土木工程材料课程教学创新的突破点探讨

 

  “ 土 木工程材料 ”作为土木工程专业的一门重要专业基础课，不仅与混凝土结构设计原理、高等建筑结构等专业课紧密相连，更与学生未来的工作或深造密不可分。该课程的主要教学任务是培养学生合理选择和正确使用土木工程材料的能力，使学生掌握常用土木工程材料的检测手段、实验原理、验收中的规定，了解材料在储运中应注意的问题以及防护的原则，了解材料的发展趋势。土木工程材料的课程特点是知识面广、 内容庞杂、学科交叉大、逻辑性差、理论性强、实践性也强，一味地采用“ 填鸭式”教学，会让学生感到枯燥、乏味，验证性试验的开设更让学生收获甚少。 根据国家《“ 十二五”科学和技术发展规划》， 创新型 人才是我国未来发展的关键，创新能力的培养是在平时的教育和学习中一点一滴积累而成，高校各专业各课程的创新能力培养是创新人才培养的基础，在课程教学中为本科生参加科研活动创造条件，突出培养各级在校学生的科学精神、创造性思维和创新能力，更是创新人才培养的关键环节。 土木工程材料的课程教学包括理论教学、实验教学及实践教学三部分，理论教学仅 32 学时，实验教学仅 8 学时，实践教学为课外完成部分， 已有的教学内容安排颇为紧张，在此基础上，增加额外的学习内容，只会让课程更加冗长，影响学生的学习兴趣。 基于此，在内蒙古科技大学校级教改项目的支持下，笔者就如何在有限的教学课时下最大限度地引导学生创新思路的培养进行了探索。

  （ 一） 数据库资源与理论教学的结合

  了解学科发展前沿是创新能力培养的基础。 在网络信息化社会，可利用资源丰富，但思维活跃的大学生却无法最大限度地利用网络资源。 将图书馆的数据库资源、 谷歌或百度的学术数据库资源与理论教学相结合，不但可提高学生的学习兴趣，引导其创新思维，更可为其深造打下基础。例如，混凝土的耐久性章节，混凝土的耐久性包括哪些内容；如何评价混凝土的耐久性；实际工程中如何提高混凝土的耐久性。 可通过以下方式化解知识的乏味。第一，进入中国知网搜索首页，输入关键词“ 混凝土耐久性”时，搜索结果中《 混凝土材料耐久性指标研究》和《 混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势》 正是对课堂内容的补充和扩展，《 吉林省西部地区盐渍土环境下混凝土耐久性研究》《 减水剂对混凝土耐久性影响的研究进展》 等论文在课堂上不用打开详细浏览，只需使学生了解题目，并进行引导，例如基于《 吉林省西部地区盐渍土环境下混凝土耐久性研究》 ， 提出内蒙古冬季冻害环境下混凝土的耐久性研究问题，让学生作为课堂作业完成； 或者基于 《 减水剂对混凝土耐久性影响的研究进展》 ， 引导学生思考已学的几种减水剂对混凝土耐久性的影响；或者在学生掌握基本知识的基础上，根据学生感兴趣的问题引导其参加大学生创新实践活动。第二，为打开学生的学习思维，可用互联网网页辅助学习。如百度学术、谷歌学术等。学生可根据被引量的高低明确当前的研究热点，并可根据相关搜索词扩展混凝土耐久性的相关知识点， 并与课堂内容紧密相连，如钢筋锈蚀，混凝土碳化、渗透性等都是混凝土耐久性的研究内容。

  （ 二） 学术前沿与理论教学的结合

  在不增加现有教学课时的基础上，将学术前沿与基础知识教学融会贯通，是提高学生学习兴趣，培养学生创新意识的有效途径。 当代大学生课外知识面广，好奇心强，将课堂中提到的学术前沿与课外创造相连，更能培养其研究与创新能力。例如在功能性及绿色智能化土木工程材料章节，除传统的防水、保温隔热、吸声隔声及绿色建材外，可引入目前研究较热但未进入教材内的自修复混凝土、导电混凝土、融雪化冰混凝土等。 混凝土作为使用量最大的承重结构材料，加入自修复粘结剂，可使其对损伤破坏产生自修复和再生的功能，具备机敏特性，成为智能混凝土；加入导电纤维或填料，使其具备压敏或拉敏特性，可作为功能元件，用于结构健康监测或交通探测；对该种混凝土通电后，使其具备电热特性，用于融雪化冰，可解决因撒布除冰盐导致的混凝土耐久性降低的问题，还可解决机场跑道的安全问题。这些新颖的学术前沿知识不会增加教学课时，但却能将混凝土的各项性能，如物理性能、力学性能、耐久性等紧密结合在一起，有助于学生掌握基础知识的同时，拓宽其视野。当然，此部分知识点的讲授更不适合于灌溉式教学，除采用前述中提到的中国知网数据库资源或者百度学术资源引导学生探索外，还可采用课间播放视频的方式 进 行 ， 如 TED 演 讲 视频———一种自我修复的沥青，及融雪化冰混凝土试验视频等。

