《建筑功能材料》的可視化教學(xué)實(shí)踐與研究

胡延燕，何廷樹(shù)，李國(guó)新，伍勇華

（西安建筑科技大學(xué) 材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055）

土木工程材料（即建筑材料）是指修建房屋、道路、鐵路、橋梁、隧道、市政工程等所用的材料，也是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。發(fā)展功能建材，大力開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù)、新品種，帶動(dòng)建材行業(yè)整體素質(zhì)的提高，是從根本上促進(jìn)建材和建筑業(yè)現(xiàn)代化的重要措施。

現(xiàn)階段筆者所在學(xué)校西安建筑科技大學(xué)“材料科學(xué)與工程”專業(yè)下設(shè)三個(gè)專業(yè)方向——材料科學(xué)、材料工程及材料應(yīng)用，其中材料應(yīng)用主要圍繞建筑材料的生產(chǎn)、應(yīng)用及銷售來(lái)展開(kāi)教學(xué)。材料應(yīng)用方向的主干專業(yè)課《建筑結(jié)構(gòu)材料》、《混凝土學(xué)》的教學(xué)大綱，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握各類傳統(tǒng)建筑材料（混凝土、鋼材、普通燒結(jié)磚等）的技術(shù)性質(zhì)及其選用原則，教材內(nèi)容雖涉及部分建筑功能材料的知識(shí)點(diǎn)，但受學(xué)時(shí)限制，課堂上難以向?qū)W生系統(tǒng)講授國(guó)內(nèi)外不斷涌現(xiàn)的品種繁多、性能優(yōu)異的建筑材料的性能特點(diǎn)及其選用原則，造成學(xué)生掌握的建筑材料知識(shí)落后于工程應(yīng)用實(shí)際，不能適應(yīng)社會(huì)對(duì)畢業(yè)大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求。

現(xiàn)在材料應(yīng)用專業(yè)方向的學(xué)生，包括材料科學(xué)和材料工程專業(yè)的許多學(xué)生，其就業(yè)單位多為中鐵、中建，崗位多為預(yù)拌混凝土攪拌站及重大工程的施工現(xiàn)場(chǎng)等，這些崗位都需要對(duì)建筑材料有相關(guān)的知識(shí)。為了使同學(xué)經(jīng)過(guò)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練后能夠勝任上述相關(guān)崗位的工作，展現(xiàn)與發(fā)揮自己的聰明才智，在大學(xué)階段對(duì)該課程進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)就顯得非常有必要了。

為此，筆者所在學(xué)校于2014年增設(shè)《建筑功能材料》課程，期望經(jīng)過(guò)該課程的講授，讓學(xué)生掌握生產(chǎn)配制、組成、性能、應(yīng)用、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)等知識(shí)，能闡述各類建筑功能材料的技術(shù)性能與內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，注重基本理論與工程實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)而正確地選擇和使用各類建筑功能材料。

一、《建筑功能材料》的授課內(nèi)容

許多高校的材料科學(xué)與工程、建筑學(xué)、土木工程、工程管理等專業(yè)均開(kāi)設(shè)了此課程，但授課內(nèi)容均有不同。結(jié)合本專業(yè)及學(xué)生的就業(yè)特點(diǎn)，該課程的內(nèi)容設(shè)置為：建筑保溫隔熱材料、建筑防水材料、建筑防火材料、建筑隔（吸）聲材料、建筑光學(xué)及裝飾材料、建筑維護(hù)材料、建筑加固和修復(fù)材料、建筑耐磨材料、建筑防腐材料等九大類建筑功能材料。

《建筑功能材料》課程作為本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課，課時(shí)量并不大，共計(jì)32個(gè)學(xué)時(shí)，平均到九大類建筑功能材料中，每種建筑功能材料需講3～4個(gè)學(xué)時(shí)。而每種建筑功能材料里面品種繁多，如何在3～4個(gè)學(xué)時(shí)里既重點(diǎn)突出，又能讓學(xué)生掌握，是需要好好考慮的。

