改进“混凝土学”课程教学的几点设想

2012-08-15姜玉凤

湖北理工学院学报 2012年3期

陈跃姜玉凤

(湖北理工学院化学与材料工程学院，湖北黄石435003)

0 引言

随着我国预拌混凝土行业的迅猛发展，社会对混凝土方面的人才需求量也越来越大，近几年材料工程技术专业及无机非金属材料工程专业毕业生的就业去向足以说明这一点。我校无机非金属材料工程专业是在原材料工程技术专业的基础上发展起来的，就“混凝土学”这门课程来说，它是材料工程技术专业的主干专业课，也是无机非金属材料工程专业主干专业课之一。“混凝土学”课程的知识体系具有很强的工程实践性，同时理论知识与研究方法又具有较强的科学性，而混凝土材料本身使用的广泛性和综合性也使得该课程涉及的知识面相当丰富。此外，建筑工程施工技术和方法的革新，也必须在课程的教学内容中有所体现。为适应高级应用型本科人才培养与地方支柱型产业人才培养要求，有必要从“混凝土学”理论教学的内容与方法、实践性教学的强化手段、课程的考核办法与评价指标等方面加以改进。

1 优化教学内容

为充分体现建筑工程材料的行业特色，结合我校无机非金属材料工程专业的培养目标与混凝土行业发展现状，“混凝土学”课程的教学内容应以学生掌握混凝土的基本理论、基本概念和基本计算为基础，体现教学内容的先进性，同时注重学生实际动手能力和科研创新能力的培养与训练。

1.1 教学内容应渗透国内外混凝土科学的最新研究成果

教学中全面体现混凝土行业新标准、新规范，国际上混凝土规范正由模式规范向性能规范转变。性能规范是建筑技术法规层面上的一场深刻革命，在教学内容的组织中应体现这场革命的深刻意义，将性能规范渗透于教学过程，同时结合典型工程案例将混凝土技术的最新科研动态与成果介绍给学生，保证教学内容的先进性，如新的成型方法:浇注成型、原位成型、胶态成型法、碾压成型法等;新的养护方法:高温养护、微波养护、二次蒸压养护等［1］，以培养学生研发新产品的能力。

1.2 经验知识的基础上应灌输数值混凝土理论

近一个世纪以来，国内外工程实践给我们积累了丰富的关于混凝土组成材料、制备工艺和施工技术方面的知识，但混凝土在很大程度上仍然是一门经验科学(感性认识)，其中充斥了众多的经验公式和经验法则，大部分内容属于描述性的，混凝土配合比部分虽然涉及了一些简单的计算，但很大一部分是建立在经验公式基础之上的。受时空的局限，混凝土性能的预见性非常有限，人们不得不经常对公式和法则进行修正，十分被动。这种建立在纯粹的现象学手法基础之上的传统混凝土研究使学生误认为混凝土是一门纯粹的经验学科，没有可研究的深层规律性，从而失去对混凝土课程的学习兴趣。

为了给课程教学带来活力，激发学生的学习兴趣和积极性，对于混凝土材料的理论解析知识的介绍，可通过追踪国际上最新研究成果加以补充。比如骨料的几何性质(砂石的粒形、粒径、粗细分布等)对于混凝土性能的影响，历来只有利用级配曲线对骨料性能的优劣进行判断，没有合适的方法去度量、评定，因而，定量化、数值化也就无从谈起。在讲授骨料性能的相关内容时，可适当补充骨料几何形状的模拟，结合图形识别技术和分形理论［2］，将用以表征粒形的研究成果呈现给学生。在认真研究材料组分、结构的基础之上，深入阐明结构与性能之间的相互关系，进而逐步做到按指定性能设计和制备材料，这是混凝土科学必然要走的道路。在课程讲授中，要在保证一定广度的基础上，增加知识的深度，保证学生具备应有的现代混凝土领域理论素养，同时激发学生对混凝土科学进行深入研究的热情。

