“瀝青與瀝青混合料”課程的教學(xué)改革探討

黃寶濤?袁鑫?王麗艷

摘要：作為道路與鐵道工程專業(yè)的必修專業(yè)課程，“瀝青與瀝青混合料”教學(xué)目前仍存在很多的問題。根據(jù)實踐教學(xué)活動，并結(jié)合該課程的特點，分別從理論和實驗的教學(xué)方法和教學(xué)手段出發(fā)，針對不同專業(yè)要求、學(xué)生層次、教師業(yè)務(wù)水平和教材建設(shè)等方面提出了相應(yīng)的改革設(shè)想，改革措施的重點和核心是要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“瀝青與瀝青混合料”這門課程的興趣，以及自主學(xué)習(xí)的動力和自主創(chuàng)新的實踐能力。

關(guān)鍵詞：瀝青與瀝青混合料；教學(xué)改革；理論教學(xué)；實驗教學(xué)

作者簡介：黃寶濤（1975-），男，山東鄒城人，江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，講師。（江蘇?鎮(zhèn)江?212003）袁鑫（1982-），女，河南南陽人，東南大學(xué)土木工程學(xué)院博士研究生。（江蘇?南京?210096）

中圖分類號：G642.0?????文獻標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0083-02

近十年來我國高速公路建設(shè)突飛猛進，截至2010年，全國高速公路達7.41萬千米，車道總里程為32.86萬千米。“五縱七橫”12條國道主干線已經(jīng)提前全部建成。瀝青路面由于無接縫、行車舒適、施工快捷、維修方便、噪音低成為了我國高速公路的主要路面結(jié)構(gòu)類型。瀝青與瀝青混合料的性能決定了我國高速公路瀝青路面的長期使用性能，“瀝青與瀝青混合料”是道路與鐵道工程專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程，是道路建筑材料專業(yè)基礎(chǔ)課程的深化，更是路面結(jié)構(gòu)方向碩士和博士研究生的專業(yè)學(xué)位必修課。該課程主要包括瀝青和瀝青混合料兩大部分?！盀r青與瀝青混合料”是集設(shè)計理論和試驗操作、施工檢測、質(zhì)量評定、養(yǎng)護維修于一體的道路與鐵道工程專業(yè)必修學(xué)位課。隨著中國高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，新型瀝青路面材料、新型施工技術(shù)、新型養(yǎng)護維修工藝層出不窮，這些新情況給該課程的教學(xué)增加了難度。為了實現(xiàn)道路與鐵道工程專業(yè)本、碩、博三級培養(yǎng)目標(biāo)，讓學(xué)生真正掌握這門課程的主要內(nèi)容并能將其應(yīng)用于我國高速公路的工程建設(shè)實踐，必須不斷進行課程教學(xué)建設(shè)，探索新的課堂教學(xué)方法和新的試驗教學(xué)方法。[1]

一、課程教學(xué)存在的問題

瀝青與瀝青混合料的研究對象是由級配石子組成骨料、瀝青膠砂組成粘結(jié)料、中間有孔隙氣體或孔隙流體組成的固、液、氣三相非連續(xù)多孔介質(zhì)材料。瀝青與瀝青混合料是一門研究瀝青混合料的設(shè)計方法、瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、動態(tài)特性及疲勞性能和瀝青混合料的老化性能的學(xué)科，它是土木工程、道路與鐵道工程、橋梁與隧道工程等多個專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課和碩士、博士生的專業(yè)必修課，該門課程的突出特點是集設(shè)計理論和試驗操作、施工檢測、質(zhì)量評定、養(yǎng)護維修于一體。[2]課程橫向跨度大，學(xué)該門課程前首先要掌握道路建筑材料、材料力學(xué)、非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、接觸力學(xué)、石油瀝青和細觀動力學(xué)等多門專業(yè)基礎(chǔ)課。瀝青與瀝青混合料研究的對象學(xué)生沒有接觸過、比較生疏，材料設(shè)計公式繁多以及試驗操作、施工檢測、質(zhì)量評定的過程復(fù)雜等，因此，本科學(xué)生不易理解和掌握。瀝青的物理性能和瀝青混合料的設(shè)計方法及其長期路用性能是“瀝青與瀝青混合料”課程教學(xué)的主要部分。由于“無法按照需要設(shè)計出滿足性能要求的瀝青路面材料”，且隨著技術(shù)的進步、試驗手段的革新、新型瀝青混合料的設(shè)計理論不斷更新，但瀝青與瀝青混合料教材更新速度滯后，課堂教學(xué)時學(xué)生基本都是單向地接受老師的傳授，外加瀝青與瀝青混合料抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，研究生更是不能積極主動地自學(xué)。

