《建筑功能材料》的可视化教学实践与研究

2014-11-22胡延燕何廷树李国新伍勇华

教育教学论坛 2014年49期

胡延燕，何廷树，李国新，伍勇华

（西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西西安 710055）

土木工程材料（即建筑材料）是指修建房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、市政工程等所用的材料，也是土木工程的物质基础。发展功能建材，大力开发和推广应用新技术、新品种，带动建材行业整体素质的提高，是从根本上促进建材和建筑业现代化的重要措施。

现阶段笔者所在学校西安建筑科技大学“材料科学与工程”专业下设三个专业方向——材料科学、材料工程及材料应用，其中材料应用主要围绕建筑材料的生产、应用及销售来展开教学。材料应用方向的主干专业课《建筑结构材料》、《混凝土学》的教学大纲，要求学生重点掌握各类传统建筑材料（混凝土、钢材、普通烧结砖等）的技术性质及其选用原则，教材内容虽涉及部分建筑功能材料的知识点，但受学时限制，课堂上难以向学生系统讲授国内外不断涌现的品种繁多、性能优异的建筑材料的性能特点及其选用原则，造成学生掌握的建筑材料知识落后于工程应用实际，不能适应社会对毕业大学生知识结构的要求。

现在材料应用专业方向的学生，包括材料科学和材料工程专业的许多学生，其就业单位多为中铁、中建，岗位多为预拌混凝土搅拌站及重大工程的施工现场等，这些岗位都需要对建筑材料有相关的知识。为了使同学经过大学阶段的学习与训练后能够胜任上述相关岗位的工作，展现与发挥自己的聪明才智，在大学阶段对该课程进行系统地学习就显得非常有必要了。

为此，笔者所在学校于2014年增设《建筑功能材料》课程，期望经过该课程的讲授，让学生掌握生产配制、组成、性能、应用、质量控制与检验等知识，能阐述各类建筑功能材料的技术性能与内部组成结构之间的关系及其变化规律，注重基本理论与工程实际的结合，进而正确地选择和使用各类建筑功能材料。

一、《建筑功能材料》的授课内容

许多高校的材料科学与工程、建筑学、土木工程、工程管理等专业均开设了此课程，但授课内容均有不同。结合本专业及学生的就业特点，该课程的内容设置为：建筑保温隔热材料、建筑防水材料、建筑防火材料、建筑隔（吸）声材料、建筑光学及装饰材料、建筑维护材料、建筑加固和修复材料、建筑耐磨材料、建筑防腐材料等九大类建筑功能材料。

《建筑功能材料》课程作为本专业学生的专业课，课时量并不大，共计32个学时，平均到九大类建筑功能材料中，每种建筑功能材料需讲3～4个学时。而每种建筑功能材料里面品种繁多，如何在3～4个学时里既重点突出，又能让学生掌握，是需要好好考虑的。

以“建筑光学及装饰材料”为例，讲授内容包括玻璃、陶瓷、内墙涂料、木漆、纸面石膏板、地板及各种复合板等材料。这一大类材料要给学生教授清楚，需讲授每种功能材料的组成、性能、应用、检验等知识，3～4个学时是远远不够的。如何在少学时的情况下讲清楚，授课内容就显得尤为重要了。结合学生将来的工作性质和岗位，举例如下三类建筑功能材料的授课内容。

1.建筑保温隔热材料。保温隔热材料的种类较多，重点教授膨胀珍珠岩制品、微孔硅酸钙制品、聚苯乙烯泡沫塑料制品的生产工艺、性能指标及工程应用；胶粉聚苯颗粒保温涂料的生产工艺，保温体系的性能指标，保温体系的构造及施工工艺。

通过这些内容的学习，使学生掌握内外保温系统的区别与联系，保温、隔热材料的内部组成与热传递之间的关系。理解保温、隔热材料的热传递（导热性能）与保温、隔热效果的相互关系；了解建筑保温、隔热体系构造及施工工艺。

2.建筑防水材料。建筑防水材料大致分为防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料等，此部分内容主要讲授这几类防水材料及其常见品种的组成、性能特点及应用。如改性沥青防水卷材、高分子防水卷材的主要性能指标、施工工艺及工程应用；改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料的组成、主要性能指标、施工工艺及工程应用；硅酮密封胶、遇水膨胀止水条、橡胶止水带的主要性能指标及工程应用。

通过这些内容的学习，使学生掌握各种防水材料的使用性能和使用环境；了解防水、密封材料的组成，各种防水材料的技术指标和检验方法规范；能根据具体使用条件合理选材。

3.建筑光学及装饰材料。这部分内容是这门课的一个难点和重点，品种多，知识点多，重点讲授装饰材料的基本要求及选用概述。

通过本部分的学习使学生掌握建筑装饰陶瓷（釉面砖、墙地砖、陶瓷锦砖等）、建筑装饰石材（大理石、花岗岩等）、装饰砂浆/混凝土、装饰木材的种类、性能及选用。重点在于装饰材料的组成、结构和性能之间的关系；难点在于装饰材料的绝热、防火、防潮、吸声、隔音的辅助效果及老化。

二、《建筑功能材料》的授课方法

考虑到《建筑功能材料》中涉及到的各种材料及施工，如采用文字来描述则难以理解和接受。为此，笔者在备课的时候，采用了多种可视化的途径，即采用照片、动画和录像等来辅助讲解内容。

在授课过程中，各部分均使用了照片。如讲授玻璃时，有中空玻璃和真空玻璃，这两种玻璃是我们日常生活中常遇到的，可我们却不一定分得清楚，因此以照片为例，见图1所示。

图1 中空玻璃与真空玻璃的区别

由照片学生就很容易地分清楚并记住了这两种玻璃之间的区别：真空节能玻璃包括上层玻璃板和下层玻璃板。上层玻璃板和下层玻璃板的四周设封边玻璃体，两层玻璃中间为真空腔；真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热构成，其中忽略了残余气体传热。而中空玻璃则由气体传热和辐射传热构成，两片或两片以上的玻璃组合，玻璃与玻璃之间保持一定的间隔，间隔中是干燥的空气，周边用密封材料包裹。而且从图1上还可以看出，中空玻璃不能切割，真空玻璃不需后期做中空或夹胶工序，可直接安装在门窗或幕墙上。

在一些重要环节的讲授过程中，还采用了动画和录像。如强化地板是现在室内装修常用的一种装饰木材，但质量相差很大，如何正确地选择很重要，可以给学生放动画，动画上有一个动画人物在解说，判定以下三个方面：一是用砂纸打磨看耐磨性，二是看拼接效果是否完好（不能有缝隙、偏角等），三是闻一下是否有刺激性气味（主要是甲醛不能超标），这三个方面都很好，就表明是合格的强化地板。

通过以上种种的可视化的教学方式，学生很直接的记住了而且记忆深刻，有助于知识点的学习。

三、《建筑功能材料》的考核方式

该课程的知识点多，上课学时短，再加上此课程被安排在大四上学期进行，这个时期很多学生面临找工作的问题，很多教师对于此阶段上课深有体会，上课不太容易。对于以何种方式对学生进行考核，经过授课教师的讨论，决定考试以开卷的方式进行，再加上一次讨论课和每位学生一次上台演讲的方式进行（内容必须是与建筑功能材料相关的，而且教师要提问），这些都是计算到成绩当中的。采用这种弹性的考试方式，有利于学生对课程的掌握。