對標(biāo)“金課”的“土木工程材料”課程教學(xué)創(chuàng)新探索與實踐

謝 娟

（長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院 湖南 長沙 410114）

2018 年，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》，提出淘汰“水課”、打造“金課”的要求，以期建設(shè)具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的優(yōu)質(zhì)課程。

“土木工程材料”作為核心專業(yè)基礎(chǔ)課程服務(wù)于長沙理工大學(xué)（以下簡稱“我?！保┩聊竟こ碳捌湎嚓P(guān)專業(yè)本科培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)，并對提高我校國際化教育水平具有積極的作用。學(xué)習(xí)本課程后，學(xué)生應(yīng)達到的知識、能力水平如下：

知識目標(biāo)：掌握土木工程中關(guān)鍵材料的基本理論、性質(zhì)和應(yīng)用，了解先進材料與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢，實現(xiàn)學(xué)生夯實基礎(chǔ)、服務(wù)專業(yè)、緊隨前沿的知識目標(biāo)。

能力目標(biāo)：援引典型工程、解析關(guān)鍵問題、綜合高階技能，提升學(xué)生材料設(shè)計、分析及解決復(fù)雜工程問題的能力，實現(xiàn)適應(yīng)土木工程領(lǐng)域發(fā)展需求的特色人才培養(yǎng)。

素質(zhì)目標(biāo)：深植愛國主義和民族情懷，具備團隊合作能力、自主學(xué)習(xí)能力，擁有科學(xué)精神和工匠精神，提升科學(xué)素質(zhì)和工程素質(zhì)。

對標(biāo)“金課”標(biāo)準(zhǔn)，如何對“土木工程材料”課程進行教學(xué)創(chuàng)新，重構(gòu)人才知識體系，重塑人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展和社會需要的核心素養(yǎng)，成為課程改革和建設(shè)的重點內(nèi)容。

1 找準(zhǔn)“土木工程材料”課程教學(xué)中的“痛點”問題

“土木工程材料”課程是多個本科、研究生專業(yè)相結(jié)合的專業(yè)課程，我校自1956 年起即面向多個學(xué)院學(xué)生授課，教學(xué)課程團隊以學(xué)促教，不斷對教學(xué)方法進行深化改革，致力于解決教學(xué)中的四個“痛點”問題：

教學(xué)內(nèi)容更新滯后：材料的發(fā)展日新月異，各種新型功能材料也不斷出現(xiàn)，而“土木工程材料”教材仍停留在介紹基本理論知識的階段，對新標(biāo)準(zhǔn)和新規(guī)范的更新不及時，導(dǎo)致學(xué)生知識面較窄，對新材料、新標(biāo)準(zhǔn)了解較少，不能很好地將理論知識與當(dāng)下的工程實際結(jié)合起來。

教學(xué)和考核模式亟待改革創(chuàng)新：傳統(tǒng)課堂以闡述理論知識為主，教學(xué)手段單一，內(nèi)容枯燥，容易讓學(xué)生產(chǎn)生聽覺疲勞。傳統(tǒng)課程評價體系存在重結(jié)果輕過程的缺陷，評價結(jié)果不充分，無法有效用于持續(xù)改進。

學(xué)生創(chuàng)造思維與創(chuàng)新能力培養(yǎng)欠缺：傳統(tǒng)課程受“教學(xué)三中心”——課堂中心、書本中心和教師中心的影響較大，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得不到良好的培養(yǎng)與鍛煉。

課程思政建設(shè)不足：“課程思政”建設(shè)提出和落實的時間不長，傳統(tǒng)課程教學(xué)中思政教育目標(biāo)不明確、分解落實不到位的情況普遍存在。

2 解決“土木工程材料”課程教學(xué)“痛點”問題的措施

對標(biāo)“金課”標(biāo)準(zhǔn)，進行“土木工程材料”課程教學(xué)研究和改革，主要從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式和考核方式、強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)、思政教育專業(yè)課程進行深度融合四個方面具體實施。

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“土木工程材料”課程授課學(xué)生的專業(yè)背景以及前期基礎(chǔ)差別較大，各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)也互不相同，因此要打破固定的教學(xué)內(nèi)容與課程結(jié)構(gòu)模式，需要分專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真分析與畢業(yè)要求指標(biāo)點關(guān)聯(lián)度，將課程知識與職業(yè)能力聯(lián)系起來，做到因材施教。

