尹迪

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;土木工程;建筑材料;教學(xué)改革

應(yīng)用型本科是我國(guó)為了更好地促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才提出的教育理念。應(yīng)用型本科意味著高等院校的辦學(xué)定位不再以“學(xué)術(shù)型”為主，高校應(yīng)該更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，在教學(xué)中突出體現(xiàn)“應(yīng)用”二字。目前，隨著我國(guó)土木工程相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，很多高校創(chuàng)建了土木工程專業(yè)。土木工程是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)，主要研究的是各種土建工程在建造過(guò)程中用到的科學(xué)知識(shí)與技術(shù)手段?！敖ㄖ牧稀闭n程是土木工程專業(yè)必修的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程，為了更好地響應(yīng)我國(guó)對(duì)應(yīng)用型本科建設(shè)的要求，需要對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革，培養(yǎng)具有豐富的土木工程專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的高素質(zhì)、應(yīng)用型人才。

1土木工程“建筑材料”課程的任務(wù)和特點(diǎn)

1.1任務(wù)

土木工程“建筑材料”課程的任務(wù)是讓學(xué)生掌握常用的土木工程建筑材料的種類、性質(zhì)及應(yīng)用，了解建筑工程材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及材料與設(shè)計(jì)參數(shù)和施工措施之間的關(guān)系，還有如何改善建筑材料性能，幫助學(xué)生掌握重要的土木工程建筑材料實(shí)驗(yàn)方法、基本實(shí)驗(yàn)操作技能以及分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告的能力[1]。通過(guò)學(xué)習(xí)土木工程“建筑材料”，使學(xué)生在今后開(kāi)展不同的土木工程實(shí)踐項(xiàng)目時(shí)，能夠合理選擇和使用建筑材料，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定理論知識(shí)基礎(chǔ)。

1.2特點(diǎn)

1.2.1課程知識(shí)面比較廣

土木工程“建筑材料”課程知識(shí)面廣、學(xué)科內(nèi)容復(fù)雜，課程教學(xué)中涉及的建筑材料種類十分豐富，包括水泥、混凝土、砂漿、無(wú)機(jī)氣硬性膠凝材料、建筑鋼材、防水材料、高分子材料、隔熱保溫材料等。隨著我國(guó)科技水平的提高，出現(xiàn)了很多新發(fā)現(xiàn)或者新合成的建筑材料，因此，課程內(nèi)容不斷更新，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容也越來(lái)越多。

1.2.2課程實(shí)踐性比較強(qiáng)

除了要掌握各種土木工程建筑材料的性質(zhì)、用途和使用方法，課程還包括各種檢測(cè)方法和實(shí)驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。另外，課程還要求學(xué)生正確掌握各種材料的選擇和使用方式，因此，在課程學(xué)習(xí)中，需要與土木工程實(shí)際相結(jié)合，增加學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)。

1.2.3課程內(nèi)容聯(lián)系不緊密

目前，我國(guó)土木工程“建筑材料”課程大多以敘述性的理論知識(shí)為主，教材涵蓋的建筑材料種類十分復(fù)雜，應(yīng)用面也比較廣，涵蓋了工業(yè)與民用建筑、公路、鐵路、隧道、橋梁等工程項(xiàng)目，而且這些教學(xué)內(nèi)容之間存在聯(lián)系性不大和系統(tǒng)性不強(qiáng)的問(wèn)題，例如水泥和建筑鋼材這兩種建筑材料，狀態(tài)和基本物化性質(zhì)完全不同，因此在施工過(guò)程中的用途也不同，而且單論水泥這一種建筑材料，在國(guó)標(biāo)GB175—2007中就被分為六大類，每一類水泥的組成和應(yīng)用都不同。比如硅酸鹽水泥，因?yàn)槠淇箖鲂詮?qiáng)，所以更適用于嚴(yán)寒地區(qū);再如火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，通過(guò)向普通硅酸鹽水泥熟料中加入火山灰質(zhì)混合材料和石膏，產(chǎn)生了耐磨性和抗硫酸鹽腐蝕性能[2]。這也說(shuō)明了對(duì)土木工程“建筑材料”課程而言，每一種建筑材料的學(xué)習(xí)都是獨(dú)立的內(nèi)容，不同材料之間無(wú)法建立緊密的聯(lián)系，這也增加了課程學(xué)習(xí)的難度。

2土木工程“建筑材料”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

2.1教學(xué)內(nèi)容更新不及時(shí)，學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)存在滯后性

