土木工程材料課程教學(xué)創(chuàng)新

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摘要：土木工程材料是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課。在其有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)是該課程教學(xué)改革的關(guān)鍵突破口。在理論教學(xué)中引入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源，將學(xué)術(shù)前沿、雙語教學(xué)及創(chuàng)新引導(dǎo)集為一體，在此基礎(chǔ)上，建立配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方法及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地，可以實(shí)現(xiàn)土木工程材料課程理論創(chuàng)新與實(shí)踐創(chuàng)新的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：高校；土木工程材料；創(chuàng)新人才“土木工程材料”

作為土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、高等建筑結(jié)構(gòu)等專業(yè)課緊密相連，更與學(xué)生未來的工作或深造密不可分。該課程的主要教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生合理選擇和正確使用土木工程材料的能力，使學(xué)生掌握常用土木工程材料的檢測(cè)手段、實(shí)驗(yàn)原理、驗(yàn)收中的規(guī)定，了解材料在儲(chǔ)運(yùn)中應(yīng)注意的問題以及防護(hù)的原則，了解材料的發(fā)展趨勢(shì)。土木工程材料的課程特點(diǎn)是知識(shí)面廣、內(nèi)容龐雜、學(xué)科交叉大、邏輯性差、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性也強(qiáng)[1]，一味地采用“填鴨式”教學(xué)，會(huì)讓學(xué)生感到枯燥、乏味，驗(yàn)證性試驗(yàn)的開設(shè)更讓學(xué)生收獲甚少。根據(jù)國(guó)家《“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》[2]，創(chuàng)新型人才是我國(guó)未來發(fā)展的關(guān)鍵，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是在平時(shí)的教育和學(xué)習(xí)中一點(diǎn)一滴積累而成，高校各專業(yè)各課程的創(chuàng)新能力培養(yǎng)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，在課程教學(xué)中為本科生參加科研活動(dòng)創(chuàng)造條件，突出培養(yǎng)各級(jí)在校學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，更是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。土木工程材料的課程教學(xué)包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)三部分，理論教學(xué)僅32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅8學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)為課外完成部分，已有的教學(xué)內(nèi)容安排頗為緊張，在此基礎(chǔ)上，增加額外的學(xué)習(xí)內(nèi)容，只會(huì)讓課程更加冗長(zhǎng)，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。基于此，在內(nèi)蒙古科技大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目的支持下，筆者就如何在有限的教學(xué)課時(shí)下最大限度地引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思路的培養(yǎng)進(jìn)行了探索。

一、土木工程材料理論教學(xué)的創(chuàng)新切入點(diǎn)

（一）數(shù)據(jù)庫(kù)資源與理論教學(xué)的結(jié)合

了解學(xué)科發(fā)展前沿是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)信息化社會(huì)，可利用資源豐富，但思維活躍的大學(xué)生卻無法最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。將圖書館的數(shù)據(jù)庫(kù)資源、谷歌或百度的學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)資源與理論教學(xué)相結(jié)合，不但可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其創(chuàng)新思維，更可為其深造打下基礎(chǔ)。例如，混凝土的耐久性章節(jié)，混凝土的耐久性包括哪些內(nèi)容；如何評(píng)價(jià)混凝土的耐久性；實(shí)際工程中如何提高混凝土的耐久性。可通過以下方式化解知識(shí)的乏味。第一，進(jìn)入中國(guó)知網(wǎng)搜索首頁(yè)，輸入關(guān)鍵詞“混凝土耐久性”時(shí)，搜索結(jié)果中《混凝土材料耐久性指標(biāo)研究》和《混凝土耐久性的研究、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)》正是對(duì)課堂內(nèi)容的補(bǔ)充和擴(kuò)展，《吉林省西部地區(qū)鹽漬土環(huán)境下混凝土耐久性研究》《減水劑對(duì)混凝土耐久性影響的研究進(jìn)展》等論文在課堂上不用打開詳細(xì)瀏覽，只需使學(xué)生了解題目，并進(jìn)行引導(dǎo)，例如基于《吉林省西部地區(qū)鹽漬土環(huán)境下混凝土耐久性研究》，提出內(nèi)蒙古冬季凍害環(huán)境下混凝土的耐久性研究問題，讓學(xué)生作為課堂作業(yè)完成；或者基于《減水劑對(duì)混凝土耐久性影響的研究進(jìn)展》，引導(dǎo)學(xué)生思考已學(xué)的幾種減水劑對(duì)混凝土耐久性的影響；或者在學(xué)生掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生感興趣的問題引導(dǎo)其參加大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。第二，為打開學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，可用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)輔助學(xué)習(xí)。如百度學(xué)術(shù)、谷歌學(xué)術(shù)等。學(xué)生可根據(jù)被引量的高低明確當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，并可根據(jù)相關(guān)搜索詞擴(kuò)展混凝土耐久性的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并與課堂內(nèi)容緊密相連，如鋼筋銹蝕，混凝土碳化、滲透性等都是混凝土耐久性的研究?jī)?nèi)容。

