應(yīng)用型本科院校土木工程材料課程主動學(xué)習(xí)模式研究

張淵　張穎　宗榮

[摘 要] 土木工程材料課程是應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。在教育新常態(tài)指導(dǎo)思想下，基于課堂教學(xué)和工程實踐，針對教學(xué)過程中存在的學(xué)習(xí)主體性不突出、教學(xué)內(nèi)容與工程實踐相脫節(jié)等主要問題，對教學(xué)模式進行調(diào)研、分析和改革。通過對土木工程材料課程自身的特點進行分析，確定教學(xué)重點內(nèi)容，根據(jù)本二學(xué)生的個性特點和學(xué)習(xí)習(xí)慣，結(jié)合學(xué)院實驗教學(xué)平臺資源和固廢物重點實驗室的研究項目，引入PBL（project based learning）的教學(xué)思想和主動學(xué)習(xí)模式，探索適合于應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)學(xué)生特點的教學(xué)方法。取得了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 土木工程材料；應(yīng)用型本科；PBL；主動學(xué)習(xí)

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2016） 10-0110-03

目前，土木工程材料課程的學(xué)習(xí)以課堂教學(xué)為主，輔之以實驗教學(xué)，主要教學(xué)內(nèi)容包括土木工程材料的組成、生產(chǎn)過程、技術(shù)性能、質(zhì)量檢驗以及應(yīng)用等基本知識。以實踐性強，內(nèi)容龐雜為課程的主要特點，但在教學(xué)活動實施過程中，傳統(tǒng)的理論+實驗式教學(xué)，學(xué)生只能掌握淺顯的基本概念，對于系統(tǒng)性、前沿的知識則難以理解。而且各部分內(nèi)容自成體系，系統(tǒng)性不顯著，致使學(xué)生感到枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)興趣。而地方應(yīng)用型本科高校的學(xué)生既有明顯的區(qū)域性特點，但不同學(xué)習(xí)者又有鮮明的學(xué)習(xí)風(fēng)格，致使教師在教學(xué)過程中所采取的教學(xué)方法常常不能達到預(yù)期目的。因此要想真正有效地組織教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，我們需在教學(xué)過程中要貫穿應(yīng)用性、區(qū)域性特色[1]，并著重對學(xué)習(xí)主體的主動認知方面進行研究和實踐[2]：首先，學(xué)生個人差異，如：性別、語言潛能、動機、認知風(fēng)格、性格和地域因素等；其次，學(xué)習(xí)過程研究，如：原有知識的作用和學(xué)習(xí)策略研究等[3]。建立以學(xué)生特點為基礎(chǔ)，尊重個性，靈活多樣的教學(xué)新模式。

為了提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，使學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)本課程，本文對學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)模式（如圖1）如何影響土木工程材料學(xué)習(xí)效果與教學(xué)效果進行研究和探討。并在課堂理論教學(xué)和實踐性環(huán)節(jié)中，利用淮陰工學(xué)院省實驗教學(xué)示范中心、市固體廢棄物可再生利用重點實驗室等實踐教學(xué)平臺資源，嘗試采用靈活多樣的教學(xué)形式、積極多變的主動學(xué)習(xí)策略，激發(fā)學(xué)生主動性和自發(fā)性，并貫穿 PBL思想、啟發(fā)式方法引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。通過工程實例、項目研究與教學(xué)實驗相結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能和動手能力，以及主動思考的能力[ 4]。

一 問題式教學(xué)法

在平時的教學(xué)活動中，老師根據(jù)學(xué)生性格和學(xué)習(xí)習(xí)慣及課程內(nèi)容，設(shè)置課程教學(xué)的主要內(nèi)容和情景。發(fā)動學(xué)生搜集相關(guān)科學(xué)和工程信息，提出問題；老師選擇有價值的問題，通過分組討論、交流辯論、達到認知和解決問題。學(xué)生解決不了的問題，再由老師進行有針對性的答疑解惑。在教學(xué)活動過程中，致力于營造一個“問—答”環(huán)境，讓學(xué)生知道問什么，怎么問，如何做？同時讓學(xué)生知道回答什么，怎么回答，怎么做。這是非常重要的一環(huán)。一方面，讓學(xué)生積極思考，主動提出問題；另一方面，引導(dǎo)學(xué)生相互討論，交流解疑，學(xué)生討論時要鼓勵學(xué)生發(fā)展、驗證他們自己的猜想和結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、尋找答案和解決問題的能力，體現(xiàn)學(xué)生自主探究的過程，也給學(xué)生展示個性的機會。