瀝青與瀝青混合料試驗操作和長期路用性能評價的方法是該門課程學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)和學(xué)生深入理解所獲取知識的實踐手段。但是，目前實驗教學(xué)方面存在很多問題，實驗項目的開設(shè)受限于高校實驗室的硬件設(shè)施，由于實驗室設(shè)備不足，只能進行演示性實驗教學(xué)。加上近幾年以美國SHARP研究成果為代表的surpave瀝青混合料設(shè)計法需要的試驗設(shè)備價格昂貴，比如：旋轉(zhuǎn)壓實儀、低溫彎曲蠕變梁BBR試驗儀、動態(tài)剪切DSR流變儀、析漏試驗、肯塔堡飛散試驗儀等只有教育部行業(yè)重點實驗室或國家重點實驗室才能配備。一般學(xué)校的實驗室無法配備瀝青與瀝青混合料這種新型常規(guī)的教學(xué)試驗儀器，教師只能進行課堂演示實驗說明，更無法指導(dǎo)學(xué)生進行試驗操作，這些都跟不上與時俱進的教學(xué)新形勢，因此，瀝青與瀝青混合料試驗教學(xué)改革方面首先要購買新型瀝青混合料試驗設(shè)備。通過具體的試驗操作，激發(fā)學(xué)生對瀝青與瀝青混合料的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，因此，試驗教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的一種重要途徑。

二、理論課程教學(xué)的改革探討

如何更好地上好瀝青與瀝青混合料的基礎(chǔ)理論部分，讓學(xué)生直觀生動地接受瀝青混合料的設(shè)計方法和設(shè)計過程、掌握瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、動態(tài)特性及疲勞性能、瀝青混合料的老化性能的相關(guān)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)和性能評價方法及手段等相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)是該門課程教學(xué)改革的首要任務(wù)。由于瀝青與瀝青混合料的基礎(chǔ)理論部分涉及的影響因素太多，對于理論課的教學(xué)革新不能太著急，需要針對本、碩、博不同層次的專業(yè)知識要求，以及一本、二本、三本等不同素質(zhì)的學(xué)生以及不同專業(yè)知識背景的教師等方面循序漸進地推進教學(xué)革新。

1.關(guān)于專業(yè)要求方面

瀝青與瀝青混合料是公路與城市道路工程、機場工程、道路與鐵道工程、橋梁與隧道工程、交通規(guī)劃與管理、交通運輸工程等交通土建專業(yè)的學(xué)位專業(yè)課，因此，理論課程教學(xué)方式的革新需要根據(jù)專業(yè)的不同深度要求，進行有針對性的教學(xué)方式改進，對不同特色的專業(yè)的學(xué)生不能統(tǒng)一傳授相同的知識體系。譬如交通規(guī)劃與管理專業(yè)的學(xué)生對知識點掌握的標(biāo)準(zhǔn)就相對道路與鐵道工程專業(yè)的學(xué)生的要低，則講授過程中需要針對交通規(guī)劃與管理專業(yè)的要求對瀝青與瀝青混合料課程教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)精簡壓縮，學(xué)生只要知道瀝青與瀝青混合料的知識體系和什么場合鋪筑什么類型的瀝青混合料即可；對于道路與鐵道工程專業(yè)的學(xué)生，在講授瀝青與瀝青混合料課程時，要詳細講授車輛間歇時間、隨機軸載組合，最佳瀝青用量對瀝青混合料路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、動態(tài)特性及疲勞性能、老化性能影響的內(nèi)容；對于碩士研究生教學(xué)，考慮學(xué)生需要對工程問題出現(xiàn)的機理和工程對策的需要，必需按照“細觀認識機理，宏觀解決問題”的思路對學(xué)生進行講授，應(yīng)該從材料組成、優(yōu)化設(shè)計、瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀路用性能的觀點，將非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、接觸力學(xué)和細觀動力學(xué)等方面的知識傳授給學(xué)生。

