本科建筑材料实验课开放式教学探索

2010-08-15刘大超黄维蓉刘山源

重庆交通大学学报（社会科学版） 2010年4期

关键词：开放式实验课建筑材料

刘大超, 黄维蓉, 刘山源

(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)

本科建筑材料实验课开放式教学探索

刘大超, 黄维蓉, 刘山源

(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)

根据本科建筑材料实验课的特点,推行开放式实验教学,提高学生的学习兴趣与动手能力。通过室内实验与工程实际项目的实践教学,培养学生开展项目研究与团队组织协作工作的能力。

开放式实验教学; 建筑材料; 实验; 项目研究

当前,高校理工科专业对本科大学生的动手及创新能力的培养十分重视,希望通过创新教育,增加学生对专业课的感性认识,提高学生的动手能力及创新意识[1]。建筑材料是构成建筑物体的主要材料,如道路、桥梁、隧道、房屋等所用的钢筋、水泥、砂石等材料。建筑材料的性能关系着建筑物体质量的好坏,直接关系着人民的生命及财产安全。而部分用人单位反映当代工科大学生实践动手能力差,材料专业知识匮乏。因此,探索研究本科建筑材料实验课开放式教学十分必要。本文通过分析高校建筑材料实验课目前存在的主要问题,介绍我校在开展开放式实验教学,提高本科学生对建筑材料的物理、力学、化学性能的感性认识和创新意识活动的一些探索经验,供同行参考。

一、目前高校建材实验存在的问题

(一)观念滞后

尽管各级管理部门一再强调实验教学的重要性,但在高校“重理论、轻实践”、“重知识传授、轻能力培养”的现象还较普遍。实验教学大多数还是从属理论教学,多数高校建筑材料实验课计划有16学时,在上理论课的同时课外开设实验课,实验课的成绩占建筑材料课成绩的10%～30%。这样的安排反映出教学管理部门从思想上并不重视建材实验教学,导致学生的实践能力与创新能力差。

(二)实验内容较为陈旧

建材实验课传统验证性实验较多,综合性实验及设计实验少。实验内容陈旧,不能与学生已积累的知识及专业研究方向结合,不能激发学生的学习兴趣。实验课所用仪器设备较简单,实验动手时嫌“脏、臭、累”,部分学生不愿动手,怕动手。学生在实验课上的实践动手能力太差,一旦走向工作岗位,面对新的工作挑战就无所适从。

(三)实验教学形式单一

建材实验过程中,往往是老师怎样讲,学生就怎么操作,学生只是按照教师和实验师安排好的实验程序照猫画虎、按图索骥,被动地做实验,使实验过程缺少思考、讨论,学生的创新意识无法得到培养,更不能开拓学生的创新能力,限制了学生实践能力和创新能力的提高。

二、建材实验教学新模式

(一)开放式实验教学的含义

开放式实验教学不仅是实验室在时间和空间上的开放,而且是教学内容、教学方法、教学手段和教学理念的开放[2]。开放式实验教学能够激发学生的学习积极性,为学生创新实验和工程实践活动创造条件,提高学生的科研能力、创新能力和实践能力,为以后独立开展科学实验或工作打下良好的基础。

(二)开放式实验教学的目标

建筑材料开放式实验教学一般选在大学二年级开始进行,因为大一学习公共基础课,大二学习专业基础课,有了一些专业基础知识后开始开放式实验活动,学生干起来目标明确。

随着科学技术的发展,新材料、新技术、新工艺的不断出现,学生在传统的实验教学中无法接受到新材料、新技术、新工艺的熏陶,开放式实验教学可满足学生对新知识的不断追求和更新的要求。施行开放式实验教学主要达到以下几个目的:(1)初步掌握科学实验、综合性实验的设计方法;(2)熟悉相关的实验规程、规范和标准;(3)熟悉相关仪器设备操作方法与步骤,提高实验动手能力;(4)具备一定的数据分析处理能力;(5)具备对质量事故判断和处理的初步能力;(6)培养团队协作精神。

(三)开放式实验教学的实施方法

教师是开放性实验教学的助推器,在开放性实验教学中的各个环节进行指导和把关,提高学生的建筑材料实验能力和水平。教师可在实验教学中联系工程实际,广引博论、深入浅出,介绍国内外一些大型工程的成功经验与失败教训,分析建筑材料对结构物质量的重要性,使学生了解、熟悉、掌握材料性能。

