“土木工程材料”實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新

黃 謙 （長江師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，重慶 408100）

“土木工程材料”是高等院校土建類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課，其課程包含理論課和實驗課，以我校為例，理論課為32學(xué)時，實驗課為16學(xué)時。隨著我國技術(shù)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，工程教育越來越受到重視，這要求應(yīng)用型本科院校傾向于提高實踐環(huán)節(jié)的授課占比，力求培養(yǎng)出一批懂理論、善實踐的高水平應(yīng)用型人才。土木工程材料是一切工程結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是其質(zhì)量基礎(chǔ)。因此，“土木工程材料”實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作和責任意識等方面具有重要作用。然而，目前該實驗課程還是存在師資力量不足、實驗設(shè)備陳舊、實驗內(nèi)容更新不及時、教學(xué)方法落后等問題，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也會進一步影響學(xué)生對理論課程的學(xué)習(xí)熱情。因此，對“土木工程材料”實驗教學(xué)進行改革與創(chuàng)新十分必要。

1 “土木工程材料”實驗教學(xué)存在的問題

1.1 師資力量不足

通常，土木工程學(xué)院都更注重引進結(jié)構(gòu)工程、橋隧工程、巖土工程等方向的專業(yè)教師。“土木工程材料”的教學(xué)任務(wù)則主要由這些專業(yè)方向的教師承擔。然而，“土木工程材料”是一門專業(yè)性較強的課程，其涉及內(nèi)容繁多，涵蓋十余大類、幾百個材料品種，且各類自成體系。同時，其他專業(yè)方向的教師對相關(guān)實驗內(nèi)容也并不熟悉，這使得教師難以在實驗教學(xué)中有適當?shù)姆椒▉砑ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，普通院校的實驗室教師匹配也是不足的，也缺乏對土木工程材料的了解。因此，授課教師不僅要承擔理論課程的教學(xué)，還需承擔實驗課的教學(xué)任務(wù)，這難以保證實驗教學(xué)的質(zhì)量。

1.2 實驗設(shè)備陳舊其數(shù)量較少

對于地方性普通院校，其經(jīng)費有限且學(xué)科建設(shè)還需逐步完善，而土木工程學(xué)科涉及的儀器設(shè)備種類多且價格昂貴，故需要大量的建設(shè)經(jīng)費。由于“土木工程材料”課程沒有得到足夠重視，相應(yīng)的實驗建設(shè)經(jīng)費則很少，因此實驗教學(xué)設(shè)備的采購數(shù)量往往不足，且多年都不會更換新設(shè)備。因為學(xué)生人數(shù)較多（一個班約有40名學(xué)生）而實驗設(shè)備較少，故只能分組進行實驗，通常5～7名學(xué)生為一組共用一臺設(shè)備，因此學(xué)生無法獨立進行實驗，參與實驗的積極性降低，這也造成實驗教學(xué)質(zhì)量下降。此外，由于實驗設(shè)備陳舊，不能滿足國家新標準對“土木工程材料”實驗的要求。例如每組學(xué)生都按規(guī)定的實驗過程同時進行水泥膠砂實驗，到相同齡期后用同一臺壓力機測試其力學(xué)性能，但由于各實驗儀器的準確性降低，因此各組測試數(shù)據(jù)相差很大。

1.3 實驗內(nèi)容更新不及時

目前大多數(shù)高校開設(shè)的“土木工程材料”實驗仍以演示性、驗證性為主，例如建筑材料的基本性質(zhì)實驗、水泥實驗、砂石實驗、普通混凝土性能實驗等。當然，這些實驗對于學(xué)生進一步了解和掌握相關(guān)土木工程材料內(nèi)容是必要的，但是較為陳舊的實驗并不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以混凝土為例，近十幾年混凝土技術(shù)得到飛速發(fā)展，新型混凝土不斷涌現(xiàn)，混凝土原材料本身也有了巨大變化。因此，教師不能在實驗內(nèi)容上只涉及傳統(tǒng)材料與傳統(tǒng)測試方法，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上增加一些綜合性、設(shè)計研究性的實驗內(nèi)容。

1.4 課程思政融入教學(xué)實驗滯后

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程。課程思政不僅需要融入理論課程，實驗課程也必須進行。土木工程材料自身性質(zhì)是工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)，同時其相關(guān)的制備、測試等過程也對工程質(zhì)量起到重要作用。例如混凝土攪拌不均勻、成型不密實、養(yǎng)護不充分等也會嚴重影響混凝土強度。通常，教師在實驗教學(xué)中只重視給學(xué)生講授實驗的具體操作過程，往往忽略了課程思政的重要性。因此，教師需要在實驗教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)以及良好的安全責任意識。

2 “土木工程材料”實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新措施

2.1 重視師資隊伍的建設(shè)

加強具有土木工程材料專業(yè)背景的教師引進力度，以土木建筑工程學(xué)院為例，目前引進土木工程材料研究背景的年輕教師已達5人，初步形成了該專業(yè)方向的科研和教學(xué)團隊。團隊成員每月舉行1次教學(xué)研討會，及時討論“土木工程材料”理論和實驗教學(xué)的現(xiàn)有問題，并逐步完善和更新實驗教學(xué)內(nèi)容、相互交流教學(xué)經(jīng)驗等。同時，定期舉行土木工程材料相關(guān)的小型學(xué)術(shù)報告會，團隊成員匯報近期的科研成果或?qū)W術(shù)動態(tài)，并邀請其他專業(yè)方向的教師參與，一起討論相關(guān)問題，增加其他教師對土木工程材料的認識，同時聽取他們對實驗課程改革的建議。

