土木工程材料课程教学方法改革与创新

黄 谦 （长江师范学院土木建筑工程学院，重庆 408100）

土木工程材料是一切土木工程的物质基础，也是其重要的质量基础。材料的基本性能、选择、存储、使用方法以及后期维护等，均显著影响着土木工程结构的正常使用性和安全性，任何一环节的失误都可能造成其质量缺陷。因此，土木工程材料课程是高等院校土建专业的一门必修基础课，其教学目标是让学生掌握常用土木工程材料的基本性能、应用方法，获得土木工程材料的一些实验检验技能，能正确选择与合理使用土木工程材料。然而，土木工程材料涉及的内容比较广泛，逻辑性不强等，加大了学生的学习难度，使得学生学习积极性不高。因此，如何提高该门课程的教学质量，促进学生达到学习效果，是授课教师在教学过程需要考虑的关键问题。

1 土木工程材料课程教学中存在的问题

1.1 课程内容繁多且课时不足

以长江师范学院为例，本课程选用的教材为焦宝祥主编的《土木工程材料》（第二版），该教材共有12章的理论课程与1章的实验课程。其中，课论章节主要包含金属材料、天然石材、无机胶凝材料、混凝土、建筑玻璃与陶瓷、合成高分子材料、沥青与沥青混合材等内容，涉及的材料主要有十余大类、几百个材料品种，而各章节之间缺少联系、相互独立。同时，各材料的基本性质、使用方法、选择方式等介绍以文字叙述为主。此外，本课程的学时为48学时（32理论学时+16实验学时）。学生难以在较短时间学习并掌握如此多内容，因此，学生学习积极性不高，觉得枯燥乏味，教学质量降低。

1.2 教学内容更新滞缓且授课方式缺乏创新

目前，本课程的教学主要是讲解传统土木工程材料，这对于学生了解材料的基本性能等方面是必要的。但教材涉及的传统土木工程材料多是几十年前的研究成果，部分材料可能已被取消或者禁止生产，部分标准规范也已被更新。然而，近年新材料不断出现，新工艺不断诞生。新材料越来越多地应用于土木工程建设中，其不仅性能优异，还能降低生产成本、达到节能减排的目的，而这些新材料并未在教材中涉及或及时更新。

同时，教师的授课方式仍较为落后，还是以讲解传统材料为主，而极少介绍新材料。这样，学生觉得课程枯燥、兴趣不高。同时，在今后工作中遇到新材料时，也会显得手足无措。

1.3 课程思政融入教学过程较为滞后

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。如前所述，土木工程材料对工程结构的质量起着决定性作用。因此，如何将思政教育融入土木工程材料课程教学中，也是授课教师必须进行的重点教学工作。这要求学生在具备专业综合能力的同时，更应该树立高尚的工程素养和爱国情怀。然而，目前教师在教学过程中仍主要是讲授教材中的知识点，而忽略了引导学生培养良好的思想道德素养。

2 针对存在的问题提出的改革与创新方案

2.1 优化并整合教学内容

由于课程内容涉及繁多且课时安排较少，对此将原有教学内容做出了适当调整。例如，将专业性较强或目前使用较少的材料，如合成高分子材料与木材等，调整为学生自学章节。考虑到金属材料、无机胶凝材料、混凝土、沥青等为常用的基础性工程材料，故增加了相关章节的学习课时。同时，减少其他次要建筑材料章节的学时，如天然石材、建筑砂浆、墙体材料与建筑玻璃陶瓷等。这样，学生更清楚本课程的学习重点，化繁为简，以提高学习的积极性。

此外，整合关联性较强的章节内容。例如，将材料的耐久性、水泥石的腐蚀与防护、混凝土的耐久性等内容以一个专题的形式进行融合，系统讲解水泥和混凝土的耐久性破坏机理、防护措施等，并介绍目前相关研究的进展与热点，以激发学生的学习兴趣。

