基于課程思政的土木工程材料課程設計與實踐

周 揚， 馮 攀， 蔣金洋， 楊樹東

（東南大學 材料科學與工程學院，江蘇 南京 211189）

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。在此背景下，將思政元素融入專業課程教學是高等教育課程改革的必然趨勢和重要方向［1-2］。近年來，全國高校持續推進和深化課程思政建設，已取得了較為豐碩的改革成果［3-5］。

土木工程材料是土建類專業必修的核心課程，推進土木工程材料課程的思政建設，對培養高素質新工科人才具有重要意義［6-7］。本文以課程思政為引領，探索土木工程材料課程與思想政治工作結合的科學途徑，使土木工程材料基礎知識與思政理論同向同行、合理相融，并基于東南大學土木工程材料系優良的師資條件，列舉實例論述展開課程思政的具體舉措，力爭打造土木工程材料課程思政教學高地。

一、土木工程材料的課程特點

土木工程材料課程是土木工程、交通工程等專業的必修課，共計32 學時，以培養學生掌握土木工程材料的基本類別、性質，了解各種土木工程材料在工程應用中的作用，掌握主要土木工程材料的性能及應用技術，為解決土木工程問題打好材料方面的基礎，同時培養和加強學生的社會責任感、職業道德、工程倫理和工匠精神［8-10］。該課程主要有以下特點。

（1）知識點多且瑣碎。土木工程材料內涵豐富，包羅萬象，既包括了混凝土、鋼材、瀝青等結構材料，又有玻璃、陶瓷、聚合物等功能性材料，覆蓋了金屬基、無機非金屬基、高分子基等材料大類。而在每一種材料類別中，又有較多需要記憶的知識點，比如對于混凝土材料，其原材料組成包括了水、砂石、水泥、礦物摻合料和外加劑五種組分，水化產物的結構具有鮮明的多尺度特性（納觀、微觀、階段、宏觀），每一種組分、每個尺度的結構均影響著混凝土材料的強度、耐久性、體積穩定性等性能，知識體系極為龐雜，更新速度快，不易記憶。

（2）工程背景強。土木工程材料是一門以工程為載體的課程。土木工程材料被廣泛應用于土木工程或交通工程中。其中，混凝土材料是全球范圍內用量最多、最廣泛的工程材料，是建造橋梁、隧道、工民建筑的主要材料，鋼材多與混凝土材料配合使用，瀝青則是道路與橋面鋪裝的首選，土木工程材料是確保工程建設質量與安全使用的重要環節；因此，土木工程材料具有很強的工程背景，容易造成學生對知識點的感性認識差，理論與實踐差異大的印象。

（3）試驗環節多。土木工程材料較為重視培養學生的動手能力，課程中包含了較多的試驗環節，比如混凝土的配合比設計、抗壓強度、耐久性、收縮開裂測試，鋼筋的抗拉強度、沖擊韌性測試，瀝青的馬歇爾和抗疲勞試驗等。這些試驗要求學生熟悉國標規范的測試要求，能夠操作不同的儀器設備以精準地完成各項試驗任務，對動手能力的要求頗高。

二、課程思政設計與方法

土木工程材料課程的上述特點為課程思政元素的合理融入提供了契機與途徑。筆者認為，土木工程材料課程的思政元素設計可以大國工程背景為基礎，與教學單元、教學內容一一對應（如表1所示），主要從以下幾個方面展開。

表1 土木工程材料課程教學單元、教學內容、工程背景與思政元素設計

（一） 以大國工程引入激發學生專業熱情

當前，在“碳達峰碳中和”“海洋強國”“交通強國”“西部大開發”等國家戰略和“一帶一路”倡議的引領下，我國正如火如荼地進行大規模基礎設施工程建設，比如：川藏鐵路、青藏公路、港珠澳大橋、渤海灣隧道、白鶴灘水電站等超級工程。在首次課或課程緒論介紹時，可從這部分內容引入，講述只有在中國，通過社會主義集中力量辦大事的制度優勢，在中國共產黨的堅強領導下，才有可能完成這一系列的超級工程，在世界上任何其他國家都不可能實現，引導學生樹立遠大理想和愛國主義情懷，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，全面提高學生思想政治素養。此外，在技術層面，論述我國已經成為名副其實的建造強國，在基礎設施建造技術和土木工程材料工程質量方面均已領先全球，激發學生的專業熱情，肩負起時代賦予的光榮使命，努力進取，砥礪前行。

