土木工程材料课程教学改革措施

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摘要：科技的迅猛发展对土木工程专业学生的综合能力提出了更高的要求。该文通过分析土木工程材料课程在传统教学模式中存在的问题，提出面向新工科建设的教学改革探索方案。该文提出基于多元化教学、模块式教学、探索性实验教学与课程思政教学等方法，结合组内组外考核评价体系来激发学生的自主学习热情、完善学生的知识体系、培养学生的自主创新能力、提高学生的职业道德素质，从而培养出面向未来的新工科人才。

关键词：土木工程材料；新工科；教学改革；人才培养

1引言

为了迎接21世纪的科技革新，响应我国教育改革的战略规划，我国高等院校都进行了工程教育改革，以培养面向未来、面向世界的应用型、创新型高素质工程人才[1-3]。新工科建设作为一项涉及面广、影响力大且具备行业特色的教学改革工程，对我国高等教育的发展具有重大的引领作用。新工科是指工程学科的革新与新生，新工科的建设主要包括：本学科人才团队的搭建、学术研究的开展及专业人才的培养[4-5]。本着以人为核心的理念，人才的培养应是本学科建设面向行业未来发展、推动产业革新的关键[6]。基于用人单位对人才需求的分析，土木工程领域的学生应具备“活学活用”与“技术革新”的能力，如解决工程疑难问题、统筹协调和与时俱进的能力[7]。近年来，随着我国城乡建设政策的推进，该领域不仅对人才的需求量与日俱增，而且对人才的要求也不断提高，主要体现在从单一的技术型、管理型、研究型人才逐步转向应用型、复合型和创新型高素质人才。土木工程材料作为土木工程专业中最重要的基础课程之一，课程内容偏理论化，尤其体现在材料组成、结构、制备方法与性能的关系上。因此，该课程主要以讲授的形式为主，较少培养学生关于材料应用与材料创新等方面的能力[8]。由此可知，开展土木工程材料的教学改革是土木工程专业革新的重要组成部分，也是适应新工科建设要求的必然选择[8-10]。

2土木工程材料课程教学存在的问题

2.1教学内容陈旧，知识拓展不够

传统的土木工程材料教学内容往往缺乏对土木工程材料课程的前瞻性与系统性的考虑[4]，没有结合新型建材和新型建筑等发展动态，没有阐述材料与施工、结构之间的关系以及土木工程材料的创新性研究热点等。而新工科建设的要点之一是“面向未来发展”。因此，我国高等学校需充分发挥科学研究的引领作用，将土木工程材料方面的前沿内容带入课题。同时，高等学校还需将最新的国家政策与行业发展趋势融入课堂，如“十四五”规划对建筑行业在低碳环保方面提出了更高的要求，提出“加快推动绿色低碳发展”；建筑行业针对我国最新的发展规划，将降低碳排放量、生态保护及智能建造等作为近五年的发展重点[11]。通过让学生了解行业的未来发展方向，从而引领学生探索、启发学生思考，培养具有推动行业发展的综合性卓越人才。

2.2教学模式老化，知识系统性不强

土木工程材料课程具有理论性强、应用性强、课时少而内容繁多等特点，课堂上教师一般侧重于讲授课本中的内容，因受制于教学任务、教学活动而难以与新工科人才培养目标相契合[12]。一方面，传统教学中土木工程材料课程各章节的内容繁多但关联性不强，该课程包括石材、石膏、水泥、砂浆、混凝土、装饰材料等多达几十种材料。另一方面，该课程与其他相关课程之间的关联性较弱，学生较难形成系统记忆，如材料力学、混凝土结构、土木工程施工等课程中也包含了土木工程材料的基础知识。但是，在实际工程中，从规划、设计到施工，各个环节都需要知识的系统性，因此，有必要加强土木工程材料课程中各章节及其与其他课程之间的联系，从而帮助学生形成系统记忆。

2.3缺乏创新能力培养要求

土木工程材料的教学主要包括课堂授课与实验授课[13-14]。目前，大部分高校的人才培养“重理论，轻实践”。因此，该课程采用理论与实验分开教学的模式，没有达到理论与实验现场示范教学的目标。在实践操作部分，通常以教师为中心进行理论讲授式教学，学生被动地执行教师的指令，忽略了培养学生自行设计实验、自主解决问题、开展探索性研究的能力，难以激发学生的求知探索欲。该特点也会使得学生难以“活学活用”与“自主创新”。但是创新才是推动行业向前跃进的主要驱动力，新工科人才培养的主要目标之一就是培养具有创新创业能力的新型工程科技人才[15-17]。因此，有必要培养学生的自主思考能力与自主执行能力，启发学生从本质上思考问题，使其成为一名“懂机理、会创新”的人才。

2.4考核方式单一

目前，土木工程材料以理论教学为主、以实践性教学为辅。因此，在评定成绩时，实验部分成绩所占的比重比理论部分成绩低。再者，实验部分的成绩评定一般是基于实验报告和出勤情况，差异化小。一般来说，实验课程教学时会采用分组形式，由于是多人一起完成实验，因此，同组组员的实验报告一般较为相似，难以在成绩上体现差异性，易导致学生对实验不重视[15]。对实验的不重视会使得学生的动手能力得不到充分的锻炼，不利于土木工程专业学生的就业及职业发展。因此，如何调动学生的积极性值得我们深入思考。