1.3 教学内容要体现整体论思想

分解论方法是造成混凝土技术中许多浪费的原因，这使得愈来愈多的混凝土学者意识到用整体论方法［3］进行混凝土技术研究和工程实践的价值。例如对于碱－骨料反应(ASR)造成的混凝土劣化问题，不能采用无风险策略，拒绝使用高碱水泥，拒绝使用许多仅在实验室试验时发现有活性的骨料矿藏。根据整体论观点:“要侵蚀并引起损伤，所有3个要素(混凝土有足够的含碱量、足够数量的活性骨料、足够的水份)必须同时存在。”并且在潮湿环境中碱－骨料反应生成胶体的膨胀压，不大可能在一个设计良好的钢筋混凝土构件中引起龟裂。这表明，不需要在水泥制造中排除高碱原材料，或在混凝土配制中排除活性骨料，条件是混凝土结构在其使用年限中能始终保持干燥且有适当的配筋。可以通过工程实例进一步证明这一观点的正确性:像丹麦、冰岛这样的小国家，当地没有低碱水泥并富产活性骨料，在利用含有高碱水泥和活性骨料的混凝土中加入火山灰掺合料(即烧粘土或硅粉)，这种应对碱骨粒反应的低风险策略显然是整体论的体现，它不仅可以就地取材，避免材料浪费，而且促进了硅粉、粉煤灰等一些工业废渣的利用，改善了混凝土耐久性。

建立与环境友好的混凝土技术，实现可持续发展理念的培养必须从大学开始。在实施“混凝土学”教学时，应引导学生用整体论方法去处理混凝土耐久性和大量工业副产品无污染的处置问题，并贯穿混凝土课程教学的始末，这也是发展整体论混凝土技术的关键。

1.4 重视学生创新能力的培养

理论教学中，应结合学科特色和实验室的科研新成果，介绍混凝土工程中综合利用工业废弃物的相关技术，针对黄石及周边地区大量铁尾矿堆放问题，增加铁尾矿在制备混凝土中的技术现状及前景的授课内容。同时结合国家建筑节能的要求，介绍相关的节能墙体材料的制备技术，以增强理论联系实际，体现课内与相关课程的衔接，拓宽学生的知识视野。要以学生应用能力的提高和有效服务社会经济发展为目标，注重学生实践能力的培养，体现学以致用原则，也为学生今后进行自主创新奠定基础。同时，要鼓励学生参加各种工科类技能大赛以及各类专业创新竞赛。如全国水泥轻舟赛和混凝土设计大赛，就是以一项综合考察学生科技制作、艺术设计、科技论文写作与答辩、水上竞赛和团队的协作精神的竞赛活动［4］，从设计水泥混凝土配比，到制作轻舟、设计船身造型都主要由学生协作完成，其中的混凝土设计环节对混凝土教学方法的探索、培养学生对混凝土的兴趣、创新混凝土材料都具有十分重要的意义，通过参加此类竞赛，不仅培养了学生的科技创新能力，也锻炼了学生的社会实践能力、对外交流能力和团队协作精神。

2 改进教学方法

2.1 尽可能使用多媒体课件教学

传统的教学手段是“一张嘴、一支粉笔、一块黑板”，无法直观地展示教学相关的资料，还在一定程度上限制了教学内容的广度。采用现代化的多媒体课件教学，对基本概念、复杂的图形模拟、动态过程等内容的讲解，可利用预先制作的多媒体课件将文字、声音、图像等信息直观地展现给学生，有利于启发学生的形象思维，加深对基本概念的理解。例如对于混凝土结构的荷载传递过程、混凝土构件服役期的受力和破坏过程等教学内容，用传统的教学手段很难表述清楚，而多媒体CAI 课件的动态模拟却能够生动、直观地表达出来，有利于学生的理解，同时起到优化课堂教学结构、激发学生学习兴趣、提高学习效率的作用，还能大大节约授课学时;对于有关计算方法和计算步骤内容的讲解，则应采用现代化教学与传统教学相结合的方式，避免多媒体教学进度过快导致学生对教学内容囫囵吞枣。

2.2 注重学生专业兴趣的培养

混凝土是一门专业性很强的课程，但从感性认识上，学生一般会很肤浅地认为混凝土只是将几种原材料进行混合加水搅拌得到的一种混合物，稠了可以加水，稀了可以加干料。如果不采取有效的教学方法，教学内容很容易被学生否定，因而不能激发学生的学习兴趣。教学过程中，要采取对策，重视课题的引入［5］:

1)以典型工程案例或者形象生动的语言作为引题，例如在讲解混凝土耐久性内容时以三峡大坝为案例，讲解泵送混凝土内容时以上海金茂大厦、台北101 大厦为案例，激发学生兴趣，讲解做到语言凝练，突出重点。

