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土木工程材料課程教改分析

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土木工程材料課程教改分析

[摘要]文章在總結(jié)了“土木工程材料課程具有內(nèi)容多、實踐課程缺乏、教材內(nèi)容及教學(xué)大綱滯后等特點的基礎(chǔ)上,提出本課程在教學(xué)方法及內(nèi)容、實踐教學(xué)、考核方式等方面的一些改進措施,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力。

[關(guān)鍵詞]土木工程材料;教學(xué);方法;實踐

土木工程材料是我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課,該課程主要內(nèi)容包括土木工程材料的性質(zhì)、用途、制備和使用方法以及檢測和質(zhì)量控制方法。通過對該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能更深入地理解材料組分、結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)的關(guān)系、外界環(huán)境和施工工藝對材料性能的影響,以及材料性能改善的途徑,為以后畢業(yè)設(shè)計、進行科研以及從事專業(yè)技術(shù)工作提供必要的基礎(chǔ)理論和技能訓(xùn)練。

1課程現(xiàn)狀

1.1課程內(nèi)容多、范圍廣、與工程應(yīng)用密切相關(guān)

土木工程材料種類繁多。根據(jù)材料的來源,有天然材料及人造材料;根據(jù)材料的功能,有結(jié)構(gòu)材料及功能材料;根據(jù)材料的成分,有無機材料、有機材料及復(fù)合材料,這就使得“土木工程材料”課程的內(nèi)容十分廣泛[1]。另外,課程的理論性、概念性及經(jīng)驗性的內(nèi)容比較多,以文字敘述為主,而計算推理的內(nèi)容相對較少。土木工程材料與工程應(yīng)用緊密相連,每種土木工程材料(原材料或產(chǎn)品)都有相關(guān)的技術(shù)指標,有些技術(shù)指標還在不斷修改和完善。在實際工程應(yīng)用中,各種材料往往構(gòu)成混合材料或產(chǎn)品,各種材料的性能以及它們之間的相互作用對整個混合材料或產(chǎn)品的性能都有重要影響。另外,工程應(yīng)用環(huán)境對于材料的耐久性也有重要影響。因此,土木工程材料課程既要體現(xiàn)各類型材料的基本特性,又要在工程應(yīng)用上形成統(tǒng)一體系。這些因素使教和學(xué)都有一定的難度。

1.2實踐課程缺乏,經(jīng)費不足

實踐教學(xué)是我國高等教育特別是高等工程教育的一個薄弱點。傳統(tǒng)的三大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)(實驗、實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計),被越來越弱化[2]?!巴聊竟こ滩牧稀弊鳛槲倚2牧峡茖W(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課,同樣存在實驗設(shè)備老化、實驗經(jīng)費短缺、缺乏實習(xí)基地等問題。另外,該課程的理論性、概念性及經(jīng)驗性的內(nèi)容比較多,且以文字敘述為主,容易使學(xué)生感到枯燥。作為在校學(xué)生,平時也無法接觸工程實踐,缺乏感性認識,如果實驗配套缺乏,更加無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。并且單純的理論學(xué)習(xí),會使學(xué)生學(xué)到很多的知識“碎片”,缺乏整體性的概念。例如,只有通過實踐,才能更好地理解混凝土的耐久性是與組成材料、配合比設(shè)計、養(yǎng)護條件、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計緊密相關(guān)的整體論,而不是由單一因素決定的。

1.3教材內(nèi)容及教學(xué)大綱滯后

近年來,科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,以“三新”(新材料、新技術(shù)、新方法)技術(shù)為標志的工程建設(shè)新時代已經(jīng)到來[3]。工程應(yīng)用的實際需要也促進了新材料的發(fā)展。例如普通磚的磚塊體積小,施工效率低,而且磚塊燒制需要毀田取土,破壞生態(tài)環(huán)境,同時消耗大量能源,而加氣混凝土砌塊不但體積大、施工效率高,而且使礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢物得到再利用,減少了環(huán)境污染。因此這種傳統(tǒng)的燒結(jié)磚正越來越多地被加氣混凝土所替代。但教材內(nèi)容的更新速度總是較新材料的發(fā)展速度慢,而教學(xué)大綱是根據(jù)教材內(nèi)容而制定的。我校的教學(xué)大綱修訂年限較長,進一步導(dǎo)致授課內(nèi)容跟不上新材料的發(fā)展速度,學(xué)生畢業(yè)后不能很好地滿足工作的需要。

2教改方法

2.1結(jié)合工程案例,加強多媒體技術(shù)

在教學(xué)過程中采用工程案例教學(xué)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的理論講授法能獲得較好的效果。因為土木工程材料中敘述性的內(nèi)容較多,如采用平鋪直敘的教學(xué)方法,很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。工程案例教學(xué)法就是利用多媒體展示實際工程中常出現(xiàn)的現(xiàn)象,然后分析問題,解決問題,使學(xué)生從感性認識上升到理性認識。這一認知過程也符合人類對事物的認知規(guī)律,因此學(xué)生容易理解和接受。例如通過多媒體展示工地上出現(xiàn)的石灰墻面鼓包、開裂現(xiàn)象,北方地區(qū)出現(xiàn)的路面、橋梁用水泥或混凝土剝落現(xiàn)象、沿海地區(qū)大壩的鋼筋裸露、銹蝕現(xiàn)象,以及近幾年出現(xiàn)的整棟房屋突然垮塌現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,結(jié)合各種材料特點及施工技術(shù)分析出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因,提高分析、解決問題的能力,增強學(xué)生的責任心。另外,由于課程中教學(xué)內(nèi)容較多,通過制作多媒體課件,將文字、圖片、動畫、實例演示等教學(xué)信息通過屏幕呈現(xiàn)給學(xué)生,提高教學(xué)的形象性和生動性。例如對于鋼材的拉伸性能,混凝土抗壓強度的測試,以及時間長、操作難的實驗等,通過播放錄像的方式,讓學(xué)生更加直觀地了解實驗過程和操作方法,增強了學(xué)生的感性認識,從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2加強實踐教學(xué)

