項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維在水泥基材料科學(xué)中的培養(yǎng)研究

郭曉潞 熊歸硯 楊君奕 吳凱 徐玲琳

摘要：隨著研究生課程建設(shè)改革的推進(jìn)，為了提升教學(xué)質(zhì)量和強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)，文章提出了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的教學(xué)模式。此教學(xué)模式的核心在于將傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)地與當(dāng)前最新的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀結(jié)合起來，完成三個(gè)中心轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)教學(xué)與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)齊頭并進(jìn)。教學(xué)內(nèi)容圍繞教材內(nèi)容、典型項(xiàng)目和主題討論展開。將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的教學(xué)模式應(yīng)用到水泥基材料科學(xué)的相關(guān)課程教學(xué)中，且取得了一定的教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式;創(chuàng)新思維;水泥基材料科學(xué)

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）37-0100-02

一、引言

水泥基材料科學(xué)相關(guān)課程作為同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院土木工程材料專業(yè)方向研究生的必修課，一直都是材料學(xué)科的特色課程。課程中所涵蓋的經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容是研究生必須學(xué)習(xí)的必要知識體系的基礎(chǔ)，同時(shí)，研究生的培養(yǎng)重在前瞻性、前沿性和創(chuàng)新性。如何在汲取并發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢和特長的同時(shí)，與時(shí)俱進(jìn)地融入水泥基材料科學(xué)領(lǐng)域的最新內(nèi)容，比如節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳水泥和生態(tài)水泥基材料等新理念及新動(dòng)向，一直是學(xué)科團(tuán)隊(duì)在長期的教學(xué)實(shí)踐中不斷思考的問題。隨著研究生課程建設(shè)改革的推進(jìn)，課堂教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，在基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時(shí)堅(jiān)持融入該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展動(dòng)態(tài)?；诙嗄甑慕虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)科團(tuán)隊(duì)提出了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，使教學(xué)內(nèi)容及時(shí)反映當(dāng)前水泥基材料科學(xué)的前沿知識，有意識地培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，使研究生能廣泛、全面地了解國際上的最新研究動(dòng)態(tài)和最新工程建設(shè)需求。

二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的教學(xué)體系構(gòu)建

（一）教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)教學(xué)模式在教學(xué)實(shí)施過程中，基本上是以教師貫穿式課堂講授教材內(nèi)容為特點(diǎn)，極易形成“填鴨式”的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式，盡管可以使學(xué)生掌握知識的條條框框，但應(yīng)用起來容易生搬硬套。項(xiàng)目式教學(xué)法是一種工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向的新型教學(xué)模式[1]，其特征是強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心、倡導(dǎo)主動(dòng)學(xué)習(xí)、強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)[2]。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的核心內(nèi)容是將傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)地與當(dāng)前最新的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀結(jié)合起來，讓學(xué)生身臨其境地感受當(dāng)前的項(xiàng)目任務(wù)，并將任務(wù)分發(fā)，學(xué)生圍繞著項(xiàng)目內(nèi)容以小組合作的方式進(jìn)行調(diào)查—研究—討論—報(bào)告—完成任務(wù)，教師從旁指導(dǎo)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目過程。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的教學(xué)模式將完成三個(gè)中心轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)，即完成以教師為中心向以學(xué)生為中心[3]轉(zhuǎn)變、以課本為中心向以項(xiàng)目為中心轉(zhuǎn)變、以課堂為中心向以項(xiàng)目開展過程為中心轉(zhuǎn)變。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式在教學(xué)實(shí)施過程中，降低了傳統(tǒng)教材內(nèi)容講授的權(quán)重和比例，將教材內(nèi)容控制在50%以內(nèi);同時(shí)，加大項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式研究生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)研究，如地聚合物、鎂水泥、自愈合材料、3D打印和固體廢棄物資源化等水泥基材料研究新進(jìn)展內(nèi)容至少占50%，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)齊頭并進(jìn)。

