土木工程材料课程教学方法研究

2013-02-01郭艳芹黄河科技学院工学院河南郑州450063

中国建材科技 2013年4期

郭艳芹（黄河科技学院工学院，河南郑州450063）

土木工程材料是土木建筑类专业的基础课程。它是以构成建筑实体材料作为研究对象，以材料的选择应用作为研究重点的一门实践性较强的课程，涉及到的学科领域多，跨度较大，在基础课和专业课之间起承上启下的作用。材料品种多样性注定了课程内容的广泛性，综合性强。学好该课程，不仅可以为学生的后续专业课程提供必要的专业基础知识，也为今后的工程实践打下理论基础，同时也可以培养学生一定的实验技能，可以说它是通往专业课程的必经之路，也是决定学生专业面宽窄和工作适应性的关键因素[1]。

1 课程教学存在的问题

1.1 理论教学方法与实践需求的矛盾

多数教师在课堂教学，把大部分时间放在理论教学上，往往忽视了与工程实际的联系，与专业的工程实践严重脱节。土木工程材料种类繁多、涉及面广，各类材料都与工程实践经验密切相关，经验性内容多，概念多、专业术语多、逻辑性较差，工程应用性强，没有深奥的理论，看似简单易懂，实则不宜把握。例如，学生平时上课看不到实际工程中作为承重材料的钢筋，混凝土，即使在书本上有所了解，但在实际工程中仍无法鉴别属于如何受荷、在何部位，更谈不上学有所用，无法进行材料性能的优劣的判断和选用。在教学过程中虽然采用了多媒体教学方式，如果没有合理地选择和利用，仅仅用多媒体代替传统黑板式教学方式，就会造成某些需要具体讲解的过程被忽略，又因为土木工程材料课程内容知识点之间关联性差，学生学习常感到枯燥乏味，如果在上课过程中没有工程实例作为联系点的话，造成学生对材料的认识依然感觉非常陌生、抽象，从而影响学生对这些知识点的理解和把握。

1.2 现代材料的发展与教材内容陈旧的矛盾

近年来，随着高层、超高层，大跨度，异形建筑的兴起，国能国外的城市都在建地标性的建筑，随着这些建筑的出现，对材料的性能也提出了更高的要求，因此一些新型的材料也应运而生，比如新型的墙体材料，新型的防水材料，高性能的混凝土，高强水泥，新型保温隔热材料等，这些材料在我们的现在的教学中基本没有详述，即使有也是简单叙述，这样就造成了学生毕业后，到施工工地现场，不认识新型材料，即使认识，也不理解性能，更别提如何选用了，这就与工科院校强调的突出应用型人才的培养相矛盾，另外，现有的教材课程内容更加注重工程应用，不可避免的要压缩理论学时，土木工程材料课程也遇到了同样的问题，教师在授课时，往往是理论知识的大量灌入，对学生的实际理解和掌握的程度重视不够，导致学生学完土木工程材料这门课程之后，在工程实践中，不会选择合适材料及进行工程事故原因分析。目前，就有不少已建或在建的建筑物，因材料选用设计问题导致房屋整体承重骨架结构的裂缝，这些建筑事故，根据调查有大部分由于材料的处理不当引起。今后，学生毕业也常会遇上类似的问题，但由于对这方面的知识缺乏了解而束手无策。因此笔者在教学过程中就会有选择的插入与学生就业密切相关的工程新材料、工程实例，强化学生理论和实践的结合。

1.3 课程教学需要与“双师型”教师的培养滞后的矛盾

土木工程材料课程由于材料的基本性质、基本特征和材料选用方法内容较多、零乱，各种材料的特征容易混淆；学生普遍觉得课程枯燥无味，影响了学生的学习积极性和学习兴趣，导致学生对材料的性能与选用理解不透彻，更谈不上灵活应用，最终影响学习效果，如果授课教师能带着工程实例走入课堂，营造一个“身临其境，感同身受”的情境，把理论和实践有机的结合起来，将会极大的提高学生的学习兴趣和积极性。这就要求授课教师具有过硬的技术和丰富的专业工程实践经验，也就是我们经常说的“双师型”教师。大多数学校很重视“双师型”教师的培养，但由于各种原因，部分教师很少有时间去工地参加工程实践活动，所以“双师型”教师的培养问题就流于形式。

