土木工程材料課程建設(shè)研究
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近幾十年來,隨著我國城鄉(xiāng)基礎(chǔ)建設(shè)的大規(guī)模開展，建設(shè)人才市場持續(xù)升溫，建筑人才的培養(yǎng)模式也適應(yīng)市場和崗位的需求有了較大調(diào)整?，F(xiàn)在的土木工程專業(yè)涵蓋了建筑工程、基礎(chǔ)工程、道路工程、橋梁工程、隧道及地下工程、給排水工程、港口工程和水利水電工程等多個(gè)專業(yè)[1]。高等學(xué)校按照統(tǒng)一的人才標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行培養(yǎng)，已不能夠完全適應(yīng)社會(huì)和不同用人單位對(duì)不同專業(yè)、不同崗位人才的需求?；诖?，2011年9月，新的《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》（以下簡稱新規(guī)范）頒布實(shí)施。新規(guī)范以土木工程專業(yè)教育為基礎(chǔ)，以核心知識(shí)為載體，以推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革為切入點(diǎn)，提出本科教學(xué)質(zhì)量的最低要求，為土木工程專業(yè)教育和辦學(xué)基本條件提供了指導(dǎo)意見。新規(guī)范執(zhí)行以后，教學(xué)的設(shè)計(jì)和組織變得更加重要，各高校應(yīng)該根據(jù)具體的生源、師資和畢業(yè)生就業(yè)方向等情況進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革和教學(xué)管理。
1課程定位與特點(diǎn)
1.1課程定位
《土木工程材料》是在第3學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，新規(guī)范規(guī)定總學(xué)時(shí)為48，其中包括36個(gè)理論學(xué)時(shí)、12個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。該課堂的先修課程為《大學(xué)物理學(xué)》、《理論力學(xué)》、《普通化學(xué)》,后續(xù)課程有《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《建筑施工》等。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握主要工程材料的性質(zhì)、用途、使用方法、檢測和質(zhì)量控制方法，并獲得主要土木工程材料試驗(yàn)方法的基本技能，為工程設(shè)計(jì)、施工和管理等工作提供合理選擇正確的使用材料的基本知識(shí),為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)提供必要的土木工程材料基本知識(shí)。
1.2課程特點(diǎn)
《土木工程材料》的特點(diǎn)是:涉及面廣、內(nèi)容龐雜，各章基本沒有聯(lián)系，缺乏系統(tǒng)性；工程應(yīng)用性強(qiáng)，經(jīng)驗(yàn)性內(nèi)容多，概念多，專業(yè)術(shù)語多，邏輯性較差,看似簡單易懂,實(shí)則不宜把握[2]。上述特點(diǎn)使學(xué)生普遍感到該課程枯燥，學(xué)習(xí)興趣和積極性差，學(xué)生對(duì)課程往往理解不深，應(yīng)用不靈活，分析和解決實(shí)際工程問題的能力欠缺，影響了教學(xué)效果。該課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，如何在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上改善教學(xué)方法，合理設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以提高教學(xué)效果，培養(yǎng)出高能力、高素質(zhì)的工程技術(shù)人才，是我們應(yīng)該在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索的問題。1.3教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容根據(jù)新規(guī)范的要求，該課程的教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
1）掌握主要土木工程材料的基本知識(shí)和基本理論。新規(guī)范規(guī)定了該課程必修的土木工程材料基本性質(zhì)、無機(jī)膠凝材料、水泥混凝土與砂漿、鋼材、砌筑材料、木材、瀝青及瀝青混合材料、合成高分子材料和其他工程材料共9個(gè)核心知識(shí)單元,每個(gè)知識(shí)單元又包括若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并規(guī)定了需要“掌握”、“熟悉”和“了解”的知識(shí)點(diǎn)的具體內(nèi)容。
2）掌握主要土木工程材料試驗(yàn)方法的基本技能。強(qiáng)化實(shí)踐是新規(guī)范要求的重點(diǎn)，新規(guī)范明確規(guī)定了6個(gè)必須掌握的實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)。
3）具備一定的創(chuàng)新能力。新規(guī)范對(duì)創(chuàng)新提出了明確的原則要求，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生具備科學(xué)研究的初步能力。
2.1師資建設(shè)
較強(qiáng)的師資力量是提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。理想的課程師資隊(duì)伍應(yīng)該在職稱、學(xué)歷方面滿足合理的比例，深厚的專業(yè)理論知識(shí)、豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是土木工程材料課程教學(xué)對(duì)教師素質(zhì)的基本要求，因此合理的梯隊(duì)建設(shè)對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。在土木工程材料課程教學(xué)方面，我校構(gòu)建了合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，11人均具有該課程的教學(xué)經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn),其中包括教授5人（其中1人為黃河學(xué)者），副教授2人，講師2人，實(shí)驗(yàn)師2人。學(xué)歷結(jié)構(gòu):博士5人，碩士6人。我校還積極對(duì)青年教師進(jìn)行專業(yè)和工程實(shí)踐培訓(xùn)，提供國內(nèi)外交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，不斷創(chuàng)造條件提升教師素質(zhì)，逐步形成了一支以主講教師負(fù)責(zé)、結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、學(xué)術(shù)及教學(xué)水平都比較高的優(yōu)秀的師資隊(duì)伍。
