《土木工程材料》創(chuàng)新性教學(xué)應(yīng)用研究

李果 姬永生 袁廣林 李慶濤

摘 要：結(jié)合土木工程類課程的特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題，提出了在課堂教學(xué)、課后教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中應(yīng)用一些創(chuàng)新性教學(xué)的方法和思路，比如“好的教學(xué)方法+好的保障制度”，并通過對(duì)比應(yīng)用創(chuàng)新性教學(xué)方法前后兩屆學(xué)生的綜合成績(jī)，表明創(chuàng)新性的教學(xué)方法可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量，起到培養(yǎng)創(chuàng)新型土木工程人才的目的。

關(guān)鍵詞：智慧課堂；土木工程；課程；教學(xué)；保障制度

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）17-0027-03

Abstract： Combined with the characteristics of the course of "Civil Engineering Materials"， this paper analyzes the problems existing in the traditional teaching method. Then， some innovative teaching methods and ideas were put forward in the teaching process during the class， after the class and in the experimental class， such as "good teaching methods plus good guarantee system". Through the comparison of two grades of students' final scores before and after the application of innovative teaching methods， it shows that the utilization of innovative teaching methods can effectively improve the quality of teaching， and realize the goal for cultivating innovative civil engineering talents.

Keywords： wisdom class； civil engineering materials； course； teaching； guarantee system

土木工程材料是建造土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，任何土木工程，無論是房屋建筑、道路、橋梁，還是港口、碼頭、隧道，再到海洋鉆井平臺(tái)、地下石油儲(chǔ)倉(cāng)、核電站反應(yīng)殼等，都離不開各種各樣的土木工程材料。因此，《土木工程材料》課程是土木專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修基礎(chǔ)課，熟悉和掌握常見土木工程材料的基本性質(zhì)、特點(diǎn)和應(yīng)用的知識(shí)，對(duì)于學(xué)生下一步專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及將來從事的具體土木工程工作奠定基礎(chǔ)。但是，眾所周知土木工程材料所涉及的種類很多。不同的材料，不僅生產(chǎn)方法、制備工藝存在不同，其各自的產(chǎn)品特性、用途也都存在著巨大的差異，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性。加之，隨著土木工程科技的發(fā)展，新型的土木工程材料仍在不斷涌現(xiàn)。這些均導(dǎo)致了《土木工程材料》課程的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)的困難性，而傳統(tǒng)的授課方法總是無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于《土木工程材料》課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高，不利于土木工程創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[1-2]。因此，探討《土木工程材料》課程創(chuàng)新性的教學(xué)方法，努力提高本課程的教學(xué)質(zhì)量是一件非常有意義的事情。

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題

（一）課程的信息量大，而授課課時(shí)較少

如前所述，《土木工程材料》課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)和信息量非常大，但是由于當(dāng)前大學(xué)對(duì)專業(yè)課程總體學(xué)時(shí)設(shè)置的要求，總學(xué)時(shí)被限制為40學(xué)時(shí)，其中還有8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。因此，課堂授課學(xué)時(shí)僅為32學(xué)時(shí)。本課程有十三章（65小節(jié)）內(nèi)容，如果全部講授平均每小節(jié)不足0.5學(xué)時(shí)。依靠傳統(tǒng)的授課方式單憑課堂時(shí)間根本無法將課程教學(xué)大綱所要求的內(nèi)容講完。如果僅僅講授一些所謂的重點(diǎn)內(nèi)容，則學(xué)生獲得的信息量、知識(shí)量偏少，導(dǎo)致專業(yè)認(rèn)識(shí)較為片面，不利于學(xué)生開拓視野。

（二）教師單方面地講，而學(xué)生的參與度不高

在當(dāng)前大學(xué)課堂的教學(xué)中，絕大多數(shù)還是單向灌輸?shù)慕虒W(xué)方式[3-4]。授課教師在課堂上滔滔不絕地講，而課堂下學(xué)生似聽非聽。由于課堂學(xué)時(shí)的緊張，教師總想盡可能多地向?qū)W生傳授知識(shí)，而學(xué)生總是被動(dòng)地去接受知識(shí)，很少有機(jī)會(huì)進(jìn)行思考與提問。被動(dòng)獲得的知識(shí)往往僅停留在學(xué)生信息層的表面，很難讓學(xué)生獲得深刻的印象，更談不上創(chuàng)新型、研究型人才的培養(yǎng)。

