基于创新能力的土木工程材料课程教学改革研究

  摘要：总结了土木工程材料课程的特点，针对其在教学过程中存在的问题，从课程内容、教学方式、创新能力培养以及考核方式等方面，论述了具体的教学改进措施，有利于提高该课程的教学质量。

  关键词：土木工程材料，实验教学，考核方式，创新能力

  土木工程材料课程是为土木工程专业各方向的本科生设置的一门专业必修课程，包括建筑工程、交通土建工程、工程管理等方向的本科生。该课程主要内容是介绍现代土木工程中所用的钢材、水泥混凝土材料、建筑砂浆、砌体材料、沥青与沥青混合料、无机结合料、功能材料等土木工程材料，重点介绍各类土木工程材料的性能指标及其实际工程应用。该课程内容稍微偏理论，概念性的内容较多，传统的教学模式容易让学生觉得枯燥无味，没有积极性。基于土木工程材料课程自身特点以及现今土木工程材料技术持续迅猛发展的形势，同时为了更好地培养学生的创新和实用能力，应对现有的这种传统的课程教学模式进行改进。

  通过对国内现有的土木工程材料教材的对比，发现教材还是存在一些问题：1)现有教材内容类别不全。例如地基材料、碾压混凝土、水下不分散混凝土、砂浆、灌浆料以及隧道工程中很重要的支护防护材料等一类新型土木工程材料几乎没有涉及…。2)教材内容设置与后续课程的衔接程度不够。土木工程材料教材内容主要介绍材料性能，旨在要求学生通过该课程的学习，能根据不同条件的工程合理选用材料，与土建专业学生后续上的<钢筋混凝土结构》《钢结构》等课程能够紧密结合起来，从而了解材料、工程设计参数以及施工措施之间的相互关系。反之，如果教材内容与后续课程脱节，则会使学生觉得土木工程材料的实际作用并不大，从而影响学生自身学习的积极性。不仅如此，课堂上还可以结合一些相关的工程案例，介绍土木工程材料在生产、施工和使用过程中可能会出现的问题，引导学生利用自己所学的材料知识来分析问题，提出解决办法。同时，及时掌握土木工程材料领域的前沿和发展趋势，了解与课程相关的最新的新材料、新工艺、新技术和新标准等知识，激发学生的学习兴趣。

  土木工程材料是一门实践应用性很强的课程，该课程的实验部分是对检验学生理论知识掌握程度非常有效的手段之一。针对现有高校对于这门课程中实验教学课时量的设定相对较少的现象，可以适当增加实验课时比例，从实际工程应用广泛性角度出发，适当增设矿物掺合料、无机结合料、化学外加剂、沥青混合料等材料性能检测的内容，同时扩充水泥、砂、石、混凝土、砂浆等材料的性能检测的实验内容口J。注重培养学生的独立性，对于实验课，不能从头至尾手把手教导学生，在实验过程中对学生的引导才是最重要的。例如可以将实验过程分为三个阶段：1)指导学生学习实验即将要用到的相关实验仪器，使学生掌握基本实验技能；2)通过教师的引导和启发作用，引导学生利用已掌握的基本知识和实验技能，设计最佳实验方案；3)学生自己根据自己制定的实验方案进行操作，在整个实验过程中，教师只充当指点作用，让学生自己参与到实验中来。这种实验教学方法可以让学生自己独立思考并主动实践‘“。其次，可以充分利用科研成果丰富教学。高校教师除了承担日常教学任务以外，还会承担一些科研工作。一般担任土木工程材料这门课程教学任务的教师的研究方向都是与此专业相关的，其承担或参与的科研项目一般也都是相关的，并且有些研究成果可能已经成功应用于工程中，并取得了良好的经济效益。因此，在授课时，教师可以将自己的科研成果也一并介绍给学生，这样可以让学生及时掌握最新的科研信息，同时也可以让学生切身感受到土木工程材料在工程建设中所发挥的重大作用，从而刺激学生对这门课的学习兴趣和热情”。

