基于創新能力培養的《土木工程材料》課程教學改革探索

曾志勇

（臺州學院 建筑工程學院，浙江 臺州 318000）

基于創新能力培養的《土木工程材料》課程教學改革探索

曾志勇

（臺州學院 建筑工程學院，浙江 臺州 318000）

以培養大學生的綜合素質和提高科研創新能力為目標，結合臺州學院土木工程材料課程教學中存在的問題，提出從踐行先進教學理念、優化課程教學內容、教學方式多樣化和綜合考核方式四個方面入手，對土木工程材料課程教學改革展開探索。給出了水泥、混凝土、砂漿等土木工程材料具體教學建議，可為國內同類院校的土木工程材料課程教學提供參考。

土木工程材料；創新能力；教學改革

1 前言

土木工程材料課程是工科院校土建類專業的一門專業基礎課，具有很強的理論性和實踐性。通過本課程的學習，使學生不僅能夠根據不同工程要求和環境條件選用合適的土木工程材料，而且能理解材料性能與工程設計參數及施工措施的相互關系，初步具備分析和解決在實際工程中出現有關土木工程材料方面問題的能力。長期以來，我國大多數土木院校的土木工程材料課程的教學都是以教師講授為主體，而忽略了學生的主體地位，培養出來的大學生缺乏創新思維和創新能力，無法適應社會對創新人才的需求。因此，土木工程材料課程教學必須改革，轉變人才培養方式［1］，以培養大學生的綜合素質和創新能力為教學導向和工作重點。

如何在減少課時保證教學質量的前提下，加強大學生綜合素質和創新能力的培養，這是當前教學改革中大家共同關心的問題。本文將結合土木工程材料課程教學存在的問題，在踐行先進教學理念、優化課程教學內容、教學方式多樣化和考核方式綜合化四個方面談一些認識和體會，與業內同行共同探討。

2 課程教學存在的問題

2.1 理論教學存在的問題

隨著土木類高校課程體系的調整，土木工程材料課程的總學時被大大壓縮，例如我校土木工程材料課程教學大綱規定64學時，其中理論教學48學時，實驗教學16學時。而土木工程材料課程內容又很多，涉及的材料多達幾十種，每種材料的性能又千差萬別，彼此相關性不強。為完成教學任務，大多數教師的教學方法主要以“滿堂灌”的方式為主，未能留出足夠的時間和精力來引導學生獨立思考、發現問題并相互討論。因此，目前這種教學方式對培養學生的創新性思維和創新能力不利。

2.2 實驗教學存在的問題

在土木工程材料課程的實驗教學中同樣存在著許多問題，主要表現在以下三個方面：

第一，傳統的實驗教學模式就是先由實驗教師講解實驗任務和實驗過程，然后學生按教師的要求分組進行驗證性實驗。實踐證明，這種“驗證式”的實驗教學模式難以激發學生自主學習的興趣，已經不適應當前以素質教育為核心，以培養學生創新能力為重點的高等教育體制。

其次，隨著土木類高校課程體系的調整，土木工程材料課程的實驗課時減少很多，學生很難進行一些大型的綜合性、設計性的創新型實驗。

最后，學生實驗課的成績缺乏科學、合理的評價，導致學生上課缺乏主觀能動性，這對培養學生的創新意識和創新能力很不利。

土木工程材料課程教學中存在的這些問題，歸結起來為教學理念、教學內容、教學方式和考核評價方式四個方面的問題。因此，為提高大學生的綜合素質和創新能力，土木工程材料課程教學改革也應從這四個方面進行。

3 踐行先進教學理念

教育理念的創新，既是各時代教學理念的繼承和發展，也是教學改革取得積極效果的關鍵［2］。作者針對當前高等教育的基礎實、口徑寬、重實踐、講實效的特點，結合多年的教學實踐經驗，提出土木工程材料課程教學應踐行實踐育人、知識更新和科研創新等先進教學理念，提高學生的創新能力，以適應社會對創新人才的需求。

3.1 實踐育人理論

實踐育人理念就是把實踐觀應用于教育學，通過實踐教育全面育人。在工科院校設置實驗、實習、課程設計等實踐環節，對激發大學生的創新思維，提高創新能力的效果十分顯著。在具體教學當中，可以通過實驗、實習、參觀等多種實踐途徑，提高學生實踐能力和創新能力。當實驗課時較少時，可以通過多媒體教學的方式，將一些材料的制備過程圖片、組成和微觀結構圖片、性能檢測試驗視頻和材料在實際工程中應用視頻等資料展示給學生，增加其感性認識。同時可以組織學生去混凝土攪拌站、墻材生產企業、建材市場和建筑工地等地方參觀，讓學生對這些材料的原材料、生產、運輸、施工、應用和廢棄等全生命周期都有很好的了解，這將對學生系統掌握材料各方面的知識產生非常好的效果。對于“綜合性、設計性”的實驗，盡可能讓每個學生都能根據自己的興趣設計實驗并親自動手操作，引導學生在整個實驗過程中都能認真觀察、獨立思考和分析，對試驗中出現的現象和問題能夠找出原因并提出應對措施。例如在普通混凝土配合比設計試驗當中，當學生根據現有的原材料和設計要求計算出配合比，進行試配時發現混凝土和易性不能滿足設計要求，那么可以引導學生根據所學的理論知識，找出問題出現的原因，并提出改善混凝土性能的措施，使得混凝土和易性滿足設計要求。