二、本課程創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)踐探索

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法歷來遭人詬病，許多新的教學(xué)方式諸如“啟發(fā)式”、“導(dǎo)入式”、“討論式”、“互動(dòng)式”和“質(zhì)疑式”等被許多教師嘗試[5-6]。然而，時(shí)至今日國(guó)內(nèi)的大學(xué)教學(xué)質(zhì)量并沒有得到根本的好轉(zhuǎn)[7]。筆者認(rèn)為，并非上述方法不好或者沒有效果，其根本原因在于人生來即存在著惰性，再好的“啟發(fā)式”教學(xué)也要學(xué)生有學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性相配合才能完成。如何才能讓學(xué)生從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”向“主動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變呢？筆者認(rèn)為唯有“好的教學(xué)方法+好的保障制度”才能完成。好的方法是前提，而好的制度是方法有效實(shí)施的保障。

（一）課堂教學(xué)方法的改革

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場(chǎng)所，也是學(xué)習(xí)效果最好的地方，這就要求教師在有限的時(shí)間里使學(xué)生達(dá)到最高的學(xué)習(xí)效率。有別于傳統(tǒng)的“滿堂灌式”教學(xué)，本課程的教學(xué)方法根據(jù)不同的章節(jié)采用了“問答式”和“問題式”兩種方法，與之對(duì)應(yīng)的保障制度則是課堂出勤和課堂表現(xiàn)與平時(shí)成績(jī)掛鉤。對(duì)理論性較強(qiáng)且學(xué)習(xí)難度較大的章節(jié)主要采用“問答式”教學(xué)方法，對(duì)信息量較大而學(xué)習(xí)難度相對(duì)較小的章節(jié)主要采用“問題式”教學(xué)方法。

1. 所謂“問答式”教學(xué)方法，是以教師授課為主導(dǎo)，在授課過程中不斷凝練關(guān)鍵問題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，讓學(xué)生思考并回答，然后根據(jù)回答情況記入平時(shí)成績(jī)。課堂提問是保證課堂交互性的重要手段，能夠直觀體現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程的理解程度和課堂參與度。

2. 所謂“問題式”教學(xué)方法，是以學(xué)生回答問題為主導(dǎo)，教師補(bǔ)充、總結(jié)為輔。該種教學(xué)方法需事前將下一次課授課內(nèi)容的提問問題公布，并安排下去。學(xué)生需要做課前的預(yù)習(xí)，上課后即按照問題的順序逐個(gè)回答，每2～3名同學(xué)作為一個(gè)小組回答同一個(gè)問題。教師根據(jù)學(xué)生回答的情況打分記入平時(shí)成績(jī)，同時(shí)對(duì)學(xué)生的回答予以補(bǔ)充和評(píng)價(jià)。整堂課以學(xué)生的回答問題為主，問題全部解答，本章節(jié)所要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)也全部學(xué)習(xí)了一遍。

3. 所謂保障制度，這里體現(xiàn)在對(duì)課堂出勤和課堂回答問題表現(xiàn)的記入平時(shí)成績(jī)。雖然許多大學(xué)生對(duì)成績(jī)是良好還是中等或者及格等不甚關(guān)心，但對(duì)是否及格還是比較重視的。按照我校對(duì)學(xué)生出勤的管理規(guī)定，課堂缺席（無論請(qǐng)假與否）超過本門課程學(xué)時(shí)的1/3，即自動(dòng)失去參加考試的機(jī)會(huì)。但很多時(shí)候，由于教師缺乏對(duì)學(xué)生的認(rèn)真考勤，從而無法認(rèn)定學(xué)生的缺勤時(shí)間。常規(guī)考勤的方法有很多，包括點(diǎn)名、簽到等，但這些方法在課堂上執(zhí)行比較費(fèi)時(shí)且會(huì)出現(xiàn)代簽的現(xiàn)象。目前較好的辦法是授課前、后利用指紋機(jī)進(jìn)行指紋打卡簽到，保證效率且精度較高。同時(shí)，一旦規(guī)矩制定了，就要嚴(yán)格執(zhí)行，要保證成績(jī)的公平和公正。

