淺談交通類院校研究生《材料制備與合成》課程的教學改革

袁小亞+李力

摘要：本文立足學校材料科學與工程交通土建材料學科背景，以材料性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，使得《材料制備與合成》課程完成課程定位、教學內(nèi)容、教學方式與考核等環(huán)節(jié)的教學改革，有力促進了碩士研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升。

關(guān)鍵詞：材料制備與合成；交通土建材料；教學改革；研究生

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）33-0084-02

我校2010年獲材料科學與工程一級學科碩士點，2013年獲批重慶市“三特”特色專業(yè)，2014年被授予重慶市交通土建特色學科專業(yè)群專業(yè)，主要以交通土建工程材料國家級、省部級重點實驗室為依托，面向土木交通行業(yè)培養(yǎng)交通土建材料應(yīng)用復(fù)合型人才。土木工程材料是我校材料科學與工程專業(yè)研究生、本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是土木工程、交通運輸工程及道路工程等本科專業(yè)的一門必修課。現(xiàn)有的土木工程材料主要有水泥、瀝青、石膏等，它們在使用過程中或多或少地總是存在這樣那樣的問題，所以為不斷滿足交通工程質(zhì)量日益嚴格的挑戰(zhàn)及人們對工程材料功能多樣化的需求，如防污、防滑、防水、防滲等，必須對這次工程材料進行改造，而改造的途徑必然會用到材料制備或合成的相關(guān)知識。為了更好地讓學生在實際工作中合理運用或改造這類材料，我校在材料科學與工程專業(yè)碩士研究生第一學期開設(shè)了32學時的《材料制備與合成》課程，將材料科學領(lǐng)域中成熟的理論與工程實踐有針對性地結(jié)合起來。下面淺談幾點我校在該課程上的幾點教學改革。

一、課程定位改革

目前我國許多高等院校設(shè)立了材料科學與工程專業(yè)，《材料制備與合成》是本科階段材料類專業(yè)最核心和最基本的一門課程。其培養(yǎng)目標是了解和掌握常見材料制備方法的發(fā)展概況、制備原理、操作設(shè)備及制備工藝等，并通過理論課與實踐課的結(jié)合，鍛煉學生操作實驗的動手能力，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決相關(guān)材料合成、制備方面問題的基本能力，為今后的生產(chǎn)實踐和科學研究打下堅實的基礎(chǔ)。可見，本科階段該課程主要遵從“厚基礎(chǔ)、寬口徑”式教學，沒有局限在具體的材料和應(yīng)用領(lǐng)域，講授內(nèi)容大多屬于材料學領(lǐng)域的經(jīng)典理論，教學內(nèi)容偏理科性質(zhì)。實驗課程大多集中于經(jīng)典的無機材料和若干典型的高分子材料，內(nèi)容趨于驗證性質(zhì)，與實際的土木工程材料相去甚遠。研究生階段，大部分學生會跟著導(dǎo)師做實際課題，接觸的是實際工程材料，而且學生經(jīng)過大學四年的洗禮，特別是畢業(yè)設(shè)計的錘煉，已經(jīng)掌握了最基本的材料學基礎(chǔ)理論和常見材料制備方法，所以授課內(nèi)容不能在局限于某種基礎(chǔ)的理論講授，必須轉(zhuǎn)變思維。結(jié)合我校材料學科優(yōu)勢研究方向（交通土建材料），我們思考可將教學內(nèi)容定位在如何將材料合成與制備領(lǐng)域的經(jīng)典理論與交通土建領(lǐng)域結(jié)合起來，通過具體的示例，讓學生懂得思考并在實際工作中合理運用相關(guān)理論，相應(yīng)地對任課教師提出更高層次的要求。

二、教學內(nèi)容改革

目前，國內(nèi)《材料制備與合成》課程無論是本科階段還是研究生階段，都沒有一本系統(tǒng)地針對交通土建材料的專業(yè)書籍，因此沒有課本可以作為教學參考材料。我們在前期嘗試中，選擇《土木工程材料》（重慶大學版）作為初級入門材料，講解常見土木工程的種類、性能及檢測方法，初衷是學生本科背景參差不齊，32學時并不能完全講透所有材料，更不用說要穿插講授一些最基本的材料學經(jīng)典理論。經(jīng)過論證，我們把教學內(nèi)容中涉及的交通土建材料主要集中在瀝青混凝土、水泥混凝土，但不包括相關(guān)的配合比設(shè)計，主要講解這些材料最基本的性能，并從材料角度分析它們作為交通材料的優(yōu)缺點。涉及材料學經(jīng)典理論方面，主要講授材料表面理論、材料改性方法、膠體化學等知識，并結(jié)合最近材料前沿發(fā)展動向，將研究熱點如納米材料、光電功能材料等融入課堂教學中，充實材料功能化內(nèi)容。這種安排，一方面考慮到學生有更多的時間跟著課題組接觸并逐漸掌握具體的交通土建材料，如工業(yè)廢料、瀝青及瀝青混合料、高性能水泥基材料等，同時通過課堂學習，能夠運用材料學基礎(chǔ)知識認識與改造現(xiàn)有材料，做到學以致用，實現(xiàn)理論和實踐互相促進的目標。

