土木工程材料课程教学体系构建

摘 要:从理论教学体系、实验教学体系、学生创新能力的培养和课程建设等方面探讨了土木工程材料课程教学体系的构建.在课程教学体系构成要素中,提出在本课程中开展研究型学习,鼓励并指导学生开展科学研究活动;在土木工程材料课程的强化建设中,提出课程建设目标.结合教学实践,提出了一些新观点,并介绍了已经取得的若干初步成果.

关 键 词:土木工程材料;教学体系;构建

Abstract:TheconstructionoftheteachingsystemforCivilEngineeringMaterialsCoursewasstudiedfromtheviewpointofthetheoreticalteachingsystem,theexperimentteachingsystem,cultivationoftheinnovativecapacityofthestudentsandtheconstructionofsubject.Forthefactorsofsubjectteachingsystemconstruction,theinvestigation-typelearningwasproposedandthestudentswereencouragedandsupervisedtocarryoutsomescientificresearches.IntheadvancedconstructionoftheCivilEngineeringMaterialsCourse,theaimfortheconstructionwasdeveloped.Somenewideaswereputforwardbytheauthorsbasedontheteachingpracticeforthissubject.Someprimaryachievementsobtainedbytheauthorswereintroducedinthispaper.

Keywords:CivilEngineeringMaterials;teachingsystem;construction

室土木工程材料课程是土建类相关专业的一门重要的技术基础课,课程实用性强,与专业紧密相关.长期以来,由于课程理论部分涉及的各类材料间缺乏必要的横向联系,知识点之间的连贯性较差,学生普遍感到枯燥乏味并因此对课程失去兴趣,教学效果受到严重影响[1].由于这门课实践性极强,因此,合理安排课内实践环节可在某种程度上弥补课堂教学的不足,提高教学效果.由于以往该课程的实验多是验证性的,且学时少,无课程实习,所以教学效果较差[2].为此,对于该课程的教学应以拓宽学生知识面,增强其适应能力,提高其综合素质,培养学生创新精神为目标.并以此目标构建土木工程材料课程教学体系.

1.改善理论教学体系 1.1土木工程材料课程的地位与作用

土木工程材料是以高等数学、建筑力学、化学等课程为基础的专业基础课程,同时又与建筑学、建筑结构、建筑施工、建筑工程经济等课程有着密切的联系,所以在整个教学过程中,土木工程材料的教学肩负着使学生具备常用建筑工程材料的基本知识,为在建筑工程实践中具有合理选择与使用建筑工程材料的能力,并为后续课程打下基础的使命[3].结合我院以培养应用型人才为主要目标的办学方针,要求学生掌握适度专业基础理论知识的同时,具备一定的工程实践能力,为适应未来就业环境和自主创业打下坚实基础.所以,土木工程材料这门课程应兼顾理论知识与实验验证,在教学内容、教学方法和教学手段上改革创新,在此基础上,充分调动学生学习的主观能动性,鼓励学生自主设计实验内容,创新实验方法.

1.2精心设计课程教学内容,构建理论教学体系

土木工程材料课程内容庞杂,毗邻知识多.如何根据课程特点,组织好教学内容,使主线分明,简洁明了,激发学生对该课程的兴趣,是精选教学内容首先考虑的问题.虽然每一种土木工程材料的性能各异,但相互之间都存在着一定的联系,因此,每堂课所教的内容不是孤立的,前后教学都会有一定的关联,授课时必须考虑内容的过渡与衔接,应与本专业开设的相关课程有机地结合,使教学内容突出重点,点面结合.

1.2.1突出重点、删繁就简

根据专业性质,确定课程内容和要求,分清主次,哪些是必须讲深讲透的,哪些是适合学生自学的,哪些内容应该删减,哪些内容必须更新;各章讲授时必须抓住“重点”,突破“难点”,系统讲授“基本理论”.精选内容的原则是既要保证学生学到最必需的知识,打好扎实的基础,又要有一定的时间与精力去独立思考、发现问题和解决问题,以利于培养学生的创造能力.同时课程教学内容还要有一定的广度,避免过窄,使教学的对象具有一定的建材知识面.应该突出两个重点,即材料的基本性质与结构材料.材料的基本性质是研究材料具有的共性的问题,通过研究如何充分利用材料的各种性质来满足建筑物各部位的要求,对这部分内容应较详尽讲授材料的微观结构、物理性质与力学性质,不仅要清楚基本概念,还要把这些概念与工程实际紧密结合,为学生分析解决实际问题打下理论基础.结构材料能否正确使用,直接影响建筑物的安全,应围绕当前土木工程中应用最普遍的钢筋混凝土结构、钢结构等方面考虑,把水泥、混凝土及钢材三章列为重点.同时,将土木工程中使用较少的材料、叙述性的部分以及先后课程重叠覆盖部分的内容删减,或安排自学.如木材、装饰材料等.