在設(shè)置學(xué)習(xí)內(nèi)容和情景時，有意識的考慮和利用學(xué)院所具備的教學(xué)平臺資源和固體廢棄物可再生利用重點實驗室的研究資源，做到項目可設(shè)置，目標(biāo)能實現(xiàn)，成果有創(chuàng)新。在項目研究中，充分提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主體參與度。

二 教學(xué)方法及思路

針對課程和學(xué)生特點，本人提出：在傳統(tǒng)教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，適度采用靈活多樣的教學(xué)形式[5]、主動學(xué)習(xí)策略，激發(fā)學(xué)生認知的主動性和學(xué)習(xí)自發(fā)性，教學(xué)過程中貫穿 PBL教學(xué)思想和啟發(fā)式教學(xué)方式；同時在課堂理論教學(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)生興趣，相應(yīng)的調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，突出各部分章節(jié)中的相關(guān)性和繼承性；并積極在工程和項目實踐中提出問題，讓興趣學(xué)生主動參與其中，從多方面激發(fā)被動學(xué)生興趣，主動解決問題，力求將部分教學(xué)內(nèi)容從課堂搬到實際工程項目中，并鼓勵學(xué)生提出具有實際性、地方性、可操作性的特色問題，啟發(fā)學(xué)生思考，積極討論，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的學(xué)風(fēng)。

1 明確重點

學(xué)習(xí)土木工程材料課程目的重在工程應(yīng)用。本課程教學(xué)活動中結(jié)合本校定位和本專業(yè)特點和地方社會需求，明確了土木工程材料課程的主要內(nèi)容和重點內(nèi)容，把混凝土、水泥、鋼材、防水材料作為教學(xué)主要內(nèi)容，并在教學(xué)過程中重點突出各種材料在建筑工程中的應(yīng)用及其關(guān)系。講授時突出內(nèi)容設(shè)置上的內(nèi)在聯(lián)系，并貫穿啟發(fā)式思維，突出各部分內(nèi)容之間的并列、因果和依賴關(guān)系，給學(xué)生理清教學(xué)思路的同時，把握好各部分內(nèi)容的主次關(guān)系。

2 調(diào)整內(nèi)容

由于土木工程材料種類繁雜，各章節(jié)自成體系，缺乏有機聯(lián)系，傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)模式使得學(xué)生在一個學(xué)期結(jié)束后，難以對土木工程材料有個較為清晰的理解和掌握，因此把握好教學(xué)內(nèi)容的主次關(guān)系和相關(guān)性極為重要。在具體的教學(xué)活動中要對教材中的內(nèi)容進行適度深化擴展和刪減。

把當(dāng)前的新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)、新觀念和本學(xué)科發(fā)展動態(tài)及時充實到教學(xué)中來，使教學(xué)內(nèi)容具有鮮明的時代性和先進性。并及時引入當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)生的重大工程案例，從土木工程材料的應(yīng)用角度，引導(dǎo)學(xué)生進行思考。如把2008年汶川地震引起的當(dāng)?shù)胤课莸顾甑浇ㄖ牧系倪x用和建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)計的確定，從而促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立思考問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生對土木工程材料的學(xué)習(xí)興趣。

3 激發(fā)興趣

興趣是人們積極探究某種事物的認知傾向，是學(xué)習(xí)和研究的驅(qū)動力，保持獨立、持續(xù)的探究興趣，是一個人在學(xué)生時代乃至長大成人后發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、有所創(chuàng)新和成就的重要心理品質(zhì)[6]；針對應(yīng)用型本科院校學(xué)生的特點，改變傳統(tǒng)的教學(xué)思想和模式，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的主動性、積極性，在課堂上，鼓勵學(xué)生大膽提問和討論，將學(xué)生被動的灌輸，變化為學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)。通過積極的學(xué)習(xí)和思考獲得基本知識，起到良好的教學(xué)效果。通過教師啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)在的教育需求，培養(yǎng)學(xué)生自主的、能動的、創(chuàng)造性地進行認知和實踐活動。教學(xué)過程中樹立學(xué)生主體性教學(xué)的思想，讓學(xué)生思考并主動學(xué)習(xí)。

