高校《土木工程材料》课程主题讨论式教学方法探讨

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  摘 要 《土木工程材料》(或称《建筑材料》)课程是土建类各专业一门专业基础课,内容覆盖面广,各章节独立性强,涉及的材料品种繁多;数理推导少,应用性强,与实际工程有密切关系。传统的授课方式重理论、轻实践,学生难于在学习过程中和工程实际应用结合起来。本文基于多年教学实践和教学方法研究,阐述《土木工程材料》课程采用主题讨论式教学方法的可行性和适用性,并就怎样开展主题讨论式教学提出一系列建议。实践证明,该教学法极大提高学生自主学习的积极性和教学质量,达到培养学生具有材料的综合应用能力和初步解决工程实际问题的教学目标。
  关键词 土木工程材料;教学方法;文献检索;课堂讨论中图分类号:G642 文献标识码:A
  
  AbstractAs a basic specialized course for civil engineering specialties, Civil Engineering Materials (or Building Materials) widely covered the common applied diversified building materials, each of which was independent on one another. There were a little mathematic or logic induction, but many application contents, which closely connected with the civil engineering practices. However, the traditional teaching mode laid much emphasis on theories and little on practices. So it was uneasy for the students to combine the learned in class with the practices. In this paper, based on many years of teaching and research, the feasibility and suitability of the teaching method of subject discuss in class for Civil Engineering Materials course in universities were analyzed by the author. Moreover, a series of suggestions about how to successfully carry out this teaching method were also given. It was manifested in teaching practice that this teaching method remarkably motivated the students’ interest, improved the teaching quality, as well as reached the aim of cultivating the students to apply the knowledge about building materials to preliminarily solve the actual problems in work.
  Key wordscivil engineering materials;teaching method;literature search;class discuss
  
  一、《土木工程材料》课程简介与常用教学方法
  
  《土木工程材料》(或称《建筑材料》)课程是土建类各专业一门重要的专业基础课,其教学目的是使学生获得建筑材料的基础知识,掌握建筑材料的性能、应用及其试验检测技能,以便在今后实践工作中能正确、合理地使用建筑材料,并为学习后续专业课提供基础知识。该课程的特点是:(1)综合性差、系统性差,知识面广,涉及的材料品种繁多,每种材料又要讲述其组成、构造、性能、适用条件等等,概念非常多;(2)数理推导少、理论计算少,逻辑性差;(3)新材料、新品种发展较快,教学内容往往滞后于日新月异的材料发展现状。《土木工程材料》课程一般安排在大学二年级开设,学生已习惯于基础课中公式的变换、习题的演算,缺乏基本的感性认识和工程实践,对于常用建材的组成、结构、性能、使用等大量应用性内容一时难以适应,有一种抓不住吃不透的感觉。传统教学是“教师讲,学生听;教师写,学生抄”的比较呆板的公式化教学模式,重理论、轻实践,不能全面启发学生的思维,忽视学生学习的主动性,耗时费力,教与学双方都感到困难重重。
  国家教育部颁布了新修订的专业目录后,新的土木工程专业覆盖面更宽了,所涉及的新材料、新工艺、新技术相应也就更多了。然而教学体系经过改革,大大压缩了专业课学时,要在有限的时间内,使学生掌握更多的知识和能力,除了对课程体系和内容精心推敲和改革外,还必须千方百计提高教学效率。提高教学效率不能依靠简单的删减和合并课程,而必须对传统的教学方法、手段和工具进行大的变革。因此近年来,不少同行纷纷就《土木工程材料》课程教学方法改革提出自己的见解,主要有演示法、直观法、实践法、案例法和多媒体教学法等等,大大提高了教学质量。
  演示法【1】是指通过实物、试验、多媒体图片或视频等手段演示教学内容,如在讲解水泥的体积安定性时,拿出体积安定性合格和不合格的两块水泥试饼做对比。学生一看到不合格试饼的外观和疏松结构,会很自然联想这样的水泥用到工程中的危害性,再讲不合格试饼产生原因及危害,学生就能很快理解掌握。与演示法相似,所谓“直观教学法”【2】就是将某一物体的实物、模型、结构或某一实验过程,以实物或通过投影、录像等多种媒体手段呈现在学生面前,进行面对面的直观讲解、分析或比较,从而达到了解物体,认识物体,掌握其性质、特征及其应用的目的。这些方法【3】的魅力在于能有效改变学生的懒惰放松状态为主动放松状态,从而充分发挥学生的主观能动性,获得较为理想的教学效果。
  案例法【4】以工程实践所用材料为主,根据教学需要进行加工改造,编制具有实用性的工程案例。如豫西水利枢纽工程“进水口、洞群和溢洪道”标段(n标)为提高泄水建筑物抵抗黄河泥沙及高速水流的冲刷能力,选用原材料为早强型普通硅酸盐水泥,浇筑了28天抗压强度达70MPa的混凝土约50万m3。工程出现了一定数量的裂缝,让学生先阅读及看照片,分析其裂缝产生的原因。这样学生就能深人思索所学理论知识,得出原材料选用不当的结论。通过这样的教学方式,增强学生综合运用知识的能力,使学生认识到作为未来的工程技术人员的使命感和责任感。案例法必须注意所选择案例的实用性、代表性和综合性,也可以理解为一种模拟实践法。
  多媒体教学方法【5】【6】是目前提得较多的一种先进的教学方法,将多媒体教学引入建筑材料教学中,把视频、声频、动画结合起来,使教学内容以直观、生动的形象呈现在学生面前,从而化解教学难点。实践表明,在视、听并用学习的条件下,极大地提高了学生的记忆效率,更易实现教学目的。仅就建筑材料实验课而言,现场演示只能演示实验过程,由于现场场地面积有限,学生容量有限,细节无法兼顾,学生操作后往往只能一知半解。多媒体演示中,宏观上可以表述实验操作整个过程,并用文字和讲解的方式强调细节;微观上可用模拟动画方式展示小至分子间的反应过程,这是现场做不到的。同时,多媒体教室容量大,声像效果好,一次演示即可供相当人数的学生观看,效果与效率可以兼顾,极易受到师生的一致欢迎。
  
