“以研促教”在土木工程材料課程教學(xué)中的應(yīng)用

陳昌禮??

摘要：

以科研項(xiàng)目為依托，探索“以研促教”在土木工程材料課程教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)路徑及實(shí)現(xiàn)方式。用科研思維、工程案例啟迪學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)；用科研活動(dòng)為教師和學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)教師和學(xué)生的工程素質(zhì)及創(chuàng)新能力；用科研成果豐富教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域和思維空間。5年的實(shí)踐表明，“以研促教”達(dá)到了“研教共進(jìn)、師生共長(zhǎng)”的目的，為培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才提供了一條有效途徑。

關(guān)鍵詞：土木工程材料；以研促教；實(shí)現(xiàn)路徑；實(shí)現(xiàn)方式

中圖分類(lèi)號(hào)：G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10052909（2015）02006404

土木工程材料課程是高校土木工程本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，涵蓋建筑鋼材、無(wú)機(jī)膠凝材料、水泥混凝土與砂漿、砌體材料、瀝青及瀝青混合料、合成高分子材料、木材、建筑功能材料（包括防水及堵水材料、隔熱材料、吸聲材料與裝飾材料）等龐雜的教學(xué)內(nèi)容，邏輯性較差、實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)。按照高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《土木工程材料》教學(xué)大綱，課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握主要土木工程材料的性質(zhì)、用途、制備、使用方法，以及質(zhì)量檢測(cè)與控制方法，并了解工程材料性質(zhì)與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及性能改善的途徑。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能針對(duì)不同工程合理選用材料，并能與后續(xù)課程密切結(jié)合，了解材料與設(shè)計(jì)參數(shù)及施工措施選擇的相互關(guān)系[1]。因此，該課程不僅要求教師具有較深的理論功底，還要求教師具有較多的實(shí)踐經(jīng)歷。對(duì)于處于起步階段的本科專(zhuān)業(yè)，既要為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、適應(yīng)能力較強(qiáng)的工程應(yīng)用型人才，還要培養(yǎng)具有一定工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)教師，任務(wù)重、壓力大。

為此，以科研項(xiàng)目的實(shí)施為平臺(tái)和契機(jī)，由承擔(dān)科研項(xiàng)目的教師組成課題組，在土木工程材料課程教學(xué)中開(kāi)展“以研促教”的探索與實(shí)踐，以豐富年輕教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高其教學(xué)水平。

一、“以研促教”的目的和意義

以研促教，是指以科研項(xiàng)目為依托，利用科學(xué)研究促進(jìn)教學(xué)工作，將課程教學(xué)和科學(xué)研究緊密結(jié)合，形成教學(xué)和科研的雙向互動(dòng)，其目的是提高教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量。這也是高?？蒲信c作為獨(dú)立法人的科研院所從事科研工作的顯著區(qū)別。

早在19世紀(jì)初，德國(guó)的威廉·馮·洪堡提出了“教學(xué)與科研相結(jié)合”的大學(xué)理念。從此，教學(xué)和科研成為高校的主要活動(dòng)[2]。從根本上說(shuō)，科研是探索未知的世界，是教學(xué)的“源”；教學(xué)是繼承已知的知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)，是科研的“流”。現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容基本是過(guò)去的研究成果和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，真正體現(xiàn)了教學(xué)與科研的相輔相成。實(shí)踐證明，高水平的教學(xué)需要高水平的科研作支撐，高水平的科研也需要高水平的教學(xué)實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，人才的培養(yǎng)離不開(kāi)教學(xué)和科研的相互滲透[3]?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》指出：“充分發(fā)揮高校在國(guó)家創(chuàng)新體系中的重要作用，鼓勵(lì)高校在知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)防科技創(chuàng)新和區(qū)域創(chuàng)新中作出貢獻(xiàn)，……促進(jìn)科研與教學(xué)互動(dòng)”。胡錦濤總書(shū)記2011年在清華大學(xué)建校100周年大會(huì)上發(fā)表講話(huà)時(shí)指出：“全面提高高等教育質(zhì)量，必須大力增強(qiáng)科學(xué)研究能力”；要“以高水平的科學(xué)研究支撐高質(zhì)量的高等教育，要積極推動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新”[4]?？梢?jiàn)，“以研促教”對(duì)提高高校教學(xué)水平和促進(jìn)高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有十分重要的意義。

