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土木工程材料课程教学方法改革与创新

熊春

重庆交通职业学院,重庆市江津区,402247

摘要: 土木工程材料是一切土木工程的物质基础,也是其重要的质量基础。材料的基本性能、选择、存储、使用方法以及后期维护等,均显著影响着土木工程结构的正常使用性和安全性,任何一环节的失误都可能造成其质量缺陷。因此,土木工程材料课程是高等院校土建专业的一门必修基础课,其教学目标是让学生掌握常用土木工程材料的基本性能、应用方法,获得土木工程材料的一些实验检验技能,能正确选择与合理使用土木工程材料。然而,土木工程材料涉及的内容比较广泛,逻辑性不强等,加大了学生的学习难度,使得学生学习积极性不高。因此,如何提高该门课程的教学质量,促进学生达到学习效果,是授课教师在教学过程需要考虑的关键问题。基于此,对土木工程材料课程教学方法改革与创新进行研究,以供参考。
关键词: 土木工程材料课程;教学方法;改革与创新
DOI:10.12721/ccn.2022.157063
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引言

“土木工程材料”课程的核心是围绕土木工程中用量最大的混凝土介绍制备所需的胶凝材料、粗细骨料等的生产、组成、技术性质及其评价方法。最终培养目标是针对具体工程学生具备合理选择材料的能力,达到材尽其用。但是,各种建筑材料的组成、技术性能和评价方法相差甚远,致使各部分的内容相对独立,并且大多数内容还需要记忆,容易使学生感到枯燥乏味,导致学生学习效果不佳。

一、 “土木工程材料”课程教学改革的意义

对“土木工程材料”课程教学模式进行改革,使高校在新工科背景下,结合时代发展要求培养高素质复合型人才,并具备以下专业能力:掌握工程材料完整知识体系;能够运用化学反应机理分析材料的组织、结构和成分,进而确定其工程应用范围;从化学工程与工艺角度对工程材料进行学习和创新;能够解决与工程材料相关的复杂工程问题。在融合教学过程中,化学工程与工艺专业课程相关理论知识为“土木工程材料课程”教学模式的探索与实践提供了理论基础。在融合环境下展开土木工程材料课程,学生可以学到从古至今各类型工程材料的基本性能、制作原理及应用范围,提升学生的民族自豪感,培养其专业情感,达到课程思政的教学效果。同时,学生可通过自主创新设计实验提高逻辑思维,激发学生的专业学习能力以及研究潜能,促使学生对土木工程材料进行创新性实验。这既是对我国当前土木工程行业中材料的传承与创新,也是对土木工程专业教学进行多元化探索的尝试。

二、土木工程材料课程教学中存在的问题

(一)教学内容更新滞缓且授课方式缺乏创新

目前,本课程的教学主要是讲解传统土木工程材料,这对于学生了解材料的基本性能等方面是必要的。但教材涉及的传统土木工程材料多是几十年前的研究成果,部分材料可能已被取消或者禁止生产,部分标准规范也已被更新。然而,近年新材料不断出现,新工艺不断诞生。新材料越来越多地应用于土木工程建设中,其不仅性能优异,还能降低生产成本、达到节能减排的目的,而这些新材料并未在教材中涉及或及时更新。同时,教师的授课方式仍较为落后,还是以讲解传统材料为主,而极少介绍新材料。这样,学生觉得课程枯燥、兴趣不高。同时,在今后工作中遇到新材料时,也会显得手足无措。

(二)缺乏相应的制度

目前,高校课程思政建设多流于形式,并未从根本上进行思政改革,最主要的原因就是缺乏相应的评价及考核制度。例如,仅仅要求高校教师在授课过程中加入思政内容,而在实际的教学大纲、课程目标中并未涉及思政内容,并且课程考核及教师考核中也均未涉及到思政内容,导致大多数高校教师认为只要在授课过程中加入几分钟的思政元素,就已经完成了课程思政建设。

三、土木工程材料课程教学方法改革与创新

(一)优化并整合教学内容

由于课程内容涉及繁多且课时安排较少,对此将原有教学内容做出了适当调整。例如,将专业性较强或目前使用较少的材料,如合成高分子材料与木材等,调整为学生自学章节。考虑到金属材料、无机胶凝材料、混凝土、沥青等为常用的基础性工程材料,故增加了相关章节的学习课时。同时,减少其他次要建筑材料章节的学时,如天然石材、建筑砂浆、墙体材料与建筑玻璃陶瓷等。这样,学生更清楚本课程的学习重点,化繁为简,以提高学习的积极性。此外,整合关联性较强的章节内容。例如,将材料的耐久性、水泥石的腐蚀与防护、混凝土的耐久性等内容以一个专题的形式进行融合,系统讲解水泥和混凝土的耐久性破坏机理、防护措施等,并介绍目前相关研究的进展与热点,以激发学生的学习兴趣。

(二)将“物理化学”理论知识融入“土木工程材料”课程

水泥属于水硬性胶凝材料,是土木工程中非常重要的材料之一,可用“物理化学”的知识对其凝结硬化的初始反应期、潜伏期、凝结期、硬化期进行解释。例如,在初期反应期,水泥与水接触后立即发生水化反应,溶液过饱和后氢氧化钙开始结晶析出。在潜伏期中,水泥表面附着的水化硅酸钙凝胶阻止水泥与水接触,所以该阶段水化反应速度慢,水化放热小;在水泥中掺入石膏起缓凝作用,其机理在于石膏与铝酸三钙作用产生钙矾石沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜,阻碍水化反应,从而延缓水泥凝结时间,而石膏掺入过多则会继续参与反应,形成高硫型水化硫铝酸钙,产生促凝作用且增大体积,这也是部分实际工程稳定性不良的根本原因。因此,在水泥凝结硬化部分引入“物理化学”理论知识,能够让学生从物理化学反应机理了解石膏在水泥水化过程中所起的缓凝、促凝原因,由此掌握选取适宜的石膏掺量以避免出现水泥体积稳定性不良的方法,从而保障实际工程的安全稳定性。

(三)发扬创新精神,树立环保节能理念

国家的发展与进步推动着土木工程行业的发展,人民生活水平的提高对土木工程材料的质量与美观也提出了更高的要求,尤其是在节能环保的时代背景下,人民更加注重对生活健康及居住环境的追求,因此对土木工程材料的性能及能耗要求会更高。在讲授课本中常用的土木工程材料时,也对应介绍些正在研究中的一些新型建筑材料,如3D打印混凝土,特点是无模板、快速成型,可打印出非线性、复杂造型的构件;再生混凝土,将废弃混凝土块经破碎后当作再生骨料配制成新的混凝土;生态砖,利用废弃的挖方以及被破碎后的建筑垃圾压制而成的可用于承重部位的砖,生产过程无污染同时消耗建筑垃圾。创新是一个民族进步的灵魂,同样作为社会中的个体,社会中的任何一个行业,都要有勇于创新的精神,时刻与时代接轨,更好地适应社会发展。

结束语

课程思政是新时代教育背景下国家对高校提出的改革方向之一,这就要求高校专业课教师要意识到课程思政的深刻含义,然后找出与该专业课程相关的思政元素,选择以合适的方式融入到专业课教学中,实现教书和育人相统一的培养目的,努力为国家培养出德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。高校专业课程思政改革势在必行,但任道而重远,需要每位高校工作者合力探索,不断提升自身的思政育人水平。

参考文献

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