針對“土木工程材料”課程多種材料、內(nèi)容龐雜、各章節(jié)相對獨立、邏輯性弱的特點，基于材料科學(xué)的基本理論，以第一章“土木工程材料的基本性質(zhì)”為起點，通過思維導(dǎo)圖精心設(shè)計課程內(nèi)容。以“制備與制造→材料組成→材料性能→檢測技術(shù)”為引導(dǎo)，以“原材料→生產(chǎn)方法→組成成分→技術(shù)性質(zhì)→實際應(yīng)用”為主線，進行課程內(nèi)容的設(shè)計和講授。通過提綱式教學(xué)，將課程知識點凝練簡化，清晰地展示各知識點及其相互間的關(guān)系，通過思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生將課程整體內(nèi)容串聯(lián)起來。

梳理知識點，將內(nèi)容相關(guān)的章節(jié)整合后形成模塊，建立整體知識架構(gòu)。例如課程中的無機膠凝材料與石料和集料并行存在，兩者聯(lián)系較弱，但二者均是水泥混凝土與砂漿的重要組成成分，為后者內(nèi)容的講授打下基礎(chǔ)。因此，教師可將三者合并成同一知識模塊，穿插講授，便于學(xué)生理解和掌握。同理，瀝青混合料中主要成分有集料和瀝青，因此可將石料和集料、瀝青、瀝青混合料三者建成一個知識模塊。鋼材部分的內(nèi)容相對獨立，單獨形成一個模塊。根據(jù)知識模塊進行教學(xué)，加強各知識點的聯(lián)系，并做到對重要知識點的不斷復(fù)習(xí)和強調(diào)，強化學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握（見圖1）。

圖1 課程知識架構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容與時俱進，不斷更新，讓學(xué)生了解先進材料與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展趨勢。教學(xué)內(nèi)容的更新可以從兩個方面來進行：首先是對教材進行更新，參考國家最新統(tǒng)編教材，以新工科人才培養(yǎng)要求為導(dǎo)向，積極編寫和修訂滿足土木工程領(lǐng)域發(fā)展需求特色人才培養(yǎng)的教材。同時編寫土木工程材料領(lǐng)域的優(yōu)秀碩博論文集、建立實際應(yīng)用工程案例庫，以彌補教材更新滯后的不足。其次是在教學(xué)過程中通過引入土木工程材料領(lǐng)域的最新成果，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展動態(tài)與趨勢。例如，在水泥混凝土與砂漿教學(xué)中可將具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的高性能混凝土作為擴展內(nèi)容講授，在瀝青混合料部分可引入道路固廢的資源化利用等。

2.2 創(chuàng)新教學(xué)和考核模式

適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展趨勢，采用“線上線下”混合式教學(xué)等多種教學(xué)手段。通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、智慧樹等在線教育平臺積極建設(shè)“土木工程材料”在線課程，將翻轉(zhuǎn)課堂、研討式、案例式等多種教學(xué)手段進行有機結(jié)合。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度，提升學(xué)生分析問題、解決問題以及自主學(xué)習(xí)的能力。

采用翻轉(zhuǎn)課堂，課前資源前置，提煉教學(xué)核心問題。課中采用理論教學(xué)、線上資源、實踐環(huán)節(jié)和專題討論四位一體的教學(xué)模式，科教融合揭示問題。課后注重智慧反思，形成持續(xù)改進機制。通過課堂教學(xué)講授重點理論知識，以實驗掌握基本技能，以學(xué)科競賽激發(fā)科學(xué)思想，以前沿講座培育創(chuàng)新精神。

開展研討式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識，使其整合資源和信息后通過溝通產(chǎn)生智慧，交流碰撞火花，提出問題的解決途徑，將專業(yè)知識與工程思想、科研技能有機結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

“一考定音”的終結(jié)性評價方法重結(jié)果、輕過程，不能全面客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也無法適應(yīng)多種教學(xué)方法相結(jié)合的混合式教學(xué)模式。要通過學(xué)生日常學(xué)習(xí)過程中的狀態(tài)、在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、階段測評結(jié)果、問題答疑情況等，實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；通過“評價診斷、反饋信息、修正問題、提高質(zhì)量”等階段，對教學(xué)各環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，不斷改進教師的教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)效果，建立全方位、全過程的形成性評價機制。

