項(xiàng)目式教學(xué)法在材料制備與檢測(cè)課程教學(xué)中的應(yīng)用*

郭曉潞　孟凡杰　伍亮（同濟(jì)大學(xué)　材料科學(xué)與工程學(xué)院，上?！?01804）

項(xiàng)目式教學(xué)法在材料制備與檢測(cè)課程教學(xué)中的應(yīng)用*

郭曉潞孟凡杰伍亮
（同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海201804）

摘要：論文結(jié)合《材料檢測(cè)技術(shù)》和《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》課程，在這些課程教學(xué)過(guò)程中，引入典型工程項(xiàng)目案例，并探索性地設(shè)計(jì)適合于教學(xué)用的項(xiàng)目，形成了項(xiàng)目式教學(xué)法，以期為培養(yǎng)既掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，又擁有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神以及獨(dú)立解決問(wèn)題能力的人才提供參考。

關(guān)鍵詞：材料制備；材料檢測(cè)；工程項(xiàng)目；教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)；教學(xué)效果

一、概述

目前，隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日新月異。建筑材料是基礎(chǔ)建設(shè)必不可缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。混凝土是土木工程應(yīng)用中最傳統(tǒng)、最大宗的建筑材料。石膏作為膠凝材料在建筑材料領(lǐng)域中應(yīng)用也已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，且得到了廣泛的應(yīng)用。

同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)設(shè)《材料檢測(cè)技術(shù)》本科生課程已三十余年，該課程以混凝土建筑物無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為主要內(nèi)容，不斷地探索無(wú)損檢測(cè)的教學(xué)方法，以培養(yǎng)從事無(wú)損檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的人才。近些年來(lái)，學(xué)院又新開(kāi)設(shè)了《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》研究生課程，課程講解不同門(mén)類(lèi)材料先進(jìn)制備技術(shù)和典型工藝，旨在培養(yǎng)寬專(zhuān)業(yè)、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力的人才，提升學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力[1]。

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)土木工程材料及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的需求越來(lái)越大，對(duì)人才培養(yǎng)的要求也越來(lái)越高，既掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，又擁有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神以及獨(dú)立解決問(wèn)題能力的學(xué)生受到就業(yè)市場(chǎng)的普遍歡迎[2]。土木工程材料領(lǐng)域，在《材料檢測(cè)技術(shù)》和《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》這些課程的授課過(guò)程中，僅僅單純給學(xué)生講解理論知識(shí)，勢(shì)必與社會(huì)發(fā)展及實(shí)際工程脫節(jié)。因此，無(wú)論是從社會(huì)需求還是從人才培養(yǎng)以及課堂教學(xué)效果的角度，在這些課程中，引入典型工程項(xiàng)目案例，探索性地設(shè)計(jì)適合教學(xué)用的項(xiàng)目，形成項(xiàng)目式教學(xué)法[3，4]，均具有重要的教學(xué)價(jià)值、實(shí)踐意義和社會(huì)意義。

二、典型工程項(xiàng)目案例的引入

在《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》課程教學(xué)過(guò)程中，在巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)的施工工程技術(shù)方面，引入了中國(guó)歐盟商會(huì)、瑞典環(huán)境科學(xué)研究院和同濟(jì)大學(xué)“同濟(jì)中歐建筑節(jié)能培訓(xùn)與研究中心”合作的歐盟建筑節(jié)能培訓(xùn)項(xiàng)目SWITCH-Asia“Train The Trainers”的案例。教學(xué)模式以視頻教學(xué)與課堂講解相結(jié)合的方式，介紹了巖棉板的相關(guān)知識(shí)，闡述了巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、施工等。這不僅讓學(xué)生廣泛地了解礦物棉的種類(lèi)和市場(chǎng)狀況、巖棉的生產(chǎn)和性能、巖棉與礦渣棉的區(qū)別、外墻外保溫巖棉的選擇等，而且讓學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)的知識(shí)體系，包括保溫的型式與系統(tǒng)的選用，建筑物理數(shù)據(jù)計(jì)算，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與處理，計(jì)劃施工流程，高質(zhì)量且穩(wěn)定的系統(tǒng)組成產(chǎn)品等方面。在施工工藝中，還進(jìn)一步詳細(xì)介紹了巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)的施工過(guò)程，包括巖棉板專(zhuān)用粘結(jié)劑的攪拌、底座托架的安裝、地基及濺水區(qū)域的構(gòu)造、建筑立面及邊角巖棉板排列、窗口部位巖棉板排列、巖棉板的切割及粘貼、巖棉板表面處理及找平、邊緣和墻角的施工、伸縮縫線條的施工、450加強(qiáng)網(wǎng)的施工、錨固件的施工，以及裝飾灰漿的施工等。

