《土木工程材料》創(chuàng)新性教學應用研究

李果 姬永生 袁廣林 李慶濤

摘 要：結合土木工程類課程的特點，分析了傳統(tǒng)教學方法中存在的問題，提出了在課堂教學、課后教學和實驗課教學中應用一些創(chuàng)新性教學的方法和思路，比如“好的教學方法+好的保障制度”，并通過對比應用創(chuàng)新性教學方法前后兩屆學生的綜合成績，表明創(chuàng)新性的教學方法可以有效地提高教學質(zhì)量，起到培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程人才的目的。

關鍵詞：智慧課堂；土木工程；課程；教學；保障制度

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）17-0027-03

Abstract： Combined with the characteristics of the course of "Civil Engineering Materials"， this paper analyzes the problems existing in the traditional teaching method. Then， some innovative teaching methods and ideas were put forward in the teaching process during the class， after the class and in the experimental class， such as "good teaching methods plus good guarantee system". Through the comparison of two grades of students' final scores before and after the application of innovative teaching methods， it shows that the utilization of innovative teaching methods can effectively improve the quality of teaching， and realize the goal for cultivating innovative civil engineering talents.

Keywords： wisdom class； civil engineering materials； course； teaching； guarantee system

土木工程材料是建造土木工程的物質(zhì)基礎，任何土木工程，無論是房屋建筑、道路、橋梁，還是港口、碼頭、隧道，再到海洋鉆井平臺、地下石油儲倉、核電站反應殼等，都離不開各種各樣的土木工程材料。因此，《土木工程材料》課程是土木專業(yè)學生的專業(yè)必修基礎課，熟悉和掌握常見土木工程材料的基本性質(zhì)、特點和應用的知識，對于學生下一步專業(yè)課程的學習以及將來從事的具體土木工程工作奠定基礎。但是，眾所周知土木工程材料所涉及的種類很多。不同的材料，不僅生產(chǎn)方法、制備工藝存在不同，其各自的產(chǎn)品特性、用途也都存在著巨大的差異，具有極強的實踐性。加之，隨著土木工程科技的發(fā)展，新型的土木工程材料仍在不斷涌現(xiàn)。這些均導致了《土木工程材料》課程的復雜性和學習的困難性，而傳統(tǒng)的授課方法總是無法充分調(diào)動學生的學習積極性，不利于《土木工程材料》課程學習質(zhì)量的提高，不利于土木工程創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[1-2]。因此，探討《土木工程材料》課程創(chuàng)新性的教學方法，努力提高本課程的教學質(zhì)量是一件非常有意義的事情。

一、傳統(tǒng)教學方法存在的問題

（一）課程的信息量大，而授課課時較少

如前所述，《土木工程材料》課程所涉及的知識點和信息量非常大，但是由于當前大學對專業(yè)課程總體學時設置的要求，總學時被限制為40學時，其中還有8學時的實驗課時。因此，課堂授課學時僅為32學時。本課程有十三章（65小節(jié)）內(nèi)容，如果全部講授平均每小節(jié)不足0.5學時。依靠傳統(tǒng)的授課方式單憑課堂時間根本無法將課程教學大綱所要求的內(nèi)容講完。如果僅僅講授一些所謂的重點內(nèi)容，則學生獲得的信息量、知識量偏少，導致專業(yè)認識較為片面，不利于學生開拓視野。

（二）教師單方面地講，而學生的參與度不高

在當前大學課堂的教學中，絕大多數(shù)還是單向灌輸?shù)慕虒W方式[3-4]。授課教師在課堂上滔滔不絕地講，而課堂下學生似聽非聽。由于課堂學時的緊張，教師總想盡可能多地向?qū)W生傳授知識，而學生總是被動地去接受知識，很少有機會進行思考與提問。被動獲得的知識往往僅停留在學生信息層的表面，很難讓學生獲得深刻的印象，更談不上創(chuàng)新型、研究型人才的培養(yǎng)。

