土木工程材料課程教學初探

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摘要：土木工程材料是土木工程專業的基礎必修課。在其有限的教學課時內實現對大學生創新思維的培養是該課程教學改革的關鍵突破口。在理論教學中引入網絡數據資源，將學術前沿、雙語教學及創新引導集為一體，在此基礎上，建立配套的實驗教學設計方法及大學生創新實驗基地，可以實現土木工程材料課程理論創新與實踐創新的統一。

關鍵詞：高校；土木工程材料；創新人才

“土木工程材料”作為土木工程專業的一門重要專業基礎課，不僅與混凝土結構設計原理、高等建筑結構等專業課緊密相連，更與學生未來的工作或深造密不可分。該課程的主要教學任務是培養學生合理選擇和正確使用土木工程材料的能力，使學生掌握常用土木工程材料的檢測手段、實驗原理、驗收中的規定，了解材料在儲運中應注意的問題以及防護的原則，了解材料的發展趨勢。土木工程材料的課程特點是知識面廣、內容龐雜、學科交叉大、邏輯性差、理論性強、實踐性也強[1]，一味地采用“填鴨式”教學，會讓學生感到枯燥、乏味，驗證性試驗的開設更讓學生收獲甚少。根據國家《“十二五”科學和技術發展規劃》[2]，創新型人才是我國未來發展的關鍵，創新能力的培養是在平時的教育和學習中一點一滴積累而成，高校各專業各課程的創新能力培養是創新人才培養的基礎，在課程教學中為本科生參加科研活動創造條件，突出培養各級在校學生的科學精神、創造性思維和創新能力，更是創新人才培養的關鍵環節。土木工程材料的課程教學包括理論教學、實驗教學及實踐教學三部分，理論教學僅32學時，實驗教學僅8學時，實踐教學為課外完成部分，已有的教學內容安排頗為緊張，在此基礎上，增加額外的學習內容，只會讓課程更加冗長，影響學生的學習興趣。基于此，在內蒙古科技大學校級教改項目的支持下，筆者就如何在有限的教學課時下最大限度地引導學生創新思路的培養進行了探索。

一、土木工程材料理論教學的創新切入點

（一）數據庫資源與理論教學的結合

了解學科發展前沿是創新能力培養的基礎。在網絡信息化社會，可利用資源豐富，但思維活躍的大學生卻無法最大限度地利用網絡資源。將圖書館的數據庫資源、谷歌或百度的學術數據庫資源與理論教學相結合，不但可提高學生的學習興趣，引導其創新思維，更可為其深造打下基礎。例如，混凝土的耐久性章節，混凝土的耐久性包括哪些內容；如何評價混凝土的耐久性；實際工程中如何提高混凝土的耐久性。可通過以下方式化解知識的乏味。第一，進入中國知網搜索首頁，輸入關鍵詞“混凝土耐久性”時，搜索結果中《混凝土材料耐久性指標研究》和《混凝土耐久性的研究、應用和發展趨勢》正是對課堂內容的補充和擴展，《吉林省西部地區鹽漬土環境下混凝土耐久性研究》《減水劑對混凝土耐久性影響的研究進展》等論文在課堂上不用打開詳細瀏覽，只需使學生了解題目，并進行引導，例如基于《吉林省西部地區鹽漬土環境下混凝土耐久性研究》，提出內蒙古冬季凍害環境下混凝土的耐久性研究問題，讓學生作為課堂作業完成；或者基于《減水劑對混凝土耐久性影響的研究進展》，引導學生思考已學的幾種減水劑對混凝土耐久性的影響；或者在學生掌握基本知識的基礎上，根據學生感興趣的問題引導其參加大學生創新實踐活動。第二，為打開學生的學習思維，可用互聯網網頁輔助學習。如百度學術、谷歌學術等。學生可根據被引量的高低明確當前的研究熱點，并可根據相關搜索詞擴展混凝土耐久性的相關知識點，并與課堂內容緊密相連，如鋼筋銹蝕，混凝土碳化、滲透性等都是混凝土耐久性的研究內容。

（二）學術前沿與理論教學的結合

在不增加現有教學課時的基礎上，將學術前沿與基礎知識教學融會貫通，是提高學生學習興趣，培養學生創新意識的有效途徑。當代大學生課外知識面廣，好奇心強，將課堂中提到的學術前沿與課外創造相連，更能培養其研究與創新能力。例如在功能性及綠色智能化土木工程材料章節，除傳統的防水、保溫隔熱、吸聲隔聲及綠色建材外，可引入目前研究較熱但未進入教材內的自修復混凝土、導電混凝土、融雪化冰混凝土等。混凝土作為使用量最大的承重結構材料，加入自修復粘結劑，可使其對損傷破壞產生自修復和再生的功能，具備機敏特性，成為智能混凝土；加入導電纖維或填料，使其具備壓敏或拉敏特性，可作為功能元件，用于結構健康監測或交通探測；對該種混凝土通電后，使其具備電熱特性，用于融雪化冰，可解決因撒布除冰鹽導致的混凝土耐久性降低的問題，還可解決機場跑道的安全問題。這些新穎的學術前沿知識不會增加教學課時，但卻能將混凝土的各項性能，如物理性能、力學性能、耐久性等緊密結合在一起，有助于學生掌握基礎知識的同時，拓寬其視野。當然，此部分知識點的講授更不適合于灌溉式教學，除采用前述中提到的中國知網數據庫資源或者百度學術資源引導學生探索外，還可采用課間播放視頻的方式進行，如TED演講視頻———一種自我修復的瀝青，及融雪化冰混凝土試驗視頻等。

