“土木工程材料”實驗教學的改革與創(chuàng)新

黃 謙 （長江師范學院土木建筑工程學院，重慶 408100）

“土木工程材料”是高等院校土建類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎課，其課程包含理論課和實驗課，以我校為例，理論課為32學時，實驗課為16學時。隨著我國技術產業(yè)的轉型，工程教育越來越受到重視，這要求應用型本科院校傾向于提高實踐環(huán)節(jié)的授課占比，力求培養(yǎng)出一批懂理論、善實踐的高水平應用型人才。土木工程材料是一切工程結構的物質基礎，也是其質量基礎。因此，“土木工程材料”實驗教學在培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新意識、團隊協作和責任意識等方面具有重要作用。然而，目前該實驗課程還是存在師資力量不足、實驗設備陳舊、實驗內容更新不及時、教學方法落后等問題，難以激發(fā)學生的學習興趣，同時也會進一步影響學生對理論課程的學習熱情。因此，對“土木工程材料”實驗教學進行改革與創(chuàng)新十分必要。

1 “土木工程材料”實驗教學存在的問題

1.1 師資力量不足

通常，土木工程學院都更注重引進結構工程、橋隧工程、巖土工程等方向的專業(yè)教師?！巴聊竟こ滩牧稀钡慕虒W任務則主要由這些專業(yè)方向的教師承擔。然而，“土木工程材料”是一門專業(yè)性較強的課程，其涉及內容繁多，涵蓋十余大類、幾百個材料品種，且各類自成體系。同時，其他專業(yè)方向的教師對相關實驗內容也并不熟悉，這使得教師難以在實驗教學中有適當的方法來激發(fā)學生的學習興趣。此外，普通院校的實驗室教師匹配也是不足的，也缺乏對土木工程材料的了解。因此，授課教師不僅要承擔理論課程的教學，還需承擔實驗課的教學任務，這難以保證實驗教學的質量。

1.2 實驗設備陳舊其數量較少

對于地方性普通院校，其經費有限且學科建設還需逐步完善，而土木工程學科涉及的儀器設備種類多且價格昂貴，故需要大量的建設經費。由于“土木工程材料”課程沒有得到足夠重視，相應的實驗建設經費則很少，因此實驗教學設備的采購數量往往不足，且多年都不會更換新設備。因為學生人數較多（一個班約有40名學生）而實驗設備較少，故只能分組進行實驗，通常5～7名學生為一組共用一臺設備，因此學生無法獨立進行實驗，參與實驗的積極性降低，這也造成實驗教學質量下降。此外，由于實驗設備陳舊，不能滿足國家新標準對“土木工程材料”實驗的要求。例如每組學生都按規(guī)定的實驗過程同時進行水泥膠砂實驗，到相同齡期后用同一臺壓力機測試其力學性能，但由于各實驗儀器的準確性降低，因此各組測試數據相差很大。

1.3 實驗內容更新不及時

目前大多數高校開設的“土木工程材料”實驗仍以演示性、驗證性為主，例如建筑材料的基本性質實驗、水泥實驗、砂石實驗、普通混凝土性能實驗等。當然，這些實驗對于學生進一步了解和掌握相關土木工程材料內容是必要的，但是較為陳舊的實驗并不能有效激發(fā)學生的學習興趣。以混凝土為例，近十幾年混凝土技術得到飛速發(fā)展，新型混凝土不斷涌現，混凝土原材料本身也有了巨大變化。因此，教師不能在實驗內容上只涉及傳統(tǒng)材料與傳統(tǒng)測試方法，應該在此基礎上增加一些綜合性、設計研究性的實驗內容。

1.4 課程思政融入教學實驗滯后

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，把思想政治工作貫穿教育教學全過程。課程思政不僅需要融入理論課程，實驗課程也必須進行。土木工程材料自身性質是工程結構質量的基礎，同時其相關的制備、測試等過程也對工程質量起到重要作用。例如混凝土攪拌不均勻、成型不密實、養(yǎng)護不充分等也會嚴重影響混凝土強度。通常，教師在實驗教學中只重視給學生講授實驗的具體操作過程，往往忽略了課程思政的重要性。因此，教師需要在實驗教學過程中引導學生培養(yǎng)嚴謹的工作作風以及良好的安全責任意識。

2 “土木工程材料”實驗教學的改革與創(chuàng)新措施

2.1 重視師資隊伍的建設

加強具有土木工程材料專業(yè)背景的教師引進力度，以土木建筑工程學院為例，目前引進土木工程材料研究背景的年輕教師已達5人，初步形成了該專業(yè)方向的科研和教學團隊。團隊成員每月舉行1次教學研討會，及時討論“土木工程材料”理論和實驗教學的現有問題，并逐步完善和更新實驗教學內容、相互交流教學經驗等。同時，定期舉行土木工程材料相關的小型學術報告會，團隊成員匯報近期的科研成果或學術動態(tài)，并邀請其他專業(yè)方向的教師參與，一起討論相關問題，增加其他教師對土木工程材料的認識，同時聽取他們對實驗課程改革的建議。

