土木工程材料課程教學改革

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摘要:以大學生工程意識培養和能力提升為目標，從理論教學、實踐教學和科技活動三方面進行改革。提出以工程意識培養為主的理論教學手段、以工程能力提升為主的實踐教學手段和以創新能力提升為主的科技活動組織，為國內同類院校的土木工程材料課程教學提供參考。

關鍵詞:土木工程材料;工程意識;工程能力;創新能力

土木工程材料課程屬于專業基礎課，一般開設在大學二年級，由于大多數學生缺乏基本的感性認識和工程實踐，對該課程與后續專業課程之間的關系不了解，更不清楚該課程對日后所從事工作的重要性和意義。西南林業大學森林工程專業分別于2012年、2013年獲批成為云南省教育廳及國家教育部“卓越工程師教育培養計劃”專業。“土木工程材料”課程的教學以此為契機，及時更新教育理念，從理論教學、實踐教學和科技活動三個方面進行改革，積極探索培養學生工程意識及提升學生工程能力、創新能力的教學方法和模式。

一、以工程意識培養為主的理論教學手段

1.充分利用認識實習

專業認識實習是學生專業課程學習的第一課，是開啟學生專業興趣的重要教學環節。為使學生提早對專業有所認識，了解各專業課之間的聯系與作用，許多高校都設置了認識實習環節。土木工程材料作為土建類專業基礎課，應充分利用好這一環節，使學生了解土木工程材料的種類、應用及工程技術要求等。為此，課程改革小組建議合理搭配認識實習指導教師的人員組成，承擔建筑材料方面的主講教師應積極參與認識實習。在認識實習過程中:一方面，帶領學生參觀工程現場，聽取現場技術人員講解，并與學生針對工程所選品種、施工工藝等進行廣泛討論，使學生從感官上實際認識土木工程材料;另一方面，通過觀看《超級工程》《偉大工程巡禮》中關于土木工程材料講解的部分科學紀錄片，使學生能夠對工程建設的全過程以及材料如何選擇、應用有較為全面的認識。通過改革后的認識實習教學，學生對土木工程材料課程的理論學習內容更加明確。

2.合理優化教學內容

目前，土木工程材料教材為滿足“大土木”的培養目標，內容上雖具有較大的包容性，但仍未能將原有知識體系有機地融合在一起。加之學時限制，無法面面俱到，如果不能合理安排，將會導致無法有效支撐后續課程的學習。為此，按使用領域將土木工程材料分為土木工程通用材料和專用材料進行講解。其中，將石料、無機結合料(石灰、水泥)、水泥混凝土、建筑鋼材、防水材料等列為土木工程通用材料，瀝青與瀝青混合料、墻體與屋面材料、土工合成材料、建筑防火材料等列為專用材料，以滿足各專業的學習需求。對于通用材料的講解，在材料基本性質方面主要以材料自身性質與組成特點講解為主，不需要刻意結合專業特點，而在工程技術指標及工程應用方面則結合專業特點來安排教學內容。對于專用材料的講解，主要結合專業特點及后續課程的需要而選擇或增加，該部分內容主要包括:(1)建筑工程專用材料:墻體與屋面材料、建筑裝飾材料、給排水管材等;(2)道路工程專用材料:瀝青與瀝青混合料、土工合成材料等;(3)消防工程專用材料:建筑功能性材料、建筑防火材料等。此外，適時引入材料應用實例，實例最好結合授課專業，以此強化學生的工程意識，培養學生的工程素質。

3.注重作業的有效性

除了課堂教學環節外，教師還應注重布置課后作業這一教學環節。作業不但是鞏固學生課堂所學知識的重要手段，還是培養學生工程意識與創新思維的有效途徑。授課教師通過布置課外作業，建立討論、交流制度，促進創新思維和工程意識培養氛圍的形成。土木工程材料課程與其他課程，如力學、數學等課程要有所差別，作業內容不能僅僅是課后習題或整理課堂筆記，應通過大量做題來鞏固理論知識的學習。應定期要求學生查閱文獻，或進行實地調查，通過閱讀相關科技文獻，學生才能及時了解土木工程材料發展的新動態和工程中存在的問題;而實地調查又能促進學生理論與實踐相結合，更好地理解理論知識，也能夠利用理論知識來解釋調查中發現的問題。最后，通過在課堂上進行交流、討論，還可以培養學生的創新思維。

