教學實踐中的土木工程材料論文

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一、教師的工程實踐科研項目與教學實踐的有機結合

1.混凝土耐久性實驗方案設計

在土木工程材料耐久性實驗課安排中，結合授課教師的浙江省自然科學基金項目“荷載、碳化和氯鹽耦合作用下混凝土細微觀結構演變及對離子傳輸影響”，指導學生選擇目標混凝土配合比，確定混凝土強度后，還需確定混凝土加載方案。土木工程材料課程的第四章所提到的混凝土耐久性對象是無荷載作用下混凝土耐久性，因此在設計試驗方案時，授課教師講解實際土木工程混凝土構筑物在服役期間均在受荷狀態，只有考慮受荷混凝土耐久性才與實際工況相吻合。學生根據實際工況提出軸壓荷載和彎拉荷載兩種工況形式。那么為了測試受荷狀態混凝土耐久性又該如何進行加載呢？對此，可以組織學生分組討論，得出了加載方案，在此基礎上再確定試驗混凝土加載程度，然后進行混凝土耐久性測試。此環節增強了學生對書本知識的理解，鍛煉了學生的動手能力。

2.泡沫混凝土澆筑實驗設計

在土木工程材料成型實驗課教學過程中，通過授課教師的國家星火計劃項目“農作物廢棄物新型保溫建材制備技術集成與示范”，參與現場施工環節可以讓學生明確泡沫混凝土澆筑、養護與普通混凝土有何不同，分別注意哪些問題，具體涉及到《土木工程材料》教材第十一章的知識。比如，在測定泡沫混凝土立方體抗壓強度的標準值時，標準試塊的制作、養護、齡期、加載方式，泡沫混凝土的導熱系數與強度之間的關系，以及減少泡沫混凝土收縮開裂的措施等。與此同時，可要求學生查閱有關保溫材料施工技術的文獻，以拓展知識面。

3.鋼筋的加載實驗

在鋼筋教學實驗中，可以采用逐級加載方式，對鋼筋施加荷載，指導學生如何使得鋼筋強化。首先未加荷載的鋼筋進行試驗，學生從中了解了鋼筋在拉伸過程中經歷了彈性階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段四個階段，然后要求學生把一根鋼筋拉伸到強化階段的任何點后卸載，再對此鋼筋進行拉伸試驗，學生可以發現鋼筋的屈服點提高了。那么在實際工程中采用這種工藝會起到何種效果？通過現場實驗學生了解了鋼筋強化的過程及作用。另外，根據項目研究需要，為了提高鋼筋防銹能力，是在鋼筋強化前做防銹措施，還是在鋼筋強化后做防銹措施？把這些問題作為課后大作業，使學生進行充分討論。在探討的基礎上，授課教師對各種結果進行分析總結，最后確定具體的實驗方案。

4.試驗結果分析

在進行實驗課程教學改革后，學生研究性試驗結束，授課教師指導學生對實驗結果進行數據處理。分析結果對比《土木工程材料》教材的課堂教學的基本理論，從而可以進一步改革實驗教學內容，對實驗結果與實驗數據進行不同側面深入分析，比較各自的結果。通過分析比較可以提高學生對土木工程材料理解程度。

二、實踐過程中必須結合土木工程材料課程實驗教學

將工程實踐科研活動融入到土木工程材料實驗教學，必須做到以下幾點。

（一）學生參與科研項目與土木工程材料實驗課程要匹配

學生參與科研項目必須與土木工程材料實驗教學相匹配，二者要有機結合，只有在相應實驗課程的基礎上，融入相關的工程實踐科研活動，才能促使學生去沉下心思考問題。授課教師指導學生查閱相關資料，探索解決問題的方法，通過這一系列培養，學生的科研能力、實踐能力和創新能力會有大幅度提高。通過實踐，我們認為土木工程材料課程的培養模式，必須強調學生實踐能力的培養，而實踐能力不僅需要學生掌握土木工程材料的理論知識，而且更重要的是學生利用所學的土木工程材料理論知識在實踐過程中善于發現新的材料和新工藝。為了達到這一目標，授課教師在制訂課程培養方案時，相應縮短課程基礎理論課時，適當增加實踐教學環節課時，更重要的是要在實踐過程中注重授人以“漁”，注重授于學生解決工程實際問題的能力，指導學生自我更新知識的能力。

（二）學生參與的科研任務要與學生的能力相匹配

學生參與科研項目必須與學生的知識水平和能力相匹配，所布置的科研實驗不要使學生感到難度較大，無從入手，這樣的教學效果也難以達到預定教學計劃的目的。將工程實踐科研項目融入到土木工程材料實驗課程，授課教師在課外花更多精力進行指導，并提供試驗的場所和實驗條件，使學生從中受益。反之，如果授課教師所布置的科研實驗難度不大，就會使學生錯誤地認為科研實驗并不復雜，從而失去對科研實驗的興趣。因此，授課教師在制定土木工程材料實驗課的教學計劃時，必須注意科研實驗難度的合理安排。土木工程材料課程的教學計劃改革主要是強調學生實踐能力的培養，但并不是弱化基本概念的學習。目標是強化學生實踐能力的培養，在增加實踐環節的同時適當地壓縮了課堂教學時間，但基本概念教學內容不減少。在土木工程材料課程教學計劃制定的同時，兼顧基礎理論課時和實踐訓練的教學課時，將理論教學與科研實驗互相融合、互相補充。為了達到這一目標，項目組將實踐教學課時從原先的30%提高到50%，課程考核實驗實踐占50%，期末考試50%。

（三）學生參與的科研活動要合理組織

教學與科研的性質畢竟不同，有時二者之間會有沖突，授課教師就要根據教學內容，合理地安排相應的科研實驗，使教學內容與工程實踐科研活動相協調，使學生參與到教師的科研實驗中來，以促進學生掌握課堂知識，并形成學生在掌握課堂知識的同時又提出新的科研實驗的良性循環。土木工程材料課程所培養的學生是面向各類設計院、施工企業、監理企業、建筑材料制造企業、造價咨詢企業，其必須具備解決工程實際問題的能力。本專業學生畢業后在從事道路、橋梁及建筑工程的設計、施工、監理及檢測過程中，必須具備土木工程材料基礎知識及工程實踐能力，因此，制定土木工程材料課程教學計劃時，應著重從培養學生運用理論知識解決實際問題的能力出發，使學生畢業后能盡快地適應企業的生產和施工節奏。為了達到這一目標，授課教師在講解基本概念時結合工程實例，并輔以教師的科研成果，如有一年輕教師應用“鋼筋在環境———應力耦合作用下的銹蝕特征及演化規律（51008276）”國家自然科學基金項目把鋼筋與混凝土二個實驗合一起，指導學生在實驗過程中了解鋼筋在銹蝕過程中對鋼筋混凝土性能的影響，鋼筋在銹蝕后受力截面減小、混凝土銹漲開裂，導致鋼筋和混凝土力學性能下降，從而把混凝土和鋼筋二種材料串在一起，讓學生能更深入地理解課堂理論與概念，而在教學過程中，年輕教師也由此積累教學經驗。

三、結語

筆者敘述了如何將工程實踐科研項目融入土木工程材料課程實驗教學改革實踐中，教學效果表明，在土木工程材料教學過程中，將授課教師工程實踐科研內容與實驗教學有機結合，指導學生參與授課教師工程實踐科研活動，學生不僅對課堂教學內容有了更深的理解，而且激發了學生對學習的興趣，提高了學生創新的欲望，達到了土木工程材料教學計劃的教學目標。

作者：孫家瑛 單位：浙江大學寧波理工學院