建筑材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革探索

商興艷 周中冠 陳娟

摘要實(shí)驗(yàn)課是建筑材料課程中非常重要的一部分，課時(shí)占總課程的1/4。本文分析了建筑材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出新時(shí)代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法，并結(jié)合智慧樹(shù)等線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，探索線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式教學(xué)。使實(shí)驗(yàn)課能更好地將理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)融合到一起，用理論知識(shí)武裝實(shí)踐教學(xué)，用實(shí)踐教學(xué)加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，為學(xué)生以后從事科學(xué)研究或者其他工作打下一定科研和實(shí)踐基礎(chǔ)。嘗試將思政教育融入課堂，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)敬業(yè)、團(tuán)結(jié)友愛(ài)的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞 建筑材料 實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)改革 智慧樹(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.035

Research on Experiment Teaching Reform of Building Materials

SHANG Xingyan， ZHOU Zhongguan， CHEN Juan

（Department of Civil Engineering， Shandong Jianzhu University， Jinan， Shandong 250101）

AbstractExperiment， the period of which is 1/4 of all， is a very important part of building materials course. This paper analyzes the problems existing in the building material experiment class and proposes the experimental teaching reform inthe newtime byadoptingonlineteaching platform，i.e.，zhihuishu， andexploringthe online andofflinehybrid teaching mode. Thus， the theoretical knowledge can be combined better with practical course. The practical course is armed with theoretical knowledge and deepens students’ understanding of theoretical knowledge， and then lay a certain foundation for future scientific research or other work. The authors try to integrate political education into the course and cultivate students’ quality of patriotism and dedication， solidarity and friendship.

Keywordsbuilding materials； experiment course； teaching reform； zhihuishu

建筑材料課程知識(shí)點(diǎn)很多，容易混淆，因此學(xué)生不能通過(guò)死記硬背的方式學(xué)習(xí)這門(mén)課程，而是應(yīng)該從原理上理解，在實(shí)踐中認(rèn)知，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式學(xué)習(xí)。本文以山東建筑大學(xué)開(kāi)設(shè)的建筑材料實(shí)驗(yàn)課為例，剖析本單位建筑材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中遇到的一些問(wèn)題，并探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法。建筑材料課程的實(shí)踐內(nèi)容，即實(shí)驗(yàn)課，目前包括水泥、砂石、混凝土和力學(xué)性能等內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不完善且以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，很難發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)造性，該問(wèn)題也是多數(shù)實(shí)驗(yàn)課程共同出現(xiàn)的問(wèn)題。[1][2]隨著智慧樹(shù)、雨課堂等線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)[3] [4]的出現(xiàn)，以及2020年新冠疫情的影響，實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方法也需要進(jìn)一步改革發(fā)展，一些教師積極探索線(xiàn)上教學(xué)或者線(xiàn)上線(xiàn)下混合的教學(xué)模式。[5][6][7]教師除了教授學(xué)生科學(xué)知識(shí)之外，還應(yīng)將思政教育融入課堂，[8][9]為國(guó)家培養(yǎng)愛(ài)國(guó)敬業(yè)、團(tuán)結(jié)友愛(ài)、有社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德的建設(shè)者和接班人。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

隨著學(xué)校的發(fā)展，學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有了很大進(jìn)步，但是目前仍然存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下一些方面：

課程安排集中。學(xué)校土木工程學(xué)院13個(gè)班級(jí)和管理學(xué)院12個(gè)班級(jí)共約800名學(xué)生的材料課程全部安排在秋季學(xué)期，只有造價(jià)專(zhuān)業(yè)的3個(gè)班級(jí)共120多名學(xué)生安排在春季學(xué)期。而且實(shí)驗(yàn)課只能等學(xué)生上完一半理論課才可以開(kāi)課。同時(shí)，為了提高學(xué)生的參與程度，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)行小組制，每3-5個(gè)學(xué)生組成一個(gè)小組，3個(gè)小組為一批進(jìn)行試驗(yàn)。盡管小組制的初衷是對(duì)學(xué)生有益的，但是兩個(gè)學(xué)期不平衡的課程安排和小組制的課程設(shè)置導(dǎo)致的一個(gè)突出問(wèn)題就是實(shí)驗(yàn)課異常集中。不計(jì)土木工程學(xué)院學(xué)生的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，僅驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就有水泥、混凝土、砂石和力學(xué)四大部分。這對(duì)實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)設(shè)備均造成很大壓力和考驗(yàn)，最終會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍不足，考核制度不完善。建筑材料實(shí)驗(yàn)室僅有4名實(shí)驗(yàn)教師，且大多已快到退休年齡，只能讓部分理論課教師帶學(xué)生實(shí)驗(yàn)課。理論課教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足且沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，教學(xué)效果也會(huì)受到影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理和維修缺少專(zhuān)門(mén)的管理人員，導(dǎo)致當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備遇到故障時(shí)，不能及時(shí)有效的解決問(wèn)題。沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)教師建立完善的考核制度和獎(jiǎng)勵(lì)制度。實(shí)驗(yàn)教師沒(méi)有工作量的要求，也沒(méi)有績(jī)效考核和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，這很大程度上會(huì)降低教師的積極性。

