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摘 要：《土木工程材料》是土木工程专业的主干课程,是后续专业课程的基础,在整个专业课程结构中占有重要地位.针对教育部提出的“卓越工程师教育培养计划”,为培养高质量工程技术人才,有必要对《土木工程材料》课程进行有效的教学改革.就目前我国高校在《土木工程材料》课程教学中存在的问题,从优化教学内容、激发学生兴趣、丰富教学手段和加强实验教学等几个方面提出了相应改革措施.
关 键 词：“卓越计划”；土木工程材料；教学改革；创新能力；实践能力
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009—0118（2012）11—0147—02
2010年6月23日,教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会,联合有关部门和行业协（学）会,共同实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）.“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务.该计划对促进高等教育面向社会需求培养人才,全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用1,2.
《土木工程材料》课程是土木工程专业的核心课程之一,是培养“面向工业、面向世界、面向未来”的高等工程技术人才的必备基础知识3.《土木工程材料》是我校土木工程专业的一门主干课程,基于“卓越计划”下的培养理念,工程建设愈来愈需要宽口径、厚基础的专业人才,而传统的《土木工程材料》课程的教学内容、方法和考核等都存在一定的问题.本文分析了《土木工程材料》课程目前存在的问题,并提出相应改革措施.
一、教学中常见的问题
(一)课程内容庞杂、结构松散
土木工程材料种类多而杂,应用面广,涉及工程中众多工程材料,包括水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料、混凝土、建筑砂浆、建筑钢材、木材等10多类材料.对于每一种材料在建筑过程中均有所体现,同时每一种材料又是相对独立的,其间缺少联系,因此要求学生能够全面掌握各种建筑材料,灵活使用.对于长期以来适应逻辑推理的学习与思维方法,且对于建造过程又缺乏实际体验的学生来说,会感觉课堂教学枯燥无味,难以调动学生的学习兴趣.
(二)教材版本多、难以统一
《土木工程材料》课程是一门涉及范围很广的课程,从金属材料到非金属材料,从无机材料到有机材料,从单一材料到复合材料等均有涉及,内容庞杂又相对分散,且各类材料自成体系,相互之间缺乏必要的横向联系.目前《土木工程材料》教材版本多,有些教材内容叙述性强,概念偏多,有些理论推导及公式类内容较多,而有些则偏重工程实际,对材料的结构组成、理论分析方面叙述偏少.因此,在教材的选择上存在一定的困难.
(三)教学方法单一、课程衔接少
《土木工程材料》课程按照主要的工程材料划分章节、组织教学进程,缺乏灵活性和适应性.使得学生学习起来单调乏味,学习兴趣和积极性差,易使学生对课程理解不深、应用不灵活,最终导致材料的选择和使用方面知识和能力的欠缺,甚至认为“材料课的学习就是背诵记忆”.尤为重要的是学生很难掌握课程的重点,总感觉所有的内容似乎都是重点、都需要掌握,学生认为这门课程既难以记忆又难以理解,从而产生厌学心理.
(四)考核内容及形式过于单一
闭卷的书面考试仍然是目前最主要、有时甚至是唯一对学生考核的形式.由此造成了学生“考前背,考后忘”的现象.
二、《土木工程材料》课程教学改革措施
加强教材建设,实时更新教材由于材料科学的自身特点（如发展快、新技术、新材料层出不穷）,使得教材必需适时更新,且选择版本较新且内容具有前瞻性的教材.同时,结合我校不同专业方向学生的定位,合理选择教材非常关键,如土木工程专业还有道路、桥梁等专业方向,培养目标应强调应用型人才培养.因此,内容新颖、知识面广、不断融入新型材料内容、相对系统、注重基础知识并且与工程实际联系紧密是本课程教材改革和选择的总体原则.
