《膠凝材料學(xué)》課程在水工建筑材料專業(yè)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的教學(xué)模式與實(shí)踐

宮經(jīng)偉 李雙喜 孫兆雄

摘要：結(jié)合新疆實(shí)際情況，闡述寒區(qū)水工混凝土材料耐久性能與膠凝材料的聯(lián)系，針對(duì)水利水利水電工程二級(jí)學(xué)科下的水工建筑材料研究方向的研究生課程設(shè)置以及傳統(tǒng)《膠凝材料學(xué)》課程教學(xué)中出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面出現(xiàn)的問題，結(jié)合教研團(tuán)隊(duì)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出將多媒體結(jié)合案例教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、理論結(jié)合實(shí)踐、課堂研討等教學(xué)方法補(bǔ)充到傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，采取靈活的考核方式來激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，逐步探索“教學(xué)-實(shí)踐”相融合的教學(xué)模式。實(shí)踐證明：該教學(xué)模式可有效緩解教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)量少的矛盾，引導(dǎo)研究生及時(shí)理解與掌握新型膠凝材料，提高研究生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生自主思考，提高研究生科研創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：膠凝材料學(xué);水工建筑材料;研究生教育;創(chuàng)新能力;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）42-0149-03

引言：

建筑材料質(zhì)量和性能的好壞，直接影響到建筑物的質(zhì)量和安全，建筑材料的發(fā)展和革新對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會(huì)進(jìn)步具有十分重要的促進(jìn)作用。同時(shí)，人們也更加關(guān)注混凝土技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，以期混凝土材料與技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，性能更完善，使用壽命更長，技術(shù)更先進(jìn)，與環(huán)境更協(xié)調(diào)，在節(jié)能減排、節(jié)約資源方面發(fā)揮作用并滿足可持續(xù)發(fā)展的原則。新疆地區(qū)地理位置特殊，氣候具有嚴(yán)寒干燥、晝夜溫差大、年際溫差高、干濕交替頻繁、凍融循環(huán)劇烈，地下水硫酸鹽含量高，天然砂石骨料堿活性高等特點(diǎn)。近年來，隨著“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”戰(zhàn)略的逐步深入，新疆的水利、交通、能源、工業(yè)與民用建筑、市政等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，混凝土，作為這些建筑物的主要建筑材料，其在新疆特殊氣候和地質(zhì)環(huán)境下的抗裂性能、抗凍性、抗碳化性、抗侵蝕性及抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性能就備受工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

混凝土建筑物的工作形態(tài)與混凝土中膠凝材料的組成、結(jié)構(gòu)、水化進(jìn)程以及硬化體的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。要深入研究嚴(yán)寒干燥區(qū)混凝土的抗裂性能、抗凍性、抗碳化性、抗侵蝕性及抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性能，需系統(tǒng)掌握組成混凝土結(jié)構(gòu)的膠凝材料的組成和性能以及水化硬化機(jī)理和改善硬化體結(jié)構(gòu)與性能的途徑?！赌z凝材料學(xué)》作為普通高等學(xué)校建筑材料與制品專業(yè)、無機(jī)非金屬材料專業(yè)必須課程，它系統(tǒng)介紹膠凝材料的基本原理和規(guī)律，突出常見膠凝材料的特性和應(yīng)用的一門課程。

寒區(qū)工程結(jié)構(gòu)與材料研究是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院水利水電工程二級(jí)學(xué)科下的一個(gè)重要的研究方向。而本質(zhì)上，水工建筑材料屬于水利工程和材料工程與科學(xué)之間的“交叉學(xué)科”，因此設(shè)在水利工程類院系下的材料方向研究具有其相對(duì)的獨(dú)立性。本文結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)水利水電工程二級(jí)學(xué)科下的水工建筑材料專業(yè)研究方向的研究生培養(yǎng)問題，分析《膠凝材料學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新教育提出一些改進(jìn)教學(xué)模式。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