2.在針對不同素質(zhì)的學(xué)生方面

自從開設(shè)“瀝青與瀝青混合料”這門專業(yè)課以來，課程的理論教學(xué)覆蓋了不同層次的學(xué)生，包括道路與鐵道工程的碩士研究生、道路與橋梁專業(yè)的一本、二本、三本等不同層次類型的學(xué)生。由于瀝青與瀝青混合料授課過程中涉及車輛間歇時間、隨機軸載組合，最佳瀝青用量對瀝青混合料路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、動態(tài)特性及疲勞性能、老化性能等相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)，對于理科出身的學(xué)生學(xué)習(xí)“瀝青與瀝青混合料”要相對容易些，而文科出身的學(xué)生由于缺乏嚴密的邏輯思維能力，學(xué)習(xí)起來難度較大。因此，要針對不同基礎(chǔ)的學(xué)生，有針對性地循序漸進、淺顯易懂地傳授相關(guān)的知識體系，在條件允許的情況下，可以通過到交通工程施工企業(yè)的實驗室和施工現(xiàn)場實地參觀調(diào)研，通過施工企業(yè)工作人員對瀝青混合料設(shè)計、檢驗、施工、檢測、性能評定、維修養(yǎng)護等全過程操作讓學(xué)生深入理解掌握本課程關(guān)鍵知識內(nèi)容。

3.關(guān)于任課教師方面

教師首先要具有深厚的知識結(jié)構(gòu)，寬闊的道路與鐵道的專業(yè)背景、豐富的施工組織管理經(jīng)驗、掌握瀝青混合料路面的檢測評定技能、有較高的教學(xué)水平和技巧。因此，任課教師要根據(jù)自身情況有針對性的去“充電”：缺少施工組織管理經(jīng)驗的要經(jīng)常到施工企業(yè)去鍛煉學(xué)習(xí)；缺少檢測評定技能的要到有資質(zhì)的道路檢測機構(gòu)去學(xué)習(xí)；教學(xué)水平欠缺的要去聽優(yōu)秀教師的課，以便掌握教學(xué)方式和方法；通過一系列的途徑不斷充實任課教師的專業(yè)知識體系和傳授知識方式和方法。要求任課教師能夠結(jié)合我國高速公路工程建設(shè)的最新情況，結(jié)合新型瀝青路面材料、新型施工工藝、新的瀝青混合料設(shè)計方法、新的檢測評價指標(biāo)和評價手段、與時俱進地傳授給具有不同層次的學(xué)生。要有目的的搜集國內(nèi)外瀝青與瀝青混合料方面的最近研究成果的圖片，將高速公路、民航機場瀝青道倉的新材料的跑道圖片做進課件里面，通過多媒體激發(fā)學(xué)生對瀝青與瀝青混合料的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的能力，并且培養(yǎng)學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力。

4.關(guān)于教材的選擇方面

為了培養(yǎng)不同專業(yè)的學(xué)生，對碩士研究生、本一、本二、本三和成教等五個層次的學(xué)生，要有針對性地編寫不同層次的瀝青與瀝青混合料培養(yǎng)計劃和課程教學(xué)大綱，要根據(jù)專業(yè)特點和學(xué)生層次不同而確定知識傳授的深度和寬度。譬如道路與鐵道工程專業(yè)碩士研究生要多增加些如何從材料組成、級配優(yōu)化設(shè)計和細觀動力學(xué)、隨機荷載下高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)與材料的動力特性等方面的知識內(nèi)容。土木工程專業(yè)重點介紹些適合住宅小區(qū)輕型載荷下彩色瀝青路面的級配設(shè)計、最佳瀝青用量的確定等方面的知識特性。定期組織瀝青與瀝青混合料的專業(yè)教師對所選用的教材結(jié)合學(xué)生的掌握情況進行綜合評價，使教材的選用更趨于人性化、合理化、學(xué)習(xí)效果高效化。[3]由于瀝青與瀝青混合料與道路建筑材料、材料力學(xué)、非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、接觸力學(xué)、石油瀝青和細觀動力學(xué)等多門專業(yè)基礎(chǔ)課聯(lián)系密切，交叉較多，在講授時應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容有側(cè)重地精選和融會貫通，以提高課程的教學(xué)效率，讓學(xué)生掌握課程的精華。譬如新型環(huán)氧瀝青路面材料方面，一些教材增加了長大鋼橋面環(huán)氧瀝青表面鋪裝層等現(xiàn)代新型瀝青材料的內(nèi)容，在教材選訂時優(yōu)先選訂有關(guān)我國高速公路、汽車專用道、二級干線公路，三級、四級縣鄉(xiāng)道路瀝青路面設(shè)計與施工方面的最新研究成果內(nèi)容的新版教材。[4]