  二、主题讨论式教学方法的可行性与适用性
  
  所谓主题讨论式教学方法是指在《土木工程材料》课程教学的某一阶段,学生掌握某一方面教学内容的基础理论知识或基本知识点之后,教师预先提出针对材料综合应用的相关讨论主题和讨论提示,学生课后准备讨论大纲,然后再以课堂集体讨论、各抒己见的形式,在教师的引导下,一步步完成“提出问题—分析问题—解决问题”这一知识掌握和应用的全过程。根据教学内容,也可事先明确教学主题,将基本知识点和教学重点难点贯穿在课堂讨论过程中。根据多年教学实践和教学方法研究,笔者认为《土木工程材料》课程采用主题讨论式教学方法有其可行性和适用性,分析如下:
  1.作为一门典型的专业基础课,《土木工程材料》课程一般开设在土建类公共基础课之后和专业课之前,是一门从注重理论教学、逻辑推理的基础课到侧重分析能力、应用能力培养的专业课之间的过渡课程。伴随着课程性质和教材特点、授课方式的改变,学生的学习方法和学习态度也应该逐步过渡,从过去的理解基本理论、掌握推导过程、记忆公式和知识点等过渡到应用教学基本内容分析和解决实际问题。例如通过掌握某一材料的组成与结构,理解其技术性能和工程特点,进一步分析其应用范围、出现的问题以及改性措施等等。因此,为达到培养学生具有材料的综合应用能力和初步解决工程实际问题的教学目标,有必要改变传统的老师教、学生学的单一模式,而选择《土木工程材料》作为教学方法的过渡课,不但有利于提高本门课程的教学质量,也促使学生改变学习方法,为后续专业课的开设奠定基础。
  2.一般来说大二学生通过近两年的大学学习生活,已逐步适应不同于中学的教学方式和教学环境,自我管理能力大幅度提高,已具备非常强的自学能力。同时,专业课教师的责任并非“填鸭式”的给学生灌输教学内容,灌得越多越好,而在于有效、高效地引导学生在掌握教学大纲内容的基础上,分析和解决实际问题、构建专业知识体系、拓宽专业知识面以及有意识培养学生专业素养。因此,有必要采用“以学生为主体,教师为主导”的启发式教学模式,有利于充分发挥学生的主观能动性,激发学生学习积极性。
  3.《土木工程材料》课程内容覆盖面广,涉及的材料品种繁多,概念多而系统性差,学生上课感到比较枯燥,教师往往感到难以抓住学生注意力,激发学生学习兴趣。然而,该课程的另一方面特点:(1)各章节独立性强,就某一个相对独立的主题进行教学和讨论而不涉及其他学生尚未掌握的内容,完全具有可行性;(2)与工程实际应用关系非常密切,实践证明学生出于对将来所从事行业的好奇和急于了解的心理,对工程实际问题往往兴趣浓郁,主题讨论受到学生的普遍欢迎,讨论气氛非常热烈,教学效果好;(3)新材料、新工艺和新技术日新月异,教材在很多方面远远滞后,有必要适当补充这方面内容。因此,《土木工程材料》课程本身的特点也决定了采用主题讨论教学法有其适用性。
  4.目前国内绝大多数高校采用校园网管理,并通过校园网实现师生免费检索图书馆馆藏资料和查询、下载如“中国知网”等国内科技期刊、硕士博士论文、重要报纸、学术会议论文等全文数据库和部分外文科技论文数据库。学生完全有条件就感兴趣的主题进行文献检索和阅读,为课堂主题讨论奠定基础。值得指出的是,文献检索和查询是基于发达的现有互联网条件下专业课自主学习的一种重要方法,也为学生将来深造、从事科研工作和自己解决实际问题奠定基础,因此专业课教师有责任指导学生进行相关文献检索训练。
  5.很多专业课教师承担了科研项目研究工作,而高校提倡培养大学生科技创新能力,并投入大量人力、物力积极开展大学生科技活动。学生的科研和创新能力不是凭空产生的,专业课教学非常有必要将科研引入教学的思想贯穿于课堂教学始终,实现师生互动,在教学中鼓励哪怕是略显幼稚和不成熟的研究,营造查询文献、学习、笔记、思考、讨论、再思考和总结的科研氛围以及追求真理、敢于直言的学术风气。
  