以“建筑光學(xué)及裝飾材料”為例，講授內(nèi)容包括玻璃、陶瓷、內(nèi)墻涂料、木漆、紙面石膏板、地板及各種復(fù)合板等材料。這一大類材料要給學(xué)生教授清楚，需講授每種功能材料的組成、性能、應(yīng)用、檢驗(yàn)等知識(shí)，3～4個(gè)學(xué)時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如何在少學(xué)時(shí)的情況下講清楚，授課內(nèi)容就顯得尤為重要了。結(jié)合學(xué)生將來(lái)的工作性質(zhì)和崗位，舉例如下三類建筑功能材料的授課內(nèi)容。

1.建筑保溫隔熱材料。保溫隔熱材料的種類較多，重點(diǎn)教授膨脹珍珠巖制品、微孔硅酸鈣制品、聚苯乙烯泡沫塑料制品的生產(chǎn)工藝、性能指標(biāo)及工程應(yīng)用；膠粉聚苯顆粒保溫涂料的生產(chǎn)工藝，保溫體系的性能指標(biāo)，保溫體系的構(gòu)造及施工工藝。

通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握內(nèi)外保溫系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系，保溫、隔熱材料的內(nèi)部組成與熱傳遞之間的關(guān)系。理解保溫、隔熱材料的熱傳遞（導(dǎo)熱性能）與保溫、隔熱效果的相互關(guān)系；了解建筑保溫、隔熱體系構(gòu)造及施工工藝。

2.建筑防水材料。建筑防水材料大致分為防水卷材、防水涂料、密封材料和剛性防水材料等，此部分內(nèi)容主要講授這幾類防水材料及其常見(jiàn)品種的組成、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。如改性瀝青防水卷材、高分子防水卷材的主要性能指標(biāo)、施工工藝及工程應(yīng)用；改性瀝青防水涂料、聚氨酯防水涂料的組成、主要性能指標(biāo)、施工工藝及工程應(yīng)用；硅酮密封膠、遇水膨脹止水條、橡膠止水帶的主要性能指標(biāo)及工程應(yīng)用。

通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種防水材料的使用性能和使用環(huán)境；了解防水、密封材料的組成，各種防水材料的技術(shù)指標(biāo)和檢驗(yàn)方法規(guī)范；能根據(jù)具體使用條件合理選材。

3.建筑光學(xué)及裝飾材料。這部分內(nèi)容是這門(mén)課的一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)，品種多，知識(shí)點(diǎn)多，重點(diǎn)講授裝飾材料的基本要求及選用概述。

通過(guò)本部分的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握建筑裝飾陶瓷（釉面磚、墻地磚、陶瓷錦磚等）、建筑裝飾石材（大理石、花崗巖等）、裝飾砂漿/混凝土、裝飾木材的種類、性能及選用。重點(diǎn)在于裝飾材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系；難點(diǎn)在于裝飾材料的絕熱、防火、防潮、吸聲、隔音的輔助效果及老化。

二、《建筑功能材料》的授課方法

考慮到《建筑功能材料》中涉及到的各種材料及施工，如采用文字來(lái)描述則難以理解和接受。為此，筆者在備課的時(shí)候，采用了多種可視化的途徑，即采用照片、動(dòng)畫(huà)和錄像等來(lái)輔助講解內(nèi)容。

在授課過(guò)程中，各部分均使用了照片。如講授玻璃時(shí)，有中空玻璃和真空玻璃，這兩種玻璃是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ龅降模晌覀儏s不一定分得清楚，因此以照片為例，見(jiàn)圖1所示。