（二）教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

1.講授教材內(nèi)容?！端嗷牧峡茖W(xué)》教材系統(tǒng)地介紹水泥基材料科學(xué)的基本知識體系，教學(xué)內(nèi)容由水泥材料學(xué)、集料、混凝土外加劑、新拌混凝土的性能、硬化混凝土的結(jié)構(gòu)、混凝土的力學(xué)性能和混凝土的耐久性等組成。水泥基材料經(jīng)典理論的學(xué)習(xí)是學(xué)生構(gòu)建專業(yè)知識體系的基礎(chǔ)。如何在有限的課堂時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地講解水泥基材料的相關(guān)知識，相較于教材中完整的知識體系，課堂上講授的內(nèi)容必然要有所取舍。教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)應(yīng)將課堂學(xué)習(xí)、課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)相結(jié)合。教材內(nèi)容在課堂上的講授應(yīng)著重指出關(guān)鍵知識點(diǎn)，提醒易錯(cuò)點(diǎn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在課后進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。

2.引入典型項(xiàng)目。項(xiàng)目教學(xué)法是一種自上而下的探究性學(xué)習(xí)模式。主講教師結(jié)合正在承擔(dān)的科研項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)研究生的好奇心，有助于研究生創(chuàng)新性思維和能力的培養(yǎng)。然而，科研項(xiàng)目原有的科研思路和科研內(nèi)容，并不適合直接拿來教學(xué)，因此，項(xiàng)目的選擇應(yīng)具有典型性，同時(shí)需有一定的科學(xué)性與工程性。源自項(xiàng)目背景，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，以工程問題和科學(xué)問題為導(dǎo)向，形成適合研究生課程的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究欲，提高學(xué)生的參與度和興趣，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，才是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法的核心所在。

3.設(shè)計(jì)主題討論。主題討論作為課程教學(xué)模式的重要模塊，也是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法教學(xué)成效的體現(xiàn)。主題匯報(bào)中主題的選擇應(yīng)與領(lǐng)域內(nèi)前沿的研究熱點(diǎn)緊密銜接。以水泥基材料研究的新進(jìn)展為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生圍繞主題以小組合作的方式開展調(diào)研及試驗(yàn)工作，教師從旁指導(dǎo)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目過程，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的科研興趣和主動(dòng)性，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維在《水泥基材料科學(xué)》中的教學(xué)實(shí)踐

1.緊扣經(jīng)典理論內(nèi)容。水泥基材料的經(jīng)典理論內(nèi)容是研究生必須學(xué)習(xí)的必要知識體系基礎(chǔ)，吃透教材對整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的開展來說是非?；A(chǔ)且必要的一個(gè)環(huán)節(jié)。教材中的教學(xué)內(nèi)容主要圍繞水泥和混凝土的結(jié)構(gòu)與性能等經(jīng)典理論內(nèi)容展開。緊扣這些經(jīng)典理論內(nèi)容，不僅可以為學(xué)生的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，而且有利于學(xué)生構(gòu)建整個(gè)水泥基材料的知識體系。每次在最后一節(jié)課針對課堂講授內(nèi)容拋出拓展性問題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生積極、準(zhǔn)確、專業(yè)地表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

2.分析典型科研項(xiàng)目。引入典型科研項(xiàng)目，有助于學(xué)生對實(shí)際項(xiàng)目的了解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使其能更好地將專業(yè)知識、基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用結(jié)合起來，增強(qiáng)其理論聯(lián)系實(shí)際的能力。（1）典型研究項(xiàng)目圍繞科學(xué)問題展開。科研項(xiàng)目的分析可以啟發(fā)學(xué)生的科研思路，引導(dǎo)學(xué)生就如何開展科研項(xiàng)目、如何尋找研究點(diǎn)并切入研究角度等進(jìn)行深入的思考。以地聚合物研究為例，啟發(fā)學(xué)生對比思考傳統(tǒng)水泥材料與新興地聚合物材料的反應(yīng)過程及反應(yīng)機(jī)理，將現(xiàn)有研究與經(jīng)典理論聯(lián)系起來，開拓了學(xué)生的科研思路，啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。（2）典型工程項(xiàng)目針對應(yīng)用問題展開。由實(shí)際工程上“脫硫石膏的資源化”，拋出“大量的脫硫石膏該如何處置”。從脫硫石膏的基本物化性能入手，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用的需求，確定脫硫石膏資源化的利用途徑，為實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

