HQAII教學法在“土木工程材料”課程教學中的探索與應用

任駿 祝海雁

摘 要：土木工程材料課程是土木工程和建筑學專業(yè)學生的專業(yè)核心課程，也是土木工程學生最早開展的專業(yè)課程之一。土木工程材料課程內(nèi)容抽象繁雜，該文以如何激發(fā)學生的學習興趣，增強學習自覺性，提高課程教學效果為導向，探索通過HQAII教學法，即以熱點案例引入（Hotspot-Induction）、問題導向（Question-Guidance）、分析比較（Analysis-Comparison）為抓手，培養(yǎng)學生自主思考（Independent-Thinking）的能力，同時以課程思政化的理念融入課程教學過程的全程設(shè)計，目的在于形成一套新工科的教學方法，為“新工科”和“工程教育專業(yè)認證”背景下土木工程專業(yè)課程的教學模式的改革與創(chuàng)新提供參考。

關(guān)鍵詞：HQAII教學法?土木工程材料?課程教學改革?熱點案例引入?課程思政化

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：?A

Exploration?and?Application?of?the?HQAII?Teaching?Method?in?the?Teaching?of?"Civil?Engineering?Materials"

REN?Jun??ZHU?Haiyan

（Department?of?Civil?Engineering?and?Intelligent?Construction，?School?of?Architecture?and?Planning，?Yunnan?University，?Kunming，?Yunnan?Province，?650500?China）

Abstract：?The?course?of?Civil?Engineering?Materials?is?a?professional?core?course?for?students?majored?in?civil?engineering?and?architecture，?and?it?is?also?one?of?the?earliest?offered?professional?courses?for?students?majored?in?civil?engineering.?Since?the?content?of?Civil?Engineering?Materials?is?abstract?and?complex，?this?paper?takes?how?to?simulate?students'?interest?in?learning，?enhance?their?learning?consciousness?and?improve?the?effect?of?course?teaching?as?the?guide，?explores?to?cultivate?students’?independent?thinking?ability?by?the?HQAII?teaching?method，?that?is，?taking?HotSpot-Induction，?Question-Guidance?and?Analysis-Comparison?as?the?starting?point，?and?integrates?the?concept?of?courses?on?the?ideological?and?political?dimension?into?the?whole?process?design?of?course?teaching，?aiming?to?form?a?set?of?teaching?methods?of?new?engineering，?and?provide?reference?for?the?reform?and?innovation?of?the?teaching?mode?of?civil?engineering?professional?courses?under?the?background?of?“New?Engineering”?and?“Engineering?Education?Accreditation”.

Key?Words：?HQAII?teaching?method;?Civil?engineering?materials;?Course?teaching?reform;?Hotspot?induction;?Courses?on?the?ideological-political?dimension

1?引言

土木工程材料課程是土木工程和建筑學專業(yè)的專業(yè)核心課。其開設(shè)的主要目的是讓學生掌握主要的土木工程材料的性能，制備、使用方法，檢驗檢測方法等，培養(yǎng)學術(shù)嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度和分析解決問題的能力。同時，土木工程材料課程是土木工程專業(yè)學生最早開始的專業(yè)核心課之一，在達成上述目標的同時，如果能夠激發(fā)起學術(shù)的求知欲和探索欲，對后續(xù)其他專業(yè)課程的開展也有幫助[1，2]。

土木工程材料課程涉及面較廣，需要掌握的知識點較多，相互的邏輯聯(lián)系較弱，內(nèi)容多為文字陳述的理論知識，比較抽象，經(jīng)常讓學生在授課過程中失去學習興趣。同時，理論較多導致課程內(nèi)容緊密結(jié)合工程實際的問題較少，課程多以老師講授學生被動聽課的教學方法處理，對工程問題的能力訓練不夠[3，4]。?近年來，隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新和快速發(fā)展，學生獲取信息的手段方式已經(jīng)嚴重沖擊著以教師講授，教材板書視頻、PPT課堂教學為標識的傳統(tǒng)教學模式，在“新工科”和“工程教育專業(yè)認證”背景下，這種教與學的方式已經(jīng)不能滿足土木工程專業(yè)發(fā)展的需求，急需改善[5，6]，已經(jīng)不能適應培養(yǎng)新時代建設(shè)中國特色社會主義現(xiàn)代化強國，具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)，能夠服務社會經(jīng)濟發(fā)展需求人才的要求。

為此，作者從云南大學教學中的經(jīng)驗中進行總結(jié)，提出了HQAII教學法，通過案例引入，問題導向和分析比較三個模塊，培養(yǎng)學生自主思考的能力，同時通過貫穿全教學過程的思想政治教育，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)和職業(yè)道德，最終實現(xiàn)工程類學生需要的能力培養(yǎng)。

