以双语教学为契机的土木工程材料课程教学改革探析

2014-12-20陈先华高英黄晓明赵永利

陕西教育·高教版 2014年1期

陈先华高英黄晓明赵永利

《土木工程材料》课程是交通土建类等专业的专业核心基础课，在东南大学交通学院，本课程面向交通学院二年级学生开设，其目的为交通土建类专业学生学习后继课程提供材料科学的基本原理和知识,使学生具备土木工程材料的基本知识及实验技能，熟悉并掌握常用土木工程材料的性能及应用，并在专业技术工作中具有合理选择并正确使用材料等方面的能力。土木工程材料课程的教学内容包括理论教学和实验教学两部分，分别由交通学院道路与铁道工程研究所及道桥实验室承担。通过理论教学和实验教学，达到使学生理论与实践相结合，并深化其对理论知识的理解和提高实际动手能力的目的。

自2008年起，东南大学教务处启动了《土木工程材料》课程教学改革，由道路与铁道工程学科负责人领衔，道路材料与结构教研室的2位教授、3位副教授与2位讲师共同参与。该改革项目以双语教学为契机，在教学内容优化、教学方法、教学手段与考核模式等方面进行了多年探索，取得良好的教学效果。

主要改革措施及具体实施情况

1.优化授课内容，突出基本概念、基本原理与基本方法

土木工程材料具有量大、面广、实践性强等特点，不同的土木工程材料，其材料组成、成分与结构、性能与测试方法等均存在较大差别。要在较短的课时内讲授这些内容几乎不可能，亦无必要。为此，在改革过程中，课题组围绕所授课对象的培养目标与特点，以及本课程与《结构设计原理》、《路基路面工程》等后续专业课程的相互关系，以我校黄晓明教授所编著的国家十一五重点规划教材《土木工程材料》为基础，结合对国外知名大学所用教材的分析，对授课内容进行了优化调整，以人类社会的发展及对材料的研究、应用历史为主线，结合材料科学的Proccessing(propotioning,manufacturing,construction)→omposition& Structure→Properties→performance四要素，注重课堂教学内容的逻辑性和科学性，重点讲授四类材料：集料、胶凝材料（沥青、水泥）、混凝土材料（沥青混合料与水泥混凝土）及建筑钢材，不仅介绍本课程的经典研究内容，而且突出其研究前沿领域，使学生对土木工程材料的发展历史、现状及发展趋势等有所了解，并明确研究的热点和难点，以便于学生在继续深造阶段选择自己的研究方向。

在具体讲授内容上，则结合土木工程材料的共性特点，突出基本概念、基本原理与基本方法的讲授并板书。如密度是土木工程材料中最为基本的概念，它并不是直接反应材料质量的指标，但在HMA与PCC的配合比设计中非常重要。密度的概念在物理学中非常简单——单位体积内的物质质量。在土木工程材料中，由于材料内部宏观空隙与微观孔隙的存在，以及材料表面形状的不规则特点，密度的概念则要复杂得多，常用的包括毛体积密度、表观密度、饱和面干密度、堆积密度等，不同的概念密度所适用的范围不同，对应的测试方法也有区别。熟练地掌握这些密度的基本概念对于帮助学生正确理解现有的规范测试方法并用好这些密度相当重要。对于本部分内容，项目组结合孔隙特性，采取了三相原理图，按照集料的干湿状态（如图1所示）在课堂上逐个概念进行讲授。然后布置有关作业与试验内容，让学生根据具体试验数据计算有关密度的参数。从期中测验与期末考试以及本科生毕业设计的情况看，这种突出重点的教学方法对提高学习效率与效果大有裨益。

图1 集料的孔隙结构及表面湿润状态示意图

2.问题驱动、寓教于乐的教学方式

由于本课程的授课对象为低年级的学生，他们习惯于抽象的逻辑思维，而对有关材料的性能与结构等缺乏直观认识，在学习土木工程材料的结构与性能等方面的内容时往往会产生空洞无物、无从下手之感，这让他们会产生畏惧心理。另外，由于关于土木工程材料的性能以描述性文字居多，这会使课堂讲解易陷入枯燥的境地。为克服上述问题，在课件的制作上，我们运用了大量的动画、视频与图片或原理图，在课堂教学内容的取舍上注重保持内容的逻辑性、科学性与趣味性，按照“发现问题——陈述问题——分析原因——提出解决方案——发现新问题”的问题驱动模式组织教学，寓教于乐，促进课堂互动。在介绍新概念、新材料等内容时，从学生熟知的现象或事物出发，引出相应的科学问题，激发学生的学习兴趣，引导其积极主动思考，并注意思维的连贯性。如讲授胶凝材料时，首先简明点出胶凝材料的基本概念，然后从金字塔开始引出人类应用胶凝材料的历史，紧接着提问“什么样的材料可作为胶凝材料”，然后展示赵州桥、南京明城墙、武当金顶等图片，并从材料角度讲述这些知名建筑的秘密，从而打破学生头脑中可能存在的思维定势，最后再过渡到石灰的讲解。而对石灰的讲解则以古诗《石灰吟》开始，围绕“石灰的生产、制备——消化——凝结硬化——石灰的特性及工程应用”的线索，从材料角度解读这首诗。实践表明，这种以问题驱动、寓教于乐的方式受到学生的热烈欢迎，课堂气氛相当活跃，教学效果很好。

3.编制双语多媒体课件与中英文习题

编制双语多媒体课件与中英文习题是本课题的主要内容之一，其目的在于让学生掌握核心专业词汇、并通过适当的训练，基本具备阅读相关专业文献、了解国内外最新研究动态与成果的能力。

在刚开始进行改革时，项目组尝试采用了全英文PPT的方式，但教学效果并不理想。在追寻相关原因时，采用了“中英文课件+中文讲解+中英文课程作业”的方式，其中英文部分仅注明核心专业词汇，并采用课后分组阅读讨论中英文文献并进行课堂汇报的方式强化对英文专业词汇的掌握。

4.小组文献研究型作业汇报

为强化学生们对核心专业词汇的掌握，并培养其综合利用我校所订购的丰富电子资源，在讲授相关内容之前，检索最新英文期刊论文，发布在信息化网络平台上，要求学生按4-6人小组的方式课后合作阅读3-4篇相关文献，进行讨论并制作PPT，然后按“what—why—how—why not,if”的思路，在课堂上用5分钟汇报相关文献的内容及本小组的基本看法。通过小组作业的完成，使他们发现了合作的乐趣和成功的喜悦，为将来从事专业或其他工作培养了宝贵的开拓精神，积累了团队合作的经验与沟通交流能力。

5.注重过程管理的综合教学评价和考核方法

为提高学生平时学习的自觉性和主动性，避免学生突击应付考试的现象，在教学评价与考核方法亦进行了探索，考核方法从对获取知识量多少的评价向知识、能力、素质综合评价转化。使学生成绩考核遍布整个教学过程，促使学生重视每一个教学环节，使其学习过程变成循序渐进的过程。从平行班级的课程考核成绩看，实施教学改革的班级其学生成绩均排在学院前列。