項目驅動式創新思維在水泥基材料科學中的培養研究

郭曉潞 熊歸硯 楊君奕 吳凱 徐玲琳

摘要：隨著研究生課程建設改革的推進，為了提升教學質量和強化學生創新性思維能力的培養，文章提出了項目驅動式創新思維的教學模式。此教學模式的核心在于將傳統教學內容與時俱進地與當前最新的研究現狀和應用現狀結合起來，完成三個中心轉變，強調傳統教學與項目驅動齊頭并進。教學內容圍繞教材內容、典型項目和主題討論展開。將項目驅動式創新思維的教學模式應用到水泥基材料科學的相關課程教學中，且取得了一定的教學成效。

關鍵詞：項目驅動式;創新思維;水泥基材料科學

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）37-0100-02

一、引言

水泥基材料科學相關課程作為同濟大學材料科學與工程學院土木工程材料專業方向研究生的必修課，一直都是材料學科的特色課程。課程中所涵蓋的經典教學內容是研究生必須學習的必要知識體系的基礎，同時，研究生的培養重在前瞻性、前沿性和創新性。如何在汲取并發揚傳統教學模式的優勢和特長的同時，與時俱進地融入水泥基材料科學領域的最新內容，比如節能減排、循環經濟、低碳水泥和生態水泥基材料等新理念及新動向，一直是學科團隊在長期的教學實踐中不斷思考的問題。隨著研究生課程建設改革的推進，課堂教學內容與時俱進，在基礎理論教學的同時堅持融入該領域的最新研究進展動態。基于多年的教學經驗，學科團隊提出了項目驅動式教學模式，使教學內容及時反映當前水泥基材料科學的前沿知識，有意識地培養研究生的創新思維和創新能力，使研究生能廣泛、全面地了解國際上的最新研究動態和最新工程建設需求。

二、項目驅動式創新思維的教學體系構建

（一）教學模式改革

傳統教學模式在教學實施過程中，基本上是以教師貫穿式課堂講授教材內容為特點，極易形成“填鴨式”的教學模式。這種教學模式，盡管可以使學生掌握知識的條條框框，但應用起來容易生搬硬套。項目式教學法是一種工學結合、任務驅動、項目導向的新型教學模式[1]，其特征是強調以學習者為中心、倡導主動學習、強調合作學習[2]。項目驅動式創新思維的核心內容是將傳統教學內容與時俱進地與當前最新的研究現狀和應用現狀結合起來，讓學生身臨其境地感受當前的項目任務，并將任務分發，學生圍繞著項目內容以小組合作的方式進行調查—研究—討論—報告—完成任務，教師從旁指導，使學生直接參與項目過程。項目驅動式創新思維的教學模式將完成三個中心轉變為目標，即完成以教師為中心向以學生為中心[3]轉變、以課本為中心向以項目為中心轉變、以課堂為中心向以項目開展過程為中心轉變。

項目驅動式教學模式在教學實施過程中，降低了傳統教材內容講授的權重和比例，將教材內容控制在50%以內;同時，加大項目驅動式研究生創新思維的培養研究，如地聚合物、鎂水泥、自愈合材料、3D打印和固體廢棄物資源化等水泥基材料研究新進展內容至少占50%，實現傳統教學與項目驅動齊頭并進。

（二）教學內容建設

1.講授教材內容。《水泥基材料科學》教材系統地介紹水泥基材料科學的基本知識體系，教學內容由水泥材料學、集料、混凝土外加劑、新拌混凝土的性能、硬化混凝土的結構、混凝土的力學性能和混凝土的耐久性等組成。水泥基材料經典理論的學習是學生構建專業知識體系的基礎。如何在有限的課堂時間內系統地講解水泥基材料的相關知識，相較于教材中完整的知識體系，課堂上講授的內容必然要有所取舍。教材內容的學習應將課堂學習、課前預習和課后復習相結合。教材內容在課堂上的講授應著重指出關鍵知識點，提醒易錯點，同時引導學生在課后進行深入的學習。

2.引入典型項目。項目教學法是一種自上而下的探究性學習模式。主講教師結合正在承擔的科研項目，調動研究生的好奇心，有助于研究生創新性思維和能力的培養。然而，科研項目原有的科研思路和科研內容，并不適合直接拿來教學，因此，項目的選擇應具有典型性，同時需有一定的科學性與工程性。源自項目背景，設計教學內容，以工程問題和科學問題為導向，形成適合研究生課程的項目驅動式教學模式，激發學生的求知欲和探究欲，提高學生的參與度和興趣，驅動學生思考問題的方法，培養學生解決問題的能力，才是項目驅動式教學法的核心所在。