  （ 三） 双语教学与理论创新的结合

  为使学生接触到最新的科学知识，双语教学已成为大学专业课程教学改革的趋势。但限于土木工程材料的教学课时，只能在课件中标示出专业词汇，此时，将专业词汇与百度或谷歌学术检索相结合成为启发学生创新意识的重要突破点。可将相关知识搜索结果中的一篇文章作为学生的课堂作业，让其进行翻译并思考。

  土木工程材料实验教学在该课程中占有举足轻重的地位，更是培养学生创新创造能力的源泉。 将理论教学与实验教学合并，加强实验教学的综合性和开放性的同时，更应探索创新性实验设计方法及大学生创新实验基地的建立。

  （ 一） 探索实验设计方法

  在要求学生掌握基本实验技能的同时，综合利用已有知识，创造性地进行实验是该课程实验教学改革的目的，使已经开设的验证性实验项目逐步向综合性和设计性实验项目转变。 目前，内蒙古科技大学土木工程材料课程实验环节的规划已根据创新性思路进行调整，主要内容如下。第一，水泥基本性能实验。 在确保学生准确掌握水泥胶砂强度、标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性基本概念与规范操作的基础上，征集学生在试验过程中有疑义的问题如搅拌速度、养护温湿度、水泥水化进程等，让学生在完成试验报告的过程中查阅相关资料解答其中感兴趣的问题。第二，增设特种水泥的实验 此部分为开放性实验，不占用实验学时。 如油井水泥，对比分析并讨论实验效果的不同，进而引导有想法的学生探讨油井水泥应用中存在的问题及其解决措施。第三，在砂石实验部分，增加标准砂细度模数的测定，并增加不同细度模数砂的设计试验。 如连续级配、间断级配及单粒级设计，并将其用于配制同等级别的混凝土，对比性能指标的变化，引导学生分析现象。第四，在混凝土配合比设计部分，除普通混凝土外，鼓励学生利用实验室现有条件尝试制备特种混凝土，如泡沫混凝土、智能混凝土等。第五，在混凝土强度实验部分，不同组的学生可制作不同尺寸的试件，或同尺寸不同配合比的试件，进行对比研究。第六，加设开放试验环节。 鼓励学生实践新思路、新想法。 并为可行性较强的实验思路落实条件。为保证实验改革部分达到预期效果，能够真正促进学生创新思维的开发， 将此部分放入作业考核环节，以作业成绩计入最终综合测评成绩。

  （ 二） 建设大学生创新实验基地

  创新型人才是指能够利用所学知识解决实际工程问题， 并对现场新的工程情况的解决做出有突破性、创造性贡献的人才。 有目的地对其进行训练与锻炼，是大学生成长为创新型人才的必经之路。全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国混凝土设计大赛等赛事的举行为学生的创新提供了练武之地，与此同时，学校还设立了大学生科技创新基金等鼓励大学生的创新。基于此，土木工程材料课程可完成由理论引导到实践参与的创新人才培养一体化设计，并已经初见成效。在不影响土木工程材料现有教学大纲的基础上，充分发挥理论教学及实验教学在创新型人才培养中的作用，是土木工程材料课程改革的要点。 数据库资源的利用，可在激发学生学习兴趣的基础上，使其掌握基本的知识检索方式，更可拓宽其知识范围；开放式地引入学术前沿，可在激发大学生创造能力的同时，为其深造打下良好的基础；双语教学的引入可将大学生创新平台与世界同行发展接轨；在理论引导的同时，探索创新型实验设计方法及大学生创新实验基地的建立显得尤为重要。

 

[1]周淑春，吕恒林，吴元周.土木工程材料课程教学中学生创新能力的培养[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2013，（1）.

[2]魏太兵，陈坚.土木工程材料课程建设创新与实践[J].长春教育学院学报，2013，（8）.

[3]徐松芝，刘嘉诚，林晓兰等.土木工程材料课程教学改革与实践[J].扬州大学学报：高教研究版，2014，（S1）.