1.2.2加强理论

土木工程材料是建立在相关专业学科基础上的综合性学科,就整个土木工程材料课程而言,物理、化学、数学、力学等都是它的基本理论,各类材料又有各自的基本理论.在教学中,可以以材料科学的观点去充实课程的基础理论知识,在重点章节中,应尽可能以基本理论为纲领,覆盖全章内容,深入浅出地阐明问题,为学生认识和掌握材料性质及应用的途径和方法提供必要的基础理论知识.同时,不断提高教师自身的业务素质,完善知识结构,丰富文化底蕴,加快知识更新,储备丰富的有关材料研究和应用的实例,是精选教学内容、提高学生学习兴趣、改善教学效果的必要条件.1.2.3追踪前沿

为了使学生更好地掌握基本理论知识,了解学科前沿发展方向,必须深化课程内容设置,精心组织教学内容.在教学中,对当前大量使用的传统材料,要介绍其成熟的理论和实践应用经验;对不断涌现的新材料、新技术和新的研究成果要有选择地及时向学生介绍.首先在课程内容设置上要求新,就是将最新的材料方面的科技信息安排在教学内容中,如近年来高性能混凝土发展迅速,在讲述混凝土这一章时,就应增加高性能混凝土的制备、使用性能及国内外应用高性能混凝土的现状等内容;再如节能建筑使用的保温隔热材料;高等级公路使用的新型路面材料等,以使学生对国内外的材料发展动态有个基本的了解,以保证教学始终追踪学科发展前沿.其次要及时地将教学研究和科研成果引入教学中,让学生了解老师的科研情况及成果,以激发学习兴趣,提高教学效果.第三是注重前后内容的衔接,就是处理好课程内容中基础知识与前沿知识的内在关系;处理好经典理论知识与现论的关系;处理好课程内容的详略安排.在授课时将相关知识理成一条主线:即各种土木工程材料的制备―→各种土木工程材料的组成―→各种土木工程材料的建筑性能―→各种土木工程材料在建筑工程中的实际应用,贯穿始终.采用这条主线编排教学内容,使之章节分明,详略得当,具有系统性.要求学生了解前沿知识,并及时查阅相关资料,掌握其特点,与基础知识联系起来,理解其理论上的发展和应用上的创新,同时要求学生用掌握的专业知识来分析解决相关问题[4].

1.3不断改进教学手段和教学方法

《土木工程材料》作为一门实践学科,其中涉及的材料种类繁多、内容庞杂,而课内学时又非常有限,因此必须进行教学手段与教学方法改革.

1.3.1善于诱导、启发思考

采取启发式教学,启发学生去积极主动地进行正确的思维,从而提高学生分析问题和解决问题的能力.教师的授课方法必须变“迁就型”为“创导型”,激发学生浓厚的自学兴趣,充分调动学生的学习主动性.要重视学生的学习方法,指导学生掌握分析问题的思维要领,以及解决问题方法的普遍性规律.

(1)带着问题上课.为了培养学生的思维能力,教师要善于鼓励学生思考各种问题.授课时可先提出几个思考问题,让学生带着问题听课,做到有的放矢.例如在讲混凝土强度时,先提出混凝土在外力作用下为什么会发生破坏,混凝土强度与哪些因素有关等几个问题.

(2)组织课堂讨论.为提高学生分析问题和解决问题的能力,开展课堂讨论是方法之一.如要改善混凝土和易性可采用哪些办法?要提高混凝土耐久性有什么措施?都可由学生独立思考后进行讨论,最后由老师总结.

(3)布置课外思考题.课外思考题不同于针对某一章节部分具体知识的课外作业,甚至不局限于课本知识,主要根据课程特点,结合学生的专业、层次等实际情况,由教师灵活设计,布置时要少而精,过多则会加重学生负担,不但不能激发学习热情,反而使之产生一种厌烦情绪.实践证明,课外思考题是一种简单实用、行之有效的辅助教学手段.课外思考题可启发学生明确学习动机,激发学习兴趣;任何新知识只有通过被接受者的思考才能被理解,而只有理解了的知识才能灵活应用.课外思考题可启发学生积极思维,加深对课堂知识的理解;课程进行到一定阶段时,应该使已讲授的知识在学生头脑中条理化、系统化,让学生通过课外思考题自己去归纳、去总结.课外思考题又可启发学生将所学知识系统化,从而巩固课堂知识.学习知识的最终目的是要能用所学知识解决实际问题,课外思考题可启发学生理论联系实际,学以致用.更重要的是这一过程可以培养学生对条块分割的知识进行系统化处理,使“书越读越薄”,提高自学能力.


