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第1篇

（石家莊經濟學院勘查技術與工程學院，河北 石家莊 050031）

【摘要】結合土木工程專業材料力學課程教學中存在的問題，從卓越工程師的培養目標出發，把CDIO教學理念引入到材料力學教學體系中，從教學內容、教學手段和方法、考核評價等方面提出來了有效的教學改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力學教學模式。該教學模式對于提高學生的學習熱情，培養學生的綜合實踐和創新能力有積極意義，是解決目前土木工程專業在力學教學中遇到問題的一個很好的借鑒途徑。

關鍵詞 CDIO教育理念；材料力學；教學改革；課程考核體系

基金項目：石家莊經濟學院教學改革研究項目（2012J28）。

作者簡介：賈磊（1978—）男，碩士，主要從事土木工程專業的教學與科研。

0引言

材料力學是土木工程專業的技術基礎課，是研究各類工程結構中普遍存在的受力和變形現象的學科，著重培養學生的邏輯思維、分析能力和解決實際問題能力。一直以來，我國大學中所講授的力學課程內容大多由前蘇聯引進的內容，內容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實踐。教學方法多采用灌輸式教學，造成課堂氣氛死板，有時甚至枯燥無味，大大降低了學生的學習熱情。這些問題不但加劇了學生的學習惰性，也影響到其它課程的學習狀況。

針對以上問題，如何為實際工程提供合格的力學人才；如何在材料力學教學中充分調動學生的主動性和積極性；在目前有限的課時下，如何對舊有材料力學課程體系進行合并、篩選等工作已經成為教學改革工作不可回避的事實。CDIO工程教育理念提倡在實踐中學習，在學習中實踐，這為該問題的解決提供了一種思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO模式強調與社會大環境相協調的綜合的創新能力，同時更關注工程實踐，加強培養學生的實踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學生的創新和動手能力、推進產學研結合、加強實踐教學環節以及加強學生參與交流與合作能力的有效途徑。

2基于CDIO模式的材料力學教學大綱設計

CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。材料力學課程既包括專業知識學習，又強調應用能力的提升，根據這一教學目標設計的教學大綱如表1所示。

3改革方案設計

3.1教學內容的改革

對于傳統教學中的基本概念、原理和方法，我們在教學中應該重視，可為了拓寬學生的視野和運用力學知識建模的能力，我們又應該對教學內容優化。隨著科學技術的發展，新的理論、新的學科、新的計算工具和計算方法、新的試驗方法不斷涌現，在教學內容中適當增加這方面的介紹和練習，可以拓寬和增強學生系統解決實際工程的能力。此外，學生普遍對繁瑣的理論推導缺乏熱情，因此有必要在教學中加入實習環節或模型演示環節，實現教學與實踐的結合，從而提高學生對力學課程的興趣。

3.2教學方法和教學手段的改革

如何調動學生的主動思考，如何加強學生獨立解決問題的能力，如何實現“在實踐中學習，在學習中實踐”？顯然單純的課堂教學很難實現這些目的。首先，材料力學應把課堂教學與案例教學或現場教學結合起來，并配合一定形式的課堂討論。這樣學生就能比較生動地、直觀地去學習基本理論，并且可以明確學習的目的性。例如：彎曲問題可以在施工現場結合梁的配筋布設講解；組合變形可以在實驗室用模具演示教學等等。

另一方面，CDIO教育理念重視個人能力及技能的同時，強調團隊協作與交流，因此可以在教學過程中開展分組專項研討。專項研討任務以小組為單位，每組3~5人，讓學生到施工現場進行調研，結合工程實際確定材料力學研討主題，然后針對工程實際問題建立力學模型，通過小組探討解決工程問題，從而鍛煉學生收集信息、主動獲取新的知識、解決問題和創新的能力。再一方面，還可以在教學過程中開展自主實驗設計，推動學生自主學習能力。

