土木工程材料方向本科生創新實踐能力提升的舉措與成效

孫振平 徐玲琳 朱洪波 張樹青

摘要：本文介紹了同濟大學土木工程材料方向本科生創新實踐能力提升所采取的措施，包括專業實驗、生產實習、材料工程與工藝設計課程內容的改革，材料創新理論與實踐課程的開設，以及材料創新大賽的創辦等。通過教學管理團隊和任課教師的共同努力，土木工程材料方向本科生創新實踐能力有了較大幅度的提升。

關鍵詞：土木工程材料;創新實踐能力;專業實驗;生產實習;工程與工藝設計;創新理論與實踐

同濟大學材料科學與工程本科專業設有土木工程材料、無機材料和高分子材料三個方向。本科生從二年級末開始按照自己的興趣自由選擇一個合適的方向，完成該方向培養計劃所規定的所有課程和實踐、創新內容，合格后方可畢業。作為偏重于實踐和工程應用的土木工程材料方向，教學團隊自然十分注重學生學業階段創新實踐能力的培養。為此，教學團隊在總結現有發展經驗的基礎上，調研了多個國際和國內標桿高校，重點考慮站在國家人才需求的制高點，從專業實驗課程、生產實習、材料工程及工藝設計課程的改革，材料創新理論與實踐課程的開設，以及創新大賽的創辦等方面，提升本科生創新實踐能力。

本文總結教學管理團隊和任課教師采取的各項改革措施和取得的成效，希望得到同行指正。

1. 提升本科生創新實踐能力采取的措施

1.1 專業實驗課程改革

土木工程材料方向的專業實驗課，每個單元安排1-2項性能測試，如硅酸鹽系列水泥的細度、安定性、標準稠度用水量和膠砂強度等，以及普通混凝土的和易性、抗壓強度、抗滲等級和收縮率等。這些實驗相對比較簡單，極少有綜合性、創新性的實驗，提不起學生的興趣，激發不了學生的創新熱情。

考慮到現在許多單項性能的實驗都有視頻資料，學生可以完成更多有難度的實驗，任課教師對實驗內容進行了整合和擴充。考慮到過去的實驗對象基本都是硅酸鹽系列水泥，以及普通流動性、普通強度等級混凝土，而現在工程中已經開始較大比例地應用特殊用途水泥和特性水泥，以及大流動性（甚至自密實混凝土）和高強混凝土（甚至超高強混凝土）、高性能混凝土（甚至超高性能混凝土）。任課教師將常規實驗內容的課時壓縮了1/2，而利用節約的時間安排同學們進行特種水泥（硫鋁酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥）和特種混凝土（自密實高強混凝土）實驗，以及創新性綜合實驗，讓同學們在課時不增加的情況下，掌握了更多的實驗技能，甚至研究技能。

1.2 生產實習改革

過去一直安排學生進駐水泥廠了解水泥生產工藝、生產設備和出廠檢驗，以及進駐預拌混凝土企業了解生產工藝、生產設備、出廠檢驗以及企業管理知識。而現在的土木工程材料，除了結構材料外，功能材料的需求量很大，發展也很快。于是，生產實習的單位中，增加了建筑防水材料企業、建筑保溫系統及配套材料企業等。另外，考慮到我國正在大力推行裝配式建筑，而且裝配式建筑擁有燦爛的未來，生產實習的安排方面也加大了去裝配式建筑構件生產企業實習的學生比例。

1.3 材料工程及工藝設計課程

工程及工藝設計課程，是引導學生從材料研究到材料制備，再向材料工廠化生產和工程應用前進的一門重要課程[1]。這門課程的內容，過去一直以預拌混凝土生產線設計為主，考慮到目前我國預拌混凝土生產工藝和生產設備已經較成熟，而國家正大力推行的預制混凝土生產線設計、設備制造、工藝控制等方面急需大量專業人才，教學內容的改革也就落在如何讓學生適應新發展，將重點放在裝配式建筑需求的預制混凝土的產品設計、生產工藝設計和生產線的設備選型上，同時，還增加了預制混凝土構件于工程現場的安裝和連接等內容。

1.4 開設材料創新理論與實踐課程

開設材料創新理論與實踐課程的目的，在于激發學生的創新熱情、發掘學生的創新潛能，強化學生的創新思維能力以及創新實踐、創新管理和動手實踐的能力，幫助學生理解新材料從研發、試生產到投產再到投入市場的整個過程，培養其從事材料產品研發、落實生產到推廣應用的實踐方法與工具，為他們成長為卓越的材料工程師儲備豐富的理論與實踐經驗。該課程作為材料科學理論學習到創新實踐的重要銜接，管理團隊投入大量精力，特別邀請在材料研究和創新創業方面均有重大建樹的教授擔當主講，學生懷著崇敬的心情學習這門課程，理論聯系實際，課堂結合校外實踐，取得良好的效果。

1.5 創辦創新大賽

各種創新大賽，是檢驗本科生創新實踐能力的重要平臺。為方便學生參加創新大賽，教學團隊不但積極幫助聯系各種比賽組織者，爭取較多參賽名額，而且為保證學生能夠全員參加創新大賽，教學團隊還想盡辦法，發起并主辦“土木工程材料作品設計大賽”，要求學生與國內一流高校的學生同臺競技，檢驗同學們的創新實踐能力同時也檢驗教學團隊和任課老師在學生創新實踐能力提升方面取得的成效。

2. 提升本科生創新實踐能力的收效

提升本科生創新實踐能力的直接效果首先表現在學生參加各種創新大賽所獲得的成績。至今，本科生參加的“土木工程材料作品設計大賽”一等獎一直出在這批同學中，而且獲得的單項獎也比以前有所增加[2]。另外，在“全國混凝土設計大賽”、“材料微觀結構大賽”和上海市新材料大賽中，這批同學都有較佳的表現。

同濟大學材料科學與工程專業本科生雖然畢業后直接走向社會的人數只占總人數的30%左右，短時間內很難從直接就業的這部分同學中看出提升效果，但每年都有4位左右的同學因獲得同濟大學創新創業扶持基金而勇敢地走向創業之路。通過創新實踐能力的提升，70%的讀研同學中，碩士論文和博士論文（直博生）質量有大幅度提高，榮獲校級“學術先鋒”和優秀畢業研究生的人數也有所增加。

筆者有理由相信，土木工程材料方向本科生創新實踐能力提升的舉措是符合社會發展需求的，其成效已經開始顯現。

參考文獻：

[1] 張樹青.材料專業實踐課程教學與考核方式改革[J]. 教育現代化， 2019，6（19）： 46-47.

[2] 孫振平， 徐玲琳， 朱洪波， 等. 通過競賽活動提升學生能力并打通本-碩-博培養隔離帶[J]. 教育教學論壇， 2017， （45）： 220-221.

作者簡介：

孫振平，男（1969.4-），教授，博導，博士。同濟大學材料科學與工程學院。上海市曹安公路4800號同濟大學材料學院，郵編 201804。