1.研究生課程設(shè)置現(xiàn)狀及分析。在研究生教育中，課程設(shè)置是一個(gè)很重要的問題。近年來，我院已有十余位研究生圍繞摻工業(yè)廢氣物（粉煤灰、?；郀t礦渣、鋰渣、鋼渣等）的高性能混凝土進(jìn)行選題，并從宏觀方面對(duì)其抗裂性能、抗凍性、抗侵蝕性及抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性能展開研究，取得了較為豐碩的研究成果。但，我校對(duì)寒區(qū)工程結(jié)構(gòu)與材料研究方向的研究生的課程設(shè)置中，主要以《高等水工結(jié)構(gòu)》等水利水電工程主體課程為主，僅針對(duì)水工建筑材料研究方向設(shè)置了《膠凝材料學(xué)》等課程。經(jīng)調(diào)研，以擁有國家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科——材料工程與科學(xué)的同濟(jì)大學(xué)、武漢理工大學(xué)等國內(nèi)重點(diǎn)高校的研究生培養(yǎng)計(jì)劃為例，為該一級(jí)學(xué)科下建筑材料研究方向的研究生開設(shè)了《膠凝材料學(xué)》、《混凝土材料破壞原理》、《材料熱力學(xué)》、《材料動(dòng)力學(xué)》、《材料流變學(xué)》等專業(yè)理論課程，也開設(shè)了《材料譜學(xué)與分析技術(shù)》、《電子顯微分析》、《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》等介紹現(xiàn)代試驗(yàn)技術(shù)和微觀測(cè)試手段的課程;國外高校里，以荷蘭的Delft科技大學(xué)和英國的Dundee大學(xué)為例，開設(shè)有《Concrete Durability》、《concrete Fracture》、《Chloride Resistance of Concrete》及《CONCRETE：Microstructure，Properties，and Materials》等專業(yè)理論課程及測(cè)試技術(shù)和微觀測(cè)試手段，取得具有學(xué)術(shù)意義或應(yīng)用價(jià)值的研究成果。因此，對(duì)我校寒區(qū)工程結(jié)構(gòu)與材料研究方向的研究生來講，目前的相關(guān)課程設(shè)置偏少，研究生缺乏堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)本領(lǐng)域現(xiàn)代試驗(yàn)技術(shù)也缺乏了解，從而導(dǎo)致研究成果多停留在對(duì)混凝土宏觀性能的描述階段，缺少采用現(xiàn)代試驗(yàn)方法從微觀角度進(jìn)行表征，也缺乏采用基礎(chǔ)理論知識(shí)從影響機(jī)理方面對(duì)混凝土宏觀耐久性能及變化規(guī)律進(jìn)行詮釋[1][2]。

2.課程教學(xué)內(nèi)容?！赌z凝材料學(xué)》主要任務(wù)是要求學(xué)生從材料科學(xué)的基本原理出發(fā)，以硅酸鹽水泥為重點(diǎn)，掌握膠凝材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系;膠凝材料水化、硬化過程的基本規(guī)律;膠凝材料硬化體結(jié)構(gòu)與工程性質(zhì)的關(guān)系;硬化體形成過程與工藝參數(shù)的關(guān)系;膠凝材料硬化體結(jié)構(gòu)、性能與環(huán)境的關(guān)系等[3]。

作為我校水工建筑材料研究方向?qū)I(yè)知識(shí)的延續(xù)和補(bǔ)充，它不僅鞏固了本科《建筑材料》中關(guān)于硅酸鹽水泥生產(chǎn)原理、過程及方法，水泥水化反應(yīng)進(jìn)程，水泥組成、結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系，水泥硬化體形成及工程應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)，而且進(jìn)一步要求學(xué)生掌握石膏、石灰、鎂質(zhì)膠凝材料等多種膠凝材料的特性和應(yīng)用[4]。

3.教學(xué)對(duì)象特征。在教學(xué)內(nèi)容方面，課程教學(xué)中內(nèi)容涉及到水泥、石膏、石灰等膠凝材料的相關(guān)特性和應(yīng)用，而不同的膠凝材料擁有不同的特點(diǎn)，課程要求學(xué)生掌握常用膠凝材料的特點(diǎn)和應(yīng)用，這些內(nèi)容中只有水泥、石灰等膠凝材料與日常生活聯(lián)系相對(duì)緊密，其余膠凝材料與實(shí)際生活中聯(lián)系相對(duì)較少，教學(xué)內(nèi)容多而抽象枯燥[5];另一方面，由于膠凝材料教學(xué)課時(shí)較少未能安排實(shí)踐環(huán)節(jié)，眾多的膠凝材料的特性及應(yīng)用只是在課堂教學(xué)中提及，教學(xué)內(nèi)容中部分內(nèi)容理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生無法通過自身實(shí)踐去檢驗(yàn)課本中的理論知識(shí)，從而影響到學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，自主學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，無法促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，仍存在為考試而學(xué)的不良習(xí)慣[1]。