實驗教學(xué)對于學(xué)生基本原理的掌握和工程實踐的培養(yǎng),具有舉足輕重的作用,是學(xué)生能力和素質(zhì)提高的重要環(huán)節(jié)。然而由于實驗學(xué)時有限,而涉及的內(nèi)容較多,并且有些實驗周期很長,無法在課堂內(nèi)把所有實驗都完成,因此應(yīng)采用多種方式進行。首先,在實驗課上完成基礎(chǔ)實驗,例如完成水泥細度、標準稠度用水量的測定,膠砂強度試件的制作,水泥凝結(jié)時間的檢測,水泥水化產(chǎn)物的分析,石膏制品的制作,瀝青的粘度測試等實驗。其次可以利用開放實驗室,以教師指導(dǎo)及研究生助教的形式,在課余時間完成設(shè)計性或綜合性實驗。例如各種礦物外加劑和化學(xué)外加劑對混凝土流動性、保水性、凝結(jié)時間、水化熱、水化產(chǎn)物、強度等性能的影響。教師可以提供題目,學(xué)生確定選題,然后分組完成。最后每組同學(xué)遞交實驗結(jié)果及分析報告。為進一步提高學(xué)生的實踐能力,采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式,學(xué)生利用假期到企業(yè)實習(xí),積累實踐經(jīng)驗,鼓勵部分有能力的學(xué)生直接參與企業(yè)的材料性能檢測實驗、新材料的開發(fā)研究或者實際工程項目,提高學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力。

2.3關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿

教材是教學(xué)的依據(jù)和根本[1],但教材內(nèi)容的更新速度總是較新材料的發(fā)展速度慢,因此,教師應(yīng)密切關(guān)注土木工程材料研究和工程應(yīng)用的最新進展以及相關(guān)技術(shù)指標的更新,引導(dǎo)學(xué)生及時了解學(xué)科發(fā)展動態(tài),拓寬專業(yè)視野,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,以適應(yīng)時展的需要。在關(guān)注學(xué)科前沿和培養(yǎng)創(chuàng)新意識上,特別注意要根據(jù)我國國情和工程實際情況,研發(fā)符合我國工程特點的新材料。例如,在國內(nèi)外,聚氨酯外墻保溫材料得到了廣泛應(yīng)用,但聚氨酯的防火性較差。許多事故表明,火災(zāi)造成的巨大傷害都是由于所用材料的防火性差,并且燃燒釋放出大量的毒氣而造成的。由于我國的特點是人口密度大,建筑物密集且高大,聚氨酯作為外墻保溫材料必然存在重大安全隱患。因此,要引導(dǎo)學(xué)生這些事故中吸取教訓(xùn),并且研發(fā)符合我國國情特點的新材料。另外,應(yīng)縮短教學(xué)大綱的修訂年限,同時應(yīng)把教學(xué)內(nèi)容的主動權(quán)交到教師手中,緊跟時展步伐,固有體制會制約教學(xué)的發(fā)展和提高。

2.4改變考核方式

閉卷考試是應(yīng)試教學(xué)方式中的傳統(tǒng)評價方法,對培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)存在著一定的弊端[5]。對于考核方式,本課程采取平時成績、實驗報告與開卷考試相結(jié)合的方式。平時成績的評定主要根據(jù)課堂出勤、上課聽講、平時作業(yè)完成情況等作為依據(jù)。平時作業(yè)緊扣教學(xué)重點,例如石灰的成分與性能的關(guān)系,骨料細度模數(shù)的計算,普通混凝土配合比設(shè)計,砂漿的配合比設(shè)計等,主要考察學(xué)生對基本知識掌握情況。實驗報告反應(yīng)了學(xué)生的實踐動手能力,以及分析和解決問題的能力。本課程教材包含了大量關(guān)于材料的技術(shù)指標以及混凝土和砂漿配合比設(shè)計公式。隨著新材料和技術(shù)的發(fā)展,很多技術(shù)指標也會不斷地被修訂和完善。在信息時代,電腦能夠為人類提供海量數(shù)據(jù),并可及時查詢,因此很多內(nèi)容無需特別記憶。因此,開卷考試能夠回避很多需要記憶的內(nèi)容,更多地考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力,以及分析和解決問題的能力。以上三種考核方式的結(jié)合,更能全面地考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3總結(jié)

“土木工程材料”課程教學(xué)改革緊密聯(lián)系工程實例,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開拓學(xué)生視野;通過實驗和實踐認識促進對課堂理論知識的理解和掌握,并且注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識;通過改革考核方式,全面考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]程云虹.“土木工程材料”課程教學(xué)研究[J].高教學(xué)刊,2015(4):27-28.

[2]張俊,羅偉.《材料工程基礎(chǔ)》教改[J].廣東化工,2011,38(3):200.

[3]張靈輝.《土木工程材料》課程教學(xué)的改革[J].四川建材,2015,41(2):295-296.

[4]蘇達根,張志杰,鐘明峰.以學(xué)為中心的網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計[J].中國遠程教育,2007,27(11):49-51.

[5]靳正國,郭瑞松,侯信,等.大材料專業(yè)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教改認識與實踐[J].高等工程教育研究(增刊),2005:31-34.

作者:王美平 單位:成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院

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