張仁巍，田爾布

(三明學院 建筑工程學院， 福建 三明 365004)

應用型本科高校土木工程材料課程教學改革研究

張仁巍，田爾布

(三明學院 建筑工程學院， 福建 三明 365004)

應用型本科院校是以培養(yǎng)應用型人才為主。針對土木工程材料教學中存在的問題，優(yōu)化教學內(nèi)容，通過課堂教學方式和實踐教學的改革，尋求適合應用型本科院校的土木工程材料教學方法。經(jīng)過教學改革后，教學和實驗課程教學效果良好。

應用型本科院校；教學內(nèi)容；實踐教學；教學改革

向應用型本科院校轉型的高校，大部分是2000年后才升本的院校，與傳統(tǒng)研究性高校相比，其具有年輕教師多，科研力量薄弱，培養(yǎng)的學生畢業(yè)后主要是走向就業(yè)崗位，繼續(xù)深造的少。所以，以成果為導向，各課程需重視工程應用，特別是專業(yè)基礎課、專業(yè)課。

《土木工程材料》是一門土木工程專業(yè)都必須開的專業(yè)基礎課，不同專業(yè)方向，側重點有所不同，主要還是講述工程中常用的鋼材、水泥、混凝土、砂石、瀝青等。傳統(tǒng)的教學活動與教材均偏重理論教學，不注重實驗。根據(jù)部分用人單位反映現(xiàn)在大學畢業(yè)生實踐動手能力差，工程材料知識匱乏，很多畢業(yè)生連最基本材料密度、坍落度等測試都不會[1-4]。為此，分析土木工程材料教學中的不足，優(yōu)化教學內(nèi)容，通過課堂教學方式和實踐教學的改革，尋求適合應用型本科院校的土木工程材料教學方法。

1 教學中存在的問題

大部分教材中，土木工程材料分為教學與實踐兩個部分，教學部分為32學時，實踐部分為8～16學時，由于土木工程材料所含內(nèi)容龐雜、內(nèi)容相互交叉，且多為實踐和工程經(jīng)驗總結的，對于應用型本科院校來說，眾多教材教學內(nèi)容和編排，理論性東西太多，大部分教材主要存在如下問題：

(1)以某一具體原材料為章節(jié)，如水泥、石灰、石膏等，過多介紹其原材料的特性，而弱化了其在工程應用特性，如混凝土、三合土等，且未與施工相結合。

(2)大部分土木工程材料教材未根據(jù)不同專業(yè)方向進行不同側重點編排，在有限課時里，很難讓教師上課時面面俱到且又不走馬觀花。

(3)實驗部分，幾乎所有教材只編寫了砂石、水泥的密度等原材料實驗和混凝土實驗，而對像木材、鋼筋等觀摩性認識，卻幾乎沒有涉及。

(4)知識點太零碎，不同章節(jié)的相聯(lián)系的知識點沒有很好體現(xiàn)出來。

除了教材問題，在現(xiàn)實教學中，大部分高校在實踐教學上也存在著一些問題：

(1)大部分應用型高校實驗室，建材類儀器相對較少，很多實驗如密度、篩分、混凝土成型等，只進行觀摩實驗。

(2)學生動手機會少，對儀器原理理解少，以致對材料性能影響了解不透徹。

(3)學生對實驗數(shù)據(jù)抄襲嚴重，不理解實驗數(shù)據(jù)是對材料真實特性反應。

朝應用型本科院校轉型的學校大部分是新建本科院校，基本上是2005年左右以后剛升為本科，擴招力度大，學?；A設施相對不足，部分的班級超過45人，師生比較低，經(jīng)常合班上課，實驗人員缺編，理論課教師通常要兼顧實驗。學生相對素質比老本科院校差一些，學習自主性差；應用本科學校近些年大規(guī)模招聘教師，年輕教師太多，缺乏社會、工程實際經(jīng)驗，很多老師同時上幾門課程，疲于應付課堂教學，無法兼顧學生實際掌握知識情況，以致用人單位對畢業(yè)生適應工作能力與知識掌握情況反映普遍較差。