3.2 知識更新理念

教學內容要跟上時代發展的要求，及時進行知識更新，尤其是有關土木工程材料的新材料、新技術、新工藝和新標準方面的知識，要緊跟當今材料的發展趨勢。在有關新材料和新技術方面重點突出以高效化學外加劑和礦物摻合料為特征的綠色高性能混凝土技術、節能保溫技術和固廢利用技術等。在標準的制定和修訂方面，一定要及時掌握修訂內容，如JGJ55-2000《普通混凝土配合比設計規程》標準剛剛由中國建筑科學研究院修訂，本次標準修訂考慮到當前混凝土結構破壞很多并不是強度達不到要求，而是耐久性達不到要求，從而導致混凝土結構的破壞，因此本次修訂重點指出：混凝土的配合比設計不再是僅僅依據強度進行設計，而要更加注重耐久性的設計。如果沒有及時掌握標準修訂的內容，學生將仍然按照舊標準進行配合比設計，配出來的混凝土性能，特別是耐久性往往都是達不到設計要求的。同時，在選擇教材時，盡可能選最新版，以跟上材料技術性能要求的變化，并且適時講授有關材料的研究動態、發展趨勢以及應用狀況等知識。

3.3 科研創新理念

科研能力來自于科研實踐，通過系統性的科研實踐活動，讓學生驗證并鞏固所學理論知識，提高學生綜合應用所學知識分析問題和解決問題的能力，激發學生內在科研創新動力。作者在教學過程中結合學生特點和課程范圍，擬定一個論文主題范圍，然后讓學生根據自己的興趣寫一篇綜述性論文。指導學生通過學校圖書館電子數據庫或互聯網檢索和閱讀文獻，全面了解自己所關注材料的各方面性能及研究現狀，提出自己的觀點并進行論證。論文要求嚴格按照學術論文的格式撰寫，并嚴厲禁止抄襲別人的文章。同時，作者還挑選一些學生來參與到自己的科研項目當中，讓他們了解項目從查閱文獻、編寫申報書、編制試驗方案、論文和專利說明書的撰寫、結題報告的編寫等一整套的流程，目的在于讓學生學會查閱文獻，了解目前土木工程材料的研究現狀和發展趨勢，培養學生的科研創新意識。

4 優化課程教學內容

4.1 理論教學內容的改革

土木工程材料種類繁多，而且隨著材料科技的不斷發展，新型材料也在不斷涌現。而每一種材料都具有多方面的性能特點，不同的工程類型和環境條件對材料的性能也有不同的要求，由于受到課時的限制，這些材料及其性能不可能在課堂教學中全部介紹。因此，為提高學生的學習興趣和效率，在理論教學過程中，應優化課程教學內容，突出重點［3-4］。對于工程常用的幾種材料（例如水泥、混凝土、砂漿、墻體材料等）可著重講解，對于其他材料則不講或通過自學的方式學習。

在具體理論教學過程中，教師可結合工程案例，介紹一些土木工程材料在生產、施工和使用過程中經常出現的問題，引導學生應用所學知識分析問題出現的原因，嘗試著提出解決問題的措施，這都可以大大提高學生的學習興趣。同時，追蹤土木工程材料的研究前沿和發展趨勢，了解一些與課程相關的新材料、新工藝、新技術和新標準等知識，讓學生感覺自己所學知識與工程實踐密切相關，從而激發其自主學習的興趣。例如講解防水材料時，可介紹目前比較前沿的有機硅防水劑和水泥基滲透結晶材料，通過講解其防水機理，通過試驗數據展示其防水效果，使其對新材料的性能有一個大致的了解，那么在以后的工作當中，他們將會對這些新材料特別關注，從而更好地服務于工程建設。

