改進(jìn)“混凝土學(xué)”課程教學(xué)的幾點(diǎn)設(shè)想

陳 躍 姜玉鳳

(湖北理工學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，湖北黃石435003)

0 引言

隨著我國(guó)預(yù)拌混凝土行業(yè)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)混凝土方面的人才需求量也越來(lái)越大，近幾年材料工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)及無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)去向足以說(shuō)明這一點(diǎn)。我校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)是在原材料工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，就“混凝土學(xué)”這門(mén)課程來(lái)說(shuō)，它是材料工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主干專(zhuān)業(yè)課，也是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)主干專(zhuān)業(yè)課之一?！盎炷翆W(xué)”課程的知識(shí)體系具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，同時(shí)理論知識(shí)與研究方法又具有較強(qiáng)的科學(xué)性，而混凝土材料本身使用的廣泛性和綜合性也使得該課程涉及的知識(shí)面相當(dāng)豐富。此外，建筑工程施工技術(shù)和方法的革新，也必須在課程的教學(xué)內(nèi)容中有所體現(xiàn)。為適應(yīng)高級(jí)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)與地方支柱型產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)要求，有必要從“混凝土學(xué)”理論教學(xué)的內(nèi)容與方法、實(shí)踐性教學(xué)的強(qiáng)化手段、課程的考核辦法與評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面加以改進(jìn)。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

為充分體現(xiàn)建筑工程材料的行業(yè)特色，結(jié)合我校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與混凝土行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，“混凝土學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以學(xué)生掌握混凝土的基本理論、基本概念和基本計(jì)算為基礎(chǔ)，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，同時(shí)注重學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。

1.1 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)滲透國(guó)內(nèi)外混凝土科學(xué)的最新研究成果

教學(xué)中全面體現(xiàn)混凝土行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范，國(guó)際上混凝土規(guī)范正由模式規(guī)范向性能規(guī)范轉(zhuǎn)變。性能規(guī)范是建筑技術(shù)法規(guī)層面上的一場(chǎng)深刻革命，在教學(xué)內(nèi)容的組織中應(yīng)體現(xiàn)這場(chǎng)革命的深刻意義，將性能規(guī)范滲透于教學(xué)過(guò)程，同時(shí)結(jié)合典型工程案例將混凝土技術(shù)的最新科研動(dòng)態(tài)與成果介紹給學(xué)生，保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，如新的成型方法:澆注成型、原位成型、膠態(tài)成型法、碾壓成型法等;新的養(yǎng)護(hù)方法:高溫養(yǎng)護(hù)、微波養(yǎng)護(hù)、二次蒸壓養(yǎng)護(hù)等［1］，以培養(yǎng)學(xué)生研發(fā)新產(chǎn)品的能力。

1.2 經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)上應(yīng)灌輸數(shù)值混凝土理論

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐給我們積累了豐富的關(guān)于混凝土組成材料、制備工藝和施工技術(shù)方面的知識(shí)，但混凝土在很大程度上仍然是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)(感性認(rèn)識(shí))，其中充斥了眾多的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)法則，大部分內(nèi)容屬于描述性的，混凝土配合比部分雖然涉及了一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，但很大一部分是建立在經(jīng)驗(yàn)公式基礎(chǔ)之上的。受時(shí)空的局限，混凝土性能的預(yù)見(jiàn)性非常有限，人們不得不經(jīng)常對(duì)公式和法則進(jìn)行修正，十分被動(dòng)。這種建立在純粹的現(xiàn)象學(xué)手法基礎(chǔ)之上的傳統(tǒng)混凝土研究使學(xué)生誤認(rèn)為混凝土是一門(mén)純粹的經(jīng)驗(yàn)學(xué)科，沒(méi)有可研究的深層規(guī)律性，從而失去對(duì)混凝土課程的學(xué)習(xí)興趣。

為了給課程教學(xué)帶來(lái)活力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，對(duì)于混凝土材料的理論解析知識(shí)的介紹，可通過(guò)追蹤國(guó)際上最新研究成果加以補(bǔ)充。比如骨料的幾何性質(zhì)(砂石的粒形、粒徑、粗細(xì)分布等)對(duì)于混凝土性能的影響，歷來(lái)只有利用級(jí)配曲線對(duì)骨料性能的優(yōu)劣進(jìn)行判斷，沒(méi)有合適的方法去度量、評(píng)定，因而，定量化、數(shù)值化也就無(wú)從談起。在講授骨料性能的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可適當(dāng)補(bǔ)充骨料幾何形狀的模擬，結(jié)合圖形識(shí)別技術(shù)和分形理論［2］，將用以表征粒形的研究成果呈現(xiàn)給學(xué)生。在認(rèn)真研究材料組分、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，深入闡明結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系，進(jìn)而逐步做到按指定性能設(shè)計(jì)和制備材料，這是混凝土科學(xué)必然要走的道路。在課程講授中，要在保證一定廣度的基礎(chǔ)上，增加知識(shí)的深度，保證學(xué)生具備應(yīng)有的現(xiàn)代混凝土領(lǐng)域理論素養(yǎng)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)混凝土科學(xué)進(jìn)行深入研究的熱情。

