《土木工程材料》课程教学改革研究的探索

张旭贤

(塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300)

《土木工程材料》是土木、建筑类等专业的专业基础课,它以数学、力学、物理、化学等课程为基础,而又为学习建筑、结构、施工、建筑经济等后续课程提供材料基本知识,为学生今后从事工程实践和科学研究打下必要的基础。《土木工程材料》课程教学活动一般分为两部分：理论教学与实验教学。理论教学以传授理论知识为中心,讲解教学大纲所规定的基本内容;实验课教学是本课程的重要教学环节,通过实验,一方面可学会对各种常用材料的检验方法,能对建筑材料进行合格性判断和验收,另一方面可培养科学研究能力和严谨缜密的科学态度。

由于《土木工程材料》课程内容繁多,知识点之间缺乏必要的关联,导致《土木工程材料》课程教学有很大的难度,同时我们的实验教学仅仅是用来验证理论教学中的重要结论,并没有把实验课作为学生理论联系实际的桥梁,也没有切实地把实验课作为学生锻炼与提高专业技能的重要手段。因此,如何激发学生的学习兴趣和积极性,提高学生动手能力和实践技能,为后续专业课程搭建坚实的平台,作者认为必须从理论教学与实验教学两个方面同时进行改革。

1 《土木工程材料》教学中存在的问题

1.1 课堂教学存在的问题

我校的农业水利工程、土木工程、建筑环境与能源工程和城市规划等专业都开设了建筑材料、土木工程材料等课程,其中理论教学40学时,实验教学14学时,但是上述课程在教材、教学内容和教学方法等方面存在着许多问题,使教学效果受到了严重的影响。这些问题已成为土木工程材料类课程的共性和普遍问题[1,2]。具体可以概括为：

1.1.1 课程涉及的材料多达10多个大类,几百个材料品种,内容复杂,且各类材料自成体系,各章之间几乎没有联系;

1.1.2 教材内容偏重于叙述性,概念、经验性的内容多,理论推导及计算部分少,学生在学习中常感枯燥乏味;

1.1.3 材料科学发展很快,需要补充许多新材料和新技术,而教材内容明显滞后;

1.1.4 较少的学时数与相对较多的讲授内容有矛盾;

1.1.5 缺乏与教材配套的多媒体课件,造成讲课内容缺乏实际感性的认知,教学效果不好。

由于上述问题的存在,导致教师主要以传统的“灌输式”教学方法为主,而“灌输式”教学方法当然存在许多的弊端[3],主要表现为以教学授课为中心,学生学习的主动性被忽视;按教学大纲要求讲授内容较多,“课时偏少”为赶进度完成教学任务,教师无法留出足够的时间让学生思考、提问题并一起讨论,在课堂教学中教师创新教育和启发式教学效果甚微,难以培养学生的创造性思维;“灌输式”教学在一定程度上扼杀了学生的求知欲、好奇心和学习的主动性。因此老师难讲,学生厌学,师生的教与学都难以互动,教学效果较差。

1.2 《土木工程材料》实验教学中存在的问题

目前我校《土木工程材料》课程设置7个实验,共14学时。实验课的目的主要是使学生了解实验方法、基本原理;掌握基本操作技能;获得处理实验数据、分析结果、编写实验报告的初步能力;验证和巩固所学的一些理论知识。因此,该门课程的实验教学主要存在以下几个方面的问题：

1.2.1 实验教学内容以常规性验证性实验为主,对学生专业技能的应用和培养不够,实验流于形式。

1.2.2 各章节实验项目相对独立,互不关联,系统性不强。

1.2.3 在实验课上,学生按照实验步骤按部就班,验证既定的内容和结果,没有达到实验的真正目的,使学生的学习处于被动状态,限制了学生实验的积极性和主动性,教学方法的单一性也难以激发学生的学习兴趣。

1.2.4 由于实验课学时数较少,大量设计性、研究性实验无法开展,难以培养学生的综合能力。

1.2.5 缺乏针对不同专业的选做实验,因而在培养学生动手能力、创新思维和创新能力方面明显不足。

2 《土木工程材料》教学改革的思路

2.1 改革教学手段和教学方法

2.1.1 多媒体教学法

土木工程材料种类繁多,课程内容涉及面广,叙述性内容多,而且各类材料自成系统,彼此联系不多,所以过去教师多采用单调的平铺直叙的教学方法,特别是对于材料性质的讲述,常常造成教学枯燥无味,无法引起学生的学习热情。同时,在目前的土木工程材料的教学中,由于实习和实践的教学环节有限,所以无法加强学生的实践能力的培养。随着当前教学设备的更新和多样化,可以大量采用多媒体教学、幻灯教学和电视教学,将大量工程录像、工程实景图片资料、工程实例、工程案例、工程事故、实验视频等适时地插入到课堂教学中,最大限度地缓解教学学时少与教学内容多和实践教学环节薄弱等矛盾,也可以在课堂教学中充分激发学生的学习兴趣,进一步拓宽专业知识面。

2.1.2 工程案例教学法

由于《土木工程材料》该门课程是在大二第一学期开课,所以大部分学生缺乏对专业知识的了解,也缺少工程实践经验,而且平时可供学生实际参观的建筑工地也有限。因此,教师应根据学生的实际,精心设计和组织教学,将大量的工程设计实例穿插到教学中,通过创新性培养和课程小论文等形式,调动学生的主观能动性,挖掘他们的潜力,培养他们“独立研究、独立发现、独立创新”的能力,使学生具有举一反三、触类旁通的学习能力,引导学生由“学会”向“会学”和“自学”的方向发展。使学生明白知识是一个从实践到认识、再实践到再认识的过程。通过在课堂上分析工程实例的教学实践,作者发现学生对该部分内容较感兴趣,教学效果也较好。

