项目驱动式创新思维在水泥基材料科学中的培养研究

郭晓潞 熊归砚 杨君奕 吴凯 徐玲琳

摘要：随着研究生课程建设改革的推进，为了提升教学质量和强化学生创新性思维能力的培养，文章提出了项目驱动式创新思维的教学模式。此教学模式的核心在于将传统教学内容与时俱进地与当前最新的研究现状和应用现状结合起来，完成三个中心转变，强调传统教学与项目驱动齐头并进。教学内容围绕教材内容、典型项目和主题讨论展开。将项目驱动式创新思维的教学模式应用到水泥基材料科学的相关课程教学中，且取得了一定的教学成效。

关键词：项目驱动式;创新思维;水泥基材料科学

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）37-0100-02

一、引言

水泥基材料科学相关课程作为同济大学材料科学与工程学院土木工程材料专业方向研究生的必修课，一直都是材料学科的特色课程。课程中所涵盖的经典教学内容是研究生必须学习的必要知识体系的基础，同时，研究生的培养重在前瞻性、前沿性和创新性。如何在汲取并发扬传统教学模式的优势和特长的同时，与时俱进地融入水泥基材料科学领域的最新内容，比如节能减排、循环经济、低碳水泥和生态水泥基材料等新理念及新动向，一直是学科团队在长期的教学实践中不断思考的问题。随着研究生课程建设改革的推进，课堂教学内容与时俱进，在基础理论教学的同时坚持融入该领域的最新研究进展动态。基于多年的教学经验，学科团队提出了项目驱动式教学模式，使教学内容及时反映当前水泥基材料科学的前沿知识，有意识地培养研究生的创新思维和创新能力，使研究生能广泛、全面地了解国际上的最新研究动态和最新工程建设需求。

二、項目驱动式创新思维的教学体系构建

（一）教学模式改革

传统教学模式在教学实施过程中，基本上是以教师贯穿式课堂讲授教材内容为特点，极易形成“填鸭式”的教学模式。这种教学模式，尽管可以使学生掌握知识的条条框框，但应用起来容易生搬硬套。项目式教学法是一种工学结合、任务驱动、项目导向的新型教学模式[1]，其特征是强调以学习者为中心、倡导主动学习、强调合作学习[2]。项目驱动式创新思维的核心内容是将传统教学内容与时俱进地与当前最新的研究现状和应用现状结合起来，让学生身临其境地感受当前的项目任务，并将任务分发，学生围绕着项目内容以小组合作的方式进行调查—研究—讨论—报告—完成任务，教师从旁指导，使学生直接参与项目过程。项目驱动式创新思维的教学模式将完成三个中心转变为目标，即完成以教师为中心向以学生为中心[3]转变、以课本为中心向以项目为中心转变、以课堂为中心向以项目开展过程为中心转变。

项目驱动式教学模式在教学实施过程中，降低了传统教材内容讲授的权重和比例，将教材内容控制在50%以内;同时，加大项目驱动式研究生创新思维的培养研究，如地聚合物、镁水泥、自愈合材料、3D打印和固体废弃物资源化等水泥基材料研究新进展内容至少占50%，实现传统教学与项目驱动齐头并进。

（二）教学内容建设

1.讲授教材内容。《水泥基材料科学》教材系统地介绍水泥基材料科学的基本知识体系，教学内容由水泥材料学、集料、混凝土外加剂、新拌混凝土的性能、硬化混凝土的结构、混凝土的力学性能和混凝土的耐久性等组成。水泥基材料经典理论的学习是学生构建专业知识体系的基础。如何在有限的课堂时间内系统地讲解水泥基材料的相关知识，相较于教材中完整的知识体系，课堂上讲授的内容必然要有所取舍。教材内容的学习应将课堂学习、课前预习和课后复习相结合。教材内容在课堂上的讲授应着重指出关键知识点，提醒易错点，同时引导学生在课后进行深入的学习。

2.引入典型项目。项目教学法是一种自上而下的探究性学习模式。主讲教师结合正在承担的科研项目，调动研究生的好奇心，有助于研究生创新性思维和能力的培养。然而，科研项目原有的科研思路和科研内容，并不适合直接拿来教学，因此，项目的选择应具有典型性，同时需有一定的科学性与工程性。源自项目背景，设计教学内容，以工程问题和科学问题为导向，形成适合研究生课程的项目驱动式教学模式，激发学生的求知欲和探究欲，提高学生的参与度和兴趣，驱动学生思考问题的方法，培养学生解决问题的能力，才是项目驱动式教学法的核心所在。

