教學(xué)實(shí)踐中的土木工程材料論文

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一、教師的工程實(shí)踐科研項(xiàng)目與教學(xué)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合

1.混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

在土木工程材料耐久性實(shí)驗(yàn)課安排中，結(jié)合授課教師的浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“荷載、碳化和氯鹽耦合作用下混凝土細(xì)微觀結(jié)構(gòu)演變及對(duì)離子傳輸影響”，指導(dǎo)學(xué)生選擇目標(biāo)混凝土配合比，確定混凝土強(qiáng)度后，還需確定混凝土加載方案。土木工程材料課程的第四章所提到的混凝土耐久性對(duì)象是無(wú)荷載作用下混凝土耐久性，因此在設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí)，授課教師講解實(shí)際土木工程混凝土構(gòu)筑物在服役期間均在受荷狀態(tài)，只有考慮受荷混凝土耐久性才與實(shí)際工況相吻合。學(xué)生根據(jù)實(shí)際工況提出軸壓荷載和彎拉荷載兩種工況形式。那么為了測(cè)試受荷狀態(tài)混凝土耐久性又該如何進(jìn)行加載呢？對(duì)此，可以組織學(xué)生分組討論，得出了加載方案，在此基礎(chǔ)上再確定試驗(yàn)混凝土加載程度，然后進(jìn)行混凝土耐久性測(cè)試。此環(huán)節(jié)增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的理解，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.泡沫混凝土澆筑實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在土木工程材料成型實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)授課教師的國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目“農(nóng)作物廢棄物新型保溫建材制備技術(shù)集成與示范”，參與現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生明確泡沫混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)與普通混凝土有何不同，分別注意哪些問(wèn)題，具體涉及到《土木工程材料》教材第十一章的知識(shí)。比如，在測(cè)定泡沫混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)試塊的制作、養(yǎng)護(hù)、齡期、加載方式，泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)與強(qiáng)度之間的關(guān)系，以及減少泡沫混凝土收縮開(kāi)裂的措施等。與此同時(shí)，可要求學(xué)生查閱有關(guān)保溫材料施工技術(shù)的文獻(xiàn)，以拓展知識(shí)面。

3.鋼筋的加載實(shí)驗(yàn)

在鋼筋教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以采用逐級(jí)加載方式，對(duì)鋼筋施加荷載，指導(dǎo)學(xué)生如何使得鋼筋強(qiáng)化。首先未加荷載的鋼筋進(jìn)行試驗(yàn)，學(xué)生從中了解了鋼筋在拉伸過(guò)程中經(jīng)歷了彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段四個(gè)階段，然后要求學(xué)生把一根鋼筋拉伸到強(qiáng)化階段的任何點(diǎn)后卸載，再對(duì)此鋼筋進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)鋼筋的屈服點(diǎn)提高了。那么在實(shí)際工程中采用這種工藝會(huì)起到何種效果？通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)學(xué)生了解了鋼筋強(qiáng)化的過(guò)程及作用。另外，根據(jù)項(xiàng)目研究需要，為了提高鋼筋防銹能力，是在鋼筋強(qiáng)化前做防銹措施，還是在鋼筋強(qiáng)化后做防銹措施？把這些問(wèn)題作為課后大作業(yè)，使學(xué)生進(jìn)行充分討論。在探討的基礎(chǔ)上，授課教師對(duì)各種結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，最后確定具體的實(shí)驗(yàn)方案。

4.試驗(yàn)結(jié)果分析

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革后，學(xué)生研究性試驗(yàn)結(jié)束，授課教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。分析結(jié)果對(duì)比《土木工程材料》教材的課堂教學(xué)的基本理論，從而可以進(jìn)一步改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同側(cè)面深入分析，比較各自的結(jié)果。通過(guò)分析比較可以提高學(xué)生對(duì)土木工程材料理解程度。

二、實(shí)踐過(guò)程中必須結(jié)合土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)

將工程實(shí)踐科研活動(dòng)融入到土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)，必須做到以下幾點(diǎn)。

（一）學(xué)生參與科研項(xiàng)目與土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程要匹配

學(xué)生參與科研項(xiàng)目必須與土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)相匹配，二者要有機(jī)結(jié)合，只有在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上，融入相關(guān)的工程實(shí)踐科研活動(dòng)，才能促使學(xué)生去沉下心思考問(wèn)題。授課教師指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，探索解決問(wèn)題的方法，通過(guò)這一系列培養(yǎng)，學(xué)生的科研能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力會(huì)有大幅度提高。通過(guò)實(shí)踐，我們認(rèn)為土木工程材料課程的培養(yǎng)模式，必須強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而實(shí)踐能力不僅需要學(xué)生掌握土木工程材料的理論知識(shí)，而且更重要的是學(xué)生利用所學(xué)的土木工程材料理論知識(shí)在實(shí)踐過(guò)程中善于發(fā)現(xiàn)新的材料和新工藝。為了達(dá)到這一目標(biāo)，授課教師在制訂課程培養(yǎng)方案時(shí)，相應(yīng)縮短課程基礎(chǔ)理論課時(shí)，適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課時(shí)，更重要的是要在實(shí)踐過(guò)程中注重授人以“漁”，注重授于學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，指導(dǎo)學(xué)生自我更新知識(shí)的能力。