(二)改进教学方法,调动学生学习积极性
应用型本科院校培养的目标是应用技能型人才.在教学内容中不断融入工程实例,结合课程内容特点及学校对学生的培养目标,在知识传授过程中注意基本理论知识与工程具体实践的相结合.引导学生用分析和发展的思路来看待现有的材料,掌握各种材料的性能,并正确使用各种土木工程材料,做到举一反三,从而激发学生的创新精神.例如,讲解混凝土掺和料这一节时,先列举各种掺和料在大型工程中的应用,如粉煤灰在三峡大坝中的应用.然后让同学们观看粉煤灰、矿渣及硅灰的微观照片,并比较三者问的相貌特征差异.采用表格的形式给出三者的化学组成和矿物组成,引导学生进一步思考,当这三种掺和料用于水泥混凝土时,对混凝土流动性、强度的影响等.
合理有效利用先进教学手段
《土木工程材料》课程涉及材料种类繁多,知识面广,作为一门专业基础课,开课时间较早,学生又是初次接触专业知识,感性认知较少,教师授课也很难调动学生的兴趣；另外有些材料的性状特点等需要很多时间解释,如果辅以现代多媒体和网络教学的手段,通过计算机动态模拟并配合适当的声、光、图和文字等,使学生在课堂上获得最直观、最形象、最生动的知识,可以调动学生学习的兴趣和积极性,并且能够提高学习效率.但多媒体等的使用容易使部分学生思想不集中,应将多媒体和传统的板书相结合授课是最理想的教学方法.还有,教师个人可建立自己的教学网站,通过教学网络,在课余时间与学生进行网上互动和答疑.
革新考评方式考核的方式和内容应与讲课理念相一致.传统考试题目往往要求学生背书,学生考试前根据老师给定的考试范围临时突击也能够通过考试.这样的考试方式既不能反映出学生对所学知识的掌握程度,又会降低学生的学习热情.因此,考试内容应以材料在工程中的应用为主,可大可小.例如“某工程实际施工中,石灰砂浆粉刷过的墙壁出现了鼓包开裂现象,试分析原因并提出如何防止这样的现象再次出现.”、“某大体积的混凝土工程,浇注两周后拆模,发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝,试分析其原因.”等与实际工程相关联的内容.
(五)加强理论教学与实验教学的结合
《土木工程材料》是一门实践性很强的课程,实践性教学环节是该课程中又一重要组成部分,起着理论课不能替代的作用.为了提高教学效果,在实验教学环节上也要不断改革和探索.首先,在课程设置和教学内容中应该适当减少验证性试验内容,增加设计性和综合性实验项目,因为后者可以使学生通过对试验过程中出现的各种问题进行分析和总结,大大提高学生的试验实际操作能力和分析解决问题的能力,并且培养一定的创新意识.例如开设混凝土强度试验时,让学生选择所配混凝土的品种以及强度标号并计算混凝土的配合比,按照实验规范成型混凝土试件,测定其强度.这样可以让学生利用所学配合比的知识设计混凝土,做到学以致用,同时还提高了学生的动手能力.其次,授课教师可以拟定一些试验研究题目供学生参考和选择,或让学生参与到科研或科技开发活动中,提高学生的自主性和科研水平.例如,学生以目前研究比较热门的高性能混凝土为试验对象,自己配制混凝土并检测其强度和耐久性.
三、结语
“卓越计划”是我国未来高等学校发展的趋势,其本质是工程能力、实践能力的培养,《土木工程材料》是土木工程专业重要的一门专业基础课,是本专业工程能力、实践能力培养的窗口及平台.只有根据“卓越计划”的目标与要求,结合“卓越计划”的三层次培养标准对《土木工程材料》课程教学内容进行调整,采用以培养学生自主研究性学习能力、综合分析能力、实践能力、创新能力与团队协作能力为目标的教学方法和复合式考核方法,并在教学过程中强化学生工程能力的培养和综合素质的养成,才能培养出复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程型人才.相信通过广大教师的不懈努力,我国同类院校《土木工程材料》课程的教学水平会有更大的提高.