2.3 強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生的求知欲。“學(xué)而創(chuàng)，創(chuàng)促學(xué)”是創(chuàng)新的根本途徑，要培養(yǎng)學(xué)生勤奮求知的精神?？砷_設(shè)有關(guān)知識創(chuàng)新、創(chuàng)新教育等知識講座，營造良好的創(chuàng)新氛圍，加強創(chuàng)新意識教育。

通過“探究性”學(xué)習(xí)方法、多思維思考法和案例/問題/項目引導(dǎo)法來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。以“任務(wù)驅(qū)動式的產(chǎn)出導(dǎo)向”為綱要，通過工程案例、科技前沿案例等資源學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考；采用翻轉(zhuǎn)課堂和小組合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生剖析復(fù)雜工程案例，完成核心知識的自然穿插和邏輯推理的深度演繹，在此過程中提升學(xué)習(xí)興趣。建立科研興趣小組，根據(jù)教師科研方向和項目設(shè)置研究課題，讓學(xué)生自主組隊并選擇課題方向，參與到具體的科研項目中來，通過明確項目的立項依據(jù)、確定研究目標(biāo)以及設(shè)計實施方案來完成從理論到應(yīng)用、從課程基礎(chǔ)知識到實踐創(chuàng)新的科教融合教學(xué)模式。鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生參加各種學(xué)科競賽，加強雙創(chuàng)教育和專業(yè)教育有效融合，為學(xué)生的高階學(xué)習(xí)和長遠發(fā)展打下基礎(chǔ)。

2.4 思政教育與專業(yè)課程進行深度融合

開展案例教學(xué)，以港珠澳大橋等超級工程為案例，既可以厚植學(xué)生的愛國主義情懷，也可以加強學(xué)生對先進材料、尖端技術(shù)的了解，培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新精神。以某工程事故為案例，既可以深植工程質(zhì)量的重要性，又可以激發(fā)學(xué)生追求卓越的時代使命和工匠精神。

將土木工程材料學(xué)科的發(fā)展、領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者專家對科技發(fā)展、社會進步做出的貢獻，以及在此過程中體現(xiàn)的社會擔(dān)當(dāng)、專業(yè)道德、學(xué)科素養(yǎng)等作為思政教研元素。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過自主學(xué)習(xí)和分組討論，對某個現(xiàn)象或問題進行辨析。教學(xué)過程中通過引入案例、設(shè)置問題、依托項目等手段，培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實際問題的能力，并在此過程中，將解決問題的方法與道德法制、政治素養(yǎng)、職責(zé)擔(dān)當(dāng)?shù)人颊逃剡M行綜合分析。通過學(xué)科原理和思政要素的綜合應(yīng)用，達到思政教育的內(nèi)化和提升。

明確思政教育的總體目標(biāo)并分解到具體章節(jié)，繼而以課程定位和課程的思政教育目標(biāo)為出發(fā)點對課程思政進行系統(tǒng)設(shè)計，進行“零星思政案例建設(shè)→系統(tǒng)思政案例和案例庫建設(shè)→思政課程和課程群建設(shè)→思政內(nèi)容體系、知識體系和課程體系”的完整建設(shè)。

3 結(jié)語

本文在分析“土木工程材料”課程教學(xué)痛點的基礎(chǔ)上，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、重塑知識架構(gòu)，創(chuàng)新教學(xué)和考核模式，強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)，思政教育與專業(yè)課程的深度融合四個方面實施了切實可行的改革措施，并取得了顯著成效。課程建設(shè)是一個長期的系統(tǒng)工程，教學(xué)質(zhì)量的提升沒有終點。在今后的教學(xué)研究與實施過程中，仍需緊隨時代發(fā)展，對課程教學(xué)進行反復(fù)的迭代更新，為“金課”建設(shè)提供“陽光”和“水分”，培養(yǎng)具有更強實踐能力、創(chuàng)新能力、國際競爭力的高素質(zhì)、復(fù)合型人才。