1.3 教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)整體論思想

分解論方法是造成混凝土技術(shù)中許多浪費(fèi)的原因，這使得愈來(lái)愈多的混凝土學(xué)者意識(shí)到用整體論方法［3］進(jìn)行混凝土技術(shù)研究和工程實(shí)踐的價(jià)值。例如對(duì)于堿－骨料反應(yīng)(ASR)造成的混凝土劣化問(wèn)題，不能采用無(wú)風(fēng)險(xiǎn)策略，拒絕使用高堿水泥，拒絕使用許多僅在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有活性的骨料礦藏。根據(jù)整體論觀點(diǎn):“要侵蝕并引起損傷，所有3個(gè)要素(混凝土有足夠的含堿量、足夠數(shù)量的活性骨料、足夠的水份)必須同時(shí)存在。”并且在潮濕環(huán)境中堿－骨料反應(yīng)生成膠體的膨脹壓，不大可能在一個(gè)設(shè)計(jì)良好的鋼筋混凝土構(gòu)件中引起龜裂。這表明，不需要在水泥制造中排除高堿原材料，或在混凝土配制中排除活性骨料，條件是混凝土結(jié)構(gòu)在其使用年限中能始終保持干燥且有適當(dāng)?shù)呐浣??？梢酝ㄟ^(guò)工程實(shí)例進(jìn)一步證明這一觀點(diǎn)的正確性:像丹麥、冰島這樣的小國(guó)家，當(dāng)?shù)貨](méi)有低堿水泥并富產(chǎn)活性骨料，在利用含有高堿水泥和活性骨料的混凝土中加入火山灰摻合料(即燒粘土或硅粉)，這種應(yīng)對(duì)堿骨粒反應(yīng)的低風(fēng)險(xiǎn)策略顯然是整體論的體現(xiàn)，它不僅可以就地取材，避免材料浪費(fèi)，而且促進(jìn)了硅粉、粉煤灰等一些工業(yè)廢渣的利用，改善了混凝土耐久性。

建立與環(huán)境友好的混凝土技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念的培養(yǎng)必須從大學(xué)開(kāi)始。在實(shí)施“混凝土學(xué)”教學(xué)時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用整體論方法去處理混凝土耐久性和大量工業(yè)副產(chǎn)品無(wú)污染的處置問(wèn)題，并貫穿混凝土課程教學(xué)的始末，這也是發(fā)展整體論混凝土技術(shù)的關(guān)鍵。

1.4 重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

理論教學(xué)中，應(yīng)結(jié)合學(xué)科特色和實(shí)驗(yàn)室的科研新成果，介紹混凝土工程中綜合利用工業(yè)廢棄物的相關(guān)技術(shù)，針對(duì)黃石及周邊地區(qū)大量鐵尾礦堆放問(wèn)題，增加鐵尾礦在制備混凝土中的技術(shù)現(xiàn)狀及前景的授課內(nèi)容。同時(shí)結(jié)合國(guó)家建筑節(jié)能的要求，介紹相關(guān)的節(jié)能墻體材料的制備技術(shù)，以增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，體現(xiàn)課內(nèi)與相關(guān)課程的銜接，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。要以學(xué)生應(yīng)用能力的提高和有效服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)學(xué)以致用原則，也為學(xué)生今后進(jìn)行自主創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，要鼓勵(lì)學(xué)生參加各種工科類(lèi)技能大賽以及各類(lèi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新競(jìng)賽。如全國(guó)水泥輕舟賽和混凝土設(shè)計(jì)大賽，就是以一項(xiàng)綜合考察學(xué)生科技制作、藝術(shù)設(shè)計(jì)、科技論文寫(xiě)作與答辯、水上競(jìng)賽和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神的競(jìng)賽活動(dòng)［4］，從設(shè)計(jì)水泥混凝土配比，到制作輕舟、設(shè)計(jì)船身造型都主要由學(xué)生協(xié)作完成，其中的混凝土設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)混凝土教學(xué)方法的探索、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)混凝土的興趣、創(chuàng)新混凝土材料都具有十分重要的意義，通過(guò)參加此類(lèi)競(jìng)賽，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，也鍛煉了學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力、對(duì)外交流能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