目前，很多高校土木工程“建筑材料”教學(xué)內(nèi)容比較陳舊，沿用的教材大多還是很多年前編寫(xiě)修訂的，因此，教材內(nèi)容缺少當(dāng)前社會(huì)土木工程建筑材料發(fā)展的最新成果。我國(guó)的科研水平比較高，在土木工程建筑材料方面有很多創(chuàng)新性的研究和前沿課題，例如在2021年召開(kāi)的綠色建筑與前沿材料專題的泰山學(xué)術(shù)論壇中，山東大學(xué)某教授提出了寬禁帶和超寬禁帶材料，這是一種半導(dǎo)體材料，如果研究成功，可以實(shí)現(xiàn)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)國(guó)防安全具有重要意義。然而，因?yàn)榻滩母虏患皶r(shí)，學(xué)生在接收建筑材料最新研究?jī)?nèi)容方面存在一定的滯后性，不利于培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。除此之外，很多高校的教材也沒(méi)有及時(shí)將國(guó)家出臺(tái)的最新政策和建筑材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)納入教學(xué)內(nèi)容，如隨著環(huán)保形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，國(guó)家發(fā)改委和住建部出臺(tái)了《綠色建筑行動(dòng)方案》，要求在“十二五”期間大力發(fā)展綠色建筑、推廣綠色建材的使用，這也意味著未來(lái)綠色建材在建筑材料市場(chǎng)的需求會(huì)大幅度提升，這也成為土木工程建筑材料專業(yè)學(xué)生的重要發(fā)展方向之一，而如果高校未及時(shí)更新這些內(nèi)容，對(duì)學(xué)生以后的就業(yè)就可能會(huì)造成一定的影響。

2.2課程資源得不到開(kāi)發(fā)，教學(xué)模式過(guò)于單一化

因?yàn)橥聊竟こ獭敖ㄖ牧稀闭n程有較多的敘述性理論知識(shí)，所以很多高校依然沿用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，在課堂上，教師以講授教材上的理論知識(shí)為主，照本宣科，沒(méi)有對(duì)課程資源進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)利用。課程中有很多實(shí)驗(yàn)性的內(nèi)容，且教材知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)生活中有比較強(qiáng)的應(yīng)用性，所以實(shí)踐課程占比較大，但受課時(shí)數(shù)、場(chǎng)地和學(xué)校課程資源的限制，難以過(guò)多地安排實(shí)踐課內(nèi)容，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得不到提升，進(jìn)入工作崗位后，難以做到活學(xué)活用，不利于土木工程專業(yè)技能人才的培養(yǎng)。在進(jìn)行教學(xué)考核時(shí)，依然以卷面成績(jī)這類終結(jié)性評(píng)價(jià)方式為主，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的形成性評(píng)價(jià)比較少[3]。

3土木工程“建筑材料”課程教學(xué)改革

3.1加強(qiáng)理論教學(xué)知識(shí)各章節(jié)之間的聯(lián)系

因?yàn)椤敖ㄖ牧稀闭n程所涉及的材料種類十分豐富，所以在教學(xué)過(guò)程中要突出理論知識(shí)的重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)于建筑材料的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，材料的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是比較重要的知識(shí)點(diǎn)，材料的性質(zhì)決定了材料的應(yīng)用，所以在講解材料的相關(guān)性質(zhì)時(shí)，可以結(jié)合材料在土木工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用案例，加深學(xué)生的印象。另外，還可以將材料的組成、構(gòu)造、生產(chǎn)工藝、功能應(yīng)用和發(fā)展方向串聯(lián)起來(lái)，加強(qiáng)內(nèi)容之間的連接，形成清晰的知識(shí)脈絡(luò)，這樣更有利于學(xué)生吸收理論知識(shí)。

3.2增加實(shí)驗(yàn)探究類課程安排

在教學(xué)安排中增加實(shí)驗(yàn)探究類課程，讓學(xué)生多進(jìn)行材料性能研發(fā)和改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，一方面可以讓學(xué)生掌握目前材料市場(chǎng)的發(fā)展方向，另一方面可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐技能。

以混凝土材料教學(xué)為例，不同組分的混凝土材料具有不同的力學(xué)性能、抗腐蝕能力和抗?jié)B性，礦渣、粉煤灰、沸石粉是比較常用的可改善混凝土材料性能的物質(zhì)。其中，礦渣是高爐煉鐵過(guò)程中鐵礦石中的SiO和AlO等雜質(zhì)與石灰CaO反應(yīng)，并在急劇受冷狀態(tài)下形成的疏松多孔的微細(xì)顆粒，可以有效改善混凝土的強(qiáng)度和耐久性;粉煤灰的主要成分是SiO、AlO和FeO，與Ca（OH）反應(yīng)得到硅酸鈣和鋁酸鈣，可以更好地提升混凝土的和易性，通常用于耐腐蝕性和抗?jié)B建筑工程中;沸石粉的來(lái)源是天然的沸石巖，在自然界中資源豐富，屬于綠色環(huán)保材料，在一定程度上可以提高混凝土的和易性和強(qiáng)度。通過(guò)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，調(diào)整和優(yōu)化上述組分的比例得到新型混凝土材料，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提升。