（二）學(xué)生參與的科研任務(wù)要與學(xué)生的能力相匹配

學(xué)生參與科研項(xiàng)目必須與學(xué)生的知識(shí)水平和能力相匹配，所布置的科研實(shí)驗(yàn)不要使學(xué)生感到難度較大，無(wú)從入手，這樣的教學(xué)效果也難以達(dá)到預(yù)定教學(xué)計(jì)劃的目的。將工程實(shí)踐科研項(xiàng)目融入到土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程，授課教師在課外花更多精力進(jìn)行指導(dǎo)，并提供試驗(yàn)的場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)條件，使學(xué)生從中受益。反之，如果授課教師所布置的科研實(shí)驗(yàn)難度不大，就會(huì)使學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為科研實(shí)驗(yàn)并不復(fù)雜，從而失去對(duì)科研實(shí)驗(yàn)的興趣。因此，授課教師在制定土木工程材料實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)計(jì)劃時(shí)，必須注意科研實(shí)驗(yàn)難度的合理安排。土木工程材料課程的教學(xué)計(jì)劃改革主要是強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，但并不是弱化基本概念的學(xué)習(xí)。目標(biāo)是強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的同時(shí)適當(dāng)?shù)貕嚎s了課堂教學(xué)時(shí)間，但基本概念教學(xué)內(nèi)容不減少。在土木工程材料課程教學(xué)計(jì)劃制定的同時(shí)，兼顧基礎(chǔ)理論課時(shí)和實(shí)踐訓(xùn)練的教學(xué)課時(shí)，將理論教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)互相融合、互相補(bǔ)充。為了達(dá)到這一目標(biāo)，項(xiàng)目組將實(shí)踐教學(xué)課時(shí)從原先的30%提高到50%，課程考核實(shí)驗(yàn)實(shí)踐占50%，期末考試50%。

（三）學(xué)生參與的科研活動(dòng)要合理組織

教學(xué)與科研的性質(zhì)畢竟不同，有時(shí)二者之間會(huì)有沖突，授課教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，合理地安排相應(yīng)的科研實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐科研活動(dòng)相協(xié)調(diào)，使學(xué)生參與到教師的科研實(shí)驗(yàn)中來(lái)，以促進(jìn)學(xué)生掌握課堂知識(shí)，并形成學(xué)生在掌握課堂知識(shí)的同時(shí)又提出新的科研實(shí)驗(yàn)的良性循環(huán)。土木工程材料課程所培養(yǎng)的學(xué)生是面向各類設(shè)計(jì)院、施工企業(yè)、監(jiān)理企業(yè)、建筑材料制造企業(yè)、造價(jià)咨詢企業(yè)，其必須具備解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后在從事道路、橋梁及建筑工程的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及檢測(cè)過(guò)程中，必須具備土木工程材料基礎(chǔ)知識(shí)及工程實(shí)踐能力，因此，制定土木工程材料課程教學(xué)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)著重從培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力出發(fā)，使學(xué)生畢業(yè)后能盡快地適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)和施工節(jié)奏。為了達(dá)到這一目標(biāo)，授課教師在講解基本概念時(shí)結(jié)合工程實(shí)例，并輔以教師的科研成果，如有一年輕教師應(yīng)用“鋼筋在環(huán)境———應(yīng)力耦合作用下的銹蝕特征及演化規(guī)律（51008276）”國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目把鋼筋與混凝土二個(gè)實(shí)驗(yàn)合一起，指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中了解鋼筋在銹蝕過(guò)程中對(duì)鋼筋混凝土性能的影響，鋼筋在銹蝕后受力截面減小、混凝土銹漲開(kāi)裂，導(dǎo)致鋼筋和混凝土力學(xué)性能下降，從而把混凝土和鋼筋二種材料串在一起，讓學(xué)生能更深入地理解課堂理論與概念，而在教學(xué)過(guò)程中，年輕教師也由此積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

三、結(jié)語(yǔ)

筆者敘述了如何將工程實(shí)踐科研項(xiàng)目融入土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐中，教學(xué)效果表明，在土木工程材料教學(xué)過(guò)程中，將授課教師工程實(shí)踐科研內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生參與授課教師工程實(shí)踐科研活動(dòng)，學(xué)生不僅對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容有了更深的理解，而且激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生創(chuàng)新的欲望，達(dá)到了土木工程材料教學(xué)計(jì)劃的教學(xué)目標(biāo)。

作者：孫家瑛 單位：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院