应用型本科高校土木工程材料课程教学改革研究

张仁巍，田尔布

(三明学院 建筑工程学院， 福建 三明 365004)

应用型本科高校土木工程材料课程教学改革研究

张仁巍，田尔布

(三明学院 建筑工程学院， 福建 三明 365004)

应用型本科院校是以培养应用型人才为主。针对土木工程材料教学中存在的问题，优化教学内容，通过课堂教学方式和实践教学的改革，寻求适合应用型本科院校的土木工程材料教学方法。经过教学改革后，教学和实验课程教学效果良好。

应用型本科院校；教学内容；实践教学；教学改革

向应用型本科院校转型的高校，大部分是2000年后才升本的院校，与传统研究性高校相比，其具有年轻教师多，科研力量薄弱，培养的学生毕业后主要是走向就业岗位，继续深造的少。所以，以成果为导向，各课程需重视工程应用，特别是专业基础课、专业课。

《土木工程材料》是一门土木工程专业都必须开的专业基础课，不同专业方向，侧重点有所不同，主要还是讲述工程中常用的钢材、水泥、混凝土、砂石、沥青等。传统的教学活动与教材均偏重理论教学，不注重实验。根据部分用人单位反映现在大学毕业生实践动手能力差，工程材料知识匮乏，很多毕业生连最基本材料密度、坍落度等测试都不会[1-4]。为此，分析土木工程材料教学中的不足，优化教学内容，通过课堂教学方式和实践教学的改革，寻求适合应用型本科院校的土木工程材料教学方法。

1 教学中存在的问题

大部分教材中，土木工程材料分为教学与实践两个部分，教学部分为32学时，实践部分为8～16学时，由于土木工程材料所含内容庞杂、内容相互交叉，且多为实践和工程经验总结的，对于应用型本科院校来说，众多教材教学内容和编排，理论性东西太多，大部分教材主要存在如下问题：

(1)以某一具体原材料为章节，如水泥、石灰、石膏等，过多介绍其原材料的特性，而弱化了其在工程应用特性，如混凝土、三合土等，且未与施工相结合。

(2)大部分土木工程材料教材未根据不同专业方向进行不同侧重点编排，在有限课时里，很难让教师上课时面面俱到且又不走马观花。

(3)实验部分，几乎所有教材只编写了砂石、水泥的密度等原材料实验和混凝土实验，而对像木材、钢筋等观摩性认识，却几乎没有涉及。

(4)知识点太零碎，不同章节的相联系的知识点没有很好体现出来。

除了教材问题，在现实教学中，大部分高校在实践教学上也存在着一些问题：

(1)大部分应用型高校实验室，建材类仪器相对较少，很多实验如密度、筛分、混凝土成型等，只进行观摩实验。

(2)学生动手机会少，对仪器原理理解少，以致对材料性能影响了解不透彻。

(3)学生对实验数据抄袭严重，不理解实验数据是对材料真实特性反应。

朝应用型本科院校转型的学校大部分是新建本科院校，基本上是2005年左右以后刚升为本科，扩招力度大，学校基础设施相对不足，部分的班级超过45人，师生比较低，经常合班上课，实验人员缺编，理论课教师通常要兼顾实验。学生相对素质比老本科院校差一些，学习自主性差；应用本科学校近些年大规模招聘教师，年轻教师太多，缺乏社会、工程实际经验，很多老师同时上几门课程，疲于应付课堂教学，无法兼顾学生实际掌握知识情况，以致用人单位对毕业生适应工作能力与知识掌握情况反映普遍较差。

2 教学内容优化

2.1 应用型人才的教学目标

对于应用型高校，土木工程专业学生毕业后主要从事设计、施工、监理、项目管理等工作，土木工程质量最终都跟土木工程材料有莫大的关系，土木工程材料也是日后继续深造和参加各种职业资格考试必备知识。因此，根据成果导向方法对土木工程材料进行系统的分析，重新制定不同土木工程专业方向工程材料教学大纲，理论上掌握材料的特性与其工程应用性能之间关系，从实践上认识材料性质对工程质量变化影响。

2.2 优化教学内容

应用型本科高校学生毕业后绝大多数是走向工作岗位的，大部分高校在大三进行专业分方向，土木工程主要有建筑工程(或称结构工程)、桥梁与隧道工程、岩土工程、公路与城市道路、铁路工程等。根据专业方向，可以把土木工程材料分为通用材料和分方向材料；根据材料特性，可以分为基本状态特性和专业特性；根据材料种类，可以分为结构类、墙体类、功能类；根据材料品种，可以分为水泥、砂浆、混凝土、钢材、沥青、木材、石材、石膏、菱苦土、水玻璃等。由于不同专业，对土木工程材料的要求有所不一样，可以有针对性地进行授课，具体见表1。