2 教學內(nèi)容優(yōu)化

2.1 應用型人才的教學目標

對于應用型高校，土木工程專業(yè)學生畢業(yè)后主要從事設計、施工、監(jiān)理、項目管理等工作，土木工程質量最終都跟土木工程材料有莫大的關系，土木工程材料也是日后繼續(xù)深造和參加各種職業(yè)資格考試必備知識。因此，根據(jù)成果導向方法對土木工程材料進行系統(tǒng)的分析，重新制定不同土木工程專業(yè)方向工程材料教學大綱，理論上掌握材料的特性與其工程應用性能之間關系，從實踐上認識材料性質對工程質量變化影響。

2.2 優(yōu)化教學內(nèi)容

應用型本科高校學生畢業(yè)后絕大多數(shù)是走向工作崗位的，大部分高校在大三進行專業(yè)分方向，土木工程主要有建筑工程(或稱結構工程)、橋梁與隧道工程、巖土工程、公路與城市道路、鐵路工程等。根據(jù)專業(yè)方向，可以把土木工程材料分為通用材料和分方向材料；根據(jù)材料特性，可以分為基本狀態(tài)特性和專業(yè)特性；根據(jù)材料種類，可以分為結構類、墻體類、功能類；根據(jù)材料品種，可以分為水泥、砂漿、混凝土、鋼材、瀝青、木材、石材、石膏、菱苦土、水玻璃等。由于不同專業(yè)，對土木工程材料的要求有所不一樣，可以有針對性地進行授課，具體見表1。

優(yōu)化前優(yōu)化后上課時間大一、大二大二、大三所有方向房建市政道橋內(nèi)容第一塊(基本狀態(tài))密度(包括密度、表觀密度、堆積密度)、孔隙、空隙；材料力學性質，強度、比強度、彈性、塑性等；材料與水相關的特性，有親水性、憎水性、吸濕性、吸水性、耐水性、抗?jié)B性、抗凍性等；材料的熱性質，有熱容性、導熱性、熱變形性；材料的耐久性，有酸堿鹽侵蝕等第二塊(通用材料)水泥、石灰、混凝土、木材、鋼材等。主要介紹材料的生產(chǎn)、品種、分類，材料的技術指標與要求，材料的選用，材料的應用。第三塊(分方向)瀝青、瀝青混合料、高性能混凝土、鋼結構材料、涂料、塑料、燒結磚、玻璃、絕熱材料、吸聲材料、穩(wěn)定類材料、石材等鋼結構材料、涂料、塑料、燒結磚、玻璃、絕熱材料、吸聲材料瀝青、瀝青混合料、穩(wěn)定類材料、石材等瀝青、瀝青混合料、穩(wěn)定類材料、石材等

隨著科技發(fā)展，那些能耗高的、不環(huán)保材料會慢慢被淘汰，綠色環(huán)保的新型材料會不斷出現(xiàn)，教師要通過各種渠道不斷更新知識，不僅要在課堂讓學生學會關注材料發(fā)展，也要讓學生養(yǎng)成終身學習的習慣。

3 理論教學方式改革

傳統(tǒng)教學方法通常是從第一章開始依次講授，教師注重課堂教，這樣會出現(xiàn)課堂氛圍差、教師唱獨角戲情況。而土木工程材料是一門理論綜合實踐性較強課程，教師必須更新教學理念，堅持因材施教，根據(jù)學生反映調(diào)整教學方法。

土木工程材料課程通常安排在第三至第五學期，而實習課程安排第五至第七學期，所以大部分學生對土木工程材料的理解是基于課堂的教師講述和PPT資料，同時大部分工程材料又是日常生活中常見到的。所以上第二塊通用材料和第三塊分方向材料時，教師應多舉例工程應用案例，鼓勵學生講述對所見到材料的理解，充分調(diào)動學生學習積極性，參與課堂討論。

在工程應用案例教學中，注意案例來源應貼近生活，案例的難度根據(jù)教學反映靈活組織，多方面引導學生參與問題的討論和解決。同時案例不能過度使用，需與教學任務相結合，與材料特性、章節(jié)復習相結合。相關研究表明[6]，案例教學可以降低高分低能現(xiàn)象，使學生意識到工程材料應用特性，符合應用型學生培養(yǎng)的導向。