（二）學(xué)術(shù)前沿與理論教學(xué)的結(jié)合

在不增加現(xiàn)有教學(xué)課時(shí)的基礎(chǔ)上，將學(xué)術(shù)前沿與基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)融會(huì)貫通，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的有效途徑。當(dāng)代大學(xué)生課外知識(shí)面廣，好奇心強(qiáng)，將課堂中提到的學(xué)術(shù)前沿與課外創(chuàng)造相連，更能培養(yǎng)其研究與創(chuàng)新能力。例如在功能性及綠色智能化土木工程材料章節(jié)，除傳統(tǒng)的防水、保溫隔熱、吸聲隔聲及綠色建材外，可引入目前研究較熱但未進(jìn)入教材內(nèi)的自修復(fù)混凝土、導(dǎo)電混凝土、融雪化冰混凝土等?；炷磷鳛槭褂昧孔畲蟮某兄亟Y(jié)構(gòu)材料，加入自修復(fù)粘結(jié)劑，可使其對(duì)損傷破壞產(chǎn)生自修復(fù)和再生的功能，具備機(jī)敏特性，成為智能混凝土；加入導(dǎo)電纖維或填料，使其具備壓敏或拉敏特性，可作為功能元件，用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)或交通探測(cè)；對(duì)該種混凝土通電后，使其具備電熱特性，用于融雪化冰，可解決因撒布除冰鹽導(dǎo)致的混凝土耐久性降低的問題，還可解決機(jī)場(chǎng)跑道的安全問題。這些新穎的學(xué)術(shù)前沿知識(shí)不會(huì)增加教學(xué)課時(shí)，但卻能將混凝土的各項(xiàng)性能，如物理性能、力學(xué)性能、耐久性等緊密結(jié)合在一起，有助于學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，拓寬其視野。當(dāng)然，此部分知識(shí)點(diǎn)的講授更不適合于灌溉式教學(xué)，除采用前述中提到的中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)資源或者百度學(xué)術(shù)資源引導(dǎo)學(xué)生探索外，還可采用課間播放視頻的方式進(jìn)行，如TED演講視頻———一種自我修復(fù)的瀝青，及融雪化冰混凝土試驗(yàn)視頻等。

（三）雙語教學(xué)與理論創(chuàng)新的結(jié)合

為使學(xué)生接觸到最新的科學(xué)知識(shí)，雙語教學(xué)已成為大學(xué)專業(yè)課程教學(xué)改革的趨勢(shì)。但限于土木工程材料的教學(xué)課時(shí)，只能在課件中標(biāo)示出專業(yè)詞匯，此時(shí)，將專業(yè)詞匯與百度或谷歌學(xué)術(shù)檢索相結(jié)合成為啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重要突破點(diǎn)?？蓪⑾嚓P(guān)知識(shí)搜索結(jié)果中的一篇文章作為學(xué)生的課堂作業(yè)，讓其進(jìn)行翻譯并思考。

二、土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新切入點(diǎn)