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1.3.2采用多媒体教学

多媒体教学具有直观性强、活泼生动的特点,对于学生较快的了解各种土木工程材料很有帮助.特别是在学时偏少的情况下,采用多媒体教学更能大幅提高课堂教学的效果.

1.3.3增加课外调查环节

将学生2~3人分为一组,进行某种常用土木工程材料的市场调查,掌握其生产厂家、品种、规格、、销售途径、用户使用后对产品的性能及效果的反馈等信息,并对调查情况在全班进行汇报;增强学生对材料的感性认识,锻炼学生的交际能力和表达能力.

1.3.4采用工程实例教学

土木工程材料中叙述性的内容较多,如采用平铺直叙的教学方法,很难引起学生的学习兴趣.因此,在教学中采用实例教学,即在相应的章节中,通过讲述具体的工程实例(特别是使用劣质材料导致的工程事故)来加深学生对材料特性的理解和应用.

2.建设完善的实验教学体系

过去课内开设的实验项目大多验证教材上的结论,试验指导书上列出详尽的实验步骤和数据表格,指导教师不遗余力地讲解演示,造成学生只是被动地接受,扼杀了学生的学习主动性.为了提高实验教学效果,提高学生的参与程度,对实验教学体系进行改革.

2.1强化教学基础,兼顾试验项目的完整性

在实验项目的开设上进行调整,强化水泥、混凝土、钢材等结构材料的基础实验教学,安排大部分试验学时进行常见材料的性能试验.同时,兼顾试验项目的完整性,对于耗时较长,学生不能全程参与的实验直接在课堂上用多媒体进行演示,如水泥凝结时间实验、石油沥青试验等.

2.2开设综合性设计性试验

把过去几个存在内在关联但独立开设的实验项目整合成一个综合设计性实验.例如,开设的普通混凝土配合比实验就综合了粗、细骨料性能、拌合物和易性调整、立方体抗压强度等多项实验,涉及课程相关章节的多个知识点,涵盖了混凝土的组成材料的性能、新拌混凝土和硬化混凝土的性能测试,成为一套完整的、连贯性很强的综合性设计性实验.该实验项目由学生独立完成实验各环节,包括实验方案、实验操作、数据处理、编写报告等,实验室只提供必要的原材料和实验设备,指导教师只提供必要的指导.2.3整合同类或重复性的实验项目

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针对试验学时少的客观情况,合理取舍实验教学内容,统筹安排实验教学体系.如混凝土粗、细骨料级配试验方法相似,只要求系统学习砂的筛分试验.

3.培养学生的实验创新能力

一般工科院校的实验要求学生只能在规定的实验时间,完成规定的实验项目,学生实验时间受到严格限制,也在很大程度上禁锢了学生的创新意识.为此,应统筹安排实验时间,建材实验室在保证正常实验教学的基础上,鼓励学生随时到实验室开展创新性、研究型的拓展试验项目.

3.1鼓励学生积极参与教师的研究项目

充分利用实验室这一教学平台,营造开放的学术氛围,激发学生的求知欲.让学生参与教师的纵、横向课题,从项目选题、方案制定,到成果评议让学生全方位参与.如结合教师的混凝土耐久性研究课题,引导学生正确分析混凝土耐久性的影响因素,参与部分实验研究.

3.2开展创新性实验研究活动

如在普通混凝土配合比实验的基础上,引导学生用双掺法配制高性能混凝土.在实验教学研究中,鼓励学生结合实验结果提出自己的独到见解,指导学生将试验成果撰写成科技论文在相关刊物上发表.这种开放性的试验教学体制直接将科研成果补充到教学活动中,把出现的问题反馈到教学,真正做到教学相长,培养学生的实验创新能力.

4.切实推进课程建设

课程建设是高等学校教学工作的一项基本建设,也是教学改革深入到具体教学内容领域的关键环节.结合土木工程材料这门课程的特点,该课程的建设以转变教育思想为先导,以培养学生自主学习的能力和创新精神为重点,从课程的师资队伍建设,教师的学术水平和教学水平以及教师的综合素质的提高为突破口,加强实验室、实习基地建设,加强学生实践环节的教学,规范教学文件的执行,注意收集最新的教学和学术发展动态,选用获省部级以上奖或公认水平较高的重点教材,建立课程试题库等,不断提高土木工程材料课程的教学质量.

5.结语

通过对土木工程材料理论教学体系的完善,实验教学体系的建设,学生创新能力的培养以及课程建设工作的推进,既强化了理论教学,又使实践教学得到兼顾,并明确提出课程建设的目标,使课程教学工作有了更明确的目标,对教师也有了更高的要求.教学相长,加强教学的各环节,以确保土木工程材料课程教学的质量.

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