尹迪

关键词：应用型本科;土木工程;建筑材料;教学改革

应用型本科是我国为了更好地促进社会经济发展和培养高层次应用型人才提出的教育理念。应用型本科意味着高等院校的办学定位不再以“学术型”为主，高校应该更注重培养学生的实践能力，在教学中突出体现“应用”二字。目前，随着我国土木工程相关行业的快速发展，很多高校创建了土木工程专业。土木工程是一门实践性和应用性非常强的专业，主要研究的是各种土建工程在建造过程中用到的科学知识与技术手段。“建筑材料”课程是土木工程专业必修的一门重要基礎课程，为了更好地响应我国对应用型本科建设的要求，需要对该课程进行教学改革，培养具有丰富的土木工程专业知识和专业技能的高素质、应用型人才。

1土木工程“建筑材料”课程的任务和特点

1.1任务

土木工程“建筑材料”课程的任务是让学生掌握常用的土木工程建筑材料的种类、性质及应用，了解建筑工程材料性质和结构的关系以及材料与设计参数和施工措施之间的关系，还有如何改善建筑材料性能，帮助学生掌握重要的土木工程建筑材料实验方法、基本实验操作技能以及分析和处理实验数据、编写实验总结报告的能力[1]。通过学习土木工程“建筑材料”，使学生在今后开展不同的土木工程实践项目时，能够合理选择和使用建筑材料，并且为后续课程的学习奠定理论知识基础。

1.2特点

1.2.1课程知识面比较广

土木工程“建筑材料”课程知识面广、学科内容复杂，课程教学中涉及的建筑材料种类十分丰富，包括水泥、混凝土、砂浆、无机气硬性胶凝材料、建筑钢材、防水材料、高分子材料、隔热保温材料等。随着我国科技水平的提高，出现了很多新发现或者新合成的建筑材料，因此，课程内容不断更新，学生需要学习的内容也越来越多。

1.2.2课程实践性比较强

除了要掌握各种土木工程建筑材料的性质、用途和使用方法，课程还包括各种检测方法和实验方法的学习，主要是为了培养学生的实验操作技能。另外，课程还要求学生正确掌握各种材料的选择和使用方式，因此，在课程学习中，需要与土木工程实际相结合，增加学生的项目实践机会。

1.2.3课程内容联系不紧密

目前，我国土木工程“建筑材料”课程大多以叙述性的理论知识为主，教材涵盖的建筑材料种类十分复杂，应用面也比较广，涵盖了工业与民用建筑、公路、铁路、隧道、桥梁等工程项目，而且这些教学内容之间存在联系性不大和系统性不强的问题，例如水泥和建筑钢材这两种建筑材料，状态和基本物化性质完全不同，因此在施工过程中的用途也不同，而且单论水泥这一种建筑材料，在国标GB175—2007中就被分为六大类，每一类水泥的组成和应用都不同。比如硅酸盐水泥，因为其抗冻性强，所以更适用于严寒地区;再如火山灰质硅酸盐水泥，通过向普通硅酸盐水泥熟料中加入火山灰质混合材料和石膏，产生了耐磨性和抗硫酸盐腐蚀性能[2]。这也说明了对土木工程“建筑材料”课程而言，每一种建筑材料的学习都是独立的内容，不同材料之间无法建立紧密的联系，这也增加了课程学习的难度。

2土木工程“建筑材料”课程教学中存在的问题

2.1教学内容更新不及时，学生对新知识的学习存在滞后性

目前，很多高校土木工程“建筑材料”教学内容比较陈旧，沿用的教材大多还是很多年前编写修订的，因此，教材内容缺少当前社会土木工程建筑材料发展的最新成果。我国的科研水平比较高，在土木工程建筑材料方面有很多创新性的研究和前沿课题，例如在2021年召开的绿色建筑与前沿材料专题的泰山学术论坛中，山东大学某教授提出了宽禁带和超宽禁带材料，这是一种半导体材料，如果研究成功，可以实现我国物联网等计算机技术相关产业的升级，对增强我国国防安全具有重要意义。然而，因为教材更新不及时，学生在接收建筑材料最新研究内容方面存在一定的滞后性，不利于培养土木工程专业学生的创新能力和实践能力。除此之外，很多高校的教材也没有及时将国家出台的最新政策和建筑材料行业发展趋势纳入教学内容，如随着环保形势越来越严峻，国家发改委和住建部出台了《绿色建筑行动方案》，要求在“十二五”期间大力发展绿色建筑、推广绿色建材的使用，这也意味着未来绿色建材在建筑材料市场的需求会大幅度提升，这也成为土木工程建筑材料专业学生的重要发展方向之一，而如果高校未及时更新这些内容，对学生以后的就业就可能会造成一定的影响。

2.2课程资源得不到开发，教学模式过于单一化

因为土木工程“建筑材料”课程有较多的叙述性理论知识，所以很多高校依然沿用传统的灌输式教学模式，在课堂上，教师以讲授教材上的理论知识为主，照本宣科，没有对课程资源进行有效的开发利用。课程中有很多实验性的内容，且教材知识在实际生产生活中有比较强的应用性，所以实践课程占比较大，但受课时数、场地和学校课程资源的限制，难以过多地安排实践课内容，使学生实验探究、分析问题和解决问题的能力得不到提升，进入工作岗位后，难以做到活学活用，不利于土木工程专业技能人才的培养。在进行教学考核时，依然以卷面成绩这类终结性评价方式为主，对学生学习过程中的形成性评价比较少[3]。

