项目式教学法在材料制备与检测课程教学中的应用*

郭晓潞　孟凡杰　伍亮（同济大学　材料科学与工程学院，上海　201804）

项目式教学法在材料制备与检测课程教学中的应用*

郭晓潞孟凡杰伍亮
（同济大学材料科学与工程学院，上海201804）

摘要：论文结合《材料检测技术》和《材料制备技术与实践》课程，在这些课程教学过程中，引入典型工程项目案例，并探索性地设计适合于教学用的项目，形成了项目式教学法，以期为培养既掌握扎实的专业理论知识，又拥有较强的动手实践能力、创新精神以及独立解决问题能力的人才提供参考。

关键词：材料制备；材料检测；工程项目；教学项目设计；教学效果

一、概述

目前，随着世界各国经济的不断发展，我国的基础设施建设日新月异。建筑材料是基础建设必不可缺的物质基础。混凝土是土木工程应用中最传统、最大宗的建筑材料。石膏作为胶凝材料在建筑材料领域中应用也已经有很长的历史，且得到了广泛的应用。

同济大学材料科学与工程学院开设《材料检测技术》本科生课程已三十余年，该课程以混凝土建筑物无损检测技术为主要内容，不断地探索无损检测的教学方法，以培养从事无损检测相关技术的人才。近些年来，学院又新开设了《材料制备技术与实践》研究生课程，课程讲解不同门类材料先进制备技术和典型工艺，旨在培养宽专业、厚基础、强能力的人才，提升学生的动手能力和创新能力[1]。

随着我国城市建设的快速发展，社会对土木工程材料及相关专业人才的需求越来越大，对人才培养的要求也越来越高，既掌握扎实的专业理论知识，又拥有较强的动手实践能力、创新精神以及独立解决问题能力的学生受到就业市场的普遍欢迎[2]。土木工程材料领域，在《材料检测技术》和《材料制备技术与实践》这些课程的授课过程中，仅仅单纯给学生讲解理论知识，势必与社会发展及实际工程脱节。因此，无论是从社会需求还是从人才培养以及课堂教学效果的角度，在这些课程中，引入典型工程项目案例，探索性地设计适合教学用的项目，形成项目式教学法[3，4]，均具有重要的教学价值、实践意义和社会意义。

二、典型工程项目案例的引入

在《材料制备技术与实践》课程教学过程中，在岩棉板外墙外保温系统的施工工程技术方面，引入了中国欧盟商会、瑞典环境科学研究院和同济大学“同济中欧建筑节能培训与研究中心”合作的欧盟建筑节能培训项目SWITCH-Asia“Train The Trainers”的案例。教学模式以视频教学与课堂讲解相结合的方式，介绍了岩棉板的相关知识，阐述了岩棉板外墙外保温系统的设计、产品、施工等。这不仅让学生广泛地了解矿物棉的种类和市场状况、岩棉的生产和性能、岩棉与矿渣棉的区别、外墙外保温岩棉的选择等，而且让学生系统地学习了岩棉板外墙外保温系统的知识体系，包括保温的型式与系统的选用，建筑物理数据计算，节点设计与处理，计划施工流程，高质量且稳定的系统组成产品等方面。在施工工艺中，还进一步详细介绍了岩棉板外墙外保温系统的施工过程，包括岩棉板专用粘结剂的搅拌、底座托架的安装、地基及溅水区域的构造、建筑立面及边角岩棉板排列、窗口部位岩棉板排列、岩棉板的切割及粘贴、岩棉板表面处理及找平、边缘和墙角的施工、伸缩缝线条的施工、450加强网的施工、锚固件的施工，以及装饰灰浆的施工等。

