土木工程材料课程多维度结合的教学方式探索

陈 静

（安徽建筑大学 ，安徽 合肥 230601）

土木工程材料作为土建类非材料专业的专业基础课程，旨为学习建筑设计、建筑施工和结构设计等专业课程提供相关基础知识，并为合理选择和正确使用土木工程材料提供指导，同时也为今后从事与材料技术有关的研究奠定基础。自提出“中国制造2025”行动纲领以来，国家积极推进传统土木工程材料产业技术改造，力争实现由“中国制造”向“中国智造”的跨越。在这过程中，我国需要大量以“土木工程材料”为专业方向的技术人才，以及掌握“土木工程材料”相关知识的土建类专业和其他专业的高水平人才[1]。以安徽建筑大学为例，目前开设土木工程材料课程的专业主要有土木工程、道路桥梁与渡河工程、城市地下空间工程、建筑学、工程管理、工程造价等。授课面向范围广，教学内容须同不同专业的课程定位、培养目标及知识结构相匹配，继而要求授课教师多维度结合灵活制定授课计划和方案。

一、当前土木工程材料课程存在的问题

（一）教学中的问题

1.不同专业教学内容无侧重点

教师要因材施教，依据各专业对土木工程材料知识及应用能力培养要求的“共性”，结合不同专业知识体系、课程重点内容等方面的“个性”[2]，对不同专业土木工程材料课程制定不同的教学大纲，做到有的放矢。在传统的教学模式中，摈弃专业侧重点、照本宣科，致使学生分不清主次，无法进行高效的、循序渐进的学习。千篇一律的教学大纲、一成不变的教学要求和教学计划，往往会是阻碍教学质量提升的一道道壁垒。

2.教学形式单一

土木工程材料是一门与实际生产生活联系紧密、实践性强的课程，然而现阶段教学形式仍以课堂理论输出为主，过分强调了教师的作用，扼制了学生的个性和创造性，忽视了学生的主动性与潜能的发挥[3]；以知识的传授为中心，教师授课、学生被动思考的形式，切断了学生课堂带入感、限制了学生主动分析事物的能力、阻碍了学生对知识的深入理解和灵活运用，继而导致学习内容封闭、信息资源匮乏，所学知识过于良构化、与实际应用相脱离。

3.实验教学体系欠缺

目前土木工程材料课程实验多以验证型实验为主导，缺乏设计性与创新性，思维定式较强，无法充分发挥和培养学生的创新能力。验证性实验所得的数据大同小异，无法激发学生积极参与实验操作的兴趣，在实验课中通常仅有少部分学生参与实验操作，大部分学生则在一旁旁观并引用实验数据以应付指导教师的考核。这也反映出课程实验成绩评定方式过于单一，单纯依靠实验数据和结论分析的好坏，往往会忽视过程考核，忽略培养学生在实际工程应用中发现问题和解决问题的能力。

（二）教材中的问题

在我国提出“中国制造2025”的今天，土木工程材料的种类和制造技术不断更新，相应材料的标准和检测技术也在不断地改进和完善。然而教材中一部分内容与当今的材料发展不同步，知识更新滞后，例如国家发展和改革委员会已于“十二五”期间深入推进“禁实”工作[4]，而教材仍然针对粘土砖技术指标等参数内容进行重点阐述，这显然有悖于时代发展，有碍于学生知识的更新，不利于学生日后快速地融入工作岗位。其次土木工程材料教材全书十几章内容，涵盖从材料的基本性质到数十类、上百种常用建筑材料的组成、性能、技术要求、质量控制手段等[5]，对学生的学习要求偏高。

二、土木工程材料课程多维度结合的教学方法研究

（一）结合专业需求因需设教

随着科学技术和工程实践需求不断发展，土建类专业已成为种类广泛、内容繁多的综合性专业学科。各专业教学内容在寻找“共性”的同时，也应注意“个性”的发挥，不同专业对于土木工程材料这门课的侧重点应各不相同。