2.1.3 讨论教学法

由于使用了多媒体教学方法,就可以节约一部分板书的时间,所以在课堂就可以在教师的指导下,针对一些具有启发性或争论性的问题先让学生展开自由讨论,然后在教师统一指导下组织大家讨论发言。这种方法可以采用两种实施形式[4]：一种是在课前布置讨论话题并提出方向性的问题,让学生带着问题去看书、查阅相关资料,上课时组织大家讨论并发言;另一种是就某一综合性问题布置思考题,把全班学生随机分成几组,进行小组讨论。

2.1.4 对比启发教学法

土木工程材料类型繁多,但是每一种材料又有许多不同的类型,所以就可将具有可比性的两个或多个不同对象进行系统的比较和研究,得出研究对象的本质、特点和规律。如在讲授掺混合材料的硅酸盐水泥时,在系统讲授活性混合材性质及二次水化反应的基础上,引导学生从混合材料的掺量、混合材料的特性等方面去对比硅酸盐水泥系列的共性和个性,从而找出各种水泥的应用规律,这样可以大大地提高学生学习的积极性、使其能主动运用已有的理论基础知识,达到对新知识深化理解和强化记忆的目的。

2.2 开放实验课

我院目前实验室实行了开放式管理,这样就能够给学生提供开放实验课,学生通过自己预习实验步骤,自己安排时间到实验室来做实验。随着我校质量工程的实施,通过学生的创新性实验的开展,学院可以将实验教学从原有的教学体系中划分出来,单独设置建筑材料实验课或设置材料实验周,对于部分有兴趣和能力较高的学生可开设实验兴趣小组,并可结合教师科研参与到实际生产实践中来。通过优化整合设课内容,精选验证性实验,开设设计、综合性实验。如将原来的水泥、砂石、混凝土3项相对独立的实验内容整合为一项设计性综合实验,以完成不同要求的混凝土配合比设计为目标,以目前工程中使用的实验报告为样本,模拟实际工程的实验程序,把常规的3项实验有机的贯穿在一起,从混凝土强度设计、和易性的选择、材料的性能检测到混凝土配合比的计算和试配,以及实验的准备和实验后的处理等都由学生自己完成,最终提出最佳配合比及理论分析报告[4]。在实验教学中,为了提高学生综合分析问题的能力,可以选择课程的重点章节,重点内容,结合教学大纲,设计几个多方案的实验,改变单一因素单一内容的实验为多因素多内容实验[5]。另外,学生根据兴趣和能力,还可以设计新型建筑材料任选实验项目等。

2.3 编写课程和实验教材,更新教学内容

通过多年的教学效果看,学生掌握的知识结构,实际应用的能力同建筑业职业工作中所需求的知识结构相比还有差距,主要表现在以下方面[6]：建筑材料类别和品种,建筑材料的材质、规格、应用,建材标准、质量、鉴别。例如教科书介绍的是最常用的建材,随着社会的发展,建材市场上的新材料、新产品又增加了许多,尤其是装饰材料更是日新月异,所以往往存在部分知识滞后的现象,学生实际掌握的建材类别和品种方面的知识与市场上使用的建材品种相比较存在差距。建筑材料的材质、规格、应用和建材标准、质量、鉴别等方面也存在滞后的问题。因此,教师应该及时了解和掌握最新的材料发展和研究动态,结合当前建筑市场变化、环保建筑、节能建筑的出现与发展,收集一些教材上还没涉及到的节能建材、环保建材、绿色建材等资料,及时编写课程和实验教材,更新教学内容,最大限度的满足学生掌握新知识的要求和适应社会对新材料应用的发展趋势。

3 小结

近年来,土木工程材料无论在质量上或是在品种上都有了突飞猛进的发展,相应的施工技术也有了很大的变化。新技术、新品种层出不穷,新旧品种的更新换代周期越来越短,技术含量越来越高,因此土木工程材料的教学需要不断的改革。实践证明,在学生中开展多种形式的教学方法改革与探索是转变教育观念、加强创新教育、培养创新人才所必需的。教学改革的途经、方法和手段多种多样,教学改革也是永无止境的,必须结合实际探索能够激发学生积极性和主动性的教学方法,应该通过理论与实践相联系的配套教学,以提高在校生的专业知识的应用能力,来适应市场经济的改革与发展。

[1] 何娟.土木工程材料课程教学方法探讨[J] .中山大学学报论丛.2004,24(3)：150-152.

[2] 张云莲,李启令,俞春校.土木工程材料教学的创新理念[J] .山东建筑工程学院学报,2004,19(4)：90-93.

[3] 尹健,周士琼,谢友均.开放式教学在《建筑材料》试验课中的尝试[J] .铁路教育研究.1998,4：48-50.

[4] 张利,苏胜,黄娟.素质教育背景下的“土木工程材料”教学体系的构建[J] .华北科技学院学报.2007,4(3)：40-41.

[5] 张长清,金康宁.土木工程材料创新实验教学改革的探讨与实践[J] .高等建筑教育.2003,12(4)：73-75.

[6] 谈永奎,沈越贞.通过建筑材料的教学改革提高学生的综合应用能力.上海理工大学学报.(社会科学版).2002,24(4)：58-61.