在教學手段上也應結合新技術、新方法的發展，在傳統的板書基礎上，融入PPT、flash動畫、仿真數值模擬等教學手段。一方面加強學生對傳統力學知識的理解，另一方面，新的教學手段可以豐富教學內容，貼近工程實踐，拓寬學生的視野。例如：PPT相對于板書，可以發揮信息量大的優點，讓學生在有限時間內完成更多的課上練習；Flash動畫可以在課堂上展現一些實驗現象或者工程實際現象，這有助于學生對抽象力學概念的理解等等。

4課程評價體系改革

課程的考核評價體系和考核方法主導著學生的學習動力和方向，其改革必須匹配材料力學課程的CDIO教學大綱，起到引導學生有意識開展專業能力鍛煉的目的。材料力學課程成績包括三部分：書面理論考試、匯報答辯、實驗報告，權重為0.4、0.4、0.2。書面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報答辯要求學生對小組研討專項做成PPT，圖文并茂的在講臺上向老師和同學做報告，并回答老師和同學對改組項目提出的問題，考核重點在：調研的充分性、CDIO綜合能力的展現性、技術和理論的結合度、團隊的協作能力等方面。實驗報告要體現自主實驗設計的選題調研、方案設計、實物開發和交流評比等環節。

5結束語

基于CDIO的材料力學教學模式著手改革課程體系和教學模式、創新教學方法和教學手段、調整教學考核體系，從而調動學生的主動思考動力、培養學生的團隊協作和交流能力、加強學生獨立解決問題的能力，讓學生“在實踐中學習，在學習中實踐”。

參考文獻

［1］李為虎.一種工科理論力學教學模式的構思與實踐[J].力學與實踐，2010（3）:126-127.

［2］李庚英，趙曉華，熊光晶.土木工程材料CDIO模式的設計與實現[J].高等工程教育研究，2009（5）.

［3］林建.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）.

［4］胡志剛，任勝兵，吳斌.構建基于CDIO理念的一體化課程教學模式[J].中國高等教育，2010（22）.

第2篇

關鍵詞：土木工程材料；課程建設；應用型人才；特色名校建設

項目來源：青島農業大學應用型人才培養特色名校建設工程校級精品課程建設項目

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：

根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《山東省中長期教育改革和發展規劃綱要（2011-2020年）》，以及《山東省高等教育內涵提升計劃（2011-2015年）》（魯教高字[2011] 1號）的要求，為加強對高等學校的分類指導，強化內涵和特色發展，提高人才培養質量，發揮名校帶動作用，增強高等教育服務本區域經濟社會發展的能力，“十二五”期間山東省在地方高校中遴選一批應用基礎型、應用型和高素質技能型人才培養特色名校，進行重點建設。2012年，青島農業大學成為了山東省應用型人才培養特色名校首批立項建設單位，而建筑工程學院的土木工程專業是我校重點建設的十五個專業之一。

《土木工程材料》課程是土木工程專業的專業基礎課程之一，為學生學習房屋建筑學、混凝土結構原理、土木工程施工、建筑工程經濟管理等后續專業課奠定了工程材料基礎知識，在土木工程人才培養中發揮構建學生專業基礎知識的作用。因此，如何通過對該課程不斷的改革和優化，以期達到應用型人才培養目標是課程教學工作者必需長期堅持的工作。[1]-[3]

一、《土木工程材料》課程教學中存在的問題

1.教學內容繁雜、邏輯銜接較差

土木工程材料課程內容繁雜，涉及工程中眾多工程材料，包括水泥、石灰、石膏等無機膠凝材料、混凝土、建筑砂漿、建筑鋼材、木材等10多類材料。對于每一種材料在建筑過程中均有所體現，同r每一種材料又是相對獨立的，各類材料之間缺乏橫向聯系，敘述性內容偏多，知識點之間銜接不緊密，邏輯性較差。因此要求學生能夠全面掌握各種建筑材料，靈活使用。對于長期以來適應邏輯推理的學習與思維方法，且對于建造過程又缺乏實際體驗的學生來說，會感覺課堂教學枯燥無味，難以調動學生的學習興趣。導致學習積極性不高，這種狀況在某種程度上也影響了教學效果。