此外，注重實驗教師隊伍的建設，應配備相關專業(yè)的實驗教師，定期組織實驗教師到企業(yè)中考察和學習；同時，加強實驗教師與理論教師的交流，做到“理論教師會實驗，實驗教師懂理論”；提高實驗教師待遇，保證實驗課時的分配，對考取各種技能證書的實驗教師給予適當補助，促進他們提升自身業(yè)務水平。

2.2 改善實驗條件

為滿足學生能有多動手操作的機會，高校應加強實驗室建設和儀器設備的采購工作，制定詳細的設備采購計劃，如近期、中期需要采購哪些設備，相應價格和數量多少等。定期做好實驗設備的保養(yǎng)和維護，保證設備的正常使用。同時，對一些測試儀器定期做好校準工作，以保證其測試的準確性。

加強與校外教學實踐基地的深入合作。校外實踐基地通常都具有相關專業(yè)的測試設備和儀器，并且配備有專門的操作人員。以“土木工程材料”實驗教學為例，土木建筑工程學院的一家校外實踐基地是本地區(qū)的建筑材料檢測公司，其實驗室配備了水泥砂漿、混凝土、鋼筋、瀝青等材料的常用儀器和設備。通過深入合作，每年我院會組織學生實地了解實驗內容在企業(yè)中的應用，這不僅激發(fā)了學生的實驗熱情，還有助于他們培養(yǎng)發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力。此外，積極鼓勵學生開展一些綜合性和設計研究性強的實驗項目，并讓他們去這些實踐基地開展相關測試。

2.3 優(yōu)化實驗內容

在演示性、驗證性的實驗基礎上，增加一些綜合與設計的開放性實驗。以水泥膠砂實驗為例，所用膠凝材料只有水泥，但為降低水泥用量以及充分利用固體廢棄物，現代混凝土中往往會加入粉煤灰、礦渣、硅灰等礦物摻合料來取代部分水泥。為了讓學生充分了解這些礦物摻合料對水泥性能的影響，對此授課教師在水泥膠砂實驗基礎上設置了開放性實驗。首先，將學生分為7組，其中一組不摻礦物摻合料、兩組摻20%和40%粉煤灰取代水泥、兩組摻20%和40%礦渣取代水泥、兩組摻10%和20%硅灰取代水泥，其他實驗過程均相同；到規(guī)定齡期后，每組測試相應水泥膠砂試件的力學性能；最后，對所有組的測試數據進行對比與分析。這樣，學生直觀認識到礦物摻合料種類及數量對水泥膠砂力學性能的影響。

混凝土實驗的養(yǎng)護條件為標準養(yǎng)護，然而實際工程的養(yǎng)護條件不同于標準養(yǎng)樣。為讓學生充分了解養(yǎng)護條件對混凝土的影響，授課教師在混凝土實驗基礎上設置了開放性實驗。在混凝土和易性測試結束后，每組學生成型3組混凝土，拆模后分別進行自然養(yǎng)護、水浸泡養(yǎng)護與標準養(yǎng)護；到規(guī)定齡期后，測試3組試件的抗壓強度，最后比較各組混凝土的強度。這樣，學生也直觀認識到養(yǎng)護條件對混凝土強度的影響。通過這些開放性實驗不僅增加了學生的實驗興趣，也讓他們鞏固了理論知識的學習。

2.4 加強課程思政的融入

實驗教學不僅要培養(yǎng)學生的實踐動手能力，更應讓學生培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)。為了讓學生認識到規(guī)范操作對工程質量的重要性，授課教師在混凝土性能實驗中設置了一些變化。首先，向學生介紹幾起重大工程質量事故，而這些事故都是因為施工人員在混凝土成型過程中隨意“加水”造成的。為了讓學生了解“加水”對混凝土強度的影響，在混凝土實驗時，一組按規(guī)定水灰比成型混凝土，另外幾組在混凝土成型時從少到多地加入一定量的額外水；最后到規(guī)定齡期后，測試各組混凝土的抗壓強度并進行比較分析，學生發(fā)現部分混凝土的強度下降了50%～70%，這樣直觀認識到“加水”對混凝土的危害。進而，讓學生謹記在未來建設工作中工程安全重于泰山，培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)以及遵紀守法的意識。

3 結語

“土木工程材料”是高等院校土建類專業(yè)的必修專業(yè)基礎課，其實驗教學對培養(yǎng)理論基礎扎實、實踐能力強的應用型人才具有重要作用。目前，“土木工程材料”實驗教學存在師資力量不足、實驗設備陳舊、內容更新不及時等問題。這就要求授課教師必須對其進行改革與創(chuàng)新，以激發(fā)學生的學習熱情，有助于提高學生的實際動手能力，同時引導學生培養(yǎng)嚴謹的工作作風和良好的工程素養(yǎng)。