土木工程材料方向本科生创新实践能力提升的举措与成效

孙振平 徐玲琳 朱洪波 张树青

摘要：本文介绍了同济大学土木工程材料方向本科生创新实践能力提升所采取的措施，包括专业实验、生产实习、材料工程与工艺设计课程内容的改革，材料创新理论与实践课程的开设，以及材料创新大赛的创办等。通过教学管理团队和任课教师的共同努力，土木工程材料方向本科生创新实践能力有了较大幅度的提升。

关键词：土木工程材料;创新实践能力;专业实验;生产实习;工程与工艺设计;创新理论与实践

同济大学材料科学与工程本科专业设有土木工程材料、无机材料和高分子材料三个方向。本科生从二年级末开始按照自己的兴趣自由选择一个合适的方向，完成该方向培养计划所规定的所有课程和实践、创新内容，合格后方可毕业。作为偏重于实践和工程应用的土木工程材料方向，教学团队自然十分注重学生学业阶段创新实践能力的培养。为此，教学团队在总结现有发展经验的基础上，调研了多个国际和国内标杆高校，重点考虑站在国家人才需求的制高点，从专业实验课程、生产实习、材料工程及工艺设计课程的改革，材料创新理论与实践课程的开设，以及创新大赛的创办等方面，提升本科生创新实践能力。

本文总结教学管理团队和任课教师采取的各项改革措施和取得的成效，希望得到同行指正。

1. 提升本科生创新实践能力采取的措施

1.1 专业实验课程改革

土木工程材料方向的专业实验课，每个单元安排1-2项性能测试，如硅酸盐系列水泥的细度、安定性、标准稠度用水量和胶砂强度等，以及普通混凝土的和易性、抗压强度、抗渗等级和收缩率等。这些实验相对比较简单，极少有综合性、创新性的实验，提不起学生的兴趣，激发不了学生的创新热情。

考虑到现在许多单项性能的实验都有视频资料，学生可以完成更多有难度的实验，任课教师对实验内容进行了整合和扩充。考虑到过去的实验对象基本都是硅酸盐系列水泥，以及普通流动性、普通强度等级混凝土，而现在工程中已经开始较大比例地应用特殊用途水泥和特性水泥，以及大流动性（甚至自密实混凝土）和高强混凝土（甚至超高强混凝土）、高性能混凝土（甚至超高性能混凝土）。任课教师将常规实验内容的课时压缩了1/2，而利用节约的时间安排同学们进行特种水泥（硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥）和特种混凝土（自密实高强混凝土）实验，以及创新性综合实验，让同学们在课时不增加的情况下，掌握了更多的实验技能，甚至研究技能。

1.2 生产实习改革

过去一直安排学生进驻水泥厂了解水泥生产工艺、生产设备和出厂检验，以及进驻预拌混凝土企业了解生产工艺、生产设备、出厂检验以及企业管理知识。而现在的土木工程材料，除了结构材料外，功能材料的需求量很大，发展也很快。于是，生产实习的单位中，增加了建筑防水材料企业、建筑保温系统及配套材料企业等。另外，考虑到我国正在大力推行装配式建筑，而且裝配式建筑拥有灿烂的未来，生产实习的安排方面也加大了去装配式建筑构件生产企业实习的学生比例。

1.3 材料工程及工艺设计课程

工程及工艺设计课程，是引导学生从材料研究到材料制备，再向材料工厂化生产和工程应用前进的一门重要课程[1]。这门课程的内容，过去一直以预拌混凝土生产线设计为主，考虑到目前我国预拌混凝土生产工艺和生产设备已经较成熟，而国家正大力推行的预制混凝土生产线设计、设备制造、工艺控制等方面急需大量专业人才，教学内容的改革也就落在如何让学生适应新发展，将重点放在装配式建筑需求的预制混凝土的产品设计、生产工艺设计和生产线的设备选型上，同时，还增加了预制混凝土构件于工程现场的安装和连接等内容。

1.4 开设材料创新理论与实践课程

开设材料创新理论与实践课程的目的，在于激发学生的创新热情、发掘学生的创新潜能，强化学生的创新思维能力以及创新实践、创新管理和动手实践的能力，帮助学生理解新材料从研发、试生产到投产再到投入市场的整个过程，培养其从事材料产品研发、落实生产到推广应用的实践方法与工具，为他们成长为卓越的材料工程师储备丰富的理论与实践经验。该课程作为材料科学理论学习到创新实践的重要衔接，管理团队投入大量精力，特别邀请在材料研究和创新创业方面均有重大建树的教授担当主讲，学生怀着崇敬的心情学习这门课程，理论联系实际，课堂结合校外实践，取得良好的效果。

1.5 创办创新大赛

各种创新大赛，是检验本科生创新实践能力的重要平台。为方便学生参加创新大赛，教学团队不但积极帮助联系各种比赛组织者，争取较多参赛名额，而且为保证学生能够全员参加创新大赛，教学团队还想尽办法，发起并主办“土木工程材料作品设计大赛”，要求学生与国内一流高校的学生同台竞技，检验同学们的创新实践能力同时也检验教学团队和任课老师在学生创新实践能力提升方面取得的成效。

2. 提升本科生创新实践能力的收效

提升本科生创新实践能力的直接效果首先表现在学生参加各种创新大赛所获得的成绩。至今，本科生参加的“土木工程材料作品设计大赛”一等奖一直出在这批同学中，而且获得的单项奖也比以前有所增加[2]。另外，在“全国混凝土设计大赛”、“材料微观结构大赛”和上海市新材料大赛中，这批同学都有较佳的表现。

同济大学材料科学与工程专业本科生虽然毕业后直接走向社会的人数只占总人数的30%左右，短时间内很难从直接就业的这部分同学中看出提升效果，但每年都有4位左右的同学因获得同济大学创新创业扶持基金而勇敢地走向创业之路。通过创新实践能力的提升，70%的读研同学中，硕士论文和博士论文（直博生）质量有大幅度提高，荣获校级“学术先锋”和优秀毕业研究生的人数也有所增加。

笔者有理由相信，土木工程材料方向本科生创新实践能力提升的举措是符合社会发展需求的，其成效已经开始显现。

参考文献：

[1] 张树青.材料专业实践课程教学与考核方式改革[J]. 教育现代化， 2019，6（19）： 46-47.

[2] 孙振平， 徐玲琳， 朱洪波， 等. 通过竞赛活动提升学生能力并打通本-硕-博培养隔离带[J]. 教育教学论坛， 2017， （45）： 220-221.

作者简介：

孙振平，男（1969.4-），教授，博导，博士。同济大学材料科学与工程学院。上海市曹安公路4800号同济大学材料学院，邮编 201804。