1.不同专业土木工程材料课程的共性

作为土建类非材料专业，学习土木工程材料是为了日后在学习和工作中正确的选择和合理的使用材料。各专业学生均应理解材料的组成与结构、材料性能和材料的应用之间相辅相成的关系，掌握有关材料结构耐久性及材料强度等课程内容。针对具体的章节内容，提炼出几种通用土木工程材料供各专业学习，如气硬性胶凝材料（以石灰、石膏为代表）、水泥、普通混凝土和钢材，以上材料为组成各类型建筑工程的共有基本元素。

2.不同专业土木工程材料课程的个性发挥

在“个性”方面，（1）不同专业对知识层次要求不一。其中，对于建筑学专业，要求学生具有基本的材料学相关理论知识和素养，掌握不同材料性质及其适用范围。在设计过程中会合理地选择和使用材料，对具体的实验操作内容不作相关要求。对于工程管理专业，要求学生熟练掌握土木工程材料的性能，为学习建筑、结构、施工技术、施工管理与工程预算等后续课程提供必要的材料基本知识。重点学习施工工艺和质量控制等相关内容。对于土木工程专业，需要完备的理论体系和较深的教学内容，熟练掌握土木工程现代施工技术、工程检测和试验基本方法。教师在讲授中应注意基本理论的重要性，要让学生充分理解所学知识点的原理，对于知识点中涉及的计算公式应加以分析和演算，并利用习题加强学生对于公式相关知识点的理解和运用。（2）不同专业对材料类别侧重不一。在了解和掌握上述几类基本建材的基础上，不同专业还应结合自身应用实际，着重学习相应内容。例如对于道路桥梁与渡河工程专业，沥青与沥青混合料和预应力混凝土等知识应予以重视；对于城市地下空间专业，扩展介绍用于保证隧道围岩稳定的支护、锚固、防水和衬砌有关的专业材料知识点内容；对于建筑学专业，补充介绍建筑功能材料、建筑装饰材料、绝热、吸声隔声和绿色材料。

（二）结合学生兴趣因材施教

针对当前“教师-教科书-多媒体-学生”的教学模式，提倡通过“翻转课堂”的形式调动学生主动学习积极性。在把握不偏离教学目标的前提下，开设以开放式课题为主的讨论课，鼓励学生利用课下时间收集资料，课上以分组汇报形式通过PPT展示成果。对于学生，不但提高了团队合作意识，同时变被动为主动学习，增强其提出问题、发现问题、查阅资料解决问题的能力。对于教师，可以通过汇报反馈提炼出学生普遍感兴趣的知识点内容，在后续课程中结合教材知识点展开介绍，以贴合学生兴趣点，提高知识吸收效率。例如，一部分学生对古建筑用材感兴趣，则授课时可通过补充介绍建筑发展史，有机串联木材、石材、水泥混凝土和钢材等教材知识点；一部分学生对有着“新世界七大奇迹”之称的港珠澳大桥中的新材料新技术新工艺充满好奇，则授课时可通过路面用材、抗震性和耐久性等角度为切入点，扩展介绍沥青与沥青混合料、高分子建筑材料以及各类建材间的综合应用；还有一些学生对绿色建筑颇为关注，则可在学习绝热、吸声隔声材料和装配式建筑等的同时，共同探讨建筑材料未来发展方向。

（三）结合应用实际因势利导

在学习土木工程材料这门课程之前，多数学生并未接触过工程现场或生产一线，故而对各类工艺、施工过程和实验操作及其现象没有直观地认识。教师在授课时可以结合实际案例，将各知识点具象化，帮助学生消化吸收。普通混凝土章节耐久性的部分，作为一个综合性指标，如果仅仅是向学生讲授每种耐久性指标的定义、测试方法、评定方式等，学生难免感到疲劳并且也不容易记忆和灵活运用。所以在授课中可结合具体案例进行讲解。例如，“某建筑濒临海边，受台风潮汐影响较大，数次经受台风影响，最大风力可达12级；临近水域最大含氯35%。该建筑已建成25年，部分混凝土保护层出现较宽的纵向锈胀裂纹，钢筋锈蚀严重”。通过上述背景引导学生思考需要对该建筑进行哪些方面的检测，利用所学知识结合检测结果分析影响耐久性的原因，提出改善耐久性的措施。做到让学生通过案例归纳总结、利用理论指导实践。