教學(xué)模式方面，教學(xué)仍然以教師講授為主，由于課程教學(xué)學(xué)時(shí)有限，教學(xué)是片面強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用和權(quán)威性，忽視學(xué)生的主體地位，基本是老師上課“滿堂灌”，學(xué)生上課“被動(dòng)接受”，課程教學(xué)方式極大地限制學(xué)生的創(chuàng)新思維，使得學(xué)生上課沒興趣、注意力不集中，課程效果較差。

4.考核方式。傳統(tǒng)考核方式是：考核成績=平時(shí)成績×30%+考試成績×70%，平時(shí)成績主要來源于出勤率和作業(yè)，為了掌控學(xué)生學(xué)習(xí)效果，教師也經(jīng)常提出一些問題由學(xué)生查閱文獻(xiàn)后交出作業(yè)，課后教師根據(jù)學(xué)生提交的文件對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評(píng)分，也可對(duì)課堂的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估。這種作業(yè)評(píng)價(jià)方式其實(shí)也是一種過程考核模式，而課堂教學(xué)是教師對(duì)著學(xué)生講解各種膠凝材料的性質(zhì)、應(yīng)用，學(xué)生往往在考試前突擊復(fù)習(xí)，這樣的學(xué)習(xí)方式也可以得到很高總評(píng)成績，但是這種過程考核方式忽略了對(duì)學(xué)生自主思考、自主探索未知知識(shí)的解決方案等能力的培養(yǎng)，即學(xué)生只要認(rèn)真聽課，不用獨(dú)立思考，也能得到很好的作業(yè)成績，但到期末考試時(shí)，問題就凸顯無遺。具體表現(xiàn)為：針對(duì)一個(gè)新的問題，很多平時(shí)不注重思考能力鍛煉的學(xué)生，不知道如何分析問題和解決問題，最終導(dǎo)致綜合考核差。

二、教學(xué)模式探索與實(shí)踐

針對(duì)傳統(tǒng)的《膠凝材料學(xué)》課程教學(xué)模式中存在的弊端，筆者所在課題組通過多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合科研和生產(chǎn)服務(wù)經(jīng)歷，在教學(xué)活動(dòng)中采用多種教學(xué)方法和手段，逐步探索出適合本學(xué)科多民族學(xué)生的教學(xué)模式。

1.教學(xué)方法與手段。（1）多媒體結(jié)合案例教學(xué)。運(yùn)用多媒體聲、光、圖像進(jìn)行教學(xué)，不僅加快課程教學(xué)進(jìn)度，而且還可以給學(xué)生以直接視覺聽覺沖擊，能加深學(xué)生對(duì)膠凝材料的認(rèn)識(shí)，多媒體可以將膠凝材料的生產(chǎn)、工程應(yīng)用等通過視頻和動(dòng)畫的形式生動(dòng)地表示出來，如水泥的生產(chǎn)和水化等過程，豐富學(xué)生生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，提高教學(xué)效果，再運(yùn)用多媒體教學(xué)同時(shí)融入案例教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生興趣和創(chuàng)新意識(shí)，如“635”水庫樞紐發(fā)電洞結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理及防護(hù)措施的研究與應(yīng)用、高性能混凝土在烏倫湖渡槽工程中的應(yīng)用等課題組完成的經(jīng)典案例，介紹所運(yùn)用的膠凝材料學(xué)及高性能混凝土的相關(guān)知識(shí)。（2）實(shí)踐教學(xué)。課程知識(shí)源于實(shí)踐，最終也應(yīng)用于實(shí)踐，課程教學(xué)中，將理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)研究生走出課堂，到生產(chǎn)一線，豐富課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)。利用課題組與水泥生產(chǎn)企業(yè)以及粉煤灰生產(chǎn)企業(yè)的合作關(guān)系，組織研究生赴天山水泥廠、全榮水泥廠、電廠、八一鋼鐵廠參觀水泥生產(chǎn)線、粉煤灰分級(jí)收塵過程以及鋼渣產(chǎn)生過程，并與企業(yè)技術(shù)人員座談，加深研究生對(duì)水泥等膠凝材料的生產(chǎn)過程的認(rèn)識(shí)。（3）理論結(jié)合實(shí)踐。鑒于本專業(yè)研究生就業(yè)方向主要集中于水泥基材料方面的工作和研究，本課程重點(diǎn)放在硅酸鹽水泥生產(chǎn)和粉煤灰等輔助性膠凝材料的產(chǎn)生及其水化進(jìn)程與應(yīng)用方面，并引導(dǎo)學(xué)生將其基本原理和學(xué)習(xí)思路用于其他膠凝材料的性質(zhì)和運(yùn)用中，著重區(qū)分比較各膠凝材料水化規(guī)律和應(yīng)用條件之間的聯(lián)系和區(qū)別。利用學(xué)院為學(xué)生搭建的實(shí)踐平臺(tái)，鼓勵(lì)研究生參加或指導(dǎo)本科生混凝土設(shè)計(jì)大賽、水泥輕舟等行業(yè)競(jìng)賽，通過在實(shí)踐中鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。（4）課堂研討。適時(shí)組織相關(guān)方向的研究生、校內(nèi)外相關(guān)方向教師，采取學(xué)術(shù)交流的形式對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論，激發(fā)研究生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)研究生及時(shí)理解與掌握新型膠凝材料，解除學(xué)生對(duì)其神秘感，激發(fā)學(xué)生探索新材料的熱情。值得一提的是，有些研究生受在膠凝材料學(xué)課程學(xué)習(xí)和研討過程中的啟發(fā)獲得新思路，然后對(duì)新思路提煉出創(chuàng)新點(diǎn)并做深入研究和探索，進(jìn)而圍繞該內(nèi)容作為學(xué)位論文的選題，取得了較好的效果。