2.1 盡可能使用多媒體課件教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)手段是“一張嘴、一支粉筆、一塊黑板”，無(wú)法直觀地展示教學(xué)相關(guān)的資料，還在一定程度上限制了教學(xué)內(nèi)容的廣度。采用現(xiàn)代化的多媒體課件教學(xué)，對(duì)基本概念、復(fù)雜的圖形模擬、動(dòng)態(tài)過(guò)程等內(nèi)容的講解，可利用預(yù)先制作的多媒體課件將文字、聲音、圖像等信息直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，有利于啟發(fā)學(xué)生的形象思維，加深對(duì)基本概念的理解。例如對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的荷載傳遞過(guò)程、混凝土構(gòu)件服役期的受力和破壞過(guò)程等教學(xué)內(nèi)容，用傳統(tǒng)的教學(xué)手段很難表述清楚，而多媒體CAI 課件的動(dòng)態(tài)模擬卻能夠生動(dòng)、直觀地表達(dá)出來(lái)，有利于學(xué)生的理解，同時(shí)起到優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率的作用，還能大大節(jié)約授課學(xué)時(shí);對(duì)于有關(guān)計(jì)算方法和計(jì)算步驟內(nèi)容的講解，則應(yīng)采用現(xiàn)代化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的方式，避免多媒體教學(xué)進(jìn)度過(guò)快導(dǎo)致學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容囫圇吞棗。

2.2 注重學(xué)生專(zhuān)業(yè)興趣的培養(yǎng)

混凝土是一門(mén)專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的課程，但從感性認(rèn)識(shí)上，學(xué)生一般會(huì)很膚淺地認(rèn)為混凝土只是將幾種原材料進(jìn)行混合加水?dāng)嚢璧玫降囊环N混合物，稠了可以加水，稀了可以加干料。如果不采取有效的教學(xué)方法，教學(xué)內(nèi)容很容易被學(xué)生否定，因而不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過(guò)程中，要采取對(duì)策，重視課題的引入［5］:

1)以典型工程案例或者形象生動(dòng)的語(yǔ)言作為引題，例如在講解混凝土耐久性?xún)?nèi)容時(shí)以三峽大壩為案例，講解泵送混凝土內(nèi)容時(shí)以上海金茂大廈、臺(tái)北101 大廈為案例，激發(fā)學(xué)生興趣，講解做到語(yǔ)言凝練，突出重點(diǎn)。

2)課前布置任務(wù)，讓學(xué)生事先了解一些相關(guān)資料，帶著問(wèn)題進(jìn)入課堂，這樣既便于課堂開(kāi)展討論、活躍氣氛，又能開(kāi)拓學(xué)生知識(shí)面。

3)課堂授課時(shí)，要化繁為簡(jiǎn)，內(nèi)容具體化，讓學(xué)生更好地吸收并掌握知識(shí)。

4)課后設(shè)置懸念，利用青年學(xué)生的好奇心，提高他們的專(zhuān)業(yè)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.3 重視學(xué)生獲取新知識(shí)能力的培養(yǎng)

混凝土課程內(nèi)容較廣，知識(shí)更新速度很快，而授課學(xué)時(shí)有限，很多內(nèi)容需靠學(xué)生課后去掌握。對(duì)于非重點(diǎn)、描述性等內(nèi)容，可列出知識(shí)提綱、提出學(xué)習(xí)要求與任務(wù)、布置相關(guān)思考題，要求學(xué)生通過(guò)閱讀教材、查閱相關(guān)文獻(xiàn)、小組討論完成，通過(guò)討論、提問(wèn)、批改作業(yè)等方式檢查學(xué)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力。

3 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

3.1 體現(xiàn)開(kāi)放性和工程實(shí)踐性

為了讓學(xué)生進(jìn)行新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)的探索，可設(shè)立開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可以讓學(xué)生根據(jù)工程實(shí)際自主確定實(shí)驗(yàn)課題。學(xué)生可自由組合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成配合比設(shè)計(jì)、試件成型、性能測(cè)定、數(shù)據(jù)分析處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和科研思維。對(duì)于受實(shí)驗(yàn)室條件限制而無(wú)法開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可利用錄象、動(dòng)態(tài)模擬演示等現(xiàn)代教學(xué)手段完成，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，也可通過(guò)與企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目合作，利用企業(yè)的儀器設(shè)備讓有興趣的學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，充分體會(huì)混凝土的實(shí)踐性特點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)效果，鍛煉學(xué)生的協(xié)作能力。還可不失時(shí)機(jī)地開(kāi)展課程知識(shí)競(jìng)賽或趣味模型制作等活動(dòng)激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研實(shí)踐能力。