二、土木工程材料課程“以研促教”的實(shí)現(xiàn)路徑

結(jié)合貴州師范大學(xué)的實(shí)際情況，以及土木工程材料課程的特點(diǎn)和培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的需要，經(jīng)過(guò)課題組成員反復(fù)研討，并咨詢(xún)同行專(zhuān)家意見(jiàn)，確定了土木工程材料課程“以研促教”的實(shí)現(xiàn)路徑，如圖1。

從路徑圖可以看出，“實(shí)施科研項(xiàng)目”是開(kāi)展“以研促教”的前提，采取集體備課形式，將教師的科研思維、過(guò)程和成果融入講課內(nèi)容是推進(jìn)“以研促教”的關(guān)鍵，“聽(tīng)取學(xué)生、同行和督導(dǎo)的反饋意見(jiàn)”是有效實(shí)施“以研促教”的保障，“組織教師和學(xué)生參加全國(guó)性大賽”是檢驗(yàn)“以研促教”效果的重要手段，“研教共進(jìn)、師生共長(zhǎng)”是實(shí)施“以研促教”的目的。

三、“以研促教”在土木工程材料課程教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)方式及應(yīng)用

（一）用科研思維、工程案例啟迪學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)

用科研思維、工程案例啟迪學(xué)生學(xué)習(xí)，類(lèi)似于20世紀(jì)50年代由美國(guó)芝加哥大學(xué)施瓦布教授在“教育現(xiàn)代化運(yùn)動(dòng)”中提出的探究式教學(xué)[5]。它要求教師針對(duì)各教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生以主人的身份去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，或者設(shè)定一些開(kāi)放性的問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)、通過(guò)條件假設(shè)去思考問(wèn)題。對(duì)于一些有深度、難度的問(wèn)題，教師還要積極鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生在課外通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索、調(diào)查、觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)論證、集體研討等科學(xué)手段去分析和解決，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)。顯而易見(jiàn)，此種教學(xué)方式要求教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面要廣、教學(xué)科研能力要強(qiáng)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要多。也就是說(shuō)，該教學(xué)方式能夠起到倒逼教師加強(qiáng)學(xué)習(xí)、勤于科研、深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、緊跟科學(xué)與生產(chǎn)前沿的作用。

實(shí)施“以研促教”教學(xué)改革以來(lái)，課題組經(jīng)過(guò)多年探索和總結(jié)，將土木工程材料課堂教學(xué)分為講解、演示、提問(wèn)、習(xí)題四部分。在講解部分，列舉工程案例，介紹工程前沿；在演示部分，選取生產(chǎn)過(guò)程錄像、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)錄像或教師科研錄像作為教學(xué)資料；在提問(wèn)部分，涉及“哪些領(lǐng)域需要進(jìn)一步研究？如何解決工程實(shí)際問(wèn)題？”等問(wèn)題；在習(xí)題部分，包含理論思考題和案例分析題。各部分緊密聯(lián)系、相互滲透、層層遞進(jìn)，共同實(shí)現(xiàn)在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)的目的。

