劉大超, 黃維蓉, 劉山源

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,重慶400074)

本科建筑材料實驗課開放式教學(xué)探索

劉大超, 黃維蓉, 劉山源

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,重慶400074)

根據(jù)本科建筑材料實驗課的特點,推行開放式實驗教學(xué),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動手能力。通過室內(nèi)實驗與工程實際項目的實踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生開展項目研究與團隊組織協(xié)作工作的能力。

開放式實驗教學(xué); 建筑材料; 實驗; 項目研究

當前,高校理工科專業(yè)對本科大學(xué)生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分重視,希望通過創(chuàng)新教育,增加學(xué)生對專業(yè)課的感性認識,提高學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新意識[1]。建筑材料是構(gòu)成建筑物體的主要材料,如道路、橋梁、隧道、房屋等所用的鋼筋、水泥、砂石等材料。建筑材料的性能關(guān)系著建筑物體質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系著人民的生命及財產(chǎn)安全。而部分用人單位反映當代工科大學(xué)生實踐動手能力差,材料專業(yè)知識匱乏。因此,探索研究本科建筑材料實驗課開放式教學(xué)十分必要。本文通過分析高校建筑材料實驗課目前存在的主要問題,介紹我校在開展開放式實驗教學(xué),提高本科學(xué)生對建筑材料的物理、力學(xué)、化學(xué)性能的感性認識和創(chuàng)新意識活動的一些探索經(jīng)驗,供同行參考。

一、目前高校建材實驗存在的問題

(一)觀念滯后

盡管各級管理部門一再強調(diào)實驗教學(xué)的重要性,但在高?！爸乩碚?、輕實踐”、“重知識傳授、輕能力培養(yǎng)”的現(xiàn)象還較普遍。實驗教學(xué)大多數(shù)還是從屬理論教學(xué),多數(shù)高校建筑材料實驗課計劃有16學(xué)時,在上理論課的同時課外開設(shè)實驗課,實驗課的成績占建筑材料課成績的10%～30%。這樣的安排反映出教學(xué)管理部門從思想上并不重視建材實驗教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力差。

(二)實驗內(nèi)容較為陳舊

建材實驗課傳統(tǒng)驗證性實驗較多,綜合性實驗及設(shè)計實驗少。實驗內(nèi)容陳舊,不能與學(xué)生已積累的知識及專業(yè)研究方向結(jié)合,不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實驗課所用儀器設(shè)備較簡單,實驗動手時嫌“臟、臭、累”,部分學(xué)生不愿動手,怕動手。學(xué)生在實驗課上的實踐動手能力太差,一旦走向工作崗位,面對新的工作挑戰(zhàn)就無所適從。

(三)實驗教學(xué)形式單一

建材實驗過程中,往往是老師怎樣講,學(xué)生就怎么操作,學(xué)生只是按照教師和實驗師安排好的實驗程序照貓畫虎、按圖索驥,被動地做實驗,使實驗過程缺少思考、討論,學(xué)生的創(chuàng)新意識無法得到培養(yǎng),更不能開拓學(xué)生的創(chuàng)新能力,限制了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

二、建材實驗教學(xué)新模式

(一)開放式實驗教學(xué)的含義

開放式實驗教學(xué)不僅是實驗室在時間和空間上的開放,而且是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)理念的開放[2]。開放式實驗教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,為學(xué)生創(chuàng)新實驗和工程實踐活動創(chuàng)造條件,提高學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力和實踐能力,為以后獨立開展科學(xué)實驗或工作打下良好的基礎(chǔ)。

(二)開放式實驗教學(xué)的目標

建筑材料開放式實驗教學(xué)一般選在大學(xué)二年級開始進行,因為大一學(xué)習(xí)公共基礎(chǔ)課,大二學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課,有了一些專業(yè)基礎(chǔ)知識后開始開放式實驗活動,學(xué)生干起來目標明確。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn),學(xué)生在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中無法接受到新材料、新技術(shù)、新工藝的熏陶,開放式實驗教學(xué)可滿足學(xué)生對新知識的不斷追求和更新的要求。施行開放式實驗教學(xué)主要達到以下幾個目的:(1)初步掌握科學(xué)實驗、綜合性實驗的設(shè)計方法;(2)熟悉相關(guān)的實驗規(guī)程、規(guī)范和標準;(3)熟悉相關(guān)儀器設(shè)備操作方法與步驟,提高實驗動手能力;(4)具備一定的數(shù)據(jù)分析處理能力;(5)具備對質(zhì)量事故判斷和處理的初步能力;(6)培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