在超高層建筑物的混凝土施工工程技術(shù)方面，基于當(dāng)前世界典型超高層建筑物的介紹，引入了典型工程項(xiàng)目，即代表性超高層建筑工程迪拜塔案例。迪拜塔又名哈利法塔，被稱(chēng)為世界第一高樓與人工構(gòu)造物。課程教學(xué)中系統(tǒng)地介紹迪拜塔超高層混凝土的施工方案，包括迪拜混凝土施工的準(zhǔn)備測(cè)試工作，混凝土強(qiáng)度等級(jí)與碎石最大粒徑要求，混凝土質(zhì)量的保證，混凝土輸送管線系統(tǒng)，以及迪拜塔施工工程基本數(shù)據(jù)等，還結(jié)合工程實(shí)際介紹了施工中采取的特殊措施與技術(shù)。迪拜塔高828米，樓層總數(shù)162層。迪拜塔總共使用33萬(wàn)立方米混凝土、共調(diào)用了大約4000名工人和100臺(tái)起重機(jī)，該工程誕生了當(dāng)時(shí)世界最新混凝土泵送高度601m。這個(gè)泵送高度包括了管形柱和固定式布料桿，是從固定在建筑結(jié)構(gòu)中豎管的長(zhǎng)度和垂直輸送管道的長(zhǎng)度計(jì)算得出的，實(shí)際的混凝土澆注是在585m的高度進(jìn)行的，理想的泵送高度已經(jīng)上移到611m。由于外界溫度高，該工程中混凝土一般是在傍晚或晚上澆注的，但溫度計(jì)常常還是顯示將近40℃。因?yàn)榛炷翝沧r(shí)的溫度最高只能35℃，骨料在配制成混凝土之前在混凝土廠中經(jīng)過(guò)了冷卻，且一部分的水換成了冰（碎冰片），這樣才確保了能夠?qū)⒒炷烈?7～28℃左右的溫度運(yùn)輸?shù)降习菟┕がF(xiàn)場(chǎng)。

典型工程項(xiàng)目案例的引入，有助于學(xué)生對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的了解，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使其能更好地將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)了其理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

三、適宜教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》課程，除課堂理論知識(shí)講授外，針對(duì)高分子材料方向、無(wú)機(jī)材料方向、建筑材料方向、金屬材料方向四大材料方向，分別設(shè)計(jì)了適合于教學(xué)實(shí)踐的教學(xué)項(xiàng)目，擬定了試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，學(xué)生分批、分組、循環(huán)式地開(kāi)展了項(xiàng)目式實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。以建筑材料方向?yàn)槔?，設(shè)計(jì)了建筑石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生分成試驗(yàn)小組，每組2-3人，分工合作，完成建筑石膏試樣的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，試樣制備與成型，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的測(cè)定等試驗(yàn)內(nèi)容。在基本物理、力學(xué)性能檢測(cè)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)，開(kāi)展探索性研究工作，如，水膏比對(duì)力學(xué)性能的影響，石膏原材料的物相組成和微觀形貌，石膏硬化漿體的物相組成和微觀形貌等，工業(yè)脫硫石膏與天然石膏的對(duì)比研究等。

在《材料檢測(cè)技術(shù)》教學(xué)實(shí)踐工程中，設(shè)計(jì)開(kāi)展了工程模擬式混凝土無(wú)損檢測(cè)教學(xué)試驗(yàn)，即在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬工程現(xiàn)場(chǎng)建筑物中的混凝土構(gòu)件缺陷，主要針對(duì)混凝土中空洞、分層、鋼筋位置及裂縫等問(wèn)題，設(shè)計(jì)、成型有缺陷的混凝土試塊[5]。學(xué)生可以采用超聲儀對(duì)所設(shè)計(jì)的混凝土進(jìn)行實(shí)測(cè)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，獲得混凝土的聲速、波幅和波形的信息，以推斷和檢查混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空洞、裂縫及其他缺陷的位置等。

適宜教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生帶著問(wèn)題查閱資料，掌握理論知識(shí)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，探索實(shí)踐未知。理論聯(lián)系實(shí)踐，啟發(fā)學(xué)生探知能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

四、項(xiàng)目式教學(xué)法的形成

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教師的貫穿式課堂講授，容易形成填鴨式教育。這種教學(xué)模式，盡管可以使學(xué)生掌握知識(shí)的條條框框，但應(yīng)用起來(lái)容易生搬硬套。