3.設計主題討論。主題討論作為課程教學模式的重要模塊，也是項目驅動式教學法教學成效的體現。主題匯報中主題的選擇應與領域內前沿的研究熱點緊密銜接。以水泥基材料研究的新進展為導向，引導學生圍繞主題以小組合作的方式開展調研及試驗工作，教師從旁指導，使學生直接參與項目過程，從而調動學生的積極性和主動性，提高學生的科研興趣和主動性，驅動學生思考問題的方法，培養學生解決問題的能力。

三、項目驅動式創新思維在《水泥基材料科學》中的教學實踐

1.緊扣經典理論內容。水泥基材料的經典理論內容是研究生必須學習的必要知識體系基礎，吃透教材對整個教學內容的開展來說是非常基礎且必要的一個環節。教材中的教學內容主要圍繞水泥和混凝土的結構與性能等經典理論內容展開。緊扣這些經典理論內容，不僅可以為學生的專業知識的學習打下良好的基礎，而且有利于學生構建整個水泥基材料的知識體系。每次在最后一節課針對課堂講授內容拋出拓展性問題，驅動學生思考，引導學生積極、準確、專業地表達，培養學生的專業素養。

2.分析典型科研項目。引入典型科研項目，有助于學生對實際項目的了解，提高學生學習的興趣，使其能更好地將專業知識、基礎研究和工程應用結合起來，增強其理論聯系實際的能力。（1）典型研究項目圍繞科學問題展開。科研項目的分析可以啟發學生的科研思路，引導學生就如何開展科研項目、如何尋找研究點并切入研究角度等進行深入的思考。以地聚合物研究為例，啟發學生對比思考傳統水泥材料與新興地聚合物材料的反應過程及反應機理，將現有研究與經典理論聯系起來，開拓了學生的科研思路，啟發了學生的創新思維。（2）典型工程項目針對應用問題展開。由實際工程上“脫硫石膏的資源化”，拋出“大量的脫硫石膏該如何處置”。從脫硫石膏的基本物化性能入手，結合工程實際應用的需求，確定脫硫石膏資源化的利用途徑，為實際應用提供理論指導。

3.分享主題討論成果。結合水泥基材料領域的新理念和新動向，優選了新型低碳水泥、海綿城市、蒸壓加氣制品和固廢資源化處置等研討主題。每個主題由五位同學進行匯報展示。從最終的呈現效果來看，學生們不僅完成了經典理論的學習，還能從經典理論學習中引發思考，同時這也體現出項目式驅動創新思維的教學模式有一定的教學成效，驅動了學生的獨立思考，啟發了學生的科研思路，培養了學生的創新思維。小組成員相互合作，相互督促，也充分體現出團隊合作能力和團隊協作精神。小組合作的模式充分調動了小組成員的積極性，當小組討論每個成員的切入點時，小組成員對大主題都會有更深入的認識與了解。除了給定的主題，學生還根據自己的興趣點，結合研究熱點，針對3D打印混凝土及相變材料在水泥基材料中的應用做出了有一定深度的匯報。其間，教師起到引導學生激發更廣闊的發散思維的作用，學生們提出的新的研究點及對某一研究點的深入思考等也側面反映了項目驅動式教學模式培養了學生的探索熱情和創新精神。

四、總結

《水泥基材料科學》是材料學科的一門特色課程。為了滿足社會對水泥基材料的需求，順應研究生教學改革和提升教學質量，學科團隊一直在探索《水泥基材料科學》新的教學模式。實踐證明，項目驅動式創新思維的教學模式卓有成效。學生們通過經典理論的學習打下了良好的基礎，形成了系統的水泥基材料知識體系;項目的引入拓寬了學生的科研思路，激發了學生的科研興趣;主題匯報模塊的設計，使學生對水泥基材料的新領域新進展有了較為深入的了解，驅動了學生思考和解決問題的方法;同時，小組合作的模式也有效地調動了學生參與的積極性。

參考文獻：

[1]宋朝霞，俞啟定.基于翻轉課堂的項目式教學模式研究[J].遠程教育雜志，2014，（1）：96-104.

[2]許江.產品設計專業“遞進項目驅動式”教學模式研究[D].無錫：江南大學，2017.

[3]劉獻君.論“以學生為中心”[J].高等教育研究，2012，（8）：1-6.

Study on the Cultivation of Project-driven Innovative Thinking in Cement-based Materials Science

GUO Xiao-lu，XIONG Gui-yan，YANG Jun-yi，WU Kai，XU Ling-lin

（Department of Civil Engineering Materials，School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）

Abstract：With the advancement of postgraduate curriculum reform，in order to improve teaching quality and strengthen students' innovative thinking，the teaching mode of project-driven innovative thinking was proposed.The core of this mode is to combine the traditional teaching contents with the latest research and application，to achieve the transformation of the three centers，and to emphasize traditional teaching mode and project-driven model advancing together.The teaching contents are centered on the textbooks，typical projects and themes.The teaching mode of project-driven innovative thinking has been applied to the teaching of cement-based materials science and achieved great teaching effectiveness.

Key words：project-driven mode;innovative thinking;cement-based materials science