土木工程材料課程教學(xué)方法改革與創(chuàng)新

黃 謙 （長(zhǎng)江師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，重慶 408100）

土木工程材料是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是其重要的質(zhì)量基礎(chǔ)。材料的基本性能、選擇、存儲(chǔ)、使用方法以及后期維護(hù)等，均顯著影響著土木工程結(jié)構(gòu)的正常使用性和安全性，任何一環(huán)節(jié)的失誤都可能造成其質(zhì)量缺陷。因此，土木工程材料課程是高等院校土建專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修基礎(chǔ)課，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握常用土木工程材料的基本性能、應(yīng)用方法，獲得土木工程材料的一些實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)技能，能正確選擇與合理使用土木工程材料。然而，土木工程材料涉及的內(nèi)容比較廣泛，邏輯性不強(qiáng)等，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，使得學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。因此，如何提高該門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)效果，是授課教師在教學(xué)過(guò)程需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 土木工程材料課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 課程內(nèi)容繁多且課時(shí)不足

以長(zhǎng)江師范學(xué)院為例，本課程選用的教材為焦寶祥主編的《土木工程材料》（第二版），該教材共有12章的理論課程與1章的實(shí)驗(yàn)課程。其中，課論章節(jié)主要包含金屬材料、天然石材、無(wú)機(jī)膠凝材料、混凝土、建筑玻璃與陶瓷、合成高分子材料、瀝青與瀝青混合材等內(nèi)容，涉及的材料主要有十余大類(lèi)、幾百個(gè)材料品種，而各章節(jié)之間缺少聯(lián)系、相互獨(dú)立。同時(shí)，各材料的基本性質(zhì)、使用方法、選擇方式等介紹以文字?jǐn)⑹鰹橹?。此外，本課程的學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)（32理論學(xué)時(shí)+16實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)）。學(xué)生難以在較短時(shí)間學(xué)習(xí)并掌握如此多內(nèi)容，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，覺(jué)得枯燥乏味，教學(xué)質(zhì)量降低。

1.2 教學(xué)內(nèi)容更新滯緩且授課方式缺乏創(chuàng)新

目前，本課程的教學(xué)主要是講解傳統(tǒng)土木工程材料，這對(duì)于學(xué)生了解材料的基本性能等方面是必要的。但教材涉及的傳統(tǒng)土木工程材料多是幾十年前的研究成果，部分材料可能已被取消或者禁止生產(chǎn)，部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也已被更新。然而，近年新材料不斷出現(xiàn)，新工藝不斷誕生。新材料越來(lái)越多地應(yīng)用于土木工程建設(shè)中，其不僅性能優(yōu)異，還能降低生產(chǎn)成本、達(dá)到節(jié)能減排的目的，而這些新材料并未在教材中涉及或及時(shí)更新。

同時(shí)，教師的授課方式仍較為落后，還是以講解傳統(tǒng)材料為主，而極少介紹新材料。這樣，學(xué)生覺(jué)得課程枯燥、興趣不高。同時(shí)，在今后工作中遇到新材料時(shí)，也會(huì)顯得手足無(wú)措。

1.3 課程思政融入教學(xué)過(guò)程較為滯后

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程。如前所述，土木工程材料對(duì)工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量起著決定性作用。因此，如何將思政教育融入土木工程材料課程教學(xué)中，也是授課教師必須進(jìn)行的重點(diǎn)教學(xué)工作。這要求學(xué)生在具備專(zhuān)業(yè)綜合能力的同時(shí)，更應(yīng)該樹(shù)立高尚的工程素養(yǎng)和愛(ài)國(guó)情懷。然而，目前教師在教學(xué)過(guò)程中仍主要是講授教材中的知識(shí)點(diǎn)，而忽略了引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)良好的思想道德素養(yǎng)。

2 針對(duì)存在的問(wèn)題提出的改革與創(chuàng)新方案

2.1 優(yōu)化并整合教學(xué)內(nèi)容

由于課程內(nèi)容涉及繁多且課時(shí)安排較少，對(duì)此將原有教學(xué)內(nèi)容做出了適當(dāng)調(diào)整。例如，將專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)或目前使用較少的材料，如合成高分子材料與木材等，調(diào)整為學(xué)生自學(xué)章節(jié)?？紤]到金屬材料、無(wú)機(jī)膠凝材料、混凝土、瀝青等為常用的基礎(chǔ)性工程材料，故增加了相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)課時(shí)。同時(shí)，減少其他次要建筑材料章節(jié)的學(xué)時(shí)，如天然石材、建筑砂漿、墻體材料與建筑玻璃陶瓷等。這樣，學(xué)生更清楚本課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，化繁為簡(jiǎn)，以提高學(xué)習(xí)的積極性。

此外，整合關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的章節(jié)內(nèi)容。例如，將材料的耐久性、水泥石的腐蝕與防護(hù)、混凝土的耐久性等內(nèi)容以一個(gè)專(zhuān)題的形式進(jìn)行融合，系統(tǒng)講解水泥和混凝土的耐久性破壞機(jī)理、防護(hù)措施等，并介紹目前相關(guān)研究的進(jìn)展與熱點(diǎn)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法

