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摘要:

基于土木工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案對(duì)學(xué)員“知識(shí)、能力、素質(zhì)”三個(gè)層次的培養(yǎng)要求，將土木工程材料課程知識(shí)體系相對(duì)應(yīng)地劃分為“教材知識(shí)、拓展知識(shí)、科學(xué)知識(shí)”三個(gè)層次。通過(guò)課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程考核四個(gè)階段的課程設(shè)計(jì)，分別采取不同的教學(xué)方法和考核方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)員獲得學(xué)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面能力和素質(zhì)的目的。

關(guān)鍵詞:

土木工程材料;知識(shí)分層;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)實(shí)踐;課程教學(xué)

知識(shí)是基礎(chǔ)，是載體;能力是知識(shí)的綜合體現(xiàn);素質(zhì)是知識(shí)與能力的升華。知識(shí)、能力、素質(zhì)是進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)，只有將三者的教育與培養(yǎng)結(jié)合在一起，并貫穿于教育的全過(guò)程，才能培養(yǎng)出高水平的人才。高等教育應(yīng)在傳授知識(shí)的同時(shí)提高學(xué)生的綜合能力，升華其素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)。布盧姆認(rèn)為，只要在提供恰當(dāng)?shù)牟牧虾瓦M(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，給每個(gè)學(xué)生以適當(dāng)?shù)膸椭统浞值臅r(shí)間，幾乎所有的學(xué)生都能完成學(xué)習(xí)任務(wù)或達(dá)到規(guī)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)［1］。其實(shí)很多學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)不理想，學(xué)生智慧能力的欠缺并不是主導(dǎo)因素，未能提供適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)條件和合理的幫助才是造成學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)不理想的最大原因。因此，筆者在土木工程材料課程教學(xué)中采取知識(shí)分層的方法，將課程知識(shí)劃分為不同層次，預(yù)定目標(biāo)，并采取針對(duì)性措施，幫助學(xué)員實(shí)現(xiàn)獲得“知識(shí)、能力、創(chuàng)新”不同層次知識(shí)的目的［2－4］。

一、土木工程材料課程知識(shí)分層的教學(xué)設(shè)計(jì)

土木工程材料課程主要介紹各類(lèi)建筑材料的成分、生產(chǎn)過(guò)程、技術(shù)性能、質(zhì)量檢驗(yàn)以及應(yīng)用等基本知識(shí)。材料種類(lèi)繁多，內(nèi)容繁雜，各章自成體系，而且概念多、術(shù)語(yǔ)雜;經(jīng)驗(yàn)性的東西多，邏輯推理性?xún)?nèi)容少;文字?jǐn)⑹龆啵接?jì)算少。學(xué)員在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)對(duì)知識(shí)的理解并不難，難的是抓不住重點(diǎn)，感覺(jué)要記憶的東西太多，不能將繁雜的內(nèi)容梳理出條理清晰的層次，以致學(xué)生感到學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)習(xí)效率不高。 依據(jù)土木工程材料課程知識(shí)來(lái)源及其特點(diǎn)，將該課程教學(xué)內(nèi)容劃分為:教材知識(shí)、拓展知識(shí)、科學(xué)知識(shí)三個(gè)層次［5］。(1)教材知識(shí):即人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)要求掌握的內(nèi)容，包括水泥、混凝土、鋼材、防水等材料的化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝、技術(shù)性能、質(zhì)量檢驗(yàn)以及材料的基本性能試驗(yàn)等;(2)拓展知識(shí):指教員對(duì)課本知識(shí)的分析和拓展，主要內(nèi)容是教員在科研、工程等實(shí)踐過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以及課本以外的專(zhuān)業(yè)知識(shí)等［6］;(3)科學(xué)知識(shí):與土木工程有關(guān)聯(lián)的一切材料知識(shí)與實(shí)踐，重點(diǎn)介紹材料科學(xué)發(fā)展的最前沿知識(shí)，及其在防護(hù)工程中的應(yīng)用，如泡沫鋁、納米二氧化鈦、石墨烯、相變材料、形狀記憶材料等新材料的功能開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究，主要作用是激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)造力。針對(duì)不同層次的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生采用不同的學(xué)習(xí)方法和不同類(lèi)型的評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)不同層次的教學(xué)目標(biāo)［7］。通過(guò)任務(wù)—問(wèn)題，引發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)員獲得“知識(shí)、能力、創(chuàng)新”三位一體課程知識(shí)的目的，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

二、土木工程材料課程知識(shí)分層的教學(xué)實(shí)踐

為了深入貫徹解放軍理工大學(xué)精英教育理念，充分發(fā)揮教員的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)員全面成長(zhǎng)，更好地對(duì)學(xué)員因材施教，拓寬學(xué)員視野，培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力，從2009年開(kāi)始，筆者嘗試在土木工程材料課程教學(xué)過(guò)程中實(shí)施“本科生導(dǎo)師制”。實(shí)踐中將導(dǎo)師制與課堂教學(xué)內(nèi)容形成良好的銜接、互補(bǔ)，并對(duì)課程的知識(shí)體系進(jìn)行梳理，逐步形成了“知識(shí)分層”的教學(xué)思想，在探索實(shí)踐中，收到了較好的效果。