2.2教學(xué)資源建設(shè)
2.2.1教學(xué)文件的修訂與完善新規(guī)范頒布后，相應(yīng)的教學(xué)文件，例如教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、授課教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、習(xí)題庫及試卷庫等均應(yīng)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和就業(yè)方向等作相應(yīng)調(diào)整。應(yīng)該根據(jù)新規(guī)范修訂教學(xué)大綱，明確課程的教學(xué)目的、要求，教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度，有科學(xué)的學(xué)時(shí)分配和進(jìn)度安排,有明確的能力培養(yǎng)要求及培養(yǎng)措施。教案編寫要依據(jù)大綱要求，遵守教學(xué)基本規(guī)范和程序。課堂教學(xué)內(nèi)容要系統(tǒng)、完整、不斷更新，及時(shí)反映本學(xué)科的學(xué)術(shù)進(jìn)展，并注重理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的緊密聯(lián)系，注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。根據(jù)新規(guī)范中規(guī)定的核心知識(shí)單元和核心實(shí)踐單元建立配套習(xí)題庫和試卷庫，實(shí)現(xiàn)教考分離機(jī)制，以形成教學(xué)質(zhì)量的可持續(xù)提高。
2.2.2教材建設(shè)教材的編排是否科學(xué)合理，是否與專業(yè)方向?qū)?，是否符合最新相關(guān)規(guī)范，能否反映行業(yè)前沿與動(dòng)態(tài)等，都會(huì)直接影響教學(xué)效果。我校一直重視教材和相關(guān)教輔材料的建設(shè)，一線教師積極積累教學(xué)素材和資料，積極參與各類統(tǒng)編、自編教材的編寫工作。例如，由白憲臣教授主編的《土木工程材料》、《土木工程材料實(shí)驗(yàn)》已分別被列為住建部和國家“十二五”規(guī)劃教材，張承志教授編著的《商品混凝土》、《建筑混凝土》等專著也在教學(xué)中發(fā)揮了重要作用。目前，《土木工程材料》、《土木工程材料實(shí)驗(yàn)》已經(jīng)根據(jù)新規(guī)范完成了再版的統(tǒng)稿工作。
2.2.3精品課程建設(shè)精品課程資源可以成為學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的延伸和補(bǔ)充?！锻聊竟こ滩牧稀窞槲倚Ｐ＜?jí)精品課程,配有豐富和完善的課程資料，比如課程概況、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、習(xí)題庫等，便于學(xué)生課下查閱，充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共享，鞏固課堂教學(xué)效果。
2.2.4實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)踐條件建設(shè)目前很多高校存在的突出問題是教學(xué)重理論，實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的儀器、設(shè)備和場地等硬件設(shè)施欠缺較多，不能滿足新規(guī)范對(duì)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求。依據(jù)新規(guī)范我校積極加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)踐條件建設(shè)，2014年共完成總價(jià)值300余萬元的相關(guān)設(shè)備的購置工作，新增河南三建、河南省祁灣建筑公司兩個(gè)教學(xué)實(shí)踐基地，“混凝土工程生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地”也已順利投入使用。
2.3教學(xué)內(nèi)容與方法改革
根據(jù)新規(guī)范規(guī)定的核心知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)及要求學(xué)習(xí)深度和推薦學(xué)時(shí)，結(jié)合國內(nèi)外工程材料的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解，并及時(shí)調(diào)整部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建以知識(shí)單元為主的新的課程體系,使課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步體現(xiàn)基礎(chǔ)性、科學(xué)性和前瞻性，既能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,又可使學(xué)生掌握工程材料方面的基礎(chǔ)知識(shí)，了解新方法、新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。
1）教學(xué)內(nèi)容應(yīng)貼合當(dāng)前工程應(yīng)用實(shí)際和需求。比如，關(guān)于混凝土配合比設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，目前絕大多數(shù)教材僅介紹以砂、石、膠凝材料與水為組分的普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法和基本理論，但在實(shí)際工程中，為了調(diào)節(jié)混凝土的性能、降低造價(jià)以及適應(yīng)不同工程要求和環(huán)境等,除上述四組分之外，一般都要添加化學(xué)外加劑和礦物摻合料等其他組分。另外，工程中應(yīng)用的混凝土早已實(shí)現(xiàn)了泵送化，因此，完全按照傳統(tǒng)教材教學(xué)內(nèi)容講授必然導(dǎo)致與工程實(shí)際脫節(jié)。鑒于此，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)增加反應(yīng)工程實(shí)際應(yīng)用的信息。比如增加泵送混凝土、高性能混凝土等內(nèi)容，在進(jìn)行混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)的同時(shí)重點(diǎn)介紹耐久性設(shè)計(jì)的指標(biāo)和方法等。
2）教學(xué)內(nèi)容應(yīng)能反映土木工程材料發(fā)展動(dòng)態(tài)。比如，在教學(xué)中介紹目前土木工程材料的研究熱點(diǎn)及輕質(zhì)高強(qiáng)材料、保溫隔熱墻體材料、儲(chǔ)熱材料、綠色建筑材料等。讓學(xué)生了解當(dāng)前土木工程材料發(fā)展的瓶頸以及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)土木工程材料發(fā)展提出的新要求。
