牌號水泥之間有何差異，工程中如何選用等等問題多有涉及。講課時(shí)先以硅酸鹽水泥為主線，系統(tǒng)講授水泥的生產(chǎn)、組成、凝結(jié)硬化機(jī)理、技術(shù)性質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用，理清主脈絡(luò)，再講摻混合料的各種水泥時(shí)，用對比法簡練地從組成講起，重點(diǎn)分析其不同的組成，導(dǎo)致硬化、性質(zhì)及應(yīng)用的不同，思路清晰，便于理解，識記與應(yīng)用。要注意對比總結(jié)不同材料的不同特點(diǎn)，從而決定應(yīng)用的不同，幫助學(xué)生了解課程特點(diǎn)，快速掌握課程的學(xué)習(xí)方法。

由于課程內(nèi)容多、繁雜，只要讓學(xué)生抓住課程的主線，就抓住了課程的核心和課程的脈絡(luò)和整體，進(jìn)而有了學(xué)習(xí)的方向，對于工程實(shí)際中一些較新的知識獲取，有了方法。比如課程講到有機(jī)高分子材料中塑料管材、新型裝飾材料的工程應(yīng)用及一些相關(guān)問題，就可布置大作業(yè)引導(dǎo)學(xué)生課下收集資料，以小論文的方式討論工程實(shí)際應(yīng)用問題。引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，訓(xùn)練和提高其自主學(xué)習(xí)的能力，這比教給具體的知識更重要，為將來應(yīng)對實(shí)際工程問題，甚及其應(yīng)用創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.注意培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)的勇氣與精神，努力培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、創(chuàng)新的學(xué)術(shù)品格。在課程教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生勇于突破，有意識地突破前人，突破書本，超過自己的老師，學(xué)生超過自己的老師，那是老師的光榮，是老師的成就。科學(xué)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，既是以繼承前人為基礎(chǔ)，又是以懷疑、否定前人為突破。教學(xué)過程中適時(shí)引入典型的工程實(shí)例、通過工程事故分析，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，自由發(fā)言。多表揚(yáng)與肯定學(xué)生的積極參與，多引導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生去思考、辯駁，從中去偽存真，牢固掌握各知識點(diǎn)。對學(xué)生的好奇、疑問引導(dǎo)學(xué)生通過借助于實(shí)驗(yàn)來求證。比如在學(xué)習(xí)混凝土的組成材料時(shí)，各組分材料質(zhì)量及用量對其性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。如混凝土外加劑、摻合料的種類不同或摻量不同對混凝土性能的影響，學(xué)生可在老師指導(dǎo)下組成興趣小組，自命命題，設(shè)計(jì)混凝土的配合比，澆筑試塊，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過自己動(dòng)手作一些探索性的、對比性、設(shè)計(jì)性及綜合性的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從規(guī)劃選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、實(shí)驗(yàn)分析到得出結(jié)論，整個(gè)過程鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)品質(zhì)，激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識。以此為契機(jī)，學(xué)生完成了多項(xiàng)學(xué)生科研課題。再結(jié)合具體工程材料巧妙應(yīng)用的實(shí)例，使學(xué)生的學(xué)習(xí)真實(shí)、可靠、可觸摸，實(shí)際工程能力大大提高，創(chuàng)新意識增強(qiáng)，這種能力的訓(xùn)練甚至比傳播科學(xué)更重要。

4.注重工程應(yīng)用。土木工程材料課程的教學(xué)，從內(nèi)容上有三個(gè)層次：即基礎(chǔ)理論、技術(shù)性質(zhì)、應(yīng)用與創(chuàng)新，之間相互依賴、相互促進(jìn)。課堂教學(xué)所學(xué)的材料基礎(chǔ)理論及其技術(shù)性質(zhì)，掌握得是否牢固，最終落實(shí)到實(shí)際工程的應(yīng)用及其創(chuàng)新。充分利用材料的特點(diǎn)性能合理用在在具體工程中，并解決工程實(shí)際問題，才能更好體現(xiàn)知識的價(jià)值。應(yīng)用知識比單純傳授知識更重要。教學(xué)過程通過大量工程實(shí)例引入，典型事故分析來說明材料在工程結(jié)構(gòu)中正確合理應(yīng)用的意義及重要性。比如，舉出由于混凝土澆筑施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，給工程造成不可挽回的巨大損失；由于水泥選擇不當(dāng)，造成樓房倒塌實(shí)例；鋼材由于選材不當(dāng)，造成橋梁斷裂、車毀人亡的慘痛教訓(xùn)；塑料管材的應(yīng)用不當(dāng)，造成大量隱蔽工程拆除等等。另舉例大型標(biāo)志性建筑，如鳥巢、水立方等奧運(yùn)場館建設(shè)中的Q460高強(qiáng)鋼材、ETFE膜材料的使用，極大地推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，其中新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用等，這些實(shí)例極大吸引了學(xué)生的注意力，增強(qiáng)了工程能力，增加了工程意識、責(zé)任意識，激發(fā)了求知、探索、創(chuàng)新精神。