4.2 實驗教學內容改革

為切實解決實驗教學中存在的問題，培養學生的創新思維和創新能力，土木工程材料的實驗教學內容必須進行改革［5］。現行的實驗教材內容多為“演示性、驗證性”實驗，不能充分培養學生的創造思維和創新能力。通過編寫新型實驗教材，強化“綜合性、設計性”的概念。例如在進行混凝土配合比設計實驗時，可在實驗教材中列出混凝土耐久性和長期性能檢測的實驗內容，因為現行混凝土配合比設計規程強調的都是新拌混凝土的和易性和硬化混凝土的力學性能，對于硬化混凝土的耐久性和長期性能則重視不夠，這也是當前許多混凝土結構沒有達到設計服役壽命就遭到破壞的重要原因。因此，在提出混凝土配合比設計要求時，可挑選一、兩個耐久性和體積穩定性要求，例如讓學生設計海工混凝土，那么在設計要求當中就需要考慮混凝土抗氯離子侵蝕能力和抗凍融循環的能力。在實驗過程中，通過與工程相結合的方式來增強學生的工程實踐意識和創新能力。

5 教學方式多樣化

如何充分調動和激發學生對科研創新的興趣，是教師在課堂教學中必須要面對的重要問題，這就需要教師不斷改進和優化教學方法［6］，把以“滿堂灌式”為主的教學方式轉變為“啟發式”教學方法上來。實行教學方式的多樣化，積極實踐案例教學法［7-8］，激發學生獨立思考和創新的意識，增強其科研創新能力。目前，案例教學法在實際操作過程也出現了一些問題，例如將案例教學法等同于舉例教學法，沒有真正讓學生成為課堂的主題，教師的指導水平不高，案例選取不合適等。案例教學法對教師提出了更高的要求，教師只有通過努力探索，不斷創新才能適應深化教學改革的新形勢。

6 考核方式綜合化

作為最終的教學檢驗，科學、合理的考核形式對學生具有極為重要的意義，在某種程度上指導著他們的學習方式。單純的一張試卷定成績的考核方式并不足以反映學生掌握基本理論知識和獲取最新信息的能力，而采用多種考核形式綜合評定成績的方法更為有效。例如作者在開學時就規定，學生最終成績由50%考試成績、20%實驗成績和30%論文成績構成。其中論文的撰寫訓練尤為重要，當學生獨立地完成了選題、查閱資料并嚴格按照論文格式撰寫論文一整套流程之后，那么他們對于如何利用電子數據庫、網絡和圖書資料等途徑獲取有用信息，了解有關材料的研究動態將有一個初步認識，而這種方法的掌握將對于提高其科研創新能力十分有益。

7 結語

創新能力的培養是一個系統工程。我們只有在土木工程材料課程教學過程中不斷踐行先進的教學理念，優化課程教學內容，豐富教學方法和考核方式，努力探索，勤于思考，才能讓學生不僅掌握理論知識，而且可以培養綜合素質，提高其科研創新能力。

［1］劉堯.創新人才培養需要轉變的教學觀念［J］.中國高等教育，2010，（1）：45-47.

［2］張云蓮，李啟令，俞春校.《土木工程材料》教學的創新理念［J］.山東建筑工程學院學報，2004，19（4）：90-92.

［3］霍曼琳.“土木工程材料”教學內容改革實踐［J］.理工高教研究，2005，24（5）：59-61.

［4］龔平.《土木工程材料》課程的教學思考［J］.高教論壇，2006，（6）：112-113.

［5］張長青，金康寧.土木工程材料創新實驗教學改革的探討與實踐［J］.高等建筑教育，2003，12（4）：73-75.

［6］劉寶舉，楊元霞.在《土木工程材料》課程教學中激發學生學習積極性的探討［J］.長沙鐵道學院學報（社會科學版），2006，7（2）：81-82.

［7］柯昌君，劉秀偉.《土木工程材料》課程案例教學法探索［J］.貴陽學院學報（ 自然科學版） ，2006，1（2）：45-48.

［8］王秀芝.案例教學中需要研究的幾個問題［J］.中國高等教育，2006，（12）：56-57.

The Course Teaching Reform of Civil Engineering Materials Based on Innovation Cultivating

ZENG Zhi-yong
(School of Civil Engineering and Architecture,Taizhou University,Taizhou 318000,China)

Aiming at cultivating comprehensive quality and improve innovation capacities of students,and in the light of the current problems of civil engineering materials course teaching, the reform of the theory teaching and the laboratory teaching of civil engineering materials course has been discussed from four aspects, includ

ing practicing advanced teaching concept,optimizing course teaching content,diversifying teaching methods and synthesizing evaluation methods. Some suggestions about civil engineering materials course teaching have been given,which can give some reference to the teaching of civil engineering materials course for domestic colleges of the same kink.

civil engineering materials course;innovation capacity;teaching reform

周小莉）

G642.0

A

1672-3708（2011）03-0082-05

2011-04-26；

2011-05-06

浙江省新世紀高等教育教學改革項目（zc2010084）。

曾志勇（1981- ），男，江西九江人，碩士，助教，主要從事先進水泥基材料研究開發。