例如：在講到“混凝土質(zhì)量控制與檢測(cè)”時(shí)，以貴州省在建的某水電站擋水壩為例，介紹課題組教師去施工現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)的大壩混凝土澆筑情況。施工單位在現(xiàn)場(chǎng)完全按照實(shí)驗(yàn)室配合比拌制混凝土，拌出的混凝土比實(shí)驗(yàn)室偏干（坍落度低于設(shè)計(jì)要求的20 mm～50 mm）。然而，施工單位僅從方便澆筑出發(fā)，自作主張?jiān)诨炷林屑铀固涠冗_(dá)到100 mm以上。同時(shí)，向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)室和施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)錄像資料和圖片。教師借機(jī)向?qū)W生提問(wèn)：“混凝土的實(shí)驗(yàn)室配合比能否直接應(yīng)用于拌制現(xiàn)場(chǎng)混凝土？現(xiàn)場(chǎng)混凝土比實(shí)驗(yàn)室混凝土偏干的原因可能有哪些？解決這種問(wèn)題的方法有哪些？在混凝土中任意加水會(huì)出現(xiàn)哪些質(zhì)量問(wèn)題？目前國(guó)內(nèi)外處理這些質(zhì)量問(wèn)題的方法有哪些？哪些問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究？”等一系列問(wèn)題讓學(xué)生思考。如果有學(xué)生回答“可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室用于拌和水工混凝土的砂石料含有水分，而現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土的砂石料沒(méi)有含水或者含水少于實(shí)驗(yàn)室，從而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)混凝土偏干”時(shí)，可接著提問(wèn)：“在設(shè)計(jì)水工混凝土的實(shí)驗(yàn)室配合比時(shí)，是以砂石料的什么含水狀態(tài)為基準(zhǔn)？設(shè)計(jì)建工混凝土與水工混凝土的實(shí)驗(yàn)室配合比的砂石料含水狀態(tài)是否相同？為什么？”課后，將教師曾經(jīng)遇到的、與混凝土質(zhì)量控制相關(guān)的工程問(wèn)題作為習(xí)題布置給學(xué)生繼續(xù)思考。這樣，讓學(xué)生主動(dòng)將自己置于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中去思考和解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維及創(chuàng)新意識(shí)。

（二）用科研活動(dòng)為教師和學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)教師和學(xué)生的工程素質(zhì)及創(chuàng)新能力

“以研促教”的前提是任課教師需要承擔(dān)或參加與課程教學(xué)相關(guān)的科研項(xiàng)目。近5年，學(xué)校土木工程材料任課教師承擔(dān)科研項(xiàng)目10項(xiàng)（其中6項(xiàng)課題需要結(jié)合工程項(xiàng)目才能完成）。項(xiàng)目主持人在策劃實(shí)施科研項(xiàng)目時(shí)，采取將課題分解為若干個(gè)子題，通過(guò)定人、定內(nèi)容、定責(zé)任、定期限、定目標(biāo)，使更多教師和學(xué)生都能參與到科研工作中。這樣，教師、學(xué)生與科研項(xiàng)目緊密結(jié)合，定期或不定期到實(shí)驗(yàn)室、工地或工廠參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)?？蒲许?xiàng)目為教師、學(xué)生提供了實(shí)實(shí)在在的、源源不斷的實(shí)踐機(jī)會(huì)，既豐富了師生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又培養(yǎng)了師生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

一方面，教師參加科研項(xiàng)目，有助于教師深入理解和集體研討教材，準(zhǔn)確地把握教學(xué)內(nèi)容，更好把學(xué)科發(fā)展的新理論、新技術(shù)以及自己的研究成果和方法潛移默化地融入課堂教學(xué)，使學(xué)生受到

熏陶和啟發(fā)，從而更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

另一方面，吸收學(xué)生參與科研工作，能增加

學(xué)生對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí)和對(duì)課堂教學(xué)的理解，有助于幫助學(xué)生熟悉常用的試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理方法；有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)師生交流和對(duì)社會(huì)的認(rèn)識(shí)，從而通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力，縮短學(xué)生的就業(yè)適應(yīng)期，提高學(xué)生從事科技開(kāi)發(fā)和主動(dòng)申報(bào)“大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目”的積極性和主動(dòng)性。

（三）用科研成果豐富教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域和思維空間

課題組依托5年來(lái)的科研和工程實(shí)踐，積累了大量科學(xué)研究和工程施工的影像和圖片資料。這些資料進(jìn)入課堂，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域和思維空間。更關(guān)鍵的是，這些資料源于教師的親身經(jīng)歷，凝聚了教師的心血和智慧，對(duì)學(xué)生充滿(mǎn)吸引力。