5.引導(dǎo)學(xué)生善于綜合，善于把學(xué)到的多門課程以至多個(gè)門類的知識綜合在一起，啟發(fā)學(xué)生去解決實(shí)際工程問題，以提高學(xué)生處理問題的能力，從而提高其綜合素質(zhì)。比如講解水泥的性質(zhì)時(shí)，舉出天津奧體中心看臺--大體積混凝土工程施工實(shí)例。當(dāng)時(shí)工程要求整個(gè)環(huán)形混凝土看臺要求無縫施工，工期又短，是一個(gè)很大的技術(shù)難題。怎么做？先對學(xué)生提出問題，讓學(xué)生思考，任意想象，說出想法、理由，再引導(dǎo)學(xué)生先從材料的選擇入手，做到合理選材用材，但這還滿足不了工程的要求，這時(shí)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生采取人工降溫、劃分施工段，布置溫度鋼筋等等多門課程的知識，采取多種方法措施，最終取得理想的工程效果。再舉出其它多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的實(shí)例，使學(xué)生感受解決實(shí)際的工程問題往往是綜合知識的運(yùn)用，當(dāng)知識綜合起來就會有所創(chuàng)新，前面的成功實(shí)例往往就是一個(gè)科技攻關(guān)項(xiàng)目，其中有很多的創(chuàng)新點(diǎn)，如中央電視臺新臺基礎(chǔ)施工、鳥巢中高強(qiáng)鋼材的使用、水立方中新材料應(yīng)用等項(xiàng)目都是。通過這些典型的、具有時(shí)代特點(diǎn)的標(biāo)志性工程的實(shí)例介紹，使課本知識與實(shí)際緊密結(jié)合，由輸入與吸納知識到轉(zhuǎn)化為能力與素質(zhì)，從而對學(xué)生創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)起到了積極的作用。

（三）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、想象能力、創(chuàng)新意識的一個(gè)極其重要的方面，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，緊密聯(lián)系工程實(shí)際，為造就高素質(zhì)的工程實(shí)踐能力強(qiáng)的創(chuàng)新人才搭好平臺。針對課程內(nèi)容的各個(gè)知識點(diǎn)，組織學(xué)生現(xiàn)場參觀實(shí)際工程，如天津奧體中心、文化館等重要工程，了解材料應(yīng)用情況，包括新型墻材、節(jié)能材料、新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用等，使學(xué)生有了第一感性認(rèn)識，開闊了眼界；帶學(xué)生到裝飾城參觀，了解裝飾材料前沿，開闊了學(xué)生的視野，延伸了課堂內(nèi)容；針對具體工程材料問題進(jìn)行專題討論，查閱資料，以小論文形式開展自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)的能力。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，對原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改革成設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽探索，在完成基本教學(xué)任務(wù)的前提下，開放實(shí)驗(yàn)室，對學(xué)有余力的學(xué)生鼓勵(lì)其開展實(shí)驗(yàn)研究，對其感興趣的問題進(jìn)行探索。指導(dǎo)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、實(shí)驗(yàn)分析并得出結(jié)論。這些都有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉了學(xué)生探索、實(shí)踐、創(chuàng)新的能力。

四、結(jié)語

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它需要學(xué)校、教師、學(xué)生等方面共同參與與努力。其中改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高課堂教學(xué)質(zhì)量是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要方面。課程教師從確立全新的教學(xué)理念，采用恰當(dāng)?shù)?、靈活的教學(xué)方式、方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等多方面進(jìn)行了探索，得到了一些有益的啟示與經(jīng)驗(yàn)，愿與同行交流、切磋，以期盡快改善教學(xué)氛圍，探索出合適的育人方法，加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

[1]安明喆，余自若.土木工程材料教學(xué)中學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)[J].高等建筑教育，2010，19(1):102-105.

[2]張?jiān)七B，李啟令.《土木工程材料》教學(xué)的創(chuàng)新理念[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004.19(4):90-92.

[3]唐旭光，賀成斌.《土木工程材料》專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的思考[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，30(2):222-223.

[4]龍廣成.《土木工程材料》課程教學(xué)改革新探[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2007，8(3):78-79.