2.教材內容相對滯后、且版本多難以統一

近年來，土木工程領域新材料、新技術不斷涌現，各類技術標準不斷推陳出新。同時， 由于教材的編制和出版周期較長，教材的內容往往滯后于技術標準的推出，落后于工程實際。 另外，目前《土木工程材料》教材版本多，有些教材內容敘述性強，概念偏多，有些理論推導及公式類內容較多，而有些則偏重工程實際，對材料的結構組成、理論分析方面敘述偏少。因此，在教材的選擇上存在一定的困難。

3.教學方法單一、已不適應教學目標的要求

《土木工程材料》課程按照主要的工程材料劃分章節、組織教學進程，缺乏靈活性和適應性。使得學生學習起來單調乏味，學習興趣和積極性差，易使學生對課程理解不深、應用不靈活，最終導致材料的選擇和使用方面知識和能力的欠缺，甚至認為“材料課的學習就是背誦記憶”。尤為重要的是學生很難掌握課程的重點，總感覺所有的內容似乎都是重點、都需要掌握，學生認為這門課程既難以記憶又難以理解，從而產生厭學心理。另外，由于《土木工程材料》課程內容涉及材料的性能檢測及工程應用，實踐性強，應用強，傳統的教學方法和手段不能充分展示材料的外觀特征、技術性質指標及工程應用，也會影響教學效果。

4.考核內容及形式過于單一

閉卷的書面考試仍然是目前最主要、有時甚至是唯一對學生考核的形式。由此造成了學生“考前背，考后忘”的現象。

5.綜合性、設計性實驗周期長，開設繁瑣

傳統的材料試驗都是隨著課程進度而進行的課 中實驗，這種模式的優勢是實驗與理論課同步進行，有助于學生對知識的及時消化和理解，但是由于受時間所限，只適合開設一些耗時短的驗證性實驗，而綜合性、設計性實驗往往由于過程繁瑣、費時費力、周期長而受到限制。

因此，傳統的《土木工程材料》課程體系和教學模式遠不能適應應用型人才培養的需要，必須進行全方位改革。

二、《土木工程材料》課程教學改革與實踐

1.優化教學內容

《土木工程材料》課程教學內容應緊跟行業發展動態，保持教學內容的先進性。可以適時講授土木工程領域新材料、新技術、新標準。如在第二章“建筑金屬材料”里，介紹日本已開發出LY225鋼、LY100鋼，美國生產出屈服點高達690N/mm2的可焊接合金鋼板；在第四章“水泥混凝土及砂漿”里，講解國內外混凝土技術新進展。通過向學生傳授新知識、新信息，可以開闊學生視野，培養學生的創新意識。

2.積極參與教材編寫，實時更新教材

由于材料科學的自身特點（如發展快、新技術、新材料層出不窮），使得教材必需適時更新，需要選擇版本較新且內容具有前瞻性的教材。因此，本教研組作為副主編單位積極與其他高校合作， 強調應用型人才的培養目標，結合土木工程專業方向學生的定位，編寫了內容新穎、知識面廣、不斷融入新型材料內容、相對系統、注重基礎知識并且與工程實際聯系緊密的教材。該教材是普通高等教育“十二五”規劃教材，由科學出版社出版。

3.改革教學方法和教學手段

《土木工程材料》課程內容涉及材料種類繁多，不同材料有不同的外觀特征、性能特點和適用范圍，單純的板書教學效果不佳，只有通過采用立體化的教學方法和手段才能收到良好的效果。