（二） 以實際工程事故培養學生的工程倫理意識

雖然，在基礎設施建設領域我國以“中國速度”馳名世界，然而，每年由于工程事故而造成的生命財產損失觸目驚心。在土木工程材料課程教學中，以實際工程事故為例幫助學生養成嚴肅認真的設計態度，樹立安全意識，培養學生的社會責任感和使命感。通過學習課程所涉及的混凝土、鋼材、瀝青等材料的各種規范，使學生養成嚴格遵守各種標準規范的習慣，增強遵紀守法意識，培養良好的職業道德；在課堂教學、作業點評等教學環節，注重強調原材料組分的含水率、堿含量控制及混凝土配合比設計中的單位等細節，培養學生敬業、精益、專注、創新等“工匠”精神。

（三） 以工程案例為教學單元培養學生實事求是的作風

針對土木工程材料的知識點多且繁雜、不易記憶的課程特點，以實際工程為教學單元深化學生對知識的形象化認知。邀請工程界人士作報告，做到基礎知識與工程實踐相結合，并從中提煉法治意識、社會責任、工匠精神等育人要素。例如：在講述“混凝土材料的耐久性”章節時，邀請港珠澳大橋的實際建設者對混凝土材料的實際質量控制過程進行講述，明確工程選材時的各項控制指標，以幫助學生認知不同原材料組成對混凝土耐久性的影響規律。此外，以工程案例為教學單元，可使身處課堂的學生貼近實際工程，了解工程需求，書本教材的知識點在實際工程中未必完全適用，上述方案可促使學生將所學知識靈活運用；紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，以工程案例為教學單元，培養學生實事求是的精神，學會用唯物辯證法的思想看待和處理問題，掌握正確的思維方法，養成科學的思維習慣。

（四） 以第二課堂培養學生自主探索能力

針對土木工程材料工程背景強、試驗多的特點，積極開展第二課堂建設，鼓勵學生多參加各類社會實踐活動，積累實際工程經驗，積極參與“全國混凝土材料設計大賽”等相關競賽，更新材料設計理念，提高動手能力。此外，教師應將科研與教學有機結合，將與教學內容密切相關的科研前沿引入課堂，在鞏固學生對書本知識理解的基礎上，引導學生以發展的眼光看待教材上的知識點，培養不斷探索、熱愛科學的精神；同時，在教學過程中應及時發現熱愛思考、科研興趣濃厚的學生，對其因材施教，引導他們積極參加大學生創新實踐訓練項目或教師自身的科研項課題，提高其自主探索未知領域的能力。通過課堂內外、校園和社會的全方位無縫對接，將課程思政元素滲透大學生學習生活的方方面面，逐漸形成以第二課堂為途徑、以實踐教學為載體、以提高自主探索能力為培養目標的“全過程、全方位、立體化、大思政”育人格局。

三、課程思政的實踐與評價——以東南大學土木工程材料系為例

基于上述課程思政設計理念與方法，結合東南大學土木工程材料系的實際情況，課程思政的具體實施與評價手段可從以下幾方面展開，舉例說明課程思政的實施效果。

（一） 行業領軍人物訪談與心得體會

東南大學土木工程材料系以孫偉院士、繆昌文院士、劉加平院士等為學科帶頭人的學術團隊多年來在國家重大工程建設、科學基礎研究、領軍人才培養及國際合作交流等領域碩果累累，可以此為背景講述本專業的學科自信，鼓勵學生積極開展假期社會實踐，采訪土木工程領域的知名企業家和領軍人物等，結合建國七十余年來我國建材行業的發展，撰寫心得體會。以東南大學土木工程材料系17 級本科生為例，先后采訪了中國工程院繆昌文院士、三峽集團李文偉主任、港珠澳大橋管理局蘇權科總工、英國皇家科學院院士Karen教授等行業領軍人物，并將采訪內容與自身心得相結合，出版了圖書《建材人生路》。該書回顧了中國建國七十余年來的建材發展史，總結了東南大學土木工程材料系數十年來的發展歷程，字里行間流露出學生對我國建材未來發展的期待和決心，對身處國際一流學習科研環境的無比自豪。該社會實踐項目榮獲中國青年報“第五屆尋找全國大學生十強暑期社會實踐團隊”榮譽稱號。