（四）结合实验教学研精覃思

土木工程材料课程属于应用型科学，规范标准来源于以理论为基础大量的实验规律的总结，因而实验教学部分在土木工程材料这门课中尤为重要。土木工程材料课程实验种类繁多，在有限的实验教学课时中，应对实验项目进行优化和整合，将基础通用的验证性实验穿插到综合性实验当中。提倡以赛促教，提高学生设计、参与实验的兴趣。以大流态混凝土、透水混凝土、透光混凝土或各类混凝土制品等为主题，开展混凝土大赛。以我校的课程实验竞赛为例，授课教师在课程初期发布竞赛细则，如“本次大赛设计主题是：XX大流态混凝土。比赛将从配合比设计、操作技能、结果评价等多方面予以评判。设计环节突出考核参赛选手设计方案的合理性、经济性以及实用性等内容，占30分；操作技能环节重点考核选手操作的规范性、熟练程度以及应变能力等内容，占40分；结果评价环节重点考核各组选手试配情况以及对结果整理分析的规范性和严谨性等内容，占30分。实践操作内容包括原材料性能测试、混凝土配合比设计、现场拌和、工作性能测试、试件制作及混凝土强度测定，要求坍落扩展度为XX mm，超出±50 mm范围该项不得分，最终抗压强度达不到规定强度不得分”。为保证竞赛公平性，可邀请本专业其他教师以及产学研合作的企业专家做评委对各组综合表现进行评分，同时各组内成员互评。最终综合性实验的成果通过提交文献综述、设计方案、结果汇总处理和心得体会等形式体现。通过课程实验竞赛，不仅可以提高学生的自主设计与创新能力，还可激发学生积极参与实验积极性和团队合作意识，促进学生将课本知识转化为实际应用。

（五）结合教师特长各展其能

土木工程材料教材全书内容涵盖无机、高分子、金属和复合材料四大类几千种材料，内容繁多，覆盖面广。当前教学模式为传统的一名教师负责一门课程，这使得教师在教授内容深度的展开上存在着一些短板。针对上述情况，提出采取以主讲教师为中心的“多师并授”形式，各取所长，各展其能，同时也不会因为一门课由多个教师教授而出现管理混乱等问题。目前高校教师在承担教学的同时也会兼顾科研工作，教师的科研方向不同，使得授课教师专业特长各不相同，在其研究领域的专业深度和知识更新也不同。“多师并授”利于引导学生拓宽专业视野，吸收更多的观点和风格，令学生在夯实知识基础，紧跟行业步伐的同时，把握学科发展前沿。

（六）结合时代发展推动教材更新换代

当前，我国的高铁、核电等领域在全球处于领先地位，土木工程材料作为上述领域的重要基础课程之一，教材内容的更新换代应引起人们的足够重视，教材出版要跟上时代发展、人才培养的需求[6]。随着国内外土木工程材料领域的迅速发展，施工规范标准也随技术、施工工艺的发展而不断更替，课程教材编纂时应选用最新的规范标准。同时，应与实际工程需求相结合，对已淘汰或技术落后的知识内容进行消减，加大对新材料、新工艺、新技术的学习介绍。授课教师可挑选翻译近几年与“三新”有关的文献或国外最新出版物编绘成册，用于学生课外知识拓展。教材配套资源，可以通过“超星智慧课堂”或“慕课”形式体现，弥补教材更新不及时等短板。

三、结语

土木工程材料作为土建类专业的基础课程，教学内容与不同专业的课程定位、培养目标及知识结构相匹配，教师应综合专业需求、学生兴趣、应用实际、教师特长和实验教学等因素，多维度结合，改善土木工程材料课程的授课方式、提高授课质量，调动学生学习积极性，更好地为日后专业课学习打下基础。促进土建类专业高水平人才的培养，助力国家由“中国制造”向“中国智造”转型。