（1）采用案例教學法

應用型本科院校培養的目標是應用技能型人才。在教學內容中不斷融入工程實例，結合課程內容特點及學校對學生的的培養目標，在知識傳授過程中注意基本理論知識與工程具體實踐的相結合。引導學生用分析和發展的思路來看待現有的材料，掌握各種材料的性能，并正確使用各種土木工程材料，做到舉一反三，從而激發學生的創新精神。例如，講解混凝土摻和料這一節時，先列舉各種摻和料在大型工程中的應用，如粉煤灰在三峽大壩中的應用。然后讓同學們觀看粉煤灰、礦渣及硅灰的微觀照片，并比較三者問的相貌特征差異。采用表格的形式給出三者的化學組成和礦物組成，引導學生進一步思考，當這三種摻和料用于水泥混凝土時，對混凝土流動性、強度的影響等。

（2）合理有效利用先進教學手段

《土木工程材料》課程涉及材料種類繁多，知識面廣，作為一門專業基礎課，開課時間較早，學生又是初次接觸專業知識，感性認知較少，教師授課也很難調動學生的興趣；另外有些材料的性狀特點等需要很多時間解釋，如果輔以現代多媒體和網絡教學的手段，通過計算機動態模擬并配合適當的聲、光、圖和文字等，使學生在課堂上獲得最直觀、最形象、最生動的知識， 可以調動學生學習的興趣和積極性，并且能夠提高學習效率。但多媒體等的使用容易使部分學生思想不集中，應將多媒體和傳統的板書相結合授課是最理想的教學方法。還有，教師個人可建立自己的教學網站，通過教學網絡，在課余時間與學生進行網上互動和答疑。

4.革新考評方式

在考核方式上，改變傳統的、單一的閉卷考試模式，實施過程性考核與終結性考核相結合模式。雖然學生成績構成仍為：考勤10%/平r20%/考試70%，但體現了“以能力考核為核心，知識、能力相結合”的原則，其中平時成績包括課堂討論、課堂答辯、小測驗等內容，閉卷考試注重能力考核，增加與實踐相結合的綜合案例題型。例如“某工程實際施工中，石灰砂漿粉刷過的墻壁出現了鼓包開裂現象，試分析原因并提出如何防止這樣的現象再次出現”、“某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發現擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫，試分析其原因。”等與實際工程相關聯的內容。

5. 加強實驗教學環節，注重學生能力培養

《土木工程材料》是一門實踐性很強的課程，實踐性教學環節是該課程中又一重要組成部分，起著理論課不能替代的作用。為了提高教學效果，在實驗教學環節上也要不斷改革和探索。首先，優化實驗教學內容，削減驗證性實驗，整合綜合性實驗，增加設計性實驗，開辟應用研究型實驗，逐步形成“基本型實驗一綜合型實驗一應用研究型實驗”多層次遞進式的實驗教學體系。例如開設混凝土強度試驗時，讓學生選擇所配混凝土的品種以及強度標號并計算混凝土的配合比，按照實驗規范成型混凝土試件，測定其強度。這樣可以讓學生利用所學配合比的知識設計混凝土，做到學以致用，同時還提高了學生的動手能力。其次，授課教師可以擬定一些試驗研究題目供學生參考和選擇，或讓學生參與到科研或科技開發活動中，提高學生的自主性和科研水平。例如，學生以目前研究比較熱門的高性能混凝土為試驗對象，自己配制混凝土并檢測其強度和耐久性。

三、結語

“應用型人才培養”是我國未來大多數高等學校發展的趨勢，其本質是工程能力、實踐能力的培養，《土木工程材料》是土木工程專業重要的一門專業基礎課，是本專業工程能力、實踐能力培養的窗口及平臺。只有根據“應用型人才培養”的目標與要求，對《土木工程材料》課程教學內容進行調整，采用以培養學生自主研究性學習能力、綜合分析能力、實踐能力、創新能力與團隊協作能力為目標的教學方法和復合式考核方法，并在教學過程中強化學生工程能力的培養和綜合素質的養成，才能培養出復合型、高素質、滿足未來需要的優秀工程應用型人才。相信通過廣大教師的不懈努力，《土木工程材料》課程的教學水平會有更大的提高。

參考文獻：

[1]安明矗余自若.土木工程材料教學中學生實踐能力的培養[J]. 高等建筑教育，2010，19（1）：102-105.