（二） 院士師資解析課程難點

“混凝土的體積穩定性”章節通常為土木工程材料課程的一大難點，概念較為抽象，難以理解，單純依靠教師口頭講解教學效果欠佳。東南大學土木工程材料系擁有頂級師資條件，新當選的中國工程院院士劉加平教授在這一研究領域深耕多年，其團隊自主研發的混凝土抗裂性的控制方法與該章節的主要知識點相對應。教學團隊邀請劉加平院士為學生作報告，以實際工程為背景講授混凝土的體積穩定性，使得抽象的概念以工程為載體更加具象化。此外，劉院士結合自身經歷，講述其三十余年率領團隊攻堅克難，研發出國際領先水平的成套混凝土裂縫控制技術，終將產品應用在三峽大壩、太湖隧道等重要工程中，具有我國自主知識產權，引得世界同行爭相學習，以此激發學生的專業自信與民族自豪感。在報告過程中，學生積極思考，踴躍提問，氣氛熱烈，體現了良好的教學效果。

（三） 大國工匠講述工程材料控制細節

基于土木工程材料知識碎片化的特點，以超級工程案例為教學單元，由大國工匠以報告形式講述。例如：結合課程中提到的港珠澳大橋、深中通道等國家重大工程，邀請負責兩大工程建設混凝土材料質量控制的中國交建第四航道工程局總工程師王勝年教授級高工來校作報告，加深學生對混凝土材料力學性能、工作性能、耐久性、體積穩定性控制等相關基礎知識的了解，生動展現了知識在實際工程中的應用。此外，這兩大世紀工程中所應用的若干混凝土質量控制技術，經過數十年的不懈努力，已經超越國外同行，處于世界前列。由此更加激發了學生的愛國熱情和民族自豪感，激勵學生奮發圖強，刻苦學習，早日投身社會主義現代化建設事業之中。

（四） 制定合理課程評價指標

以東南大學土木工程材料系為例，學生的課程成績評定由課外實踐報告、各章節習題、課堂小組協作匯報與期末考試成績四部分組成。課外實踐報告主要為訪問行業領軍人物并撰寫心得。

設置自主選題的課堂小組協作匯報環節，培養學生自主尋找學科研究熱點、收集素材、分析整合、交流合作與英文展示的能力。例如：結合課程礦物摻合料章節，通過講述學院張亞梅教授、高建明教授等學者開展固廢利用研究以提升水泥基材料各項性能的實踐經歷，引導學生切實貫徹“可持續發展”理念，牢記“綠水青山就是金山銀山”的發展方向，自行分組搜集素材，就如何實現“碳中和、碳達峰”的發展目標進行調研，最終進行小組匯報。結果表明，大部分學生的匯報效果良好，報告有深度，有廣度，有的采用全英文模式聚焦固廢材料的濫用和亂用現象，達到了本環節關注工程倫理、培育工匠精神的既定目標。

期末考試環節，注重試題的靈活性與綜合性，緊貼工程背景。如：設置緊扣港珠澳大橋、深中通道等大國工匠報告內容的試題，在考查土木工程材料基本知識點的同時，與國家重大工程實際相結合，使得學生不拘泥于書本，培育基本知識與解決實際問題能力兼備的新工科人才。結果表明，在相關知識點上，學生的正確率較高，表明報告效果良好，聽課效率較高，有效將書本知識與工程實際相結合，表現出較強的解決實際問題的能力。

此外，針對課程思政教學改革效果，對東南大學土木工程材料系的學生進行了問卷調查（如表2）。共回收問卷 28 份，有效問卷 28 份，結果如圖 1。有超過90%的學生認為思政元素的加入激發了專業課的學習熱情，超過90%的學生認為以工程為背景的思政教學方法加深了對專業知識的掌握和理解，超過80%的學生對本課程的考評方式非常滿意。

表2 調查問卷

圖1 問卷調查結果

四、結語

將思政元素融入各專業的課程教學，并立體化地貫穿于教學的全過程與各環節，是新時代高等教育發展的必然趨勢，同時也對高等教育教學工作者提出了挑戰。基于不同專業課特點的課程思政設計理論與實踐方法，需要每一名任課教師在實踐中不斷完善和提高。本文以土木工程材料課程為例，通過深入挖掘本課程中的思政元素，在課程特點分析的基礎上提出了相適應的課程思政方法，并基于東南大學土木工程材料系實況，具體論述了該課程思政方法的實施路徑與評價方式。實踐表明，思政元素的融入有助于激發學生的專業熱情與愛國主義情懷，勇敢地肩負起時代賦予的光榮使命，努力奮斗，砥礪前行。