由于土木工程材料種類(lèi)眾多，且教材多以文字?jǐn)⑹鰹橹鳎绻處熑圆捎脗鹘y(tǒng)講授的方式，則無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。因此，在授課時(shí)可以借助多媒體媒介，以多元化的方式（短視頻、圖片動(dòng)畫(huà)）把專(zhuān)業(yè)知識(shí)融入其中。同時(shí)，利用“雨課堂”等新興網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以在線提問(wèn)，并設(shè)有互動(dòng)討論區(qū)。在課堂利用學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布“問(wèn)題”，學(xué)生在線回答，并及時(shí)查看結(jié)果，增加了師生互動(dòng)，進(jìn)而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

此外，在教學(xué)過(guò)程中增加新材料和新工藝的介紹，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授建筑砂漿章節(jié)時(shí)，引出“建筑3D打印技術(shù)”，介紹該技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程、材料特性、技術(shù)特點(diǎn)以及其應(yīng)用前景等。在講授混凝土與墻體材料時(shí)，提出“廢棄的混凝土或磚塊能否破碎后，作為骨料用于成型新的混凝土？”的問(wèn)題，這樣便引出“再生骨料混凝土”的概念，并介紹其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)以及研究和應(yīng)用現(xiàn)狀等；在石膏章節(jié)，講解到“生產(chǎn)建筑石膏的原材料除了天然二水石膏外，還可以利用工業(yè)副產(chǎn)品石膏”時(shí)，重點(diǎn)引出本地區(qū)存在的大量“磷石膏”，并介紹“磷石膏”的來(lái)源、生產(chǎn)建筑石膏的現(xiàn)狀及存在的技術(shù)難點(diǎn)，這樣不僅引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)節(jié)能減排的意識(shí)，還能激發(fā)他們的科研興趣。

2.3 課程思政融入教學(xué)過(guò)程

在講授土木工程材料的發(fā)展進(jìn)程中，突出我國(guó)悠久的建筑發(fā)展歷史和所取得的輝煌成就，以增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感。在講授天然石材時(shí)，介紹坐落于河北省趙縣的趙州橋，其是世界上現(xiàn)存年代久遠(yuǎn)、跨度最大、保存最完整、世界橋梁史上首創(chuàng)“敞肩拱”結(jié)構(gòu)的石拱橋。在講授無(wú)機(jī)膠凝材料章節(jié)時(shí)，引出我國(guó)南北朝時(shí)期出現(xiàn)的“三合土”建筑材料，是由黃土、石灰和細(xì)砂組成，可加糯米、蛋清、紅糖以及動(dòng)物血等添加劑，并且明朝《天工開(kāi)物》和清朝《宮式石橋做法》等史料已記載了“三合土”的制備工藝。

在介紹新工程材料科技發(fā)展的同時(shí)，突出我國(guó)在新材料、新工藝方面的重大技術(shù)，以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷。例如，在講解金屬材料時(shí)，引出我國(guó)國(guó)家體育場(chǎng)——鳥(niǎo)巢，它將中國(guó)傳統(tǒng)文化中的鏤空技術(shù)、陶瓷的紋路以及現(xiàn)代最先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完美地融合在一起。在講解混凝土?xí)r介紹“港珠澳大橋”，運(yùn)用了多項(xiàng)混凝土新技術(shù)，以達(dá)到超高力學(xué)性能和耐久性能，破解了多項(xiàng)世界技術(shù)難題。通過(guò)向?qū)W生展示我國(guó)這些舉世聞名的現(xiàn)代工程，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和精益求精的“工匠精神”，并讓學(xué)生培養(yǎng)崇高愛(ài)國(guó)主義精神。

強(qiáng)調(diào)土木工程材料對(duì)工程質(zhì)量的重要作用，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)工程責(zé)任意識(shí)和職業(yè)操守。在課程上，向?qū)W生展示由于材料質(zhì)量缺陷引發(fā)的重大工程事故。如2011年武夷山公館大橋發(fā)生坍塌事故、2019年長(zhǎng)沙某住宅商住混凝土重大質(zhì)量事故等，以強(qiáng)調(diào)材料的選擇、生產(chǎn)、使用、檢驗(yàn)評(píng)定、儲(chǔ)運(yùn)、保管等環(huán)節(jié)的絲毫失誤都可能造成工程質(zhì)量缺陷，甚至造成重大工程質(zhì)量事故。同時(shí)，在講解土木工程材料相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的重要性，并且要求學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。例如，在混凝土配合比試驗(yàn)中，要求學(xué)生按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)操作，同時(shí)與未按標(biāo)準(zhǔn)的情況（如隨意加拌合水、振搗不充分等）進(jìn)行對(duì)比，分析各組試件力學(xué)性能的差異性，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的重要性。使學(xué)生在未來(lái)建設(shè)工作中謹(jǐn)記工程安全重于泰山，培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)以及遵紀(jì)守法的意識(shí)。

3 結(jié)語(yǔ)

土木工程材料作為土建專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)好本課程對(duì)于學(xué)生掌握相關(guān)材料特性以及正確合理選用材料具有重要作用。由于本課程涉及內(nèi)容眾多、課時(shí)安排較少，同時(shí)新材料不斷涌現(xiàn)等，這就要求授課教師需緊密貼合新時(shí)代發(fā)展并綜合專(zhuān)業(yè)需求，通過(guò)不斷的教學(xué)改革與創(chuàng)新，改善土木工程材料授課背景，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的土建類(lèi)高水平人才。