[2]劉煥陽，韓延倫.地方本科高校應用型人才培養定位及其體系建設[J].教育研究，2012（12）：67-70.

第3篇

關鍵詞：“卓越計劃”；土木工程材料；教學改革；創新能力；實踐能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A文章編號：1009—0118（2012）11—0147—02

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2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，聯合有關部門和行業協（學）會，共同實施“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）。“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。該計劃對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用1，2 。

《土木工程材料》課程是土木工程專業的核心課程之一，是培養“面向工業、面向世界、面向未來”的高等工程技術人才的必備基礎知識3 。《土木工程材料》是我校土木工程專業的一門主干課程，基于“卓越計劃”下的培養理念，工程建設愈來愈需要寬口徑、厚基礎的專業人才，而傳統的《土木工程材料》課程的教學內容、方法和考核等都存在一定的問題。本文分析了《土木工程材料》課程目前存在的問題，并提出相應改革措施。

一、教學中常見的問題

（一）課程內容龐雜、結構松散

土木工程材料種類多而雜，應用面廣，涉及工程中眾多工程材料，包括水泥、石灰、石膏等無機膠凝材料、混凝土、建筑砂漿、建筑鋼材、木材等10多類材料。對于每一種材料在建筑過程中均有所體現，同時每一種材料又是相對獨立的，其間缺少聯系，因此要求學生能夠全面掌握各種建筑材料，靈活使用。對于長期以來適應邏輯推理的學習與思維方法，且對于建造過程又缺乏實際體驗的學生來說，會感覺課堂教學枯燥無味，難以調動學生的學習興趣。

（二）教材版本多、難以統一

《土木工程材料》課程是一門涉及范圍很廣的課程，從金屬材料到非金屬材料，從無機材料到有機材料，從單一材料到復合材料等均有涉及，內容龐雜又相對分散，且各類材料自成體系，相互之間缺乏必要的橫向聯系。目前《土木工程材料》教材版本多，有些教材內容敘述性強，概念偏多，有些理論推導及公式類內容較多，而有些則偏重工程實際，對材料的結構組成、理論分析方面敘述偏少。因此，在教材的選擇上存在一定的困難。

（三）教學方法單一、課程銜接少

《土木工程材料》課程按照主要的工程材料劃分章節、組織教學進程，缺乏靈活性和適應性。使得學生學習起來單調乏味，學習興趣和積極性差，易使學生對課程理解不深、應用不靈活，最終導致材料的選擇和使用方面知識和能力的欠缺，甚至認為“材料課的學習就是背誦記憶”。尤為重要的是學生很難掌握課程的重點，總感覺所有的內容似乎都是重點、都需要掌握，學生認為這門課程既難以記憶又難以理解，從而產生厭學心理。

（四）考核內容及形式過于單一

閉卷的書面考試仍然是目前最主要、有時甚至是唯一對學生考核的形式。由此造成了學生“考前背，考后忘”的現象。

二、《土木工程材料》課程教學改革措施

（一）加強教材建設，實時更新教材

由于材料科學的自身特點（如發展快、新技術、新材料層出不窮），使得教材必需適時更新，且選擇版本較新且內容具有前瞻性的教材。同時，結合我校不同專業方向學生的定位，合理選擇教材非常關鍵，如土木工程專業還有道路、橋梁等專業方向，培養目標應強調應用型人才培養。因此，內容新穎、知識面廣、不斷融入新型材料內容、相對系統、注重基礎知識并且與工程實際聯系緊密是本課程教材改革和選擇的總體原則。