2?HQAII教學法：培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題能力的綜合性教學方法

HQAII教學法，主要包括熱點案例引入（Hot-Spot-Induction）、問題導向（Question-Guidance）、分析比較（Analysis-Comparison）三個方面，通過以上三個方面的課程設(shè)計，培養(yǎng)學生自主思考（Independent-Thinking）的能力。同時，通過將課程思政化（Ideological-Education）的理念貫穿整個教學中，培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的綜合能力。

2.1?熱點案例引入（Hot-Spot-Induction）

一般而言，“興”是讓人們感到興奮的事情，“趣”代表著有趣味的，且能夠使我們樂此不疲地追求的事情。在教學實踐中，學生興趣越高，學習積極性主動性就越高，持續(xù)性越長久，因此激發(fā)興趣往往成為教學成效的關(guān)鍵。與其他專業(yè)有所不同，土木工程專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè)，其培養(yǎng)目標和教育的最終落腳點都是要落實到實際工程應用中[7]。因此，在介紹相對抽象的土木工程材料概念，性能及應用的過程中，如何把抽象化的枯燥的內(nèi)容形象化，首先應該是通過一些典型的實踐案例把學生的注意力導入現(xiàn)實的情境中，產(chǎn)生興趣，誘發(fā)出問題意識，從而為教學創(chuàng)設(shè)氛圍。實踐證明，學生們對的學習興趣與學習對象的距離有關(guān)系。對于距離較遠的學習對象（例如抽象的名詞），學生們的學習興趣和關(guān)注程度會越低。因此，通過熱點案例的引入，首先能夠讓學生們對所介紹的材料有一個直觀的認識，拉近學生與學習對象的距離，進一步可以提高學生的學習興趣。

針對不同土木工程材料，一個較好的熱點案例需要具有一定代表性。選擇身邊可以接觸到的工程案例，可以很好地讓學生有一個學習對象有一個可視化的認識，但是案例太普通則會降低學生的學習興趣，學生可能會認為沒有學習的意義，反而降低了學生的求知欲。通過選擇一些具有代表性的重大工程的案例，可以最大限度地調(diào)動和激發(fā)學生的學習興趣，這就為進一步介紹具體知識點打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2?問題導向（Question-Guidance）

問題意識是激發(fā)興趣的點，問題產(chǎn)生興趣，興趣，興趣是對問題探索的持續(xù)動力。土木工程人員的培養(yǎng)目標之一就是要讓學生具備能夠獨立解決復雜工程問題的實踐能力。培養(yǎng)學生的問題意識，這就需要教師進行有意識的引導[8]。在引入熱點工程案例的同時，需要從工程案例中提出問題，進一步集中到學生要學習的知識點。作為熱點案例引入的一個銜接，在學生已經(jīng)激發(fā)了的學習興趣的基礎(chǔ)上，進一步引入到相關(guān)的知識點。要回答一個好的問題，學生們需要以個人或者團隊的形式去尋找資料，同時可以培養(yǎng)學生個人自主學習和團隊協(xié)作學習的能力。

例如，課堂教學中，教師首先可以通過一個工程的案例，提出“在這個工程中（或者這個工程某些部位）為什么我們要采用某種材料”等問題，可以通過資料查詢自主探尋答案的方式，激發(fā)學生的求知欲，讓學生對要講授的材料繼續(xù)保持好奇和想要探究的學習欲望。甚至可以運用一個失敗的典型工程案例作為參照，比較更能增強學生的興趣和問題意識。通過問題的導向，可以對接下來要講授材料性質(zhì)和應用、檢測技術(shù)的介紹埋下伏筆。

2.3?分析比較（Analysis-Comparison）

具備有問題分析的能力，能夠應用自己所學數(shù)學、物理化學知識和工程原理，對復雜工程問題進行識別與分析，并且通過查閱書籍及文獻等方式進行比較與研究，最終得到相應結(jié)論的能力也是土木工程專業(yè)學生要培養(yǎng)的能力之一[9]。在教師問題引導的基礎(chǔ)上，要著重培養(yǎng)學生對問題答案的分析能力。分析的過程就是引導學生自己回答“為什么”，進一步提出“怎么辦”，或清晰“為什么只能這樣辦”，形成對問題的結(jié)論，對相關(guān)概念的準確把握。在分析的過程首先是引導學生廣泛收集查找相關(guān)的資料，培養(yǎng)的學生的文獻（資料）查閱的能力。這是一個由量向質(zhì)的歸納與抽象的過程，學生通過課堂內(nèi)向通過課堂外的延伸，從教師講授的被動接受向自己比較查閱并比較分析的拓展，從而學生們能夠更深刻地對相關(guān)材料的性能優(yōu)缺點，應用范圍等知識等有了更清楚的了解，一些相關(guān)的知識點在無形中被學生強化。