授課方法、考核方式傳統(tǒng)單一。試驗(yàn)授課大多都是常規(guī)的演示性方法，即教師先講解試驗(yàn)過(guò)程，然后學(xué)生按照教師的講解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的授課方式很難提高學(xué)生的積極性，教師也很難把控學(xué)生的參與程度。考核方式較單一，教師基本上是按照簽名表和實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出成績(jī)，對(duì)于一些學(xué)生照抄他人試驗(yàn)報(bào)告的行為很難被發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在試驗(yàn)中的真實(shí)表現(xiàn)也很難被評(píng)定。實(shí)驗(yàn)課時(shí)占總課時(shí)的1/4，且對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)非常重要，而實(shí)驗(yàn)課成績(jī)僅占總成績(jī)的20%，占比偏低，這降低了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以常規(guī)的較簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，試驗(yàn)內(nèi)容較少且缺少更能提高學(xué)生創(chuàng)新能力的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。比如混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)，僅測(cè)試其抗壓強(qiáng)度，而忽視了同樣重要的彈性模量、劈拉強(qiáng)度以及耐久性能的測(cè)試；測(cè)試的也僅僅是普通強(qiáng)度混凝土的力學(xué)性能，而沒(méi)有高強(qiáng)高性能混凝土、受腐蝕混凝土等的力學(xué)性能測(cè)試。鋼材的力學(xué)性能試驗(yàn)僅測(cè)試其抗拉強(qiáng)度，忽視其硬度和疲勞強(qiáng)度。常規(guī)的試驗(yàn)內(nèi)容很難發(fā)揮學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文探索一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法。

在課程設(shè)置上，課程安排盡量均衡，避免實(shí)驗(yàn)課過(guò)于集中。土木工程學(xué)院和管理工程學(xué)院的建筑材料課程安排要協(xié)調(diào)，盡量安排在不同的學(xué)期。尤其對(duì)于管理學(xué)院來(lái)說(shuō)，建筑材料是一門(mén)專(zhuān)業(yè)任選課，課程安排更加靈活，應(yīng)避免扎堆。

在師資上，建議引入專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)人員和設(shè)備維修人員，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師的技能培訓(xùn)。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)教師除帶學(xué)生實(shí)驗(yàn)外，也可以承擔(dān)起設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)任務(wù)。同時(shí)，也應(yīng)配套合理的績(jī)效考核制度和獎(jiǎng)勵(lì)制度。比如合理制定實(shí)驗(yàn)教師的工作量，包括實(shí)驗(yàn)課時(shí)和設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)。教師完成工作量或者超額完成工作量就會(huì)有合理的獎(jiǎng)勵(lì)。

豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重。學(xué)生可以在幾種實(shí)驗(yàn)組合中自由選擇，比如混凝土的力學(xué)性能和耐久性能實(shí)驗(yàn)中，混凝土的抗壓強(qiáng)度測(cè)試可以和劈拉強(qiáng)度測(cè)試或彈性模量測(cè)試組成一組，耐久性實(shí)驗(yàn)可以選擇混凝土碳化實(shí)驗(yàn)或者氯離子侵蝕實(shí)驗(yàn)或凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)等。鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以在不同牌號(hào)的鋼筋中自由選擇，還可以自由選擇是做鋼筋的直接拉伸實(shí)驗(yàn)還是鋼筋的疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)或者鋼筋的冷彎實(shí)驗(yàn)。學(xué)生還可以自由設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，比如設(shè)計(jì)不同混凝土的配合比、配制高強(qiáng)高性能混凝土等。當(dāng)然，這將對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的數(shù)量和技能提出更高的要求。

完善實(shí)驗(yàn)考核指標(biāo)，重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中的表現(xiàn)。重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課，包括線(xiàn)上課程中的表現(xiàn)，比如學(xué)生觀(guān)看實(shí)驗(yàn)課視頻的累計(jì)時(shí)間、次數(shù)，完成線(xiàn)上課后思考題的情況，線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情況、實(shí)驗(yàn)課回答問(wèn)題的情況、實(shí)際操作的情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和結(jié)束后是否維護(hù)機(jī)器等方面。實(shí)驗(yàn)課的最終成績(jī)可以分為三部分，考勤占20%，實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn)占30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%。同時(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)課時(shí)占總課時(shí)的比重以及實(shí)驗(yàn)課的重要性，有必要提高實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占建筑材料課程總成績(jī)的比重。

智慧樹(shù)線(xiàn)上課程與線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課混合式教學(xué)。疫情期間，學(xué)校引入了智慧樹(shù)線(xiàn)上課程平臺(tái)。疫情結(jié)束后，雖然已經(jīng)開(kāi)始線(xiàn)下教學(xué)，但是學(xué)校打算繼續(xù)發(fā)揮智慧樹(shù)的作用，研究線(xiàn)上線(xiàn)下混合式的教學(xué)方法，并據(jù)此積極申報(bào)一流課程。教師可以通過(guò)錄課的方式將實(shí)驗(yàn)課的所有內(nèi)容提前錄制并上傳到智慧樹(shù)平臺(tái)，學(xué)生可以課下預(yù)習(xí)所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)去實(shí)驗(yàn)室操作。這種方式一方面可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面；另一方面，可以增加學(xué)生的選擇權(quán)，讓學(xué)生發(fā)掘自己的愛(ài)好，為學(xué)生以后繼續(xù)從事相關(guān)研究打下基礎(chǔ)。學(xué)生的考勤情況、觀(guān)看課程視頻的情況也會(huì)在智慧樹(shù)上體現(xiàn)并保存下來(lái)，教師可以隨時(shí)下載相關(guān)報(bào)告。