优化前优化后上课时间大一、大二大二、大三所有方向房建市政道桥内容第一块(基本状态)密度(包括密度、表观密度、堆积密度)、孔隙、空隙；材料力学性质，强度、比强度、弹性、塑性等；材料与水相关的特性，有亲水性、憎水性、吸湿性、吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性等；材料的热性质，有热容性、导热性、热变形性；材料的耐久性，有酸碱盐侵蚀等第二块(通用材料)水泥、石灰、混凝土、木材、钢材等。主要介绍材料的生产、品种、分类，材料的技术指标与要求，材料的选用，材料的应用。第三块(分方向)沥青、沥青混合料、高性能混凝土、钢结构材料、涂料、塑料、烧结砖、玻璃、绝热材料、吸声材料、稳定类材料、石材等钢结构材料、涂料、塑料、烧结砖、玻璃、绝热材料、吸声材料沥青、沥青混合料、稳定类材料、石材等沥青、沥青混合料、稳定类材料、石材等

随着科技发展，那些能耗高的、不环保材料会慢慢被淘汰，绿色环保的新型材料会不断出现，教师要通过各种渠道不断更新知识，不仅要在课堂让学生学会关注材料发展，也要让学生养成终身学习的习惯。

3 理论教学方式改革

传统教学方法通常是从第一章开始依次讲授，教师注重课堂教，这样会出现课堂氛围差、教师唱独角戏情况。而土木工程材料是一门理论综合实践性较强课程，教师必须更新教学理念，坚持因材施教，根据学生反映调整教学方法。

土木工程材料课程通常安排在第三至第五学期，而实习课程安排第五至第七学期，所以大部分学生对土木工程材料的理解是基于课堂的教师讲述和PPT资料，同时大部分工程材料又是日常生活中常见到的。所以上第二块通用材料和第三块分方向材料时，教师应多举例工程应用案例，鼓励学生讲述对所见到材料的理解，充分调动学生学习积极性，参与课堂讨论。

在工程应用案例教学中，注意案例来源应贴近生活，案例的难度根据教学反映灵活组织，多方面引导学生参与问题的讨论和解决。同时案例不能过度使用，需与教学任务相结合，与材料特性、章节复习相结合。相关研究表明[6]，案例教学可以降低高分低能现象，使学生意识到工程材料应用特性，符合应用型学生培养的导向。

案例1：如石灰应用问题。现象：某施工现场急需石灰砂浆。现场有生石灰、消石灰粉、生石灰粉。施工人员选了价格较为便宜的生石灰，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。但是粉刷几天后，石灰砂浆出现凸起、开裂等裂缝，请试分析裂缝产生原因。分析：由于生石灰是块状，在未磨细就直接加水配置砂浆，使石灰砂浆中可能存在颗粒状的过火石灰，数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹，根本原因是该石灰的陈伏时间不够。若选用生石灰粉，其在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，易于克服过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。

案例2：如膨胀水泥与膨胀剂的应用。泰国曼谷年降雨量 2000～3000mm，雨期长达6个月，使馆区地势低洼，暴雨后地面积水深达500mm，其某工地在该使馆工程，楼板、公寓、地下室、室外游泳池、观赏池的混凝土中采用U型膨胀剂(UEA)防水混凝土。掺UEA的混凝土用内掺法，UEA的用量为水泥用量的12%，经长时间使用未发现混凝土收缩裂缝，效果好。因为硅酸盐水泥水化收缩，会产生裂缝。为此，引入膨胀组分如明矾石、石灰等以补偿收缩，或产生自应力。

又如某建筑工地大体积混凝土，结合水泥的特性，分析在浇筑前应注意哪些问题，同时浇筑后又可能会产生哪些问题。工程材料知识点比较宂散，可以利用教学案例串联知识点，从分析工程案例中展示材料特性，培养学生分析问题的能力，同时教师可利用事故分析过程中，对知识点进行总结归纳。

4 实践教学模式改变

实验设施、教学经费不足是应用型本科院校遇到的普遍问题，根据传统教学理念，大部分教师与学生不重视实验课、动手能力差等。所以为了培养应用型毕业生，需对实践教学进行改革、建设，也是应用型高校教学改革的关键之处。

4.1 综合实验教学模式

根据土木工程材料教学大纲，实验主要是密度、砂石筛分、胶砂、混凝土力学性能等，主要针对通用材料，且实验过程基本按实验室规程来操作，而未考虑工程实际条件，易致课堂知识与实验相脱节。为此，我们对实验内容进行调整，开设综合实验，即材料基本特征实验数据应用至配合比等实验，改变了传统一课一数据的单一模式。

在综合实验过程中，学生固定分组，从第一次实验课时就进行总体布置，让学生心里有个总体规划，认真完成每一次实验。如混凝土实验，完全模拟工地实验进行操作，学生实验安排：第一次，原材料基本实验，包括水泥密度、砂石表观密度等；第二次，骨料筛分实验，算出细度模数和级配；第四次，露天骨料含水率实验；第五次，混凝土和易性、试块成型、强度实验。学生完成前四次的实验后，根据已完成各项数据，计算配合比，再通过第五次实验进行和易性调整，强度实验。