（二）改進教學方法，調動學生學習積極性

應用型本科院校培養的目標是應用技能型人才。在教學內容中不斷融入工程實例，結合課程內容特點及學校對學生的培養目標，在知識傳授過程中注意基本理論知識與工程具體實踐的相結合。引導學生用分析和發展的思路來看待現有的材料，掌握各種材料的性能，并正確使用各種土木工程材料，做到舉一反三，從而激發學生的創新精神。例如，講解混凝土摻和料這一節時，先列舉各種摻和料在大型工程中的應用，如粉煤灰在三峽大壩中的應用。然后讓同學們觀看粉煤灰、礦渣及硅灰的微觀照片，并比較三者問的相貌特征差異。采用表格的形式給出三者的化學組成和礦物組成，引導學生進一步思考，當這三種摻和料用于水泥混凝土時，對混凝土流動性、強度的影響等。

（三）合理有效利用先進教學手段

《土木工程材料》課程涉及材料種類繁多，知識面廣，作為一門專業基礎課，開課時間較早，學生又是初次接觸專業知識，感性認知較少，教師授課也很難調動學生的興趣；另外有些材料的性狀特點等需要很多時間解釋，如果輔以現代多媒體和網絡教學的手段，通過計算機動態模擬并配合適當的聲、光、圖和文字等，使學生在課堂上獲得最直觀、最形象、最生動的知識，可以調動學生學習的興趣和積極性，并且能夠提高學習效率。但多媒體等的使用容易使部分學生思想不集中，應將多媒體和傳統的板書相結合授課是最理想的教學方法。還有，教師個人可建立自己的教學網站，通過教學網絡，在課余時間與學生進行網上互動和答疑。

（四）革新考評方式

考核的方式和內容應與講課理念相一致。傳統考試題目往往要求學生背書，學生考試前根據老師給定的考試范圍臨時突擊也能夠通過考試。這樣的考試方式既不能反映出學生對所學知識的掌握程度，又會降低學生的學習熱情。因此，考試內容應以材料在工程中的應用為主，可大可小。例如“某工程實際施工中，石灰砂漿粉刷過的墻壁出現了鼓包開裂現象，試分析原因并提出如何防止這樣的現象再次出現。”、“某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發現擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫，試分析其原因。”等與實際工程相關聯的內容。

（五）加強理論教學與實驗教學的結合

《土木工程材料》是一門實踐性很強的課程，實踐性教學環節是該課程中又一重要組成部分，起著理論課不能替代的作用。為了提高教學效果，在實驗教學環節上也要不斷改革和探索。首先，在課程設置和教學內容中應該適當減少驗證性試驗內容，增加設計性和綜合性實驗項目，因為后者可以使學生通過對試驗過程中出現的各種問題進行分析和總結，大大提高學生的試驗實際操作能力和分析解決問題的能力，并且培養一定的創新意識。例如開設混凝土強度試驗時，讓學生選擇所配混凝土的品種以及強度標號并計算混凝土的配合比，按照實驗規范成型混凝土試件，測定其強度。這樣可以讓學生利用所學配合比的知識設計混凝土，做到學以致用，同時還提高了學生的動手能力。其次，授課教師可以擬定一些試驗研究題目供學生參考和選擇，或讓學生參與到科研或科技開發活動中，提高學生的自主性和科研水平。例如，學生以目前研究比較熱門的高性能混凝土為試驗對象，自己配制混凝土并檢測其強度和耐久性。

三、結語

“卓越計劃”是我國未來高等學校發展的趨勢，其本質是工程能力、實踐能力的培養，《土木工程材料》是土木工程專業重要的一門專業基礎課，是本專業工程能力、實踐能力培養的窗口及平臺。只有根據“卓越計劃”的目標與要求，結合“卓越計劃”的三層次培養標準對《土木工程材料》課程教學內容進行調整，采用以培養學生自主研究性學習能力、綜合分析能力、實踐能力、創新能力與團隊協作能力為目標的教學方法和復合式考核方法，并在教學過程中強化學生工程能力的培養和綜合素質的養成，才能培養出復合型、高素質、滿足未來需要的優秀工程型人才。相信通過廣大教師的不懈努力，我國同類院校《土木工程材料》課程的教學水平會有更大的提高。

參考文獻：

[1]高等學校土木工程專業指導委員會編制.高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.