2)课前布置任务，让学生事先了解一些相关资料，带着问题进入课堂，这样既便于课堂开展讨论、活跃气氛，又能开拓学生知识面。

3)课堂授课时，要化繁为简，内容具体化，让学生更好地吸收并掌握知识。

4)课后设置悬念，利用青年学生的好奇心，提高他们的专业兴趣和学习主动性。

2.3 重视学生获取新知识能力的培养

混凝土课程内容较广，知识更新速度很快，而授课学时有限，很多内容需靠学生课后去掌握。对于非重点、描述性等内容，可列出知识提纲、提出学习要求与任务、布置相关思考题，要求学生通过阅读教材、查阅相关文献、小组讨论完成，通过讨论、提问、批改作业等方式检查学习效果，引导学生主动学习，培养学生获取新知识的能力。

3 强化实践教学

3.1 体现开放性和工程实践性

为了让学生进行新材料、新工艺、新结构的探索，可设立开放性、设计性实验项目，也可以让学生根据工程实际自主确定实验课题。学生可自由组合，设计实验方案，独立完成配合比设计、试件成型、性能测定、数据分析处理和实验报告，锻炼学生的实际动手能力和科研思维。对于受实验室条件限制而无法开展的实验项目可利用录象、动态模拟演示等现代教学手段完成，增强学生的感性认识，也可通过与企业进行项目合作，利用企业的仪器设备让有兴趣的学生在教师指导下完成相关实验，充分体会混凝土的实践性特点，提高实验效果，锻炼学生的协作能力。还可不失时机地开展课程知识竞赛或趣味模型制作等活动激发学生兴趣，同时鼓励学生参与教师的科学研究，培养学生的科研实践能力。

3.2 发挥毕业实习环节的作用

毕业实习是学生接触生产实际，从理论到实际，从抽象到具体，运用知识解释现象和解决问题的重要环节。金属材料工程专业人才培养方案中，毕业实习是安排在全部课程学习结束后在混凝土企业进行，学生具备一定的理论基础，但缺乏动手能力。近些年来，由于过分强调就业的重要性，一些学生占用大量的实习时间外出联系工作，毕业实习形同虚设，导致实习效果大打折扣，没有发挥其应有的作用。事实上，认真在企业完成实习任务的学生在应聘时，其专业认识和见解往往更让用人单位认同。因而，学校、指导老师和家长要多方配合，妥善处理联系工作和毕业实习的矛盾，发挥实习环节在专业教学中的重要作用，在实习过程中进行现场教学，将生产现场作为教室，教师边讲解、边演示，学生边学习、边实践，真正做到“做中教、做中学”，既强化学生的理论知识，又提高他们的操作技能，也培养了职业岗位能力，更有助于学生日后就业。

3.3 加强专业教师工程实践经验的积累

不少教师是从高校毕业后直接进入学校承担教学业务，缺乏工程实践锻炼，工程实践经验相对不足，而“混凝土学”课程是一门工程应用性很强的学科，要求专业教师不仅要具备扎实的理论知识和较高的学术水平，还要有丰富的工程经验和很强的专业实践，能在教学中采用现场教学、案例教学等方法来提高学生的学习兴趣，培养有潜质的混凝土的工程应用后续人才。因此学校应定期安排专业教师进入企业第一线，提高他们的工程实践能力。同时可利用高校的技术优势为企业解决实际工程问题。还可聘请理论水平高、经验丰富的企业专家与相关专业教师进行交流，取其长，补己短，提升教师自身的专业实践能力，以便更好地指导学生的实践教学。

4 改变课程考核与评价方式

“混凝土学”是一门应用性、综合性很强的课程，传统的一次性闭卷考试决定学生成绩的方式存在不少弊端，学生为了应付考试考前拼命死记硬背的知识，不能全面反映学生对知识的综合应用能力。考核的目的是督促学生将所学知识进行消化、吸收。为了使考试成为既考知识又考能力的一种有效监测手段，考核内容与方式既要体现对知识的掌握，也要体现工程实践性，可将考核内容分为2 个部分:一部分以试卷的形式考查学生对基本概念及相关计算方法的掌握程度;另一部分可通过混凝土设计的方式，要求学生在期末考试结束前以报告的形式上交，考查学生的知识应用能力。