二、以工程能力提升為主的實踐教學手段

土木工程材料實踐教學的目的是使學生通過實驗操作和結果分析，明確土木工程材料的性質與材料組成結構之間的關系，掌握材料工程技術試驗儀器操作與指標評定方法，因此，實踐教學與理論教學具有同等重要的地位。

1.在實驗課中提升學生的工程能力

首先，合理安排實驗課程與理論課程的教學計劃，如在水泥、水泥混凝土以及建筑砂漿的理論課程完成后，集中安排一次實驗課，使實驗內容與學時得到集中，學生能夠有充足的時間準備實驗和操作儀器等。其次，在實驗課組織形式方面采取分組形式，要求學生在實驗課前提交試驗方案，其中包括實驗目的、材料與儀器、實驗步驟、數據與分析、問題與分析等，最后要列出參考規范，保證學生在實驗前對試驗全過程有基本了解，避免學生在實驗過程中出現手忙腳亂、不知所措現象。最后，在實驗過程中要求學生利用手機等形式記錄實驗過程中的各個環節，以便實驗完成后組織學生對整個實驗情況進行討論與總結。

2.借助實習基地提升學生的工程能力

通過產學合作的方式建立校外實習基地，聘請實驗檢測技術骨干人員作為企業兼職教師，指導學生依托工程項目，在真實的工作環境中提高實踐操作與結果分析能力，使學生更深刻地理解和掌握土木工程材料的基本理論和材料評定的基本技能。更為主要的是學生通過對某一土木工程材料的技術指標進行完整實驗檢測，可以增加對土木工程材料各技術指標的工程意義，也能加深對指標之間相互聯系的理解。在評定過程中，學生通過翻閱相關技術規范提高了土木工程材料標準化的工程意識。

三、以創新能力提升為主的科技活動組織

創新能力的提升一方面要依靠理論教學環節培養思維，通過科研實踐活動使學生在驗證并鞏固理論知識的同時，提高分析和解決問題的能力，激發學生的內在創新動力，為此，課程改革小組結合土木工程材料課程的特點，進行了一系列科技活動的組織。對于有創新想法的學生，土木工程材料實驗室實行開放制度，以小組為單位填寫申請表，在指導教師的幫助下利用課余時間進行創新性試驗;如沒有創新性想法，但又有參與創新性實驗愿望的學生，可采取助研的方式參與到指導教師的科研課題中，使創新能力得到鍛煉。教師在指導過程中發現可行性強的創新性實驗，可進行校級科技創新項目推薦，或作為畢業論文選題，通過完成科技項目或畢業論文的寫作，學生的創新思維、儀器操作、科技論文寫作等方面的能力得到較大提升。此外，通過組建科技創新團隊參加科技競賽活動，將不同年級、專業的學生融合在一起，實現了激發學生創新積極性、提高創新能力的目標。近幾年，以土木工程材料課程為依托，學生申請西南林業大學科技創新基金項目3項，其中，一項獲第八屆云南省大中專學生課外學術科技節二等獎;獲批云南省大學生創新創業訓練計劃項目1項，國家級創新創業訓練計劃項目1項，學生通過參與教師的科研課題，完成畢業論文7篇。

四、結束語

通過對理論教學、實踐教學和科技活動三個方面的改革，學生的工程意識有所增強，能夠有目的地學習，避免了以往死記硬、學而無用現象的發生。學生的工程能力與創新能力得到大幅提升，發現和解決問題的能力也得到了提高，同時，也增強了學生的就業能力。

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作者：程承 曾世東 夏冰華 王謙 西南林業大學土木工程學院