案例1：如石灰應用問題?，F(xiàn)象：某施工現(xiàn)場急需石灰砂漿?，F(xiàn)場有生石灰、消石灰粉、生石灰粉。施工人員選了價格較為便宜的生石灰，并馬上加水配制石灰膏，再配制石灰砂漿。但是粉刷幾天后，石灰砂漿出現(xiàn)凸起、開裂等裂縫，請試分析裂縫產(chǎn)生原因。分析：由于生石灰是塊狀，在未磨細就直接加水配置砂漿，使石灰砂漿中可能存在顆粒狀的過火石灰，數(shù)日后部分過火石灰在已硬化的石灰砂漿中熟化，體積膨脹，以致產(chǎn)生膨脹性裂紋，根本原因是該石灰的陳伏時間不夠。若選用生石灰粉，其在磨細過程中，把過火石灰磨成細粉，易于克服過火石灰在熟化時造成的體積安定性不良的危害。

案例2：如膨脹水泥與膨脹劑的應用。泰國曼谷年降雨量 2000～3000mm，雨期長達6個月，使館區(qū)地勢低洼，暴雨后地面積水深達500mm，其某工地在該使館工程，樓板、公寓、地下室、室外游泳池、觀賞池的混凝土中采用U型膨脹劑(UEA)防水混凝土。摻UEA的混凝土用內(nèi)摻法，UEA的用量為水泥用量的12%，經(jīng)長時間使用未發(fā)現(xiàn)混凝土收縮裂縫，效果好。因為硅酸鹽水泥水化收縮，會產(chǎn)生裂縫。為此，引入膨脹組分如明礬石、石灰等以補償收縮，或產(chǎn)生自應力。

又如某建筑工地大體積混凝土，結合水泥的特性，分析在澆筑前應注意哪些問題，同時澆筑后又可能會產(chǎn)生哪些問題。工程材料知識點比較宂散，可以利用教學案例串聯(lián)知識點，從分析工程案例中展示材料特性，培養(yǎng)學生分析問題的能力，同時教師可利用事故分析過程中，對知識點進行總結歸納。

4 實踐教學模式改變

實驗設施、教學經(jīng)費不足是應用型本科院校遇到的普遍問題，根據(jù)傳統(tǒng)教學理念，大部分教師與學生不重視實驗課、動手能力差等。所以為了培養(yǎng)應用型畢業(yè)生，需對實踐教學進行改革、建設，也是應用型高校教學改革的關鍵之處。

4.1 綜合實驗教學模式

根據(jù)土木工程材料教學大綱，實驗主要是密度、砂石篩分、膠砂、混凝土力學性能等，主要針對通用材料，且實驗過程基本按實驗室規(guī)程來操作，而未考慮工程實際條件，易致課堂知識與實驗相脫節(jié)。為此，我們對實驗內(nèi)容進行調(diào)整，開設綜合實驗，即材料基本特征實驗數(shù)據(jù)應用至配合比等實驗，改變了傳統(tǒng)一課一數(shù)據(jù)的單一模式。

在綜合實驗過程中，學生固定分組，從第一次實驗課時就進行總體布置，讓學生心里有個總體規(guī)劃，認真完成每一次實驗。如混凝土實驗，完全模擬工地實驗進行操作，學生實驗安排：第一次，原材料基本實驗，包括水泥密度、砂石表觀密度等；第二次，骨料篩分實驗，算出細度模數(shù)和級配；第四次，露天骨料含水率實驗；第五次，混凝土和易性、試塊成型、強度實驗。學生完成前四次的實驗后，根據(jù)已完成各項數(shù)據(jù)，計算配合比，再通過第五次實驗進行和易性調(diào)整，強度實驗。

綜合實驗使學生不僅理解了原材料基本參數(shù)準確性對實際工程的影響，也有利于整個實驗設計、計算、操作及結果分析處理，提高學生解決實際問題能力。

4.2 觀摩實驗教學

混凝土實驗室是各個分專業(yè)都要做的實驗，而針對路橋專業(yè)的，還需進行瀝青混合料實驗，但是瀝青混合料實驗，在實操上，比較難以展開。所以我們通過視頻觀摩、或者現(xiàn)場觀摩進行實驗教學。同時，在實驗室，除了上述動手實驗是增加學生認識材料外，一些高校施工館、建筑模型等也是很好的教學資源。而一些如石灰、水玻璃、瀝青混合料、水管、木材節(jié)理等，卻很難通過分組實驗進行實驗教學，通過觀摩實驗加深對材料認識。