综合实验使学生不仅理解了原材料基本参数准确性对实际工程的影响，也有利于整个实验设计、计算、操作及结果分析处理，提高学生解决实际问题能力。

4.2 观摩实验教学

混凝土实验室是各个分专业都要做的实验，而针对路桥专业的，还需进行沥青混合料实验，但是沥青混合料实验，在实操上，比较难以展开。所以我们通过视频观摩、或者现场观摩进行实验教学。同时，在实验室，除了上述动手实验是增加学生认识材料外，一些高校施工馆、建筑模型等也是很好的教学资源。而一些如石灰、水玻璃、沥青混合料、水管、木材节理等，却很难通过分组实验进行实验教学，通过观摩实验加深对材料认识。

4.3 与科研相结合的实验教学模式

应用本科院校的教师，虽然科研不是其主要工作内容，但是教师科研可以极大促进教师对教学的理解。让学生走进科研，参与科研实践，加深学生对课堂教学的认识。为了满足学生参与科研兴趣，学校每年都会安排一些项目，在教师指导下书写申请书、实验、结题等，不仅能够为希望进一步的学习深造的学生打下了坚实的基础，还能为教师科研提供实验帮助，达到双赢的效果。

近些年，建筑工程学院老师主要从新型材料研究让学生积极参与，研究方向有：钢渣混凝土、尾矿渣混凝土、再生混凝土等。每年基本有40～50名学生可以直接参与实验，通过这些实验可以让学生加深对土木工程材料的认识。近三年学生发表论文达30余篇，激发了学生进一步深造动力，每年考上研究生年年递增，今年达15人。

5 课程考核改革

改革之前课程考核方式如下：70%期末成绩+30%实验成绩，其中实验成绩主要以学生实验报告为主。随着教学内容的改革，课程考核也随之改革，现在把实验课作为一门独立的课程进行单独考核，同时把科研纳入第二课堂进行学分考核，但是考核时，把课堂考核、实验考核、科研考核相互关联起来，具体如下：课堂考核分为两种方式，(1)不参与科研的，考核1=20%平时(包括作业)+80%期末成绩；(2)参与科研的，考核2=10%平时(包括作业)+20%科研(参与项目情况，包括论文)+10%实验+60%期末。实验考核也分为两种，(1)不参与科研的，考核1=60%平时(操作)+40%实验报告(数据记录、计算过程)；(2)参与科研的，考核2=40%平时(操作)+20%科研(参与项目情况，包括论文)+40%实验报告(数据记录、计算过程)。第二课堂学分，参与此方面科研项目0.5分，有发表论文的加1分。

6 结语

通过近些年的教学改革，分析土木工程材料教学中的不足，优化教学内容，改变课堂教学方式和实践教学，同时加大学生实验动手能力的考核，不仅调动了学生学习的积极性，提高了解决工程实际问题的能力，还通过相关的实验培养科研严谨的态度和团结协作的精神，提高了学生就业竞争力。

[1]朱朝艳,刘红艳,董锦坤,刘敬宇. 土木工程材料实验教学改革研究与实践[J]. 辽宁工业大学学报(社会科学版),2016,(5):132-134.

[2]戴银所,徐迎,李朝甫,丁建党,龚自明. 基于知识分层的土木工程材料课程教学设计与实践[J]. 高等建筑教育,2016,(1):117-120.

[3]赵磊. 地方本科院校转型背景下的土木工程材料课程改革[J]. 新乡学院学报,2015,(11):74-76.

[4]刘赞群. 土木工程材料课程实验考核方法的研究[J]. 高等建筑教育,2015,(1):132-135.

[5]吴金航,朱德全. 应用型地方高校课堂教学元评价研究——以贵州省某应用型高校课堂教学评价为例[J]. 国家教育行政学院学报,2016,(5):60-66.

[6]聂忆华,曹国娥,王功勋,马缤辉. 土木工程材料课程“学促教”教学模式及效果评价[J]. 高等建筑教育,2015,(6):108-112.

On Teaching Reform of Civil Engineering Materials Course in Application-oriented University at Undergraduate Level

ZHANG Ren-wei, TIAN Er-bu
(College of Civil Engineering and Architecture, Sanming University, Sanming Fujian 365004, China)

The application-oriented university focuses on applied talents training. According to the existing problems in the teaching of civil engineering materials course, the paper optimizes the teaching content, and carries out reforms in teaching methods and practice teaching to seek the teaching method of civil engineering materials suitable for application-oriented university. The reformed teaching and experimental teaching receives positive response.

application-oriented university; teaching content; practice teaching; teaching reform

TU5-4

A

1674-344X(2017)8-0095-04

2017-06-19

三明学院教育教学改革项目(J1420)；福建省高等教育教学改革研究项目(JZ160186)

张仁巍(1982-)，男，江西万年人，讲师，博士生，研究方向为土木工程材料。