項(xiàng)目式教學(xué)法是建立在構(gòu)建主義、實(shí)用主義教育理論基礎(chǔ)上，其核心內(nèi)容是將我們要從事的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，并將任務(wù)分發(fā)，學(xué)生圍繞著項(xiàng)目?jī)?nèi)容以小組合作的方式進(jìn)行試驗(yàn)、研究、討論、報(bào)告，完成任務(wù)，教師從旁指導(dǎo)，從而使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過(guò)程[6]。項(xiàng)目教學(xué)法是一種自上而下的探究性學(xué)習(xí)模式，從項(xiàng)目的選擇、人員的分配、分工的確立、資料的尋求，試驗(yàn)的開(kāi)展、數(shù)據(jù)的分析處理、項(xiàng)目報(bào)告的撰寫(xiě)等均是由學(xué)生為主體完成。項(xiàng)目任務(wù)能夠引導(dǎo)學(xué)生有目標(biāo)地開(kāi)展試驗(yàn)工作，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究欲，提高學(xué)生的參與性和興趣性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)法，項(xiàng)目式教學(xué)法將發(fā)生三個(gè)方面的重要轉(zhuǎn)變：以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變；以課本為中心向以項(xiàng)目為中心轉(zhuǎn)變；以課堂為中心向?yàn)橐皂?xiàng)目開(kāi)展過(guò)程為中心轉(zhuǎn)變[7]。在項(xiàng)目式教學(xué)中，小組成員相互合作，相互督促，充分體現(xiàn)出團(tuán)隊(duì)合作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，在《材料檢測(cè)技術(shù)》和《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》這些課程的實(shí)施過(guò)程中，引入項(xiàng)目式教學(xué)法。在給學(xué)生講解理論知識(shí)的同時(shí)，引入典型的工程項(xiàng)目實(shí)施案例，并探索性地設(shè)計(jì)適合教學(xué)用的項(xiàng)目，形成了項(xiàng)目式教學(xué)法，有助于完善教學(xué)方法模式。

五、教學(xué)成效

（一）了解了實(shí)際工程項(xiàng)目

社會(huì)對(duì)土木工程材料及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的需求越來(lái)越大，對(duì)人才培養(yǎng)的要求和期望也越來(lái)越高。僅僅單純給學(xué)生講解理論知識(shí)，勢(shì)必與社會(huì)發(fā)展需求及實(shí)際工程項(xiàng)目脫節(jié)。通過(guò)在課堂教學(xué)中引入典型的實(shí)際工程項(xiàng)目案例，有利于培養(yǎng)既了解實(shí)際工程項(xiàng)目，又掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的復(fù)合型人才。

（二）提高了實(shí)踐創(chuàng)新能力

設(shè)計(jì)適宜的教學(xué)項(xiàng)目或教學(xué)實(shí)踐性環(huán)節(jié)，在試驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展過(guò)程中，需要同學(xué)們的相互配合，每個(gè)同學(xué)需要獨(dú)立自主地完成試驗(yàn)中自己負(fù)責(zé)的部分，同時(shí)配合同組其他同學(xué)。實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展既增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任心，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，也提升了學(xué)生的探知能力和創(chuàng)新能力。

（三）完善了教學(xué)方法模式

在《材料檢測(cè)技術(shù)》和《材料制備技術(shù)與實(shí)踐》課程的授課過(guò)程中，引入典型工程項(xiàng)目案例，探索性地設(shè)計(jì)適合教學(xué)用的項(xiàng)目，形成項(xiàng)目式教學(xué)法，對(duì)教學(xué)方法模式的完善起到了積極的推動(dòng)作用。無(wú)論是從社會(huì)需求，還是人才培養(yǎng)，還是課堂教學(xué)效果的角度，均具有重要的教學(xué)價(jià)值、實(shí)踐意義和社會(huì)意義。

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Abstract:This paper combines the courses of the Materials Testing Technology and the Practice of Materials Manufacturing Process. During the process of these courses, many typical engineering project cases were introduced, and some projects which are suitable for teaching had also been designed. Thus, the project teaching method forms. It will provide a reference to educate students to obtain knowledgeable in professional theory, and being good at practices, being creative and independent to solve the problems.

Keywords:material preparation; material testing; engineering project; design of teaching project; teaching effectiveness

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-000X（2016）05-0089-02

*基金項(xiàng)目:2015年同濟(jì)大學(xué)教學(xué)改革研究與建設(shè)項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：郭曉潞（1980-），女，漢族，山西長(zhǎng)治人，工學(xué)博士，同濟(jì)大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：先進(jìn)土木工程材料教學(xué)與科研工作。