3.2 發(fā)揮畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的作用

畢業(yè)實(shí)習(xí)是學(xué)生接觸生產(chǎn)實(shí)際，從理論到實(shí)際，從抽象到具體，運(yùn)用知識(shí)解釋現(xiàn)象和解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。金屬材料工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中，畢業(yè)實(shí)習(xí)是安排在全部課程學(xué)習(xí)結(jié)束后在混凝土企業(yè)進(jìn)行，學(xué)生具備一定的理論基礎(chǔ)，但缺乏動(dòng)手能力。近些年來(lái)，由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)就業(yè)的重要性，一些學(xué)生占用大量的實(shí)習(xí)時(shí)間外出聯(lián)系工作，畢業(yè)實(shí)習(xí)形同虛設(shè)，導(dǎo)致實(shí)習(xí)效果大打折扣，沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。事實(shí)上，認(rèn)真在企業(yè)完成實(shí)習(xí)任務(wù)的學(xué)生在應(yīng)聘時(shí)，其專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)和見(jiàn)解往往更讓用人單位認(rèn)同。因而，學(xué)校、指導(dǎo)老師和家長(zhǎng)要多方配合，妥善處理聯(lián)系工作和畢業(yè)實(shí)習(xí)的矛盾，發(fā)揮實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的重要作用，在實(shí)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作為教室，教師邊講解、邊演示，學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐，真正做到“做中教、做中學(xué)”，既強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，又提高他們的操作技能，也培養(yǎng)了職業(yè)崗位能力，更有助于學(xué)生日后就業(yè)。

3.3 加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)教師工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累

不少教師是從高校畢業(yè)后直接進(jìn)入學(xué)校承擔(dān)教學(xué)業(yè)務(wù)，缺乏工程實(shí)踐鍛煉，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，而“混凝土學(xué)”課程是一門(mén)工程應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，要求專(zhuān)業(yè)教師不僅要具備扎實(shí)的理論知識(shí)和較高的學(xué)術(shù)水平，還要有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐，能在教學(xué)中采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、案例教學(xué)等方法來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)有潛質(zhì)的混凝土的工程應(yīng)用后續(xù)人才。因此學(xué)校應(yīng)定期安排專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)入企業(yè)第一線，提高他們的工程實(shí)踐能力。同時(shí)可利用高校的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為企業(yè)解決實(shí)際工程問(wèn)題。還可聘請(qǐng)理論水平高、經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)專(zhuān)家與相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行交流，取其長(zhǎng)，補(bǔ)己短，提升教師自身的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力，以便更好地指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)。

4 改變課程考核與評(píng)價(jià)方式

“混凝土學(xué)”是一門(mén)應(yīng)用性、綜合性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的一次性閉卷考試決定學(xué)生成績(jī)的方式存在不少弊端，學(xué)生為了應(yīng)付考試考前拼命死記硬背的知識(shí)，不能全面反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力?？己说哪康氖嵌酱賹W(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行消化、吸收。為了使考試成為既考知識(shí)又考能力的一種有效監(jiān)測(cè)手段，考核內(nèi)容與方式既要體現(xiàn)對(duì)知識(shí)的掌握，也要體現(xiàn)工程實(shí)踐性，可將考核內(nèi)容分為2 個(gè)部分:一部分以試卷的形式考查學(xué)生對(duì)基本概念及相關(guān)計(jì)算方法的掌握程度;另一部分可通過(guò)混凝土設(shè)計(jì)的方式，要求學(xué)生在期末考試結(jié)束前以報(bào)告的形式上交，考查學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

“混凝土學(xué)”是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)主干課程之一，對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行有效探索與嘗試，既是迎合社會(huì)對(duì)混凝土人才的需求，也是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的需要。因此，應(yīng)開(kāi)拓思路，大膽實(shí)踐，改進(jìn)教學(xué)方法，提高“混凝土學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)層次。

［1］馮乃謙.混凝土大全［M］.北京:科學(xué)出版社，2005:634－650

［2］徐定華，徐敏.混凝土材料學(xué)概論［M］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002:244－283

［3］Pierre－Claude Aitcin.Cements of yesterday and today:Concrete of tomorrow［J］.Cement and Concrete Research.2000(30):1349－1359

［4］WHUT 水泥輕舟隊(duì).水泥輕舟［EB/OL］.(2012－07－02)［2011－12－05］.http://baike.baidu.com/view/2413818.htm

［5］張建文.混凝土課程應(yīng)用能力的培養(yǎng)［M］.宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，33(4):166－167