2.2 改进教学方法

由于土木工程材料种类众多，且教材多以文字叙述为主，如果教师仍采用传统讲授的方式，则无法调动学生的积极性。因此，在授课时可以借助多媒体媒介，以多元化的方式（短视频、图片动画）把专业知识融入其中。同时，利用“雨课堂”等新兴网络学习平台，学生可以在线提问，并设有互动讨论区。在课堂利用学习平台发布“问题”，学生在线回答，并及时查看结果，增加了师生互动，进而提高了学生的学习热情。

此外，在教学过程中增加新材料和新工艺的介绍，以激发学生的学习兴趣。例如，在讲授建筑砂浆章节时，引出“建筑3D打印技术”，介绍该技术的发展进程、材料特性、技术特点以及其应用前景等。在讲授混凝土与墙体材料时，提出“废弃的混凝土或砖块能否破碎后，作为骨料用于成型新的混凝土？”的问题，这样便引出“再生骨料混凝土”的概念，并介绍其相关的知识点以及研究和应用现状等；在石膏章节，讲解到“生产建筑石膏的原材料除了天然二水石膏外，还可以利用工业副产品石膏”时，重点引出本地区存在的大量“磷石膏”，并介绍“磷石膏”的来源、生产建筑石膏的现状及存在的技术难点，这样不仅引导学生培养节能减排的意识，还能激发他们的科研兴趣。

2.3 课程思政融入教学过程

在讲授土木工程材料的发展进程中，突出我国悠久的建筑发展历史和所取得的辉煌成就，以增强学生民族自豪感。在讲授天然石材时，介绍坐落于河北省赵县的赵州桥，其是世界上现存年代久远、跨度最大、保存最完整、世界桥梁史上首创“敞肩拱”结构的石拱桥。在讲授无机胶凝材料章节时，引出我国南北朝时期出现的“三合土”建筑材料，是由黄土、石灰和细砂组成，可加糯米、蛋清、红糖以及动物血等添加剂，并且明朝《天工开物》和清朝《宫式石桥做法》等史料已记载了“三合土”的制备工艺。

在介绍新工程材料科技发展的同时，突出我国在新材料、新工艺方面的重大技术，以激发学生的爱国情怀。例如，在讲解金属材料时，引出我国国家体育场——鸟巢，它将中国传统文化中的镂空技术、陶瓷的纹路以及现代最先进的钢结构设计完美地融合在一起。在讲解混凝土时介绍“港珠澳大桥”，运用了多项混凝土新技术，以达到超高力学性能和耐久性能，破解了多项世界技术难题。通过向学生展示我国这些举世闻名的现代工程，引导学生培养求真务实的科学态度和精益求精的“工匠精神”，并让学生培养崇高爱国主义精神。

强调土木工程材料对工程质量的重要作用，引导学生培养工程责任意识和职业操守。在课程上，向学生展示由于材料质量缺陷引发的重大工程事故。如2011年武夷山公馆大桥发生坍塌事故、2019年长沙某住宅商住混凝土重大质量事故等，以强调材料的选择、生产、使用、检验评定、储运、保管等环节的丝毫失误都可能造成工程质量缺陷，甚至造成重大工程质量事故。同时，在讲解土木工程材料相关的技术标准时，要重点强调工程标准、技术规范的重要性，并且要求学生严格按照规范执行。例如，在混凝土配合比试验中，要求学生按照相关标准进行试验操作，同时与未按标准的情况（如随意加拌合水、振捣不充分等）进行对比，分析各组试件力学性能的差异性，让学生直观地认识到严格执行标准的重要性。使学生在未来建设工作中谨记工程安全重于泰山，培养良好的工程素养以及遵纪守法的意识。

3 结语

土木工程材料作为土建专业的基础课程，学好本课程对于学生掌握相关材料特性以及正确合理选用材料具有重要作用。由于本课程涉及内容众多、课时安排较少，同时新材料不断涌现等，这就要求授课教师需紧密贴合新时代发展并综合专业需求，通过不断的教学改革与创新，改善土木工程材料授课背景，提高教学质量，培养能适应经济社会发展的土建类高水平人才。