基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

沈燕

摘要：土木工程材料作為土木工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和實(shí)踐性并重，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本文針對(duì)目前土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，以培養(yǎng)新型土木工程專業(yè)人才為核心，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、研究性教學(xué)、課題研究等方面提出了改革建議，旨在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，滿足高校對(duì)創(chuàng)新人才的要求。

關(guān)鍵詞：土木工程材料；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新能力；改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）07-0118-02

一、前言

南京大學(xué)盧德馨教授認(rèn)為，研究型教學(xué)在注重傳授知識(shí)的同時(shí)，還要注意加強(qiáng)探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。長(zhǎng)期以來(lái)，教育創(chuàng)新、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才一直都是高等教育教學(xué)改革中的主要任務(wù)和目標(biāo)。土木工程材料課程是土木類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，理論性、實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)。該課程的主要目的是使學(xué)生獲得土木工程材料性質(zhì)和應(yīng)用的基本知識(shí)，掌握常用材料性能檢測(cè)的技能，為將來(lái)在實(shí)踐工作中能正確選擇與合理使用材料奠定基礎(chǔ)。課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容旨在通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而，目前很多高校的土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生缺乏主動(dòng)性和積極性，通常只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)說(shuō)明的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，處于一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，這顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。因此，基于土木工程材料的課程特點(diǎn)以及新型土木工程材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力，應(yīng)對(duì)土木工程材料實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新。

二、傳統(tǒng)土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生全面掌握理論知識(shí)、鍛煉科學(xué)思維、培養(yǎng)應(yīng)用能力和孕育創(chuàng)新意識(shí)的重要環(huán)節(jié)，完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要支撐。然而，在目前土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，存在很多問(wèn)題，尚不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求。首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限，目前，土木工程材料的實(shí)驗(yàn)課程包含在理論課程中，教學(xué)學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足。同時(shí)，由于土木工程材料涉及水泥、砂、石、混凝土等多個(gè)方面的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容復(fù)雜，因此很難在較短學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生了解和掌握材料性能的檢測(cè)，導(dǎo)致理論知識(shí)和實(shí)踐操作的脫節(jié)，教學(xué)效果顯然也不理想。其次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式傳統(tǒng)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式以教師講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主體，學(xué)生按照老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種注入式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式束縛了學(xué)生的想象和思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。第三，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性不足，一直以來(lái)，土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證性和常規(guī)性實(shí)驗(yàn)為主，而且是依據(jù)理論課程的教學(xué)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相互獨(dú)立，內(nèi)容比較單一，缺乏設(shè)計(jì)型與創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，新型建筑材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用逐漸受到人們的關(guān)注，比如新型低碳水泥的開(kāi)發(fā)、新型節(jié)能環(huán)保墻體材料的開(kāi)發(fā)等，這些新型建筑材料對(duì)于環(huán)境保護(hù)和低碳節(jié)能都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，目前土木工程材料的實(shí)驗(yàn)課程鮮有這些新型材料的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，沒(méi)有適應(yīng)時(shí)代的創(chuàng)新發(fā)展，這同樣也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

為培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，結(jié)合我校土木工程專業(yè)特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容和模式等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探索，提高土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程的有效性，改變實(shí)驗(yàn)課程安排不合理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于單調(diào)、缺乏創(chuàng)新的傳統(tǒng)教學(xué)模式，逐漸形成以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自主分析試驗(yàn)結(jié)果的研究探索式教學(xué)模式，充分提高學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)，其總目標(biāo)是達(dá)到知識(shí)學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升的協(xié)調(diào)發(fā)展。在目前土木工程材料實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容繁多的情況下，土木工程材料實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容需要整合優(yōu)化。針對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為三個(gè)不同的層次，即基本型實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)主要是加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理和操作過(guò)程的了解，可以針對(duì)不同專業(yè)，比如道路、橋梁、水工等，開(kāi)設(shè)有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)課程，這樣既減少了不必要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又能保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的有效性。提高型實(shí)驗(yàn)是在一般人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)的發(fā)展及提高學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力而開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要以綜合型和設(shè)計(jì)型為主，鼓勵(lì)學(xué)生自主探索和研究，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情，因此，可以適當(dāng)增加綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的設(shè)置主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)、討論和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)以及分析討論，強(qiáng)化學(xué)生的科研實(shí)踐意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。因此，可以增加探索性實(shí)驗(yàn)，吸引對(duì)土木工程材料研究有興趣的學(xué)生參與其中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。研究性教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中由教師采取一種類似科學(xué)研究的情境和途徑，指導(dǎo)學(xué)生在探索、思考、實(shí)踐的過(guò)程中收集并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，提高分析和解決問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生綜合素質(zhì)的一種教學(xué)模式。研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是注重學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為此，可以通過(guò)組建大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的方式，在個(gè)人自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開(kāi)展小組討論、協(xié)商和分工協(xié)作，迅速有效地開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的組建可以涉及不同專業(yè)，包括建筑材料、交通工程、水利工程等相關(guān)學(xué)科，這樣通過(guò)不同專業(yè)的溝通和聯(lián)系，也可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，更加有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。以透水混凝土配合比設(shè)計(jì)為例，學(xué)生分組后，首先需要了解透水混凝土的相關(guān)背景知識(shí)以及出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，然后針對(duì)透水混凝土的使用要求，查閱資料、文獻(xiàn)閱讀、設(shè)計(jì)方案和開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。由于研究性教學(xué)比較復(fù)雜，教師需要參與其中輔助學(xué)生完成。通過(guò)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、自主性、積極性和創(chuàng)新性。

3.鼓勵(lì)學(xué)生參與科研。高校教師除了承擔(dān)教學(xué)任務(wù)以外，還會(huì)負(fù)責(zé)一些科研項(xiàng)目的工作，承擔(dān)土木工程材料課程的老師大都會(huì)從事相關(guān)的課題研究，比如新型材料的開(kāi)發(fā)、纖維混凝土的高溫性能、生態(tài)混凝土等方面，教師在上課過(guò)程中，可結(jié)合已有的成果和對(duì)最新科研信息的了解給學(xué)生做一些簡(jiǎn)單介紹，不僅可以讓學(xué)生掌握最新的科研信息，而且也可以讓學(xué)生體會(huì)到土木工程材料在實(shí)際工程中的重要作用，從而激發(fā)學(xué)生參與科研的興趣。目前，很多高校都會(huì)設(shè)置大學(xué)生科創(chuàng)項(xiàng)目，可借助這種科研項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生參與到教師的相關(guān)課題研究中去，通過(guò)課題背景的了解、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，使學(xué)生了解土木工程材料的前沿動(dòng)態(tài)，開(kāi)闊視野，拓寬知識(shí)面，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。此外，有些老師與企業(yè)有深度的合作關(guān)系，因此可以利用校企合作的關(guān)系讓學(xué)生參與到工程實(shí)踐中，比如一些新型墻體材料的生產(chǎn)，這樣可以讓學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，也可以帶動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，為今后做畢業(yè)論文、參加工作、讀研深造打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

土木工程材料實(shí)驗(yàn)課是土木工程專業(yè)學(xué)生了解建筑材料性能和應(yīng)用的重要途徑，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型專業(yè)人才意義非凡。在目前教學(xué)改革研究的大背景下，鑒于土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合教師的教學(xué)實(shí)踐和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生參與科研等方面進(jìn)行改革探索，通過(guò)這些方式提高土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生為創(chuàng)新型綜合人才。

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