（二）課后教學(xué)方法的改革

1. 課堂外休閑時(shí)間的有效利用。由于《土木工程材料》課程內(nèi)容龐雜、信息量大，而課堂時(shí)間非常有限。在有限的課堂時(shí)間上想要完全掌握本課程的知識(shí)點(diǎn)是很難做到的，而大學(xué)生的課外空閑時(shí)間往往很多。從而可以充分利用課后環(huán)節(jié)來彌補(bǔ)和補(bǔ)充課堂學(xué)習(xí)時(shí)間的不足，這也是對(duì)學(xué)生自學(xué)能力和解決問題能力培養(yǎng)和提高的重要手段。學(xué)生的課外學(xué)習(xí)不是盲目的、自發(fā)的，而是有目的、有計(jì)劃和有考核的。比如，在前述的“問答式”和“問題式”教學(xué)方法中，均需要學(xué)生課前預(yù)習(xí)并根據(jù)提前布置的問題查找資料進(jìn)行準(zhǔn)備。除此之外，還有課后作業(yè)。課后作業(yè)是學(xué)生根據(jù)教師的要求，在上課以外的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)的活動(dòng)，是課內(nèi)學(xué)習(xí)的延伸，其作用是加深學(xué)生對(duì)課程的理解和鞏固，進(jìn)一步分析掌握相關(guān)技能。通過對(duì)學(xué)生課后作業(yè)的批改和總結(jié)，有助于了解學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，從而促使教師對(duì)講授的重點(diǎn)、難點(diǎn)有側(cè)重和調(diào)整，提高課堂上的教學(xué)效率。

2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在課后答疑中的應(yīng)用。課后答疑是課堂授課的重要補(bǔ)充，是體現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的高速發(fā)展，大學(xué)生對(duì)即時(shí)通訊軟件諸如微信或QQ等的使用已經(jīng)非常普及。針對(duì)本門課程，筆者建立了一個(gè)QQ課程群，本課程的授課課件、資料、課后作業(yè)等均通過課程群及時(shí)發(fā)布給學(xué)生。授課學(xué)生均可以申請(qǐng)入群，從而實(shí)現(xiàn)在線的留言和答疑。即時(shí)通訊軟件可以輕松實(shí)現(xiàn)教師一對(duì)多（集體）指導(dǎo)或一對(duì)一（單獨(dú)）指導(dǎo)，不受時(shí)間、空間的限制，雙方可以實(shí)時(shí)溝通和在線答疑。比起傳統(tǒng)交流不受時(shí)間地點(diǎn)的限制，即使其中一方暫時(shí)不便回答，也可利用留言來進(jìn)行回復(fù)，加強(qiáng)了教學(xué)工作的交互性。除了師生之間的答疑、交流，學(xué)生之間也可以針對(duì)課程的學(xué)習(xí)互相交流和討論，從而極大程度地實(shí)現(xiàn)了信息和知識(shí)的共享。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課堂理論教學(xué)的補(bǔ)充，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析解決問題能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式等有著十分重要的作用[8-9]。《土木工程材料》課程有4次（8學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)課，分別為水泥實(shí)驗(yàn)、骨料實(shí)驗(yàn)、新拌混凝土實(shí)驗(yàn)和水泥膠砂強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)限于實(shí)驗(yàn)室接待能力的限制，往往采取演示性實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高。本門課程實(shí)驗(yàn)采取的是分組獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，每組6～8名學(xué)生。首先由教師布置每次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，然后小組內(nèi)的同學(xué)通過分工和協(xié)作獨(dú)立完成全部的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。小組同學(xué)對(duì)本組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果共享，但是實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求每名同學(xué)獨(dú)立完成，不允許雷同。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)的出勤也是實(shí)驗(yàn)成績(jī)的重要組成部分。

三、創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)踐效果的檢驗(yàn)

本課程的考核由平時(shí)成績(jī)（20%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）和考試成績(jī)（60%）共同組成，其中平時(shí)成績(jī)又包括課堂出勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)等內(nèi)容，能夠較為全面、真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和狀態(tài)；實(shí)驗(yàn)成績(jī)則主要包括實(shí)驗(yàn)出勤和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分，反映學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)以及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量。課程考試為閉卷筆試，試題類型多樣，既有填空、選擇、判斷，也有簡(jiǎn)答、計(jì)算和綜合題，涵蓋了課程絕大多數(shù)的知識(shí)點(diǎn)。應(yīng)該來說，是對(duì)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量和課程掌握程度的一個(gè)很好的評(píng)價(jià)。