2 课程教学方法的研究

根据近年从事土木工程材料教学的经验，对土木工程材料的教学法也进行了探索，并运用问卷调查的方式对教学效果进行调研。这些教学方法以框架结构教学法为主，辅以多媒体、板书、工程实例相结合的互为补充的综合的教学方法，首先对每种不同学习方法对学生进行问卷调查，主要针对教学效果，学生对这种课后调查问卷很感兴趣，提出了可行性的建议，如案例讨论课应该提前给出与工程实际联系紧密的讨论内容；对多媒体教学，学生提出了多媒体课件不够生动，需要改进，课后查阅了多个高校土木工程材料精品课程课件，对现行课件进行了修改，同时对教学过程中的一些细节做进一步修改。根据学生的建议，经过近三年的努力，综合教学模式教学法由最初的67.5%的满意率达到了现在的90%以上的满意率。

2.1 框架结构教学法

土木工程材料所研究的内容涉及面广、种类繁多，就像一个“中药铺”，各个章节基本没有联系，缺乏系统性。框架结构教学法就是要在整个学科框架内设立一条理论主线，贯穿整个土木工程材料课程，根据教学的经验选择了图1作为教学主线：

图1 土木工程材料授课主线图

上述示意图并非解决课程的一个完整理论问题，而是指明了如何从总体上把握该课程的学习方法和学习的思路。

2.2 板书、多媒体相结合的教学法

多媒体有声音，有图片，有动作，可以比较直观、形象的演示材料的各种实验过程和微观结构及一些抽象的概念，使学生能形象的把握材料的各种特征。例如：多媒体动画可以模拟建筑钢材发生疲劳断裂的弹性、强化、颈缩三阶段，以及钢筋混凝土受拉，受剪，抗弯等实验过程。虽然多媒体教学能更形象生动的展示课堂内容，但它也仅作为教学过程中的一种现代化教学的辅助方法，并不能完全替代其他教学方法。因为像混凝土配合比设计这一章的内容，有很多的计算公式，如果仅用多媒体来演示的话，学生很难理解公式的来历，配比设计的计算过程，这时就需要老师通过板书的方式，一步步的演示，学生才能对混凝土配合比设计的全过程很清楚的掌握。这时板书会起到事半功倍的效果。对于一些不易理解的细节问题，要辅以其它教学手段。例如，讲硬化后的混凝土结构中的裂缝扩展的路径和方向，书中的图示是断面图，作为没有专业知识，也未接触工程实际的学生，很难由断面图理解裂纹扩展的路径。因此，预先制作一个小比例混凝土结构的裂纹扩展的模型，这样本来晦涩难懂的知识，在运用了工程实物的讲解后，就会很生动，因此运用收集的材料对学生进行实物教学，学生可直接观察和体会材料的品种、纹理、材质、颜色、黏性、重度，甚至温度、气味、手感，进而对相似材料进行对比理解、分析运用[2]。实物教学可以较直观而有效地描述土木工程材料的基本性质，加深学生对某一具体材料的理解和运用。

2.3 讨论、案例式教学法

如何能用精简的语言，扼要的概括，明了的教学方法把每次课的基本内容深入浅出的讲给学生？对土木工程材料这样的专业基础课教学中较为实用方法就是案例教学法。这样一方面可以避免出现“满堂灌”的教学模式，争取每分每秒的时间为学生灌输每一个知识点，对学生进行疲劳轰炸[3]；另一方面可以结合课堂教学内容和在实际工程中与本节相关的内容给学生引出相关实际工程案例中出现的问题，积极引导学生思维、大胆提问、主动参与到教学工程中来。这样可以让学生更深一步的理解理论教学内容，运用已学的知识解决实际工程中遇到的问题，同时学会相关学科知识的融合性和联系性，形成属于自己的完整的知识体系；学生也可以养成主动学习的习惯；既可以保证良好的教学质量也可以提供学生主动学习的积极性。同时，课后还会根据本次课的内容再给学生提出一个相关案例和问题，让学生带着问题课下去查阅相关资料，展开讨论，解决问题，开阔知识面。例如，在学习石灰这一章中，根据所学知识，请学生观察图2中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。