二、本課程創(chuàng)新性教學實踐探索

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學方法歷來遭人詬病，許多新的教學方式諸如“啟發(fā)式”、“導入式”、“討論式”、“互動式”和“質(zhì)疑式”等被許多教師嘗試[5-6]。然而，時至今日國內(nèi)的大學教學質(zhì)量并沒有得到根本的好轉(zhuǎn)[7]。筆者認為，并非上述方法不好或者沒有效果，其根本原因在于人生來即存在著惰性，再好的“啟發(fā)式”教學也要學生有學習的積極性和主動性相配合才能完成。如何才能讓學生從“被動學習”向“主動學習”轉(zhuǎn)變呢？筆者認為唯有“好的教學方法+好的保障制度”才能完成。好的方法是前提，而好的制度是方法有效實施的保障。

（一）課堂教學方法的改革

課堂是學生學習的主要場所，也是學習效果最好的地方，這就要求教師在有限的時間里使學生達到最高的學習效率。有別于傳統(tǒng)的“滿堂灌式”教學，本課程的教學方法根據(jù)不同的章節(jié)采用了“問答式”和“問題式”兩種方法，與之對應的保障制度則是課堂出勤和課堂表現(xiàn)與平時成績掛鉤。對理論性較強且學習難度較大的章節(jié)主要采用“問答式”教學方法，對信息量較大而學習難度相對較小的章節(jié)主要采用“問題式”教學方法。

1. 所謂“問答式”教學方法，是以教師授課為主導，在授課過程中不斷凝練關鍵問題，對學生進行提問，讓學生思考并回答，然后根據(jù)回答情況記入平時成績。課堂提問是保證課堂交互性的重要手段，能夠直觀體現(xiàn)學生對課程的理解程度和課堂參與度。

2. 所謂“問題式”教學方法，是以學生回答問題為主導，教師補充、總結為輔。該種教學方法需事前將下一次課授課內(nèi)容的提問問題公布，并安排下去。學生需要做課前的預習，上課后即按照問題的順序逐個回答，每2～3名同學作為一個小組回答同一個問題。教師根據(jù)學生回答的情況打分記入平時成績，同時對學生的回答予以補充和評價。整堂課以學生的回答問題為主，問題全部解答，本章節(jié)所要學習的知識點也全部學習了一遍。

3. 所謂保障制度，這里體現(xiàn)在對課堂出勤和課堂回答問題表現(xiàn)的記入平時成績。雖然許多大學生對成績是良好還是中等或者及格等不甚關心，但對是否及格還是比較重視的。按照我校對學生出勤的管理規(guī)定，課堂缺席（無論請假與否）超過本門課程學時的1/3，即自動失去參加考試的機會。但很多時候，由于教師缺乏對學生的認真考勤，從而無法認定學生的缺勤時間。常規(guī)考勤的方法有很多，包括點名、簽到等，但這些方法在課堂上執(zhí)行比較費時且會出現(xiàn)代簽的現(xiàn)象。目前較好的辦法是授課前、后利用指紋機進行指紋打卡簽到，保證效率且精度較高。同時，一旦規(guī)矩制定了，就要嚴格執(zhí)行，要保證成績的公平和公正。

（二）課后教學方法的改革

1. 課堂外休閑時間的有效利用。由于《土木工程材料》課程內(nèi)容龐雜、信息量大，而課堂時間非常有限。在有限的課堂時間上想要完全掌握本課程的知識點是很難做到的，而大學生的課外空閑時間往往很多。從而可以充分利用課后環(huán)節(jié)來彌補和補充課堂學習時間的不足，這也是對學生自學能力和解決問題能力培養(yǎng)和提高的重要手段。學生的課外學習不是盲目的、自發(fā)的，而是有目的、有計劃和有考核的。比如，在前述的“問答式”和“問題式”教學方法中，均需要學生課前預習并根據(jù)提前布置的問題查找資料進行準備。除此之外，還有課后作業(yè)。課后作業(yè)是學生根據(jù)教師的要求，在上課以外的時間進行學習的活動，是課內(nèi)學習的延伸，其作用是加深學生對課程的理解和鞏固，進一步分析掌握相關技能。通過對學生課后作業(yè)的批改和總結，有助于了解學生學習的效果，從而促使教師對講授的重點、難點有側重和調(diào)整，提高課堂上的教學效率。