進一步說，這里所指的比較并非局限于文獻資料的比較，而是一個更廣義的比較，其內(nèi)涵包括：（1）文字資料（包括文獻）之間的比較，可以更全面的了解材料的性質(zhì)用途等；（2）文字資料與實際資料（樣品、視頻等）的比較，可以將理論的材料形象化可視化，讓學生有直觀的認識；（3）材料品質(zhì)的（樣品、視頻等）優(yōu)劣比較，材料性能的優(yōu)劣是很抽象的，教師可以通過讓學生接觸不同品質(zhì)材料的方式，進一步讓學生對材料性能有清楚的理解；（4）不同材料間的比較，通過對不同材料見性能的比較，可以對不同材料之間的優(yōu)劣性能以及其相應的應用范圍的有了新的認識。此過程后，教師可以再一次回到熱點案例，加深學生對所學知識點的認識，進一步鞏固學生的學習效果。

2.4?自主思考（Independent-Thinking）

傳統(tǒng)教學方法就是簡單的“教”與“學”，學生只是被動的接受固定的知識，而并不需要學生進行自己的思考。但是工程問題往往比較復雜，要能很好的解決不能僅僅靠所學的單項知識。解決復雜土木工程問題往往需要同時具備相應的數(shù)學物理化學以及工程知識和能力。單純依靠書本上的知識解決問題是“紙上談兵”，但是全依靠經(jīng)驗解決又經(jīng)常犯“教條主義”的錯誤。因此是否能夠有機的將理論和實踐結(jié)合，從實踐到理論的升華，由歸納演繹到推理的思維過程。理論知識經(jīng)過自己獨立思考和判斷后形成解決實際工程問題的答案，即是應用馬克思主義唯物主義辯證法的實踐過程，也是評價一個土木工程從業(yè)人員合格不合格的一大要素，也是培養(yǎng)土木工程學生的目標之一。

培養(yǎng)學生的獨立思考能力，并非是簡單告訴學生要學會自己思考，重要的是能夠讓學生展開課堂自由討論，相互交流交鋒，最終形成統(tǒng)一的觀點。獨立思考并不是教師放棄責任。貫穿與以上三個教學模塊中，需要通過教師在授課過程中有意的引導，讓學生養(yǎng)成一種獨立的思考和判斷的習慣。但是，要注意的是，獨立思考并不是讓學生一味地去接受，批判或者反駁，而是要讓學生通過自己所學的知識和方法來科學的合理的進行分析和研判，最終得到自己對問題的獨特見解，形成自己的解決方案。

2.5?課程思政化（Ideological-Education）

與人文社科專業(yè)不同，理工科，特別是土木工程學科，在學生培養(yǎng)過程中更注重的是對技術(shù)的掌握和對技能的培養(yǎng)。但是，在傳統(tǒng)教學中，培養(yǎng)學生的專業(yè)技能過程中往往忽視了學生思想政治理論的學習。如何在培養(yǎng)學生專業(yè)技能的同屬，樹立學生正確的價值觀和人生觀，是土木工程專業(yè)教學中要解決的一個重要問題?[10]。通過HQAII教學法，思政教育可以貫穿在教學的全過程中：（1）在引入熱點案例的過程中，在介紹我國重大案例的過程中可以樹立正確的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀，進一步激發(fā)學生的愛國熱情；（2）在問題導向的過程中，可以通過教師問題的引導，激發(fā)學生的積極思考的學習興趣，以及培養(yǎng)學生獨立思考和解決科技問題的能力，引導學生樹立積極向上的價值觀；（3）在對比分析階段，可以通過分析不按照標準制備和使用不合格土木工程材料帶來的巨大社會和經(jīng)濟損失等，培養(yǎng)學生的社會責任感，并且培養(yǎng)學生能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任的能力；（4）通過培養(yǎng)學生的獨立思考和判斷的能力，最終培養(yǎng)學生能夠基于工程相關(guān)背景知識進行合理分析，通過結(jié)合所學知識客觀評價工程應用過程中各種方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并勇于承擔的相應責任的能力。

2.6?案例分析

我國是公認的基建強國，大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)離不開土木工程材料的支持。而作為用量最大的土木工程材料，混凝土占了世界超過一半的材料用量?；炷敛牧舷嚓P(guān)章節(jié)的學習，通常占了土木工程材料課程授課中36課時量的20%以上的，如何讓學生能夠熟練掌握混凝土組成、性質(zhì)，制備和應用的相關(guān)知識，是土木工程材料授課的一大難點。