2.5缺乏思政教育

传统的课程教学方式包括土木工程材料的教学方式，仅讲授课堂知识，缺乏传统文化与社会主义核心价值观的融入，致使少数建筑工程从业人员职业素质较低，为了缩短工期、降低成本，采用了不当方式，导致工程事故的发生，严重的工程事故还会造成多人伤亡[18]。例如：2007年8月，由于凤凰堤溪沱江大桥的主拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求，致使发生坍塌事故，造成44人死亡；2016年11月，宜春丰城电厂三期在建项目因混凝土强度未达标，导致冷却塔坍塌，造成74人死亡。由此可见，工程事故的发生严重威胁到人们的生命与财产安全，有必要加强土木工程专业学生的思政教育，强化学生的爱国意识与职业责任心。一方面，土木工程专业的学生是支撑我国基础设施建设的中坚力量，是保障基础设施质量安全的核心，是服务经济发展、提高人们生活水平的基石。另一方面，土木工程材料是决定工程质量及其服役寿命的重要前提。因此，在向土木工程专业学生讲授土木工程材料课程时，应同时传递专业知识中所蕴含的社会主义核心价值观，激发学生的爱国情怀，提高学生的职业道德素质，从而保障工程的质量与安全。

3新工科背景下土木工程材料课程的改革措施

针对土木工程材料课程现状中存在的问题，结合新工科背景下土木工程领域的人才培养要求，提出以下五点改革措施：

3.1提高教师的综合素质，推行多元信息化教学，增加知识储备

教师可以通过以下三个方面的教学调整来提高学生的综合性素质，以培养具有推动行业发展的综合性卓越人才。第一，教师要积极开展科学研究，如建筑工程病害种类与防治方法、固体废弃物建材资源化利用、新型建筑材料等方面的课题，将学术科研上取得的成果融入本科教学。第二，教师应充分利用飞速发展的互联网、计算机技术[19]为课程的教授提供更多的可能性与便利，及时掌握全球的研究动态与热点，将新政策、新材料和新技术的发展融入理论教学、案例教学与实验教学，丰富课程的内容与形式，提高学生的积极性，同时让学生掌握建筑行业的发展方向。第三，该课程的教授还要注重学生对理论知识的掌握程度，通过讲授实际工程案例，让学生分析出存在的问题以及解决问题的方法，而不仅仅是书面及课堂上的教学。

3.2采用模块式教学，帮助学生建立完整的知识体系

土木工程材料课程需教授的内容较多，但课时有限，建议采用模块式教学[20]。根据难易与重要程度，将课程内容分为若干部分。对于基础理论部分，可通过“线上线下结教改教法合”的形式开展。线上通过慕课自主学习基础理论课程，由此实现第一模块知识学习。线下教师讲解重点难点、知识的应用及关联实践性，并通过讨论、考核、答辩等形式对学生进行考查，帮助学生更深入地掌握土木工程材料课程的知识要点，并建立属于自己的知识体系。3.2.1以人为本，开展探索性实验课程，培养学生的创新能力打破土木工程材料课程仅开展验证性实验的传统教育模式，将实验课程分为验证性与探索性实验。学生先通过验证性基础试验的学习，掌握测试方法、测试原理等基础技能。而后，“以学生为主，以教师为辅”，开展探索性创新实验，引发学生的好奇心进而增强他们的自主学习动力。根据创新实验内容，指导学生在知网、万方等数据库中查阅文献资料，了解课题的国内外研究现状，并基于研究现状设计实验，鼓励学生独立完成所设计的实验方案、分析所获得的实验结果，从而培养学生独立思考、自主创新的能力。3.2.2实施“组内组外”评价考核体系针对目前土木工程材料课程的实验成绩难以体现差异化的问题，可实施“过程”与“结果”的双重考核制度。基于学生的贡献程度开展组内评分与组分评分，将该评分计入“过程”环节的成绩，将最终的实验报告计入“结果”环节的成绩，而后汇总形成最终的实验成绩，以此来建立实验成绩差异化的考核机制。通过差异化考核机制的建立，可激发学生对实验课的积极性，进而提高学生的动手能力。同时，提高学生的动手积极性，还有利于强化学生对实验操作与实验内容的思考，有助于学生建立所学理论知识与实践之间的联系。3.2.3提高学生的职业道德素质土木工程学科是一门服务于社会经济发展、提供人类生活所需场所或通道的重要学科[21]。工程质量的把控直接关系到人类的生命财产安全。因此，教师要将思政融于课堂，强化学生的爱国意识与责任意识，让学生清楚地认识到自己须对自己的设计、工程及使用人的安全负责，立志成为一名高素质的新时代工程师。

4结语

根据以上研究内容可知，为了适应经济发展与科技进步，开展土木工程材料课程的教学改革是培养新工科背景下土木工程专业高素质人才的重要组成部分。因此，探索教学改革机制，进而提高学生“活学活用”与“自主创新”的能力是高校须关注的核心问题。本文通过分析土木工程材料课程传统教学模式中存在的不足，提出通过提高教师的综合素质、推行多元信息化与模块式教学、开展探索性实验课程、实施“组内组外”评价考核体系与课程思政等方式，帮助学生建立完整的知识体系，从而培养出具有较高职业素养与创新意识的复合型新工科人才。

作者：李静 兀婷 陈正 余波 黄莹 单位：广西大学土木建筑工程学院