2.考核方式。單一的試卷成績的考核方式已經(jīng)不能反映學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握程度和獲取信息的能力，更不能反映學(xué)生的創(chuàng)新能力水平，多種考核方式并存將有利于全方位反映學(xué)生對(duì)課程知識(shí)把握程度和多方面能力。

本課程考核辦法分為兩種：（1）針對(duì)研究課題或感興趣的方向，廣泛查閱文獻(xiàn)后，寫出文獻(xiàn)綜述，并作相關(guān)研究方向的研究進(jìn)展報(bào)告，也有同學(xué)將此作為開題報(bào)告。（2）運(yùn)用膠凝材學(xué)及高性能混凝土的理論知識(shí)及原理，設(shè)計(jì)出新型的材料，并提供詳細(xì)對(duì)比試驗(yàn)方案和試驗(yàn)成果。

以上兩種考核辦法中：考勤占5%，課堂表現(xiàn)為10%，考核成績占85%。

三、結(jié)論

研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，膠凝材料學(xué)對(duì)于水工建筑材料方向的研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，只有針對(duì)水利水利水電工程二級(jí)學(xué)科下的水工建筑材料研究方向的研究生課程設(shè)置以及傳統(tǒng)《膠凝材料學(xué)》課程教學(xué)中出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面出現(xiàn)的問題，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，合理安排教學(xué)內(nèi)容，采用現(xiàn)代教育手段，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，重視實(shí)踐教學(xué)，采用多種考核手段，因材施教，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過在身臨其境的實(shí)踐中鞏固所學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛，增加學(xué)生創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉堯.創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要轉(zhuǎn)變的教學(xué)觀念[J].中國高等教育，2010，（1）：45-47.

[2]王寶民.建筑材料方向全日制工程碩士研究生培養(yǎng)方案與課程體系建設(shè)[J].中國校外教育，2011，（8）：120-121.

[3]林宗壽.膠凝材料學(xué)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2014.

[4]岳雪濤，張豐慶.淺談《膠凝材料學(xué)》課程在建材專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的重要作用[J].教育教學(xué)論壇，2013，（27）：100-101.

[5]張京英，羅會(huì)甫，張彤，等.《膠凝材料學(xué)》課程教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新教育的研究與實(shí)踐[J].中國校外教育，2012，（6）：142-143.

Teaching Model and Practice of Cementious Materious for the Exploiting of Innovation Ability of Graduate Students Major in Hydraulic Material

GONG Jing-wei，LI Shuang-xi，SUN Zhao-xiong

（College of Hydraulic and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）

Abstract：The relationship between the durability of concrete in cold region and cementious materious was elaborated Combined with xinjiang's actual situation.Aiming at the problems of teaching methods，teaching contents of cementious materious science and the curriculum of graduate students major in hydraulic material，in conjunction with the teaching experience of the research team，the teaching model，combining multimedia cases teaching，practice teaching theory，practice class discussion teaching，and so on，was proposed as supplement to the traditional way of teaching，and multielement exam ways was also adopted to stimulate students enthusiasm to their professional，the teaching mode combining teaching with the testing of students' learning processes has been explored step by step.Practice has showed that the teaching model not only could effectively relieve the contradictions between more teaching content and less course time，clearly guide graduate students to understand and apply new cementitious material，but also could improve students' interest and efficiency in learning，inspire students' research and innovation capacity.

Key words：cementious materious science;hydraulic material;graduate education;research and innovation capacity;teaching mode