三、教學手段改革

面向交通土建材料領(lǐng)域的《材料制備與合成》課程的性質(zhì)，決定該課程必須以性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，以解決具體的工程材料問題為目標，有針對性地開展課程教學。為此，結(jié)合我校實際，在具體教學中，大量嘗試案例教學法，結(jié)合具體土建材料將材料改性內(nèi)容重點分為四個部分：防水材料、防污材料、自愈合材料、增韌材料。水泥混凝土的耐久性，是目前所有混凝土建筑物必須面臨的一個挑戰(zhàn)，也是目前一個研究熱點，其根本原因是混凝土內(nèi)部存在的各種孔隙和毛細管水。從材料學的角度看，就是材料致密性與防水問題，所以在課程中，可從材料加工與成型角度引導(dǎo)學生思考如何施工，才能使混凝土更加密實，如何從做表面防水層與拌和過程引入防水劑的方式增加混凝土的防滲能力，很自然地引入材料表面改性、表面親水疏水等相關(guān)理論知識。為更好地完成這部分內(nèi)容，可將案例教學法分為案例準備階段、分析討論階段、總結(jié)階段和報告撰寫階段。第一階段以授課教師啟發(fā)為主，第二階段經(jīng)大量文獻查閱后以3—4人組成的小組討論為主，第三階段以討論后的小組課堂發(fā)言為主。經(jīng)過教學手段的改革，許多學生表示教學效果非常好，印象深刻，特別是一些學生反映，課堂教學完成后能馬上將課程所學知識運用到畢業(yè)論文設(shè)計和未來的工作中。

四、課程考核環(huán)節(jié)改革

考核是教學改革的一個有力切入點，我們確立了小論文、平時課堂討論表現(xiàn)、期末考試等多種方式相結(jié)合的考核體系，全方位考查學生的學習狀況。小論文要求學生在備選題目中選擇感興趣的課題，完成一篇課程論文，內(nèi)容必須結(jié)合工程實際，分析所用材料可能存在的問題，闡述相應(yīng)對策，以起到培養(yǎng)學生科研素養(yǎng)和解決工程實際問題的能力。平時課堂討論表現(xiàn)，以固定的3—4人為一組，考核學生在案例教學法、分組討論法、課程講解發(fā)言等過程的參與程度，進行綜合評定。期末考試以開卷為主，以材料學領(lǐng)域經(jīng)典理論為主，以土木工程材料結(jié)構(gòu)與性能為導(dǎo)向，結(jié)合具體應(yīng)用，分析其優(yōu)缺點，對全方位促進學生培養(yǎng)創(chuàng)新能力和分析、解決問題的能力，起到良好的推動作用。

五、結(jié)束語

立足我校材料科學與工程交通土建材料這一特定的學科背景，以材料性能與結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向，《材料制備與合成》課程完成了課程定位、教學內(nèi)容、教學方式與考核等環(huán)節(jié)的教學改革，有力地促進了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升，推動該課程從理科課程向工科課程的轉(zhuǎn)變。

參考文獻：

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[3]張士萍.基于創(chuàng)新能力的土木工程材料課程教學改革研究[J].山西建筑，2016，42（28）：233-234.

Teaching Reform of the Course "Materials Preparation and Synthesis"for the Graduated Students of Traffic Colleges and Universities

YUAN Xiao-ya，LI Li

（Material Science and Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Abstract：Due to the civil-engineering subject background of the Material science and Engineering major，materials property-structure oriented teaching reform for the course "Materials Preparation and Synthesis" is performed，including the curriculum orientation，teaching content，teaching methods and assessment，etc. It greatly promotes the cultivation of innovation ability of postgraduates.

Key words：" Materials Preparation and Synthesis"；civil engineering materials；teaching reform；graduate students