此外，注重實驗教師隊伍的建設(shè)，應(yīng)配備相關(guān)專業(yè)的實驗教師，定期組織實驗教師到企業(yè)中考察和學(xué)習(xí)；同時，加強實驗教師與理論教師的交流，做到“理論教師會實驗，實驗教師懂理論”；提高實驗教師待遇，保證實驗課時的分配，對考取各種技能證書的實驗教師給予適當補助，促進他們提升自身業(yè)務(wù)水平。

2.2 改善實驗條件

為滿足學(xué)生能有多動手操作的機會，高校應(yīng)加強實驗室建設(shè)和儀器設(shè)備的采購工作，制定詳細的設(shè)備采購計劃，如近期、中期需要采購哪些設(shè)備，相應(yīng)價格和數(shù)量多少等。定期做好實驗設(shè)備的保養(yǎng)和維護，保證設(shè)備的正常使用。同時，對一些測試儀器定期做好校準工作，以保證其測試的準確性。

加強與校外教學(xué)實踐基地的深入合作。校外實踐基地通常都具有相關(guān)專業(yè)的測試設(shè)備和儀器，并且配備有專門的操作人員。以“土木工程材料”實驗教學(xué)為例，土木建筑工程學(xué)院的一家校外實踐基地是本地區(qū)的建筑材料檢測公司，其實驗室配備了水泥砂漿、混凝土、鋼筋、瀝青等材料的常用儀器和設(shè)備。通過深入合作，每年我院會組織學(xué)生實地了解實驗內(nèi)容在企業(yè)中的應(yīng)用，這不僅激發(fā)了學(xué)生的實驗熱情，還有助于他們培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。此外，積極鼓勵學(xué)生開展一些綜合性和設(shè)計研究性強的實驗項目，并讓他們?nèi)ミ@些實踐基地開展相關(guān)測試。

2.3 優(yōu)化實驗內(nèi)容

在演示性、驗證性的實驗基礎(chǔ)上，增加一些綜合與設(shè)計的開放性實驗。以水泥膠砂實驗為例，所用膠凝材料只有水泥，但為降低水泥用量以及充分利用固體廢棄物，現(xiàn)代混凝土中往往會加入粉煤灰、礦渣、硅灰等礦物摻合料來取代部分水泥。為了讓學(xué)生充分了解這些礦物摻合料對水泥性能的影響，對此授課教師在水泥膠砂實驗基礎(chǔ)上設(shè)置了開放性實驗。首先，將學(xué)生分為7組，其中一組不摻礦物摻合料、兩組摻20%和40%粉煤灰取代水泥、兩組摻20%和40%礦渣取代水泥、兩組摻10%和20%硅灰取代水泥，其他實驗過程均相同；到規(guī)定齡期后，每組測試相應(yīng)水泥膠砂試件的力學(xué)性能；最后，對所有組的測試數(shù)據(jù)進行對比與分析。這樣，學(xué)生直觀認識到礦物摻合料種類及數(shù)量對水泥膠砂力學(xué)性能的影響。

混凝土實驗的養(yǎng)護條件為標準養(yǎng)護，然而實際工程的養(yǎng)護條件不同于標準養(yǎng)樣。為讓學(xué)生充分了解養(yǎng)護條件對混凝土的影響，授課教師在混凝土實驗基礎(chǔ)上設(shè)置了開放性實驗。在混凝土和易性測試結(jié)束后，每組學(xué)生成型3組混凝土，拆模后分別進行自然養(yǎng)護、水浸泡養(yǎng)護與標準養(yǎng)護；到規(guī)定齡期后，測試3組試件的抗壓強度，最后比較各組混凝土的強度。這樣，學(xué)生也直觀認識到養(yǎng)護條件對混凝土強度的影響。通過這些開放性實驗不僅增加了學(xué)生的實驗興趣，也讓他們鞏固了理論知識的學(xué)習(xí)。

2.4 加強課程思政的融入

實驗教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，更應(yīng)讓學(xué)生培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)。為了讓學(xué)生認識到規(guī)范操作對工程質(zhì)量的重要性，授課教師在混凝土性能實驗中設(shè)置了一些變化。首先，向?qū)W生介紹幾起重大工程質(zhì)量事故，而這些事故都是因為施工人員在混凝土成型過程中隨意“加水”造成的。為了讓學(xué)生了解“加水”對混凝土強度的影響，在混凝土實驗時，一組按規(guī)定水灰比成型混凝土，另外幾組在混凝土成型時從少到多地加入一定量的額外水；最后到規(guī)定齡期后，測試各組混凝土的抗壓強度并進行比較分析，學(xué)生發(fā)現(xiàn)部分混凝土的強度下降了50%～70%，這樣直觀認識到“加水”對混凝土的危害。進而，讓學(xué)生謹記在未來建設(shè)工作中工程安全重于泰山，培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)以及遵紀守法的意識。

3 結(jié)語

“土木工程材料”是高等院校土建類專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，其實驗教學(xué)對培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力強的應(yīng)用型人才具有重要作用。目前，“土木工程材料”實驗教學(xué)存在師資力量不足、實驗設(shè)備陳舊、內(nèi)容更新不及時等問題。這就要求授課教師必須對其進行改革與創(chuàng)新，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有助于提高學(xué)生的實際動手能力，同時引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和良好的工程素養(yǎng)。