因此在課堂講授過程中，適當(dāng)就課本知識內(nèi)容結(jié)合工程實際情況，穿插提問、設(shè)疑，啟發(fā)學(xué)生主動地、積極地進行正確思維，同時鼓勵學(xué)生隨堂提問，讓學(xué)生參與討論，發(fā)表觀點，這樣一來，既活躍了課堂氣氛，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們分析解決實際問題的能力。比如：高強混凝土的一般用途，燒結(jié)磚和蒸壓磚使用的未來政策背景？結(jié)合學(xué)院的可再生資源利用重點實驗室，請同學(xué)們列舉哪些建筑廢料可再生利用？以及其使用方法？通過設(shè)疑、討論方式加強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氣氛。又如在講水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的概念時，由于這個概念比較抽象，學(xué)生理解起來比較難，那么就要求學(xué)生通過自己結(jié)合課內(nèi)實驗理解這個概念，這樣也激發(fā)了學(xué)生動手做實驗的興趣。

4 增強自信

自信是指相信自己有能力實現(xiàn)一定目的和愿望的心理狀態(tài)。它是人們成長與成才過程中不可缺少的一種重要心理品質(zhì)，也是自我意識中的核心成分。自信是挖掘內(nèi)在潛力的最佳法寶。21世紀(jì)對人才的要求不但只限于其學(xué)識與能力的高素質(zhì)，更要求其具備有較好的心理素質(zhì)，主動參與競爭。

而對于應(yīng)用型地方高校本科學(xué)生，最常見的普遍心理卻是消極與膽怯，這是因為他們對自己的實力沒有正確的認識，不相信自己的能力，導(dǎo)致出現(xiàn)退縮或回避的消極行為。針對這一現(xiàn)象，我們在教學(xué)活動中，大膽設(shè)計課題，鼓勵參與實踐。如鼓勵學(xué)生積極申報，2011、2012級同學(xué)分別承擔(dān)了江蘇省大學(xué)生科技實踐創(chuàng)新計劃項目，就堿渣的可再生利用技術(shù)進行系統(tǒng)而全面的研究。在研究過程中，學(xué)生們正確的認識了自身實力，敢于挑戰(zhàn)，積極學(xué)習(xí)，在項目研究中提出問題并解決問題，勇于實現(xiàn)自我價值，成功發(fā)表2篇學(xué)術(shù)論文，充分體驗了成功的快樂。

5 理論聯(lián)系實際、結(jié)合工程實例講述

土木工程材料是一門實踐性相當(dāng)強的學(xué)科。在課堂教學(xué)中準(zhǔn)備大量工程視頻和圖片，發(fā)揮多媒體教學(xué)直觀生動的優(yōu)勢，在教學(xué)中充分利用[7]。以實際案例作為媒介，把現(xiàn)實的土木工程中的相關(guān)問題帶進課堂，讓學(xué)生直觀地認識到實際工程中存在的問題，激發(fā)學(xué)生思考，讓大家對一些實際生活中必須面對的棘手問題進行討論。從提出問題入手，鼓勵學(xué)生進行理論分析，再將所學(xué)理論知識應(yīng)用于案例分析和討論，能幫助學(xué)生很快地理解理論知識，縮短理論與實際的距離，培養(yǎng)學(xué)生對具體問題的分析能力。例如，在講授混凝土耐久性一節(jié)內(nèi)容時，我們以本校學(xué)生宿舍、辦公樓存在的建筑物滲漏為例，首先介紹建筑物裂縫出現(xiàn)的工程背景，然后讓學(xué)生分析討論工程中裂縫發(fā)生的原因、處理及預(yù)防手段，而最后案例討論的總結(jié)由教師和學(xué)生共同來完成，首先由學(xué)生對討論部分的內(nèi)容進行整理和總結(jié)。最后，教師在案例討論的總結(jié)中指出學(xué)生存在的不足，然后對學(xué)生進行補充、歸納與提高性的講授，使教師成為課堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者，而不僅僅是知識的灌輸者和課堂的主宰，形成了既發(fā)揮教師指導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體作用的新型教學(xué)結(jié)構(gòu)。