3土木工程“建筑材料”课程教学改革

3.1加强理论教学知识各章节之间的联系

因为“建筑材料”课程所涉及的材料种类十分丰富，所以在教学过程中要突出理论知识的重点内容。对于建筑材料的学习来说，材料的基本性质和结构是比较重要的知识点，材料的性质决定了材料的应用，所以在讲解材料的相关性质时，可以结合材料在土木工程项目中的具体应用案例，加深学生的印象。另外，还可以将材料的组成、构造、生产工艺、功能应用和发展方向串联起来，加强内容之间的连接，形成清晰的知识脉络，这样更有利于学生吸收理论知识。

3.2增加实验探究类课程安排

在教学安排中增加实验探究类课程，让学生多进行材料性能研发和改进的实验活动，一方面可以让学生掌握目前材料市场的发展方向，另一方面可以有效培养学生的创新精神和实践技能。

以混凝土材料教学为例，不同组分的混凝土材料具有不同的力学性能、抗腐蚀能力和抗渗性，矿渣、粉煤灰、沸石粉是比较常用的可改善混凝土材料性能的物质。其中，矿渣是高炉炼铁过程中铁矿石中的SiO和AlO等杂质与石灰CaO反应，并在急剧受冷状态下形成的疏松多孔的微细颗粒，可以有效改善混凝土的强度和耐久性;粉煤灰的主要成分是SiO、AlO和FeO，与Ca（OH）反应得到硅酸钙和铝酸钙，可以更好地提升混凝土的和易性，通常用于耐腐蚀性和抗渗建筑工程中;沸石粉的来源是天然的沸石岩，在自然界中资源丰富，属于绿色环保材料，在一定程度上可以提高混凝土的和易性和强度。通过让学生进行实验探究，调整和优化上述组分的比例得到新型混凝土材料，使学生的创新能力得到提升。

在对混凝土强度进行教学时，可以实际案例为导向創建问题，引导学生进行实验探究。例如针对高速公路路面破坏的问题进行教学研究，采用能量特征演化实验法研究混凝土强度等级和道路破坏能量变化之间的关系[4]。所依据的实验原理是热力学第一定律，混凝土在受力后能够将吸收的能量转变成弹性能和耗散能，根据这一实验原理，在设计实验时采用单轴等幅重复荷载作用，也就是单轴加载作用代替卸载作用，根据混凝土单轴加载时的应力-应变曲线以及弹性能的可逆性原理，使用初始弹性模量计算得到混凝土的弹性能量密度、耗散能密度和吸收能密度，各能量密度计算公式如下：

通过设计实验并加以计算，得到上述各能量密度的数值，进而得出混凝土强度对弹性能密度和耗散能密度的影响。教师可以进一步引导学生分析得出“随着混凝土等级强度的提高，其弹性能也提高，那么在破坏混凝土路面时需要的耗散能也越多，混凝土路面越不容易被破坏”的结论。这不仅可以提高学生的实验操作技能，还可以进一步锻炼学生的逻辑分析能力。

3.3引入BIM技术辅助课程教学

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是以信息技术为依托，可以把建筑项目中不同阶段的数据、施工过程和资源连接起来，实现对整个建设项目全生命周期的管理[5]。BIM技术作为一种全新的理念和技术手段，在当前土木工程项目中占据重要的应用地位，因此，可以把土木工程“建筑材料”课程教学与BIM能力培养结合起来，在传统的“建筑材料”课程结构中，引入BIM教学代替部分课程内容的教学，尤其是在实践性内容教学中，穿插渗透BIM软件实操模块的练习，这样也可以将复杂的实际工程项目案例引入“建筑材料”教学中。实际工程项目案例囊括了工程的结构、施工条件和施工环境，而这些因素都决定了建筑材料的选择和使用，因此，案例的引进也提高了“建筑材料”课程与土木工程专业其他课程的相关性，BIM软件实操模块教学流程如图1所示。

3.4建立多元化评价体系

根据“建筑材料”课程叙述性内容多和实践性强的特点，建立项目化评价、团队化评价、形成化评价和终结性评价等多元化全面评价体系，如图2所示。

项目化评价是指对学生完成的工程实践项目进行评价，包括项目完成的质量和项目的创新性、项目报告的完成、完成项目需要的时间;团队化评价是指学生分组合作完成项目和实验操作时，对团队完成情况的评价;形成性评价更多的是对学生在整个课程学习过程中的表现进行评价;终结性评价是指期末考试成绩。通过多元化评价体系的建立，对学生进行全面评价，更有利于发现学生的优势和劣势，进而可以进行针对化教学，实现学生专业知识、专业技能和综合素养的全面协同发展。

4结语

“建筑材料”课程是土木工程专业的重要基础课，其教学质量也是培养土木工程专业应用型人才的关键。为了更好地响应国家大力建设应用型本科的号召以及解决土木工程“建筑材料”课程教学存在的问题，高校应该从丰富教学手段、建立多元化评价体系等角度出发，加强对土木工程“建筑材料”课程教学改革的研究，为国家的经济发展输送更多土木工程专业应用型人才。