3.设计主题讨论。主题讨论作为课程教学模式的重要模块，也是项目驱动式教学法教学成效的体现。主题汇报中主题的选择应与领域内前沿的研究热点紧密衔接。以水泥基材料研究的新进展为导向，引导学生围绕主题以小组合作的方式开展调研及试验工作，教师从旁指导，使学生直接参与项目过程，从而调动学生的积极性和主动性，提高学生的科研兴趣和主动性，驱动学生思考问题的方法，培养学生解决问题的能力。

三、项目驱动式创新思维在《水泥基材料科学》中的教学实践

1.紧扣经典理论内容。水泥基材料的经典理论内容是研究生必须学习的必要知识体系基础，吃透教材对整个教学内容的开展来说是非常基础且必要的一个环节。教材中的教学内容主要围绕水泥和混凝土的结构与性能等经典理论内容展开。紧扣这些经典理论内容，不仅可以为学生的专业知识的学习打下良好的基础，而且有利于学生构建整个水泥基材料的知识体系。每次在最后一节课针对课堂讲授内容抛出拓展性问题，驱动学生思考，引导学生积极、准确、专业地表达，培养学生的专业素养。

2.分析典型科研项目。引入典型科研项目，有助于学生对实际项目的了解，提高学生学习的兴趣，使其能更好地将专业知识、基础研究和工程应用结合起来，增强其理论联系实际的能力。（1）典型研究项目围绕科学问题展开。科研项目的分析可以启发学生的科研思路，引导学生就如何开展科研项目、如何寻找研究点并切入研究角度等进行深入的思考。以地聚合物研究为例，启发学生对比思考传统水泥材料与新兴地聚合物材料的反应过程及反应机理，将现有研究与经典理论联系起来，开拓了学生的科研思路，启发了学生的创新思维。（2）典型工程项目针对应用问题展开。由实际工程上“脱硫石膏的资源化”，抛出“大量的脱硫石膏该如何处置”。从脱硫石膏的基本物化性能入手，结合工程实际应用的需求，确定脱硫石膏资源化的利用途径，为实际应用提供理论指导。

3.分享主題讨论成果。结合水泥基材料领域的新理念和新动向，优选了新型低碳水泥、海绵城市、蒸压加气制品和固废资源化处置等研讨主题。每个主题由五位同学进行汇报展示。从最终的呈现效果来看，学生们不仅完成了经典理论的学习，还能从经典理论学习中引发思考，同时这也体现出项目式驱动创新思维的教学模式有一定的教学成效，驱动了学生的独立思考，启发了学生的科研思路，培养了学生的创新思维。小组成员相互合作，相互督促，也充分体现出团队合作能力和团队协作精神。小组合作的模式充分调动了小组成员的积极性，当小组讨论每个成员的切入点时，小组成员对大主题都会有更深入的认识与了解。除了给定的主题，学生还根据自己的兴趣点，结合研究热点，针对3D打印混凝土及相变材料在水泥基材料中的应用做出了有一定深度的汇报。其间，教师起到引导学生激发更广阔的发散思维的作用，学生们提出的新的研究点及对某一研究点的深入思考等也侧面反映了项目驱动式教学模式培养了学生的探索热情和创新精神。

四、总结

《水泥基材料科学》是材料学科的一门特色课程。为了满足社会对水泥基材料的需求，顺应研究生教学改革和提升教学质量，学科团队一直在探索《水泥基材料科学》新的教学模式。实践证明，项目驱动式创新思维的教学模式卓有成效。学生们通过经典理论的学习打下了良好的基础，形成了系统的水泥基材料知识体系;项目的引入拓宽了学生的科研思路，激发了学生的科研兴趣;主题汇报模块的设计，使学生对水泥基材料的新领域新进展有了较为深入的了解，驱动了学生思考和解决问题的方法;同时，小组合作的模式也有效地调动了学生参与的积极性。

参考文献：

[1]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014，（1）：96-104.

[2]许江.产品设计专业“递进项目驱动式”教学模式研究[D].无锡：江南大学，2017.

[3]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012，（8）：1-6.

Study on the Cultivation of Project-driven Innovative Thinking in Cement-based Materials Science

GUO Xiao-lu，XIONG Gui-yan，YANG Jun-yi，WU Kai，XU Ling-lin

（Department of Civil Engineering Materials，School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）

Abstract：With the advancement of postgraduate curriculum reform，in order to improve teaching quality and strengthen students' innovative thinking，the teaching mode of project-driven innovative thinking was proposed.The core of this mode is to combine the traditional teaching contents with the latest research and application，to achieve the transformation of the three centers，and to emphasize traditional teaching mode and project-driven model advancing together.The teaching contents are centered on the textbooks，typical projects and themes.The teaching mode of project-driven innovative thinking has been applied to the teaching of cement-based materials science and achieved great teaching effectiveness.

Key words：project-driven mode;innovative thinking;cement-based materials science