(三)開放式實驗教學(xué)的實施方法

教師是開放性實驗教學(xué)的助推器,在開放性實驗教學(xué)中的各個環(huán)節(jié)進行指導(dǎo)和把關(guān),提高學(xué)生的建筑材料實驗?zāi)芰退?。教師可在實驗教學(xué)中聯(lián)系工程實際,廣引博論、深入淺出,介紹國內(nèi)外一些大型工程的成功經(jīng)驗與失敗教訓(xùn),分析建筑材料對結(jié)構(gòu)物質(zhì)量的重要性,使學(xué)生了解、熟悉、掌握材料性能。

開放式實驗教學(xué)主要是實驗室向?qū)W生提供實驗場地、實驗材料和設(shè)備,在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生自行設(shè)計實驗內(nèi)容和方案,也可由教師設(shè)計一系列綜合性項目,學(xué)生按選定方案進行實際操作,完成實驗報告。同時,教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛好,吸收部分學(xué)生利用課余時間參與科學(xué)研究和工程實踐,通過參與室內(nèi)科學(xué)實驗、現(xiàn)場工程實踐、數(shù)據(jù)分析處理、課題組的討論等,提高學(xué)生分析解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

開放式實驗活動讓學(xué)生成為了實驗主體,利用所學(xué)專業(yè)科學(xué)知識解決實驗工作中遇到的各種難題。學(xué)生通過在網(wǎng)上、圖書館查詢相關(guān)資料和規(guī)程、規(guī)范,或向老師請教,找到解決問題的思路和方法。開放式實驗小組相互協(xié)作,開展討論與溝通,反復(fù)操作與摸索,總結(jié)經(jīng)驗與教訓(xùn),共同提高。學(xué)生初學(xué)時動手能力較差,對儀器設(shè)備和實驗操作不熟練,實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)可信度不肯定,在這種情況下,指導(dǎo)教師要加強與學(xué)生的聯(lián)系與溝通,指出以前工作中的問題、要達到的目標,并提供解決問題的多種方法。

在實驗之前,首先要求學(xué)生制訂實驗大綱(包括詳細的實驗內(nèi)容、步驟、方法等),觀察并記錄實驗過程中材料及材料組合物的變化特征與規(guī)律。熟悉相關(guān)實驗規(guī)程,熟練相關(guān)實驗儀器設(shè)備的正確操作方法,初步掌握數(shù)據(jù)分析處理方法。

如水泥混凝土配合比設(shè)計項目,在配合比設(shè)計前,學(xué)生首先要了解組成混凝土各種材料的基本性能以及影響混凝土質(zhì)量的多個因素,每一種原材料的質(zhì)量和用量改變都會影響到混凝土的性能與質(zhì)量,熟悉混凝土在建筑結(jié)構(gòu)物中的功能與作用、施工要求、使用環(huán)境與條件等,最后根據(jù)實驗結(jié)果編寫設(shè)計性實驗報告或科技論文。

配合比設(shè)計時學(xué)生應(yīng)具體考慮以下因素:(1)設(shè)計混凝土的物理-力學(xué)性能、耐久性、施工性能和經(jīng)濟性要求; (2)混凝土使用部位、施工條件、環(huán)境溫度等;(3)原材料種類及選擇依據(jù),盡量就地取材;(4)原材料性能:水泥的強度等級及富裕系數(shù)、砂石材料物理-力學(xué)性能、外加劑減水率大小、外加劑與水泥的適應(yīng)性能以及其他添加材料的性能等;(5)確定配合比設(shè)計方法、配合比的合理參數(shù)、配合比調(diào)整與檢驗方法等。