  三、主题讨论式教学方法的实施
  
  《土木工程材料》课程讨论主题根据授课专业、教学课时、教师实际教学需要而定。以水泥混凝土为例,比较有代表性的部分讨论主题列于表1。《土木工程材料》课程主题讨论式教学方法的实施有如下几个步骤,供参考:
  (一)围绕某一教学内容,教师设计和实施课堂教学,学生掌握基本理论知识。
  (二)教师列出或设置针对教学内容有关的主题:
  1.说明设置主题的目的、意义和背景等,激发学生探索兴趣和积极性。
  2. 分析主题含义,启发学生思路,讨论提示。
  3. 精简资料收集和文件检索范围,指导学生怎样在有限课余时间获得足够的、准确的相关知识。
  (三)学生消化课堂学习内容—自主检索资料—笔记、学习和思考—准备讨论提纲。
  (四)课堂师生互动,鼓励学生各抒己见,自由发表意见,教师通过提示、提问、评述等手段引导讨论进程。
  (五)根据讨论情况,教师总结主题,给出答案,或要求学生根据讨论自己总结,可通过作业形式反映该部分内容讨论或教学的效果。
  


  笔者教学实践表明,《土木工程材料》课程鉴于课程自身特点采用主题讨论式教学法,教学效果显著。教师能紧紧抓住学生注意力,改变过去那种教师若与学生交流少,学生注意力不集中、课堂纪律松懈;若提问,学生往往无准备,哑口无言的局面,实现积极有效的师生互动。学生学习兴趣和积极性大大激发,课堂讨论在热烈、愉快的气氛中进行,易于为学生喜爱和接受,学生变被动学习为主动、自主学习,参与程度提高,获得解决问题的成就感;理解更透彻、记忆更巩固,这一点往往从考试的得失分点体现出来。
  
  四、结束语
  
  高校培养“知识复合型,能力多样型,素质综合型”的具有创新意识和创新潜能的高级专业人才,专业课的教学方法改革势在必行。《土木工程材料》课程作为土建类专业学生一门非常重要的专业基础课,主题讨论式教学法针对该课程自身特点而言,有其可行性和适用性,不失为一种较好的教学方法,而主题讨论法的关键在于教师对课程的精心设计和在讨论过程中的高水平引导。值得强调的是,笔者所谈的主题讨论教学法并非整本教材内容均采用此法,事实上这也是行不通的;而指在教学过程中根据教学实际情况穿插实施某些主题的课堂讨论,突出重点、分析难点和拓宽教材视点,结合本文提到的其他教学方法,取到事半功倍的教学效果,供同行参考。
  
  参考文献
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  作者简介:陈瑜女(1975—12),贵州安顺人,工学博士,长沙理工大学副教授,从事土木工程材料专业科研与教学工作。
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