在對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以實(shí)際案例為導(dǎo)向創(chuàng)建問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。例如針對(duì)高速公路路面破壞的問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)研究，采用能量特征演化實(shí)驗(yàn)法研究混凝土強(qiáng)度等級(jí)和道路破壞能量變化之間的關(guān)系[4]。所依據(jù)的實(shí)驗(yàn)原理是熱力學(xué)第一定律，混凝土在受力后能夠?qū)⑽盏哪芰哭D(zhuǎn)變成彈性能和耗散能，根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)原理，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用單軸等幅重復(fù)荷載作用，也就是單軸加載作用代替卸載作用，根據(jù)混凝土單軸加載時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線以及彈性能的可逆性原理，使用初始彈性模量計(jì)算得到混凝土的彈性能量密度、耗散能密度和吸收能密度，各能量密度計(jì)算公式如下：

通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以計(jì)算，得到上述各能量密度的數(shù)值，進(jìn)而得出混凝土強(qiáng)度對(duì)彈性能密度和耗散能密度的影響。教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析得出“隨著混凝土等級(jí)強(qiáng)度的提高，其彈性能也提高，那么在破壞混凝土路面時(shí)需要的耗散能也越多，混凝土路面越不容易被破壞”的結(jié)論。這不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，還可以進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的邏輯分析能力。

3.3引入BIM技術(shù)輔助課程教學(xué)

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)是以信息技術(shù)為依托，可以把建筑項(xiàng)目中不同階段的數(shù)據(jù)、施工過(guò)程和資源連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的管理[5]。BIM技術(shù)作為一種全新的理念和技術(shù)手段，在當(dāng)前土木工程項(xiàng)目中占據(jù)重要的應(yīng)用地位，因此，可以把土木工程“建筑材料”課程教學(xué)與BIM能力培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，在傳統(tǒng)的“建筑材料”課程結(jié)構(gòu)中，引入BIM教學(xué)代替部分課程內(nèi)容的教學(xué)，尤其是在實(shí)踐性內(nèi)容教學(xué)中，穿插滲透BIM軟件實(shí)操模塊的練習(xí)，這樣也可以將復(fù)雜的實(shí)際工程項(xiàng)目案例引入“建筑材料”教學(xué)中。實(shí)際工程項(xiàng)目案例囊括了工程的結(jié)構(gòu)、施工條件和施工環(huán)境，而這些因素都決定了建筑材料的選擇和使用，因此，案例的引進(jìn)也提高了“建筑材料”課程與土木工程專業(yè)其他課程的相關(guān)性，BIM軟件實(shí)操模塊教學(xué)流程如圖1所示。

3.4建立多元化評(píng)價(jià)體系

根據(jù)“建筑材料”課程敘述性內(nèi)容多和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，建立項(xiàng)目化評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)化評(píng)價(jià)、形成化評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)等多元化全面評(píng)價(jià)體系，如圖2所示。

項(xiàng)目化評(píng)價(jià)是指對(duì)學(xué)生完成的工程實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括項(xiàng)目完成的質(zhì)量和項(xiàng)目的創(chuàng)新性、項(xiàng)目報(bào)告的完成、完成項(xiàng)目需要的時(shí)間;團(tuán)隊(duì)化評(píng)價(jià)是指學(xué)生分組合作完成項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，對(duì)團(tuán)隊(duì)完成情況的評(píng)價(jià);形成性評(píng)價(jià)更多的是對(duì)學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià);終結(jié)性評(píng)價(jià)是指期末考試成績(jī)。通過(guò)多元化評(píng)價(jià)體系的建立，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，更有利于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，進(jìn)而可以進(jìn)行針對(duì)化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)的全面協(xié)同發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

“建筑材料”課程是土木工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，其教學(xué)質(zhì)量也是培養(yǎng)土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。為了更好地響應(yīng)國(guó)家大力建設(shè)應(yīng)用型本科的號(hào)召以及解決土木工程“建筑材料”課程教學(xué)存在的問(wèn)題，高校應(yīng)該從豐富教學(xué)手段、建立多元化評(píng)價(jià)體系等角度出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)土木工程“建筑材料”課程教學(xué)改革的研究，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展輸送更多土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才。