為了檢驗(yàn)在應(yīng)用創(chuàng)新性教學(xué)方法之后的教學(xué)效果，對(duì)我校土木工程2015級(jí)（應(yīng)用前）和2016級(jí)（應(yīng)用后）兩屆學(xué)生本門課程的綜合成績(jī)進(jìn)行了分析和統(tǒng)計(jì)，并繪制出兩屆學(xué)生成績(jī)分布的頻率直方圖如圖1所示。

總體來講，兩屆學(xué)生兩次試卷出題的范圍、試題的形式、數(shù)量和難度等是基本一致的。從圖1可以看出，兩屆學(xué)生的綜合成績(jī)分布均近似呈正態(tài)分布，說明考核的方式還是比較恰當(dāng)?shù)模瑢W(xué)生的成績(jī)分布符合正態(tài)概率分布。同時(shí)也可以看出，二者的分布也還存在一些區(qū)別。具體體現(xiàn)在在應(yīng)用創(chuàng)新性教學(xué)方法之后，正態(tài)曲線整體右移。即，平均成績(jī)有所提高。在80～89分段及90～99分段，應(yīng)用后的學(xué)生人數(shù)均高于應(yīng)用前，而60～69分段和70～79分段應(yīng)用后的學(xué)生人數(shù)均少于應(yīng)用前。雖然在應(yīng)用創(chuàng)新性教學(xué)方法之后，學(xué)生的成績(jī)并沒有得到全部提高，仍然也有分?jǐn)?shù)低的，甚至不及格的現(xiàn)象，但相對(duì)應(yīng)用之前還是有所提高，表現(xiàn)在班級(jí)的平均分?jǐn)?shù)還有高分人數(shù)，說明應(yīng)用創(chuàng)新性的教學(xué)方法對(duì)提高本門課程的教學(xué)質(zhì)量是有效果的。

創(chuàng)新性教學(xué)方法特別重視平時(shí)成績(jī)，而平時(shí)成績(jī)與學(xué)生的最終綜合成績(jī)呈現(xiàn)什么關(guān)系是一個(gè)值得研究的問題。將本門課程2016級(jí)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)和綜合成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制出平時(shí)成績(jī)與綜合成績(jī)的散點(diǎn)圖如圖2所示。

從圖2可以看出，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)同最后的綜合成績(jī)之間存在著一定的離散性，即對(duì)應(yīng)同一個(gè)平時(shí)成績(jī)可能有多個(gè)綜合成績(jī)，但也存在著較為明顯的線性相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2超過了0.5。即學(xué)生的平時(shí)成績(jī)?cè)礁撸罱K的綜合成績(jī)?cè)胶茫@也符合人們的預(yù)期常識(shí)。因此，盡管平時(shí)成績(jī)并不能完全代表學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)效果，但是，平時(shí)成績(jī)還是能夠較好地體現(xiàn)最終的綜合成績(jī)。故要想提高教學(xué)質(zhì)量，重視平時(shí)成績(jī)還是很有必要的。教師是學(xué)生成才的培養(yǎng)者，而不是單純的考核者。本門課程的創(chuàng)新性教學(xué)方法雖然也建立了一些針對(duì)學(xué)生平時(shí)成績(jī)的考核和評(píng)價(jià)的方法，但還很不全面，仍然需要進(jìn)一步不斷的完善。同時(shí)，考核的出發(fā)點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生，而不是單純以考核為目的。發(fā)現(xiàn)有問題的學(xué)生，要及時(shí)關(guān)心、督促，努力使其不掉隊(duì)。

四、結(jié)束語

通過對(duì)《土木工程材料》課程創(chuàng)新性教學(xué)方法的探索實(shí)踐與效果檢驗(yàn)，可以看出“好的教學(xué)方法+好的保障制度”對(duì)改善和提高本課程的授課質(zhì)量是大有裨益的。與此同時(shí)，也可以看出創(chuàng)新性的教學(xué)方法對(duì)教師的要求更高，需要教師投入更多的時(shí)間和精力來改革教學(xué)方法和完善保障制度，從而真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型、研究型土木工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

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