5.關(guān)于教學(xué)方法與教學(xué)手段方面

教師要根據(jù)自己的專業(yè)特色背景和工程實踐管理經(jīng)驗摸索出符合不同層次對象、不同專業(yè)特色、不同深度要求的課程教學(xué)方法和手段。筆者認為在課堂教學(xué)中，多介紹一些新型高速公路瀝青路面、新型民用機場道面、長大縱坡重型交通瀝青路面、耐疲勞抗退化的新型路面等工程實例，涉及的新型及設(shè)計方法和試驗操作技能、施工檢測手段、質(zhì)量評定方法、養(yǎng)護維修新技術(shù)等概念都以工程實例圖片進行講解。另外，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是任課教師首要的任務(wù)，這就要求教學(xué)中開展互動式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣，也可以通過專題視頻短片的放映，讓學(xué)生通過圖像音頻講解，深化對課堂知識的認識。如果條件允許，可以在學(xué)校內(nèi)部修建瀝青路面試驗段，理論課堂知識講授完后，帶領(lǐng)學(xué)生到瀝青路面試驗段參觀，讓學(xué)生近距離對課堂所傳授的知識通過實物消化吸收，以便提高教學(xué)效果。

三、實驗教學(xué)的改革探討

對于瀝青與瀝青混合料實驗教學(xué)來講，教師對瀝青混合料的各種儀器設(shè)備進行操作演示，學(xué)生再實地操作，這樣培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、學(xué)會整理測試資料和分析測試數(shù)據(jù)的能力。在操作過程中，學(xué)生將所學(xué)的知識融會貫通，若發(fā)現(xiàn)新問題，則請教師指點，這可以提高學(xué)生解決實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生對科研的興趣，以至于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。[5]如果實驗室暫時沒有相關(guān)的教學(xué)儀器設(shè)備，可以通過計算機仿真模擬軟件，通過虛擬實驗手段將實驗過程給學(xué)生演示一遍，效果更形象直觀且生動。

瀝青與瀝青混合料實驗基本項目包括石油瀝青的性能、石油瀝青、乳化瀝青、改性瀝青、環(huán)氧瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及評價方法，瀝青混合料礦料的設(shè)計方法及最佳瀝青用量確定的馬歇爾穩(wěn)定度試驗、瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、動態(tài)特性及疲勞性能、瀝青混合料的老化性能等實驗。[6]

隨著高校由教學(xué)研究型向研究教學(xué)型大學(xué)的轉(zhuǎn)變和卓越工程師培訓(xùn)計劃的開展，高校與企業(yè)的聯(lián)系進一步加強，高校缺少的試驗儀器和設(shè)備，可以利用企業(yè)的試驗儀器設(shè)備來彌補，做到優(yōu)勢互補和雙方共贏。另外，以美國SHARP研究成果為代表的surpave瀝青混合料設(shè)計法所需的各種新儀器設(shè)備和各種先進的實驗方法的誕生，要求實驗教師充分利用高校與企業(yè)間的產(chǎn)學(xué)研合作項目，積極組織感興趣的學(xué)生一起參與瀝青混合料研究項目的實驗過程，讓學(xué)生在進行相關(guān)實驗時，體驗科研的樂趣、分享新成果取得重大突破的歡愉。學(xué)校也可以定期邀請具有交通工程甲級資質(zhì)的相關(guān)企業(yè)高管或?qū)嶒灱夹g(shù)主管，來做關(guān)于實驗的學(xué)術(shù)報告，讓學(xué)生在輕松交流的氣氛中掌握瀝青與瀝青混合料的最新成果和試驗技能。

四、結(jié)論

“瀝青與瀝青混合料”課程的教學(xué)方式和方法的革新是個任重而道遠的過程，本文主要是根據(jù)該課程教學(xué)中存在的問題，有針對性地分析了每一教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該注意的事項和教學(xué)革新的內(nèi)容。教師要結(jié)合不同層次對象、不同專業(yè)特色、不同深度要求的培養(yǎng)目標(biāo)，有針對性地增減和優(yōu)化教學(xué)的具體內(nèi)容、采取合適的方式和技巧激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、結(jié)合卓越工程師培訓(xùn)計劃的開展，任課教師要在教學(xué)方法與手段和實驗實踐等環(huán)節(jié)方面不斷地創(chuàng)新與實踐，強調(diào)學(xué)生主動性和創(chuàng)新性，以培養(yǎng)我國交通行業(yè)急需的各類專業(yè)技術(shù)人才，促進高速公路交通事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]蘇麗娜.《道路建筑材料》課程教學(xué)改革芻議[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2008,(1):84-87.

[2]汪海年.《道路建筑材料》教學(xué)方法的改革探討[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009,(1):106-109.

[3]李銳鐸,王宇斌.新形勢下道路建筑材料試驗教學(xué)方法改革探討[J].內(nèi)江科技,2010,(1).

[4]丁華.道路建筑材料課程教學(xué)改革探討[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2011,(5):204-205.

[5]張彩利,李寧利,等.《道路工程材料》教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)

論壇,2012,(8):123-125.

[6]王正君,劉春花.加強道路建筑材料實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的研究[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2007,(9):55-56.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）