开放式实验教学主要是实验室向学生提供实验场地、实验材料和设备,在教师的指导下,让学生自行设计实验内容和方案,也可由教师设计一系列综合性项目,学生按选定方案进行实际操作,完成实验报告。同时,教师根据学生的学习兴趣和爱好,吸收部分学生利用课余时间参与科学研究和工程实践,通过参与室内科学实验、现场工程实践、数据分析处理、课题组的讨论等,提高学生分析解决问题的能力,培养学生科学素养。

开放式实验活动让学生成为了实验主体,利用所学专业科学知识解决实验工作中遇到的各种难题。学生通过在网上、图书馆查询相关资料和规程、规范,或向老师请教,找到解决问题的思路和方法。开放式实验小组相互协作,开展讨论与沟通,反复操作与摸索,总结经验与教训,共同提高。学生初学时动手能力较差,对仪器设备和实验操作不熟练,实验结果的数据可信度不肯定,在这种情况下,指导教师要加强与学生的联系与沟通,指出以前工作中的问题、要达到的目标,并提供解决问题的多种方法。

在实验之前,首先要求学生制订实验大纲(包括详细的实验内容、步骤、方法等),观察并记录实验过程中材料及材料组合物的变化特征与规律。熟悉相关实验规程,熟练相关实验仪器设备的正确操作方法,初步掌握数据分析处理方法。

如水泥混凝土配合比设计项目,在配合比设计前,学生首先要了解组成混凝土各种材料的基本性能以及影响混凝土质量的多个因素,每一种原材料的质量和用量改变都会影响到混凝土的性能与质量,熟悉混凝土在建筑结构物中的功能与作用、施工要求、使用环境与条件等,最后根据实验结果编写设计性实验报告或科技论文。

配合比设计时学生应具体考虑以下因素:(1)设计混凝土的物理-力学性能、耐久性、施工性能和经济性要求; (2)混凝土使用部位、施工条件、环境温度等;(3)原材料种类及选择依据,尽量就地取材;(4)原材料性能:水泥的强度等级及富裕系数、砂石材料物理-力学性能、外加剂减水率大小、外加剂与水泥的适应性能以及其他添加材料的性能等;(5)确定配合比设计方法、配合比的合理参数、配合比调整与检验方法等。

在拌制混凝土过程中学生熟悉新拌混凝土的物理性能,如和易性(坍落度、棍度、泌水率、砂率、粘聚性)、混凝土的结构状况(悬浮结构或嵌挤结构)、实测湿密度与理论密度的差别、试件的成型方法等。

试件养护条件为20±2℃,相对湿度大于95%,养护时间为28天±6小时即进行力学性能实验,根据实验结果取其三个试件的平均值为测定值,如果三个试件中最大值或最小值与中值之差大于15%时,取中值作为测定值。

分析实验过程中的异常现象,根据国家相关规范、标准对实验数据进行处理,提交相应的设计性实验报告。

开放性实验主要是在室内进行基本技能训练,有条件时教师可带学生到生产第一线去了解施工现场的具体情况。如带领学生到重庆鹅公岩大桥、菜园坝大桥、轻轨等重点工程项目参观学习,让学生了解施工现场材料的采购、供应、质量控制等措施,比如,运到施工现场的水泥、钢材如何堆放、保管;了解施工现场对砂石材料级配的好坏、含泥量的大小、软弱颗粒的多少对混凝土的质量均有影响。同时,让学生参与部分工程用材料质量检测和现场实体工程检测,增加感性认识,进一步明确建筑材料质量的好坏对结构体质量影响的重要性。

我们还建立了校外建材实验教学课外基地,如重庆永固新型建筑材料有限公司(台资)、重庆永固拉筋带材料有限公司、重庆江北特种建筑材料有限公司、重庆智翔铺道技术有限公司等多家知名企业。学生利用课余时间和寒暑假到企业实习锻炼,将课内所学理论知识应用于生产实践,增加了对新材料、新技术、新工艺的认识,激发了学生学习建筑材料的积极性,学生动手能力得到较大提高。

我校材料实验教学示范中心一直尝试着室内室外相结合、科研与实验相结合、企业与高校相结合的方式进行建筑材料开放式实验教学,取得了良好的效果,学生学习兴趣大大增加,已毕业的学生受到用人单位的好评。