(一)課前預(yù)習(xí)以教材和學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)為載體，引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行有針對(duì)性的課前自學(xué)，時(shí)間以10分鐘至30分鐘為限。課前自學(xué)能使學(xué)員對(duì)概念性知識(shí)有初步認(rèn)識(shí)，對(duì)不能理解的知識(shí)點(diǎn)或各類(lèi)疑問(wèn)帶到課堂上反饋給教員。本過(guò)程以讓學(xué)員了解和掌握教材知識(shí)為目標(biāo)。

(二)課堂教學(xué)教員對(duì)學(xué)員的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，獲得學(xué)員不能理解的知識(shí)點(diǎn)或各類(lèi)疑問(wèn)，在課堂上有針對(duì)性地講解必須掌握的重點(diǎn)、難點(diǎn)，確保學(xué)員能夠掌握人才培養(yǎng)方案要求掌握的知識(shí)。本過(guò)程以讓學(xué)員了解和掌握教材知識(shí)為目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，教員對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行拓展，介紹真實(shí)的工程案例或事故，重點(diǎn)是軍事工程。本過(guò)程以讓學(xué)員了解和掌握拓展知識(shí)為目標(biāo)。主要包括如下三方面內(nèi)容:(1)大型工程涉及的材料:包括國(guó)內(nèi)外各類(lèi)典型工程及本地區(qū)的重點(diǎn)工程，如青藏鐵路、水立方、鳥(niǎo)巢、蘇通大橋、杭州灣大橋、永興島建設(shè)等工程中涉及的各類(lèi)材料，體現(xiàn)理論知識(shí)與工程應(yīng)用的緊密聯(lián)系。(2)工程事故:包括各類(lèi)媒體介紹的工程事故及環(huán)境污染實(shí)例，如重慶彩虹橋垮塌事件、家庭裝修帶來(lái)的“裝修病”等，以此作為切入點(diǎn)介紹材料性能對(duì)工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用性能影響的重要性。(3)特種材料及技術(shù):如“耐高溫—高寒混凝土”“耐海水混凝土”“泵送混凝土”“混凝土結(jié)構(gòu)搶修加固材料”“再生混凝土”“材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用”等，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)員針對(duì)工程實(shí)踐特點(diǎn)，根據(jù)基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為大學(xué)本科教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具直觀性，更能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力，在提高大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用［8－9］。1．基本實(shí)驗(yàn)按照《全國(guó)高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)本科教育評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)土木工程材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，完成六個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。本過(guò)程以讓學(xué)員了解和掌握教材知識(shí)為目標(biāo)。2．自主實(shí)驗(yàn)即開(kāi)放式“三性”試驗(yàn)，實(shí)行自主選題、自行設(shè)計(jì)、自主操作。采取“本科生導(dǎo)師制”［10］，引導(dǎo)學(xué)生組成興趣小組或科研團(tuán)隊(duì)自行選擇試驗(yàn)內(nèi)容，合理利用實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備制定試驗(yàn)方案，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。遵循“引導(dǎo)—自學(xué)—輔導(dǎo)—實(shí)踐”四個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生自主進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的熱情，把綜合理論知識(shí)和技術(shù)融入到研究過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生合作研究能力、技術(shù)創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，充分開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛力，為培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)員創(chuàng)造條件。本過(guò)程以讓學(xué)員了解科學(xué)知識(shí)為目標(biāo)。在自主實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教員根據(jù)學(xué)員的選題提供研究思路，以國(guó)防工程新材料研制俱樂(lè)部為平臺(tái)，帶領(lǐng)學(xué)員進(jìn)行各類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)，如面向?qū)W生的科研立項(xiàng)、開(kāi)展學(xué)科競(jìng)賽、參與教員的科研項(xiàng)目等。主要成果形式可以分為三大類(lèi):論文類(lèi)、發(fā)明類(lèi)、競(jìng)賽類(lèi)。(1)論文類(lèi)，包括科普類(lèi)論文和學(xué)術(shù)類(lèi)論文。從材料角度對(duì)大型工程進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，或從工程事故分析報(bào)告等角度撰寫(xiě)論文，要求正式發(fā)表，包括會(huì)議論文。如論文《‘美國(guó)911事件’中鋼材對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生、蔓延的影響》《建筑環(huán)境污染事件中材料的決定因素》等;也可以根據(jù)國(guó)家戰(zhàn)略或國(guó)防戰(zhàn)略選題，如《設(shè)計(jì)南海、西南高寒地區(qū)所需要的特種建筑材料》等。(2)發(fā)明類(lèi):以土木工程建設(shè)、國(guó)防工程建設(shè)或軍事需求進(jìn)行選題，包括材料發(fā)明、材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，并申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利或?qū)嵱眯滦蛯?zhuān)利。(3)競(jìng)賽類(lèi):以材料的創(chuàng)造發(fā)明或論文形式，參加校內(nèi)外各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽。如每年一次的理工大學(xué)“卓越杯”科技創(chuàng)新大賽，每?jī)赡昱e辦一屆的“全國(guó)大學(xué)生混凝土設(shè)計(jì)比賽”“中國(guó)大學(xué)生新材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”“‘挑戰(zhàn)杯’全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽”等，甚至可以參加相關(guān)學(xué)科的競(jìng)賽，如“全國(guó)大學(xué)生混凝土結(jié)構(gòu)大賽”等。