3）教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋新規(guī)范規(guī)定的知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)的基本內(nèi)容，并力求覆蓋面廣、重點(diǎn)突出，并兼顧與不同專業(yè)其他主干課程的內(nèi)容銜接。教學(xué)方法。進(jìn)一步推進(jìn)創(chuàng)新課堂建設(shè),強(qiáng)化教學(xué)方法改革，倡導(dǎo)啟發(fā)式、討論式、情景式、問題式以及協(xié)作互動(dòng)式教學(xué)方法。好的教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和創(chuàng)新精神，特色鮮明，效果顯著，符合素質(zhì)教育要求。比如，積極采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，研制與新規(guī)范規(guī)定知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)相配套的多媒體課件，使用多媒體課件、錄像等手段，引入Flash動(dòng)畫講解相關(guān)試驗(yàn)，將教學(xué)內(nèi)容立體化，表現(xiàn)形式多樣化，加強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)知，提高學(xué)習(xí)效率。多媒體課件的使用在加大教學(xué)信息量的同時(shí)增加了材料圖片和實(shí)驗(yàn)視頻,有利于學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握。結(jié)合建筑材料在實(shí)際中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以案例講解引出理論知識(shí)，易于學(xué)生理解。
2.4強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、學(xué)科競賽與科研活動(dòng)
土木工程材料是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)計(jì)劃中占有相當(dāng)大的比重。實(shí)踐性教學(xué)的成功與否直接關(guān)系到本課程教學(xué)效果的好壞。實(shí)踐教學(xué)體系由課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)組成，將傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與發(fā)展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，并對(duì)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行“角色”轉(zhuǎn)變，使教師的“角色”從傳統(tǒng)的信息提供者變?yōu)閷W(xué)生求知過程中的合作者和引導(dǎo)者，即由“教”師變?yōu)椤皩?dǎo)”師，在“教”與“學(xué)”中找到最佳的結(jié)合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了個(gè)別化交互與協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的認(rèn)知主體作用。
1）課內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面。將傳統(tǒng)的教學(xué)方式改為教師指導(dǎo)，預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)方案制訂，實(shí)驗(yàn)材料和儀器準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過程完成，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等全部由學(xué)生獨(dú)立完成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題，通過與教師交流，分析問題，及時(shí)解決問題，全面提升學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能。
2）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方面。鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合本專業(yè)研究動(dòng)態(tài)與教師的研究方向，選擇內(nèi)容新、難度適中和可操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題目，指導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)研究，鼓勵(lì)學(xué)生參加各種材料競賽活動(dòng)。經(jīng)過積極組織和指導(dǎo)，2013和2014年度我校有5項(xiàng)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目獲得國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)。
3）學(xué)科競賽方面。每年組織“混凝土材料設(shè)計(jì)大賽”，參加兩年一次的“全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽”,為培養(yǎng)、提升學(xué)生創(chuàng)新能力搭建平臺(tái)。2012年和2014年度我校代表隊(duì)分獲第二屆和第三屆“蘇博特”杯全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽“實(shí)踐技能獎(jiǎng)”和“團(tuán)體三等獎(jiǎng)”。
3結(jié)論
土木工程材料是一門理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并重的課程，土木工程材料課程建設(shè)是一個(gè)全方位、多層次的系統(tǒng)工作。基于土木工程專業(yè)新規(guī)范的課程建設(shè)，土木工程材料教學(xué)應(yīng)以轉(zhuǎn)變教育思想、更新教育觀念為先導(dǎo)，以優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)、重視能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)施素質(zhì)教育、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力為重點(diǎn)，以整體優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、構(gòu)建新的知識(shí)體系為主線，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)課程建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)課程建設(shè)的系統(tǒng)化、立體化、科學(xué)化和現(xiàn)代化，培養(yǎng)造就厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)和具有創(chuàng)新能力的綜合型人才。
作者：劉鳳利 白憲臣 劉俊華 單位：河南大學(xué)土木建筑學(xué)院 開封大學(xué)土木建筑工程學(xué)院