  土木工程材料课程的实用性较强，其中水泥及混凝土材料这一章节内容在整个课程中是篇幅较多的，同时混凝土材料是目前全世界应用最广泛的土木工程材料之一，因此可以适当的增加关于实际工程混凝土的现场设计及应用方面的课程实践课时。商品混凝土以集中拌制，商品化供应为特征，是一种以半成品出厂的特殊产品。全国城市商品混凝土的占有率越来越高，在20lO年达到40％左右口。。由于商品混凝土搅拌站设置在城市边缘地区，相对于施工现场搅拌的传统工艺减少了粉尘、噪声、污水等污染，改善了城市居民的工作和居住环境。随商品混凝土行业的发展和壮大，在工艺废渣和城市废弃物处理处置及综合利用方面逐步发挥了更大的作用，减少了环境恶化。并且，商品混凝土的质量相对比较稳定，波动不大。因此，可以在土木工程材料教学过程中，每教授完某一种土木工程材料后，带领学生去相应的生产现场去参观，使得学生得到感性认识。例如，课堂上介绍完水泥以及混凝土材料这部分内容之后，带领学生去商品混凝土公司现场参观混凝土的生产过程，这样不仅可以理论结合实际，让学生更好地消化课堂上接受的理论知识，加深印象，同时还可以及时的让学生了解到水泥混凝土材料的新技术和生产经验。混凝土材料章节中最重要的知识点就是混凝土的配合比设计，一般要求学生掌握的普通混凝土配合比设计方法并没有考虑到实际施工现场条件等外部因素的影响，而且配合比设计过程中只考虑水泥、碎石、砂、水四种最基本的组分，不考虑外加剂、粉煤灰等掺合料。但是，实际工程所用的混凝土原材料复杂，还要考虑天气、施工条件等外部因素。同时还要考虑商品混凝土在运输过程中可能会出现的问题，如强度和坍落度发生损失，这些都是在配合比设计的过程中必须要考虑的问题。通过在商品混凝土公司的学习，可以让学生接触实际生产，学习实践经验。不仅如此，通过去现场参观，还可以提高教师自身的专业水平，保持理论知识与实际应用接轨，不断更新自身的专业知识，针对教科书中一些陈旧的内容进行改革。学生通过在生产现场遇到的各种问题，激发学习意识，提高学生学习的积极性。

  培养大学生的科研创新能力是中国国情的需要，是未来社会持续发展的必然要求。科研能力的培养离不开科研实践，通过系统的实践活动，让学生应用并验证自己所学的理论知识，引导学生应用掌握的知识来分析和解决问题，激发学生的科研创新力。例如，可以结合学生特点和知识范围，拟定一个主题，让学生根据自己的兴趣选择一个具体方向写一篇文献综述。在此过程中，教师可以指导学生怎么通过图书馆的电子数据库以及互联网检索查阅相关文献，全面了解自己所关注的材料的研究现状，最后针对现有的问题提出自己的观点并进行论证。另外，可以让学生挑选其他同学参与到自己的课题中，让他们完整的了解项目从查阅文献、撰写文献综述、制定试验方案等一整套的流程，从而培养科研创新意识。学生参与的科研项目课题必须与学生掌握的知识水平和能力相匹配，相关的科研实验具有可行性，难度不能较大，从而将相关科研项目融入到土木工程材料课程的实验教学中旧。

  培养工科学生的创新能力是高校工科教学改革的主流，其中重要环节之一就是考核内容和方法的改革。首先对于基础课和专业课要区别对待。对于基础课，它是其他学科的基础，要求扎实掌握，可以通过试卷库或试题库，实行教考分离，促进教与学协同提高。对于专业课，它是本专业的根基，要求全面掌握知识架构，同时因为兼具基础理论和应用技术双重性质，该类课程的考核单纯采用传统的考试是不合适的，应该将知识考核和能力考核两者相结合，既加强综合性又紧贴工程性，实用才是关键所在。可以采用课程设计、报告、文献综述、开卷等多种考核方式，达到锻炼和培养学生的知识应用能力¨-。

  随着科学技术的不断发展和人们生活的剧烈变化，社会对人才的综合能力的培养提出了新的要求，不仅关注大学生自身的学习能力，还要关注大学生的科研创新能力。传统的土木工程材料的教学方式急需进一步改进，以符合当今世界对土建专业方向人才培养的要求。

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