引入智慧樹(shù)教學(xué)平臺(tái)的另一個(gè)好處是學(xué)生可以隨時(shí)復(fù)習(xí)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。即使學(xué)生在線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課中沒(méi)有記住教師講授的一些內(nèi)容，也可以通過(guò)線(xiàn)上平臺(tái)復(fù)習(xí)。而且線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間較緊張，有很多實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)教師很難在線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)課中全部講到，有了線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，沒(méi)有講課時(shí)間限制，教師就可以錄制盡可能完善的線(xiàn)上教學(xué)視頻并上傳。而且教師自己可以反復(fù)觀(guān)看或請(qǐng)學(xué)院教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師觀(guān)看自己錄制的視頻，檢查是否有不小心講錯(cuò)或原本就理解不準(zhǔn)確的地方，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤改正編輯視頻即可。引入智慧樹(shù)教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)的模式，可以更好地實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐內(nèi)容的結(jié)合，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

3思政教學(xué)融入課堂

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但要教授學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)，還要幫助學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重科學(xué)、尊重實(shí)際的精神。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須如實(shí)地記錄，任何時(shí)候都不能肆意篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即使個(gè)別實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與平均值差別較大，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。當(dāng)遇到個(gè)別實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離較大的問(wèn)題，應(yīng)該反思實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和試件的制作過(guò)程是否有失誤，思考如何避免這些問(wèn)題，如何不會(huì)再犯相同或類(lèi)似的錯(cuò)誤。以混凝土強(qiáng)度為例，混凝土本身就是一種非常復(fù)雜的多相復(fù)合材料，強(qiáng)度的離散性非常大，因此，混凝土試塊的強(qiáng)度只要在中間值的±15%以?xún)?nèi)就是合理的。當(dāng)然，混凝土的配合比設(shè)計(jì)、新拌混凝土的流動(dòng)性、振搗時(shí)間、澆筑過(guò)程、加載過(guò)程等很多因素都將影響混凝土的強(qiáng)度值。因此，如果強(qiáng)度值離散性太大或者強(qiáng)度代表值不符合預(yù)期值，應(yīng)該從這些強(qiáng)度影響因素中查找原因。學(xué)生以后無(wú)論是從事科學(xué)研究還是其他工程相關(guān)的工作，都應(yīng)本著實(shí)事求是的精神，不能弄虛作假。從事科研工作要注重自己的科研信譽(yù)，從事其他工程相關(guān)的工作，也要有職業(yè)道德，不能為了私利做出欺騙他人、危害大眾的事情。尤其是一些工程相關(guān)的工作，大都關(guān)系著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，更是需要認(rèn)真嚴(yán)肅對(duì)待。教師需要培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)國(guó)家、熱愛(ài)集體、熱愛(ài)人民的情懷以及重視國(guó)家集體利益的價(jià)值導(dǎo)向。

實(shí)驗(yàn)課還會(huì)幫助學(xué)生培養(yǎng)基本的科學(xué)素養(yǎng)，比如試件的安裝要居中對(duì)稱(chēng)、加載的面要平整光滑、加載之前荷載和位移清零、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后設(shè)備要回荷歸位、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正處理等。實(shí)驗(yàn)的完成需要學(xué)生之間相互幫助，相互協(xié)調(diào)，共同探索分析，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)友愛(ài)的意識(shí)。實(shí)驗(yàn)中遇到問(wèn)題要求學(xué)生首先自己思考解決辦法，探討解決方案，然后再和老師商討確定，這樣既能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生思考的主動(dòng)性，又能保證實(shí)驗(yàn)安全。實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)不是為了培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)備的操作工，而是為了培養(yǎng)具有好奇心、創(chuàng)新精神、較強(qiáng)分析能力和動(dòng)手能力的研究型人才。

4結(jié)語(yǔ)

教學(xué)應(yīng)該是不斷改善、不斷進(jìn)步的一個(gè)過(guò)程，教學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)教學(xué)改革，無(wú)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)課還是理論課都是如此。本文針對(duì)建筑材料實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中遇到的一些問(wèn)題，結(jié)合學(xué)校自身的情況，提出了一些教學(xué)改革的方法，包括課程設(shè)置、師資配置、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)和考核指標(biāo)等內(nèi)容，并嘗試將思政教育融入課堂，培養(yǎng)合格的接班人。當(dāng)然，這些教學(xué)改革內(nèi)容的合理性還需要更多的教師共同探討，改革內(nèi)容能否實(shí)現(xiàn)也需要學(xué)校和教師的共同努力。

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