2. 計算機網(wǎng)絡通訊技術在課后答疑中的應用。課后答疑是課堂授課的重要補充，是體現(xiàn)學生自主學習和主動學習的關鍵所在。隨著計算機和通訊技術的高速發(fā)展，大學生對即時通訊軟件諸如微信或QQ等的使用已經(jīng)非常普及。針對本門課程，筆者建立了一個QQ課程群，本課程的授課課件、資料、課后作業(yè)等均通過課程群及時發(fā)布給學生。授課學生均可以申請入群，從而實現(xiàn)在線的留言和答疑。即時通訊軟件可以輕松實現(xiàn)教師一對多（集體）指導或一對一（單獨）指導，不受時間、空間的限制，雙方可以實時溝通和在線答疑。比起傳統(tǒng)交流不受時間地點的限制，即使其中一方暫時不便回答，也可利用留言來進行回復，加強了教學工作的交互性。除了師生之間的答疑、交流，學生之間也可以針對課程的學習互相交流和討論，從而極大程度地實現(xiàn)了信息和知識的共享。

（三）實驗教學方法的改革

實驗教學作為課堂理論教學的補充，對培養(yǎng)學生動手能力、分析解決問題能力、創(chuàng)新能力和科學嚴謹?shù)乃季S方式等有著十分重要的作用[8-9]。《土木工程材料》課程有4次（8學時）實驗課，分別為水泥實驗、骨料實驗、新拌混凝土實驗和水泥膠砂強度實驗。傳統(tǒng)的實驗教學限于實驗室接待能力的限制，往往采取演示性實驗，不利于學生動手能力的提高。本門課程實驗采取的是分組獨立實驗，每組6～8名學生。首先由教師布置每次實驗的任務，然后小組內(nèi)的同學通過分工和協(xié)作獨立完成全部的實驗內(nèi)容。小組同學對本組實驗數(shù)據(jù)、結果共享，但是實驗報告要求每名同學獨立完成，不允許雷同。與此同時，實驗的出勤也是實驗成績的重要組成部分。

三、創(chuàng)新性教學實踐效果的檢驗

本課程的考核由平時成績（20%）、實驗成績（20%）和考試成績（60%）共同組成，其中平時成績又包括課堂出勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)等內(nèi)容，能夠較為全面、真實地反映學生的學習水平和狀態(tài)；實驗成績則主要包括實驗出勤和實驗報告兩部分，反映學生參與實驗以及撰寫實驗報告的質(zhì)量。課程考試為閉卷筆試，試題類型多樣，既有填空、選擇、判斷，也有簡答、計算和綜合題，涵蓋了課程絕大多數(shù)的知識點。應該來說，是對學生綜合學習質(zhì)量和課程掌握程度的一個很好的評價。

為了檢驗在應用創(chuàng)新性教學方法之后的教學效果，對我校土木工程2015級（應用前）和2016級（應用后）兩屆學生本門課程的綜合成績進行了分析和統(tǒng)計，并繪制出兩屆學生成績分布的頻率直方圖如圖1所示。