6 主動提問式學(xué)習(xí)

在每部分教學(xué)內(nèi)容講授之前，教師請學(xué)生進行資料調(diào)研，對將要介紹的教學(xué)內(nèi)容進行準(zhǔn)備。將學(xué)生分為兩部分，各自準(zhǔn)備若干個與教學(xué)內(nèi)容和工程實際相關(guān)的問題，由教師和同學(xué)進行分類和整理。在課堂和實驗教學(xué)過程中，請學(xué)生將所準(zhǔn)備的問題進行提問，并請另一部分的同學(xué)進行討論分析，予以解答。教師組織學(xué)生進行思考和討論，比如：在講授水泥這一章內(nèi)容時，學(xué)生提出：水泥的凝結(jié)硬化如何形成？怎么體現(xiàn)強度？在水泥的凝結(jié)硬化過程中，各礦物的主要作用體現(xiàn)在什么地方等問題。在課堂教學(xué)過程的“提問—回答”環(huán)節(jié)中，由于角色轉(zhuǎn)變，同學(xué)們變?yōu)檎n堂教學(xué)的組織者，因此各組同學(xué)認真思考、積極回答問題，并充分利用準(zhǔn)備材料、課本、課外書籍、網(wǎng)絡(luò)等手段和資源，進行課堂討論和補充。最后，由教師就“問—答”環(huán)節(jié)的過程和內(nèi)容，以及存在的問題進行分析、歸納整理。由此，沉悶枯燥的教師主導(dǎo)型課堂教學(xué)已演變?yōu)榉e極熱烈的人人參與型的專題討論會。充分激發(fā)了學(xué)生積極思考，主動研究和學(xué)習(xí)，推動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的興趣，從而構(gòu)成學(xué)生主動學(xué)習(xí)的環(huán)境和氛圍。

三 教學(xué)效果評價

在課堂上，同學(xué)們基本都能做到積極參與討論，主動開口提問題，并在教學(xué)活動實施過程中，由最初的提出淺顯簡單的問題到提出思考性的問題。自己不能解決的問題，小組內(nèi)的同學(xué)間都能做到自覺合作交流、討論提高；找出最佳解決方案的同時提高了學(xué)生的綜合語言表達能力、互助交流能力、動手操作能力，達成了同學(xué)間的互助合作學(xué)習(xí)。通過建立以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學(xué)習(xí)方式，重視理論與實踐的結(jié)合，強調(diào)團隊合作，通過組織學(xué)生參加各級各類科學(xué)研究項目、大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃等形式，讓更多學(xué)生熱愛土木工程材料課程，致力于土木工程材料領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究，不斷提高大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力、動手實踐能力與合作交流能力，促進學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

總之，基于學(xué)校辦學(xué)定位和學(xué)生特點，對土木工程成材料課程的教學(xué)方式和方法進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改革，在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)過程中采用了靈活多樣的教學(xué)形式、充分激發(fā)學(xué)生主動性和自發(fā)性，期間貫穿 PBL思想，并通過誘導(dǎo)式、啟發(fā)式、問題式方法引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。采取理論與實踐并重，師生交流互動，課堂教學(xué)與項目研究相結(jié)合的方法，以達成提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合素質(zhì)的目標(biāo)。

從最后的教學(xué)效果客觀評價來看：實施主動學(xué)習(xí)模式后，11、12、13級的學(xué)生學(xué)習(xí)成績較未實施主動學(xué)習(xí)模式的09、10級學(xué)生成績有了明顯提升；而且在主動申報大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃、參與教師工程實踐等科技研發(fā)類項目上，11、12、13級的學(xué)生也都呈現(xiàn)出明顯的積極性。因此，通過問題設(shè)置、課堂討論、項目研究、問題解答等綜合教學(xué)環(huán)節(jié)，可以看出學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有明顯的提高，且在工程實踐環(huán)節(jié)中，選用材料的能力以及處理不確定性問題的能力有明顯提高。當(dāng)然也有少數(shù)同學(xué)覺得學(xué)起來較為困難，造成這種情況有各種原因，如惰性、自學(xué)能力不足等。針對這種情況，可以用分層次教學(xué)，能部分解決該問題，這也是以后努力的目標(biāo)之一。

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