例如，在講到“大體積混凝土”時(shí)，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、曲線(xiàn)和圖片資料，將課題組承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水化環(huán)境對(duì)輕燒氧化鎂膨脹效應(yīng)的影響研究”的最新科研成果及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況融入教學(xué)中，使學(xué)生了解到在大體積混凝土中適當(dāng)摻用氧化鎂膨脹劑，可以使氧化鎂的“膨脹”弊病變成“補(bǔ)償混凝土溫降收縮”的優(yōu)勢(shì)，從而增加學(xué)生對(duì)大體積混凝土科研前沿、生產(chǎn)前沿的認(rèn)識(shí)。再如，當(dāng)講到混凝土的摻合料時(shí)，教師結(jié)合課題組完成的科技部科技人員服務(wù)企業(yè)行動(dòng)項(xiàng)目“活性二氧化硅微粉在高性能混凝土中的應(yīng)用研究”和貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長(zhǎng)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目“新形勢(shì)下貴州省粉煤灰資源綜合利用途徑及對(duì)策研究”的科研成果，通過(guò)多媒體將目前實(shí)際工程使用最多的摻合料——粉煤灰、硅灰和礦渣粉的微觀形態(tài)、對(duì)環(huán)境的破壞作用和“變廢為寶”的效果、高性能混凝土工程應(yīng)用摻合料的方法、途徑展示給學(xué)生，極大地增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)這些抽象的摻合料的感性認(rèn)識(shí)，拓寬了學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域和思維空間。

四、結(jié)語(yǔ)

中國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)偉長(zhǎng)院士說(shuō)過(guò)，“教學(xué)沒(méi)有科研做底蘊(yùn)，就是一種沒(méi)有觀點(diǎn)的教育，沒(méi)有靈魂的教育”，“教學(xué)和科研是一種互動(dòng)關(guān)系、相長(zhǎng)關(guān)系”[6]。時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、現(xiàn)實(shí)的需要都要求高校教師要以提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，以科研帶動(dòng)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)之間的良性互動(dòng)。學(xué)校土木工程材料課程實(shí)施“以研促教”5年來(lái)，課題組不僅按期完成了2009年成功申報(bào)的三個(gè)科研項(xiàng)目，還再次成功申報(bào)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)、貴州省“125”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目1項(xiàng)、貴州省自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)、貴州省水利廳科研項(xiàng)目1項(xiàng)。同時(shí)，指導(dǎo)本科生成功申報(bào)并完成或正在實(shí)施的貴州師范大學(xué)“大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目”3項(xiàng)；課題組教師獨(dú)立或以第一作者身份累計(jì)發(fā)表論文25篇（其中核心期刊17篇、EI收錄3篇），指導(dǎo)本科生以第一作者身份發(fā)表論文2篇；課題組成員李維維老師參加2013年“全國(guó)高?！锻聊竟こ滩牧稀非嗄杲處熤v課大賽”榮獲二等獎(jiǎng)；課題組教師指導(dǎo)學(xué)生連續(xù)兩屆參加了由教育部無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)教育與人力資源工作委員會(huì)、全國(guó)高等學(xué)校建筑材料學(xué)科研究會(huì)聯(lián)合主辦的“全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽”，均榮獲三等獎(jiǎng)，指導(dǎo)教師榮獲“優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎(jiǎng)”；筆者榮獲2010年度“中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)”。事實(shí)說(shuō)明，通過(guò)實(shí)施“以研促教”教學(xué)實(shí)踐，教師的科研能力、教學(xué)水平和學(xué)生的工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，達(dá)到了“研教共進(jìn)、師生共長(zhǎng)”的目的，為學(xué)校土木工程、工程管理專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才探索了一條有效途徑。參考文獻(xiàn)：

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Abstract：

Based on teachers research program， the implementation path and methods of promoting teaching with scientific research in civil engineering materials course teaching were discussed. Scientific research thinking and engineering cases were used to inspire students， cultivating their scientific thinking and innovation consciousness； the scientific research activities provided practice opportunities for teachers and students， training their engineering quality and innovation ability； and the scientific research achievements enriched the teaching content， broadening students cognitive domain and thinking space. Fiveyear practice shows that promoting teaching with scientific research is an effective way to cultivate engineering applicationoriented talents， which can promote both research and teaching， and can promote the development of teachers and students.

Keywords： civil engineering materials； promote teaching with scientific research； implementation path； implementation methods

（編輯梁遠(yuǎn)華）