在拌制混凝土過程中學(xué)生熟悉新拌混凝土的物理性能,如和易性(坍落度、棍度、泌水率、砂率、粘聚性)、混凝土的結(jié)構(gòu)狀況(懸浮結(jié)構(gòu)或嵌擠結(jié)構(gòu))、實測濕密度與理論密度的差別、試件的成型方法等。

試件養(yǎng)護條件為20±2℃,相對濕度大于95%,養(yǎng)護時間為28天±6小時即進行力學(xué)性能實驗,根據(jù)實驗結(jié)果取其三個試件的平均值為測定值,如果三個試件中最大值或最小值與中值之差大于15%時,取中值作為測定值。

分析實驗過程中的異常現(xiàn)象,根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范、標準對實驗數(shù)據(jù)進行處理,提交相應(yīng)的設(shè)計性實驗報告。

開放性實驗主要是在室內(nèi)進行基本技能訓(xùn)練,有條件時教師可帶學(xué)生到生產(chǎn)第一線去了解施工現(xiàn)場的具體情況。如帶領(lǐng)學(xué)生到重慶鵝公巖大橋、菜園壩大橋、輕軌等重點工程項目參觀學(xué)習(xí),讓學(xué)生了解施工現(xiàn)場材料的采購、供應(yīng)、質(zhì)量控制等措施,比如,運到施工現(xiàn)場的水泥、鋼材如何堆放、保管;了解施工現(xiàn)場對砂石材料級配的好壞、含泥量的大小、軟弱顆粒的多少對混凝土的質(zhì)量均有影響。同時,讓學(xué)生參與部分工程用材料質(zhì)量檢測和現(xiàn)場實體工程檢測,增加感性認識,進一步明確建筑材料質(zhì)量的好壞對結(jié)構(gòu)體質(zhì)量影響的重要性。

我們還建立了校外建材實驗教學(xué)課外基地,如重慶永固新型建筑材料有限公司(臺資)、重慶永固拉筋帶材料有限公司、重慶江北特種建筑材料有限公司、重慶智翔鋪道技術(shù)有限公司等多家知名企業(yè)。學(xué)生利用課余時間和寒暑假到企業(yè)實習(xí)鍛煉,將課內(nèi)所學(xué)理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐,增加了對新材料、新技術(shù)、新工藝的認識,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)建筑材料的積極性,學(xué)生動手能力得到較大提高。

我校材料實驗教學(xué)示范中心一直嘗試著室內(nèi)室外相結(jié)合、科研與實驗相結(jié)合、企業(yè)與高校相結(jié)合的方式進行建筑材料開放式實驗教學(xué),取得了良好的效果,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大大增加,已畢業(yè)的學(xué)生受到用人單位的好評。

三、建材實驗開放式教學(xué)的效果

我校10多年的開放式建材實驗教學(xué)實踐表明,開放式實驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提升創(chuàng)新能力,開拓視野;提高學(xué)生的動手能力;增進學(xué)生的互助、協(xié)作、團隊意識;營造積極進取的校園文化氛圍,為社會輸送了大批高素質(zhì)人才。

開放式實驗教學(xué)推進了實驗教學(xué)改革,為培養(yǎng)創(chuàng)新人才創(chuàng)造了條件;開放式實驗教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的動手創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的作風(fēng);也帶動了周圍同學(xué)對專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性,在更大范圍內(nèi)形成一種積極進取、奮發(fā)向上的良好學(xué)習(xí)風(fēng)氣,同時,也帶來了畢業(yè)生的美好前景。

通過開放性實驗教學(xué)與科研項目相結(jié)合,室內(nèi)與工程實踐相結(jié)合,學(xué)生在理論課學(xué)到的專業(yè)知識再在實驗課內(nèi)外加以鞏固與驗證,增加感性認識,提高動手能力,促進理論升華,這樣的教學(xué)增強了學(xué)生的工程質(zhì)量意識,為培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才發(fā)揮了積極作用。

G642.423

A

1674-0297(2010)04-0103-02

2010-03-19

重慶市教委高等教育改革項目“建筑材料實驗教學(xué)改革”(編號:0833140)成果。

劉大超(1954-),男,重慶交通大學(xué)高級工程師,主要從事建筑材料實驗教學(xué)及科研工作。