總體來講，兩屆學生兩次試卷出題的范圍、試題的形式、數(shù)量和難度等是基本一致的。從圖1可以看出，兩屆學生的綜合成績分布均近似呈正態(tài)分布，說明考核的方式還是比較恰當?shù)?，學生的成績分布符合正態(tài)概率分布。同時也可以看出，二者的分布也還存在一些區(qū)別。具體體現(xiàn)在在應用創(chuàng)新性教學方法之后，正態(tài)曲線整體右移。即，平均成績有所提高。在80～89分段及90～99分段，應用后的學生人數(shù)均高于應用前，而60～69分段和70～79分段應用后的學生人數(shù)均少于應用前。雖然在應用創(chuàng)新性教學方法之后，學生的成績并沒有得到全部提高，仍然也有分數(shù)低的，甚至不及格的現(xiàn)象，但相對應用之前還是有所提高，表現(xiàn)在班級的平均分數(shù)還有高分人數(shù)，說明應用創(chuàng)新性的教學方法對提高本門課程的教學質(zhì)量是有效果的。

創(chuàng)新性教學方法特別重視平時成績，而平時成績與學生的最終綜合成績呈現(xiàn)什么關系是一個值得研究的問題。將本門課程2016級學生的平時成績和綜合成績進行統(tǒng)計，繪制出平時成績與綜合成績的散點圖如圖2所示。

從圖2可以看出，學生的平時成績同最后的綜合成績之間存在著一定的離散性，即對應同一個平時成績可能有多個綜合成績，但也存在著較為明顯的線性相關關系，相關系數(shù)R2超過了0.5。即學生的平時成績越高，最終的綜合成績越好，這也符合人們的預期常識。因此，盡管平時成績并不能完全代表學生的學習水平和學習效果，但是，平時成績還是能夠較好地體現(xiàn)最終的綜合成績。故要想提高教學質(zhì)量，重視平時成績還是很有必要的。教師是學生成才的培養(yǎng)者，而不是單純的考核者。本門課程的創(chuàng)新性教學方法雖然也建立了一些針對學生平時成績的考核和評價的方法，但還很不全面，仍然需要進一步不斷的完善。同時，考核的出發(fā)點是培養(yǎng)學生，而不是單純以考核為目的。發(fā)現(xiàn)有問題的學生，要及時關心、督促，努力使其不掉隊。

四、結束語

通過對《土木工程材料》課程創(chuàng)新性教學方法的探索實踐與效果檢驗，可以看出“好的教學方法+好的保障制度”對改善和提高本課程的授課質(zhì)量是大有裨益的。與此同時，也可以看出創(chuàng)新性的教學方法對教師的要求更高，需要教師投入更多的時間和精力來改革教學方法和完善保障制度，從而真正實現(xiàn)創(chuàng)新型、研究型土木工程人才的培養(yǎng)目標。

參考文獻：

[1]李果.土木工程專業(yè)課程多媒體教學質(zhì)量探討[J].高等建筑教育，2009，18（6）：150-152.

[2]李果，姬永生，杜健民.過程控制在大學課程考核中的新探索[J]. 煤炭高等教育，2014，32（6）：89-92.

[3]張曉燕，李鳳蘭，曲福來，等.混凝土結構設計原理課程教學方法探討[J].高等建筑教育，2011，20（1）：79-82.

[4]王貞濤，徐榮進，王曉英.流體力學精品課程教學改革與實踐[J].高等建筑教育，2014，23（2）：74-77.

[5]王偉，陶菲菲，盧廷浩，等.啟發(fā)式教學在土力學教學中的應用[J].高等建筑教育，2008，17（5）：83-86.

[6]唐洪祥，宋春紅.啟發(fā)式與引導式教學模式的探索與實踐——以土力學課程教學為例[J].高等建筑教育，2017，26（1）：96-98.

[7]李果.大學生違紀行為及其發(fā)展趨勢的分析與預防研究[J].高等建筑教育，2014，23（5）：170-173.

[8]彭艷周，劉冬梅，朱喬森，等.土木工程材料實驗的層次化教學模式[J].高等建筑教育，2013，22（6）：117-121.

[9]肖武權.土木工程專業(yè)工程地質(zhì)教學中的創(chuàng)新教育探討[J].高等建筑教育，2017，26（1）：148-151.