采用HQAII教學法法，首先以2022年“北京冬奧會”北京新建最大場館為例，通過介紹被譽為“冰絲帶”的國家速滑館，引入混凝土材料的概念。在介紹“冰絲帶”場館的同時，一方面能夠讓學生對土木工程材料的應用有了直觀的認識，知道在“冰絲帶”華麗外表下面有混凝土強壯力量的支持，同時也能夠讓學生認識到“綠色環(huán)?！毙徒ㄖ闹匾院蛯崿F(xiàn)途徑，同時通過2022“北京冬奧會”的舉辦和介紹“亞洲最大冰面”的場館的故事，激發(fā)學生的愛國熱情。在介紹“冰絲帶”場館的特點后，教師通過問題學生，如果要實現(xiàn)這么大規(guī)模和復雜的場館，需要什么樣的材料，這些材料需要什么性能等問題，通過讓學生查詢資料，進一步引導學生認識混凝土，并理解混凝土的性能特點和優(yōu)勢。同時，通過比較“冰絲帶”與其他普通場館的不同要求，以及其應用了大量補償收縮和高抗凍等級混凝土的案例，進一步跟學生闡述混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性等，同時，以問題為導向，在介紹以上兩種混凝土的過程中，讓學生嘗試回答為什么要選擇這些混凝土的問題。學生通過獨立思考，對比與分析其與普通混凝土的差異，可以掌握混凝土的組成與制備方法，讓學生對混凝土有一個全面的了解。同時，在介紹“冰絲帶”場館施工的過程中，使用了堆石混凝土和高自密實性混凝土等案例，進一步拓展了學生的知識面，讓學生對特殊混凝土有了新的認識。

3.?“HQAII”教學法的基本要求：教師自身能力的提高和學習模式的轉(zhuǎn)變

與傳統(tǒng)的主動講授與被動學習的教學模式相比，實施“HQAII”教學法的關(guān)鍵要求在于教師的素質(zhì)的高要求。

3.1?教師教學理念

所謂教學理念，是指教師為了達到教學目標而思考和實施的教學方法[11]。在“新工科”及“工程教育專業(yè)認證”的背景要求下，傳統(tǒng)按照書本講授知識點的教學理念必須要有所改變。教師應該要充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源，例如慕課（Massive?Open?Online?Courses，MOOC）、翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂等新型教育技術(shù)，增加教學資源儲備，同時，結(jié)合熱點案例的視頻、動畫等方式，增加師生互動，讓枯燥的知識點形象化，讓學生有更多的求知欲。

3.2?教師綜合能力

“HQAII”教學方式的實施首先是熱點案例的選取，這就對教師持續(xù)對土木工程熱點問題進行跟蹤，掌握相關(guān)方向的研究前言和最新工程應用情況，促進教師將科研與教學相結(jié)合。同時，問題導向的關(guān)鍵是提出一個好的引導性問題，能夠激發(fā)學生的探索與，這就需要教師對相關(guān)特定方向有著濃厚的興趣和較深的感悟。對教師要求最好的是分析和比較能力，這首先需要教師對教學內(nèi)容有著全面和深入的掌握，同時，還需要教師有著良好的總結(jié)和歸納能力，以及相應的邏輯分析能力，才能夠引導學生進行正確的分析和比較。最后，在“QHAII”教學法中，要求教師能夠?qū)虒W深度和教學內(nèi)容有著精準的把握，如果把握不準很容易導致教學內(nèi)容過深或者過淺的問題，這些要求教師具有敬業(yè)精神。

3.3?互動能力

“QHAII”教學法同時需要教師的引導和學生的互動兩個方面。除了教師綜合的提高，也需要培養(yǎng)學生的良好學習風氣。傳統(tǒng)靠考前死記硬背的模式已經(jīng)不適用，需要學生的一種主動學習的精神和團隊協(xié)作的能力，同時也要求學生具有綜合應用所學知識分析和解決問題的能力。教師應該要努力營造這樣的教學氛圍，在推動學生學習研究熱情的同時，提高課題軟環(huán)境，最終全面提高教學質(zhì)量。

4.?結(jié)論

“新工科”和“工程教育專業(yè)認證”的背景下對土木工程專業(yè)提出了新的要求，“QHAII”教學法在土木工程材料課程中的應用，有利于提高教學質(zhì)量，為培養(yǎng)未來的卓越工程師提供了一種新的思路。

參?考?文?獻

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