3.分享主題討論成果。結(jié)合水泥基材料領(lǐng)域的新理念和新動(dòng)向，優(yōu)選了新型低碳水泥、海綿城市、蒸壓加氣制品和固廢資源化處置等研討主題。每個(gè)主題由五位同學(xué)進(jìn)行匯報(bào)展示。從最終的呈現(xiàn)效果來看，學(xué)生們不僅完成了經(jīng)典理論的學(xué)習(xí)，還能從經(jīng)典理論學(xué)習(xí)中引發(fā)思考，同時(shí)這也體現(xiàn)出項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新思維的教學(xué)模式有一定的教學(xué)成效，驅(qū)動(dòng)了學(xué)生的獨(dú)立思考，啟發(fā)了學(xué)生的科研思路，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。小組成員相互合作，相互督促，也充分體現(xiàn)出團(tuán)隊(duì)合作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。小組合作的模式充分調(diào)動(dòng)了小組成員的積極性，當(dāng)小組討論每個(gè)成員的切入點(diǎn)時(shí)，小組成員對大主題都會(huì)有更深入的認(rèn)識與了解。除了給定的主題，學(xué)生還根據(jù)自己的興趣點(diǎn)，結(jié)合研究熱點(diǎn)，針對3D打印混凝土及相變材料在水泥基材料中的應(yīng)用做出了有一定深度的匯報(bào)。其間，教師起到引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)更廣闊的發(fā)散思維的作用，學(xué)生們提出的新的研究點(diǎn)及對某一研究點(diǎn)的深入思考等也側(cè)面反映了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生的探索熱情和創(chuàng)新精神。

四、總結(jié)

《水泥基材料科學(xué)》是材料學(xué)科的一門特色課程。為了滿足社會(huì)對水泥基材料的需求，順應(yīng)研究生教學(xué)改革和提升教學(xué)質(zhì)量，學(xué)科團(tuán)隊(duì)一直在探索《水泥基材料科學(xué)》新的教學(xué)模式。實(shí)踐證明，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式創(chuàng)新思維的教學(xué)模式卓有成效。學(xué)生們通過經(jīng)典理論的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，形成了系統(tǒng)的水泥基材料知識體系;項(xiàng)目的引入拓寬了學(xué)生的科研思路，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣;主題匯報(bào)模塊的設(shè)計(jì)，使學(xué)生對水泥基材料的新領(lǐng)域新進(jìn)展有了較為深入的了解，驅(qū)動(dòng)了學(xué)生思考和解決問題的方法;同時(shí)，小組合作的模式也有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與的積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋朝霞，俞啟定.基于翻轉(zhuǎn)課堂的項(xiàng)目式教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2014，（1）：96-104.

[2]許江.產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)“遞進(jìn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)模式研究[D].無錫：江南大學(xué)，2017.

[3]劉獻(xiàn)君.論“以學(xué)生為中心”[J].高等教育研究，2012，（8）：1-6.

Study on the Cultivation of Project-driven Innovative Thinking in Cement-based Materials Science

GUO Xiao-lu，XIONG Gui-yan，YANG Jun-yi，WU Kai，XU Ling-lin

（Department of Civil Engineering Materials，School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）

Abstract：With the advancement of postgraduate curriculum reform，in order to improve teaching quality and strengthen students' innovative thinking，the teaching mode of project-driven innovative thinking was proposed.The core of this mode is to combine the traditional teaching contents with the latest research and application，to achieve the transformation of the three centers，and to emphasize traditional teaching mode and project-driven model advancing together.The teaching contents are centered on the textbooks，typical projects and themes.The teaching mode of project-driven innovative thinking has been applied to the teaching of cement-based materials science and achieved great teaching effectiveness.

Key words：project-driven mode;innovative thinking;cement-based materials science