（三）雙語教學與理論創新的結合

為使學生接觸到最新的科學知識，雙語教學已成為大學專業課程教學改革的趨勢。但限于土木工程材料的教學課時，只能在課件中標示出專業詞匯，此時，將專業詞匯與百度或谷歌學術檢索相結合成為啟發學生創新意識的重要突破點。可將相關知識搜索結果中的一篇文章作為學生的課堂作業，讓其進行翻譯并思考。

二、土木工程材料實驗教學的創新切入點

土木工程材料實驗教學在該課程中占有舉足輕重的地位，更是培養學生創新創造能力的源泉。將理論教學與實驗教學合并，加強實驗教學的綜合性和開放性的同時[3-4]，更應探索創新性實驗設計方法及大學生創新實驗基地的建立。

（一）探索實驗設計方法

在要求學生掌握基本實驗技能的同時，綜合利用已有知識，創造性地進行實驗是該課程實驗教學改革的目的，使已經開設的驗證性實驗項目逐步向綜合性和設計性實驗項目轉變。目前，內蒙古科技大學土木工程材料課程實驗環節的規劃已根據創新性思路進行調整，主要內容如下。第一，水泥基本性能實驗。在確保學生準確掌握水泥膠砂強度、標準稠度用水量、凝結時間、體積安定性基本概念與規范操作的基礎上，征集學生在試驗過程中有疑義的問題如攪拌速度、養護溫濕度、水泥水化進程等，讓學生在完成試驗報告的過程中查閱相關資料解答其中感興趣的問題。第二，增設特種水泥的實驗。此部分為開放性實驗，不占用實驗學時。如油井水泥，對比分析并討論實驗效果的不同，進而引導有想法的學生探討油井水泥應用中存在的問題及其解決措施。第三，在砂石實驗部分，增加標準砂細度模數的測定，并增加不同細度模數砂的設計試驗。如連續級配、間斷級配及單粒級設計，并將其用于配制同等級別的混凝土，對比性能指標的變化，引導學生分析現象。第四，在混凝土配合比設計部分，除普通混凝土外，鼓勵學生利用實驗室現有條件嘗試制備特種混凝土，如泡沫混凝土、智能混凝土等。第五，在混凝土強度實驗部分，不同組的學生可制作不同尺寸的試件，或同尺寸不同配合比的試件，進行對比研究。第六，加設開放試驗環節。鼓勵學生實踐新思路、新想法。并為可行性較強的實驗思路落實條件。為保證實驗改革部分達到預期效果，能夠真正促進學生創新思維的開發，將此部分放入作業考核環節，以作業成績計入最終綜合測評成績。

（二）建設大學生創新實驗基地

創新型人才是指能夠利用所學知識解決實際工程問題，并對現場新的工程情況的解決做出有突破性、創造性貢獻的人才。有目的地對其進行訓練與鍛煉，是大學生成長為創新型人才的必經之路。全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、全國混凝土設計大賽等賽事的舉行為學生的創新提供了練武之地，與此同時，學校還設立了大學生科技創新基金等鼓勵大學生的創新。基于此，土木工程材料課程可完成由理論引導到實踐參與的創新人才培養一體化設計，并已經初見成效。在不影響土木工程材料現有教學大綱的基礎上，充分發揮理論教學及實驗教學在創新型人才培養中的作用，是土木工程材料課程改革的要點。數據庫資源的利用，可在激發學生學習興趣的基礎上，使其掌握基本的知識檢索方式，更可拓寬其知識范圍；開放式地引入學術前沿，可在激發大學生創造能力的同時，為其深造打下良好的基礎；雙語教學的引入可將大學生創新平臺與世界同行發展接軌；在理論引導的同時，探索創新型實驗設計方法及大學生創新實驗基地的建立顯得尤為重要。

作者:董素芬 單位:內蒙古科技大學

參考文獻：

[1]周淑春，呂恒林，吳元周.土木工程材料課程教學中學生創新能力的培養[J].安徽工業大學學報：社會科學版，2013，（1）.

[2]魏太兵，陳堅.土木工程材料課程建設創新與實踐[J].長春教育學院學報，2013，（8）.

[3]徐松芝，劉嘉誠，林曉蘭等.土木工程材料課程教學改革與實踐[J].揚州大學學報：高教研究版，2014，（S1）.

[4]董素芬.工程造價專業土木工程材料課程教學改革分析[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2012，（9）.