4.3 與科研相結合的實驗教學模式

應用本科院校的教師，雖然科研不是其主要工作內(nèi)容，但是教師科研可以極大促進教師對教學的理解。讓學生走進科研，參與科研實踐，加深學生對課堂教學的認識。為了滿足學生參與科研興趣，學校每年都會安排一些項目，在教師指導下書寫申請書、實驗、結題等，不僅能夠為希望進一步的學習深造的學生打下了堅實的基礎，還能為教師科研提供實驗幫助，達到雙贏的效果。

近些年，建筑工程學院老師主要從新型材料研究讓學生積極參與，研究方向有：鋼渣混凝土、尾礦渣混凝土、再生混凝土等。每年基本有40～50名學生可以直接參與實驗，通過這些實驗可以讓學生加深對土木工程材料的認識。近三年學生發(fā)表論文達30余篇，激發(fā)了學生進一步深造動力，每年考上研究生年年遞增，今年達15人。

5 課程考核改革

改革之前課程考核方式如下：70%期末成績+30%實驗成績，其中實驗成績主要以學生實驗報告為主。隨著教學內(nèi)容的改革，課程考核也隨之改革，現(xiàn)在把實驗課作為一門獨立的課程進行單獨考核，同時把科研納入第二課堂進行學分考核，但是考核時，把課堂考核、實驗考核、科研考核相互關聯(lián)起來，具體如下：課堂考核分為兩種方式，(1)不參與科研的，考核1=20%平時(包括作業(yè))+80%期末成績；(2)參與科研的，考核2=10%平時(包括作業(yè))+20%科研(參與項目情況，包括論文)+10%實驗+60%期末。實驗考核也分為兩種，(1)不參與科研的，考核1=60%平時(操作)+40%實驗報告(數(shù)據(jù)記錄、計算過程)；(2)參與科研的，考核2=40%平時(操作)+20%科研(參與項目情況，包括論文)+40%實驗報告(數(shù)據(jù)記錄、計算過程)。第二課堂學分，參與此方面科研項目0.5分，有發(fā)表論文的加1分。

6 結語

通過近些年的教學改革，分析土木工程材料教學中的不足，優(yōu)化教學內(nèi)容，改變課堂教學方式和實踐教學，同時加大學生實驗動手能力的考核，不僅調(diào)動了學生學習的積極性，提高了解決工程實際問題的能力，還通過相關的實驗培養(yǎng)科研嚴謹?shù)膽B(tài)度和團結協(xié)作的精神，提高了學生就業(yè)競爭力。

[1]朱朝艷,劉紅艷,董錦坤,劉敬宇. 土木工程材料實驗教學改革研究與實踐[J]. 遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版),2016,(5):132-134.

[2]戴銀所,徐迎,李朝甫,丁建黨,龔自明. 基于知識分層的土木工程材料課程教學設計與實踐[J]. 高等建筑教育,2016,(1):117-120.

[3]趙磊. 地方本科院校轉型背景下的土木工程材料課程改革[J]. 新鄉(xiāng)學院學報,2015,(11):74-76.

[4]劉贊群. 土木工程材料課程實驗考核方法的研究[J]. 高等建筑教育,2015,(1):132-135.

[5]吳金航,朱德全. 應用型地方高校課堂教學元評價研究——以貴州省某應用型高校課堂教學評價為例[J]. 國家教育行政學院學報,2016,(5):60-66.

[6]聶憶華,曹國娥,王功勛,馬繽輝. 土木工程材料課程“學促教”教學模式及效果評價[J]. 高等建筑教育,2015,(6):108-112.

On Teaching Reform of Civil Engineering Materials Course in Application-oriented University at Undergraduate Level

ZHANG Ren-wei, TIAN Er-bu
(College of Civil Engineering and Architecture, Sanming University, Sanming Fujian 365004, China)

The application-oriented university focuses on applied talents training. According to the existing problems in the teaching of civil engineering materials course, the paper optimizes the teaching content, and carries out reforms in teaching methods and practice teaching to seek the teaching method of civil engineering materials suitable for application-oriented university. The reformed teaching and experimental teaching receives positive response.

application-oriented university; teaching content; practice teaching; teaching reform

TU5-4

A

1674-344X(2017)8-0095-04

2017-06-19

三明學院教育教學改革項目(J1420)；福建省高等教育教學改革研究項目(JZ160186)

張仁巍(1982-)，男，江西萬年人，講師，博士生，研究方向為土木工程材料。