(四)課程考核課程考核包括教學(xué)不同階段的全過(guò)程評(píng)價(jià)，既考核結(jié)果，也考核過(guò)程。一是考核學(xué)員對(duì)教材知識(shí)的掌握情況，占總成績(jī)的70%，具體包括預(yù)習(xí)單、作業(yè)本、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考試成績(jī)等。二是考核學(xué)員對(duì)拓展知識(shí)的了解、掌握情況，占總成績(jī)的20%，主要包括課堂表現(xiàn)、創(chuàng)新選題等。三是考核學(xué)員對(duì)科學(xué)知識(shí)的了解、掌握情況，占總成績(jī)的10%，是課程成績(jī)?cè)u(píng)定為優(yōu)的重要依據(jù)。主要以課外創(chuàng)新作品的呈現(xiàn)程度來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如撰寫(xiě)論文5分，如果了(或有錄用通知)就10分;發(fā)明創(chuàng)造有作品的5分，申請(qǐng)了專(zhuān)利的10分;正式參加了比賽的5分，已經(jīng)獲獎(jiǎng)的10分。

三、土木工程材料課程知識(shí)分層教學(xué)成效

在“土木工程材料知識(shí)分層”教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐的過(guò)程中，先后獲得學(xué)院“建筑材料課程教學(xué)改革研究”“本科精英教育的探索———課外實(shí)踐導(dǎo)師制”“基于建筑材料課程的學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)研究”等教學(xué)科研項(xiàng)目的支持，獲得一些教學(xué)改革成果。在課程考核方面，近幾年學(xué)生通過(guò)率都達(dá)到100%。優(yōu)秀率從5%左右提高到10%以上。在撰寫(xiě)論文方面，學(xué)員團(tuán)隊(duì)在教員的指導(dǎo)下撰寫(xiě)了《泡沫鋁的特性及其在防護(hù)工程中的應(yīng)用探討》《室內(nèi)電磁輻射污染分析與評(píng)估》《基于金屬熱工藝“四火”原理實(shí)現(xiàn)鑄強(qiáng)兵之“劍”》等多篇學(xué)術(shù)論文。在創(chuàng)造發(fā)明方面，在教員的指導(dǎo)下，學(xué)員自主開(kāi)展“寒區(qū)單兵多用途自熱包”“一種高強(qiáng)陶粒混凝土的研制”“K－15快速高強(qiáng)搶修加固材料”等材料研究，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。在參加競(jìng)賽方面，學(xué)員連續(xù)四年組隊(duì)參加解放軍理工大學(xué)“‘卓越杯’科技創(chuàng)新競(jìng)賽”“第三屆全國(guó)大學(xué)生混凝土大賽”，多人次獲獎(jiǎng);參與“本科生導(dǎo)師制”課外創(chuàng)新學(xué)習(xí)的學(xué)員，有多名被保送或考取研究生。

四、結(jié)語(yǔ)

在解放軍理工大學(xué)實(shí)行“一導(dǎo)五法”教學(xué)改革的大環(huán)境下，教員和學(xué)員參與教學(xué)改革的熱情空前高漲，學(xué)員各類(lèi)課外科技創(chuàng)新活動(dòng)得到了校院多級(jí)政策支持，“本科生導(dǎo)師制”也在各學(xué)院深入推進(jìn)。今后應(yīng)將全國(guó)或兄弟院校的更多有價(jià)值的學(xué)科競(jìng)賽引入學(xué)校，并將參賽的組織模式固定下來(lái)。此外應(yīng)進(jìn)一步加大學(xué)員課外科技創(chuàng)新活動(dòng)成效與學(xué)分、評(píng)優(yōu)、保研等評(píng)價(jià)體系的聯(lián)系，為學(xué)員的成長(zhǎng)創(chuàng)造更加廣闊的平臺(tái)。

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作者：戴銀所 徐迎 李朝甫 丁建黨 龔自明 單位：解放軍理工大學(xué) 國(guó)防工程學(xué)院