圖1 中空玻璃與真空玻璃的區(qū)別

由照片學(xué)生就很容易地分清楚并記住了這兩種玻璃之間的區(qū)別：真空節(jié)能玻璃包括上層玻璃板和下層玻璃板。上層玻璃板和下層玻璃板的四周設(shè)封邊玻璃體，兩層玻璃中間為真空腔；真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱和支撐物傳熱構(gòu)成，其中忽略了殘余氣體傳熱。而中空玻璃則由氣體傳熱和輻射傳熱構(gòu)成，兩片或兩片以上的玻璃組合，玻璃與玻璃之間保持一定的間隔，間隔中是干燥的空氣，周邊用密封材料包裹。而且從圖1上還可以看出，中空玻璃不能切割，真空玻璃不需后期做中空或夾膠工序，可直接安裝在門(mén)窗或幕墻上。

在一些重要環(huán)節(jié)的講授過(guò)程中，還采用了動(dòng)畫(huà)和錄像。如強(qiáng)化地板是現(xiàn)在室內(nèi)裝修常用的一種裝飾木材，但質(zhì)量相差很大，如何正確地選擇很重要，可以給學(xué)生放動(dòng)畫(huà)，動(dòng)畫(huà)上有一個(gè)動(dòng)畫(huà)人物在解說(shuō)，判定以下三個(gè)方面：一是用砂紙打磨看耐磨性，二是看拼接效果是否完好（不能有縫隙、偏角等），三是聞一下是否有刺激性氣味（主要是甲醛不能超標(biāo)），這三個(gè)方面都很好，就表明是合格的強(qiáng)化地板。

通過(guò)以上種種的可視化的教學(xué)方式，學(xué)生很直接的記住了而且記憶深刻，有助于知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

三、《建筑功能材料》的考核方式

該課程的知識(shí)點(diǎn)多，上課學(xué)時(shí)短，再加上此課程被安排在大四上學(xué)期進(jìn)行，這個(gè)時(shí)期很多學(xué)生面臨找工作的問(wèn)題，很多教師對(duì)于此階段上課深有體會(huì)，上課不太容易。對(duì)于以何種方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，經(jīng)過(guò)授課教師的討論，決定考試以開(kāi)卷的方式進(jìn)行，再加上一次討論課和每位學(xué)生一次上臺(tái)演講的方式進(jìn)行（內(nèi)容必須是與建筑功能材料相關(guān)的，而且教師要提問(wèn)），這些都是計(jì)算到成績(jī)當(dāng)中的。采用這種彈性的考試方式，有利于學(xué)生對(duì)課程的掌握。

四、《建筑功能材料》的授課效果

在2013年《建筑功能材料》課程講授完畢之后，采用調(diào)查問(wèn)卷的形式對(duì)該課程進(jìn)行了反饋，根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，同學(xué)們結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的所見(jiàn)所聞，對(duì)該課程的教學(xué)作了以下評(píng)價(jià)。

1.該課程講授的知識(shí)點(diǎn)易于理解，并有利于用來(lái)分析工程實(shí)際問(wèn)題。

2.教學(xué)內(nèi)容貼近實(shí)際應(yīng)用，利于學(xué)生將來(lái)在工作崗位上發(fā)揮自己的才能。

3.采用的可視化教學(xué)模式，利用了照片、動(dòng)畫(huà)及錄像片段直觀、易于理解和消化的特點(diǎn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)目的更容易實(shí)現(xiàn)。

《建筑功能材料》課程內(nèi)容緊扣各種建筑功能材料的最新發(fā)展，采用易于知識(shí)理解和吸收的可視化教學(xué)模式，將建筑功能材料的特點(diǎn)、應(yīng)用及檢驗(yàn)進(jìn)行了重點(diǎn)講解，不僅收到了較好的教學(xué)效果，而且對(duì)學(xué)生的就業(yè)和將來(lái)的工作也有很好的影響。

[1]馬保國(guó)，劉軍.建筑功能材料[M].武漢理工大學(xué)出版社，2004.

[2]張雄，張永娟.建筑功能材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.