土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)在該課程中占有舉足輕重的地位，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的源泉。將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)合并，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合性和開放性的同時(shí)[3-4]，更應(yīng)探索創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地的建立。

（一）探索實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

在要求學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，綜合利用已有知識(shí)，創(chuàng)造性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目的，使已經(jīng)開設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目逐步向綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)變。目前，內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的規(guī)劃已根據(jù)創(chuàng)新性思路進(jìn)行調(diào)整，主要內(nèi)容如下。第一，水泥基本性能實(shí)驗(yàn)。在確保學(xué)生準(zhǔn)確掌握水泥膠砂強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性基本概念與規(guī)范操作的基礎(chǔ)上，征集學(xué)生在試驗(yàn)過程中有疑義的問題如攪拌速度、養(yǎng)護(hù)溫濕度、水泥水化進(jìn)程等，讓學(xué)生在完成試驗(yàn)報(bào)告的過程中查閱相關(guān)資料解答其中感興趣的問題。第二，增設(shè)特種水泥的實(shí)驗(yàn)。此部分為開放性實(shí)驗(yàn)，不占用實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。如油井水泥，對(duì)比分析并討論實(shí)驗(yàn)效果的不同，進(jìn)而引導(dǎo)有想法的學(xué)生探討油井水泥應(yīng)用中存在的問題及其解決措施。第三，在砂石實(shí)驗(yàn)部分，增加標(biāo)準(zhǔn)砂細(xì)度模數(shù)的測(cè)定，并增加不同細(xì)度模數(shù)砂的設(shè)計(jì)試驗(yàn)。如連續(xù)級(jí)配、間斷級(jí)配及單粒級(jí)設(shè)計(jì)，并將其用于配制同等級(jí)別的混凝土，對(duì)比性能指標(biāo)的變化，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象。第四，在混凝土配合比設(shè)計(jì)部分，除普通混凝土外，鼓勵(lì)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件嘗試制備特種混凝土，如泡沫混凝土、智能混凝土等。第五，在混凝土強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)部分，不同組的學(xué)生可制作不同尺寸的試件，或同尺寸不同配合比的試件，進(jìn)行對(duì)比研究。第六，加設(shè)開放試驗(yàn)環(huán)節(jié)。鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐新思路、新想法。并為可行性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)思路落實(shí)條件。為保證實(shí)驗(yàn)改革部分達(dá)到預(yù)期效果，能夠真正促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的開發(fā)，將此部分放入作業(yè)考核環(huán)節(jié)，以作業(yè)成績(jī)計(jì)入最終綜合測(cè)評(píng)成績(jī)。

（二）建設(shè)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地

創(chuàng)新型人才是指能夠利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)新的工程情況的解決做出有突破性、創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的人才。有目的地對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練與鍛煉，是大學(xué)生成長(zhǎng)為創(chuàng)新型人才的必經(jīng)之路。全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽、全國(guó)混凝土設(shè)計(jì)大賽等賽事的舉行為學(xué)生的創(chuàng)新提供了練武之地，與此同時(shí)，學(xué)校還設(shè)立了大學(xué)生科技創(chuàng)新基金等鼓勵(lì)大學(xué)生的創(chuàng)新?；诖?，土木工程材料課程可完成由理論引導(dǎo)到實(shí)踐參與的創(chuàng)新人才培養(yǎng)一體化設(shè)計(jì)，并已經(jīng)初見成效。在不影響土木工程材料現(xiàn)有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用，是土木工程材料課程改革的要點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)資源的利用，可在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，使其掌握基本的知識(shí)檢索方式，更可拓寬其知識(shí)范圍；開放式地引入學(xué)術(shù)前沿，可在激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)造能力的同時(shí)，為其深造打下良好的基礎(chǔ)；雙語教學(xué)的引入可將大學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)與世界同行發(fā)展接軌；在理論引導(dǎo)的同時(shí)，探索創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地的建立顯得尤為重要。

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作者：董素芬 單位：內(nèi)蒙古科技大學(xué)