在超高层建筑物的混凝土施工工程技术方面，基于当前世界典型超高层建筑物的介绍，引入了典型工程项目，即代表性超高层建筑工程迪拜塔案例。迪拜塔又名哈利法塔，被称为世界第一高楼与人工构造物。课程教学中系统地介绍迪拜塔超高层混凝土的施工方案，包括迪拜混凝土施工的准备测试工作，混凝土强度等级与碎石最大粒径要求，混凝土质量的保证，混凝土输送管线系统，以及迪拜塔施工工程基本数据等，还结合工程实际介绍了施工中采取的特殊措施与技术。迪拜塔高828米，楼层总数162层。迪拜塔总共使用33万立方米混凝土、共调用了大约4000名工人和100台起重机，该工程诞生了当时世界最新混凝土泵送高度601m。这个泵送高度包括了管形柱和固定式布料杆，是从固定在建筑结构中竖管的长度和垂直输送管道的长度计算得出的，实际的混凝土浇注是在585m的高度进行的，理想的泵送高度已经上移到611m。由于外界温度高，该工程中混凝土一般是在傍晚或晚上浇注的，但温度计常常还是显示将近40℃。因为混凝土浇注时的温度最高只能35℃，骨料在配制成混凝土之前在混凝土厂中经过了冷却，且一部分的水换成了冰（碎冰片），这样才确保了能够将混凝土以27～28℃左右的温度运输到迪拜塔施工现场。

典型工程项目案例的引入，有助于学生对实际工程项目的了解，提高了学生学习的兴趣，使其能更好地将专业知识与实际应用结合起来，增强了其理论联系实际的能力。

三、适宜教学项目的设计

《材料制备技术与实践》课程，除课堂理论知识讲授外，针对高分子材料方向、无机材料方向、建筑材料方向、金属材料方向四大材料方向，分别设计了适合于教学实践的教学项目，拟定了试验指导书，学生分批、分组、循环式地开展了项目式实践性教学环节。以建筑材料方向为例，设计了建筑石膏的标准稠度用水量及力学性能试验项目。学生分成试验小组，每组2-3人，分工合作，完成建筑石膏试样的标准稠度用水量，试样制备与成型，抗折强度和抗压强度的测定等试验内容。在基本物理、力学性能检测的基础上，鼓励学生自主设计试验，开展探索性研究工作，如，水膏比对力学性能的影响，石膏原材料的物相组成和微观形貌，石膏硬化浆体的物相组成和微观形貌等，工业脱硫石膏与天然石膏的对比研究等。

在《材料检测技术》教学实践工程中，设计开展了工程模拟式混凝土无损检测教学试验，即在实验室条件下，模拟工程现场建筑物中的混凝土构件缺陷，主要针对混凝土中空洞、分层、钢筋位置及裂缝等问题，设计、成型有缺陷的混凝土试块[5]。学生可以采用超声仪对所设计的混凝土进行实测，增强学生的动手实践能力，获得混凝土的声速、波幅和波形的信息，以推断和检查混凝土结构内部的空洞、裂缝及其他缺陷的位置等。

适宜教学项目的设计，有助于学生带着问题查阅资料，掌握理论知识，设计试验方案，探索实践未知。理论联系实践，启发学生探知能力，培养学生创新意识。

四、项目式教学法的形成

传统的教学模式，在教学实施过程中，教师的贯穿式课堂讲授，容易形成填鸭式教育。这种教学模式，尽管可以使学生掌握知识的条条框框，但应用起来容易生搬硬套。

项目式教学法是建立在构建主义、实用主义教育理论基础上，其核心内容是将我们要从事的教学内容转化为若干个项目任务，并将任务分发，学生围绕着项目内容以小组合作的方式进行试验、研究、讨论、报告，完成任务，教师从旁指导，从而使学生直接参与项目全过程[6]。项目教学法是一种自上而下的探究性学习模式，从项目的选择、人员的分配、分工的确立、资料的寻求，试验的开展、数据的分析处理、项目报告的撰写等均是由学生为主体完成。项目任务能够引导学生有目标地开展试验工作，激发学生的求知欲和探究欲，提高学生的参与性和兴趣性，调动学生的积极性和主动性。相对于传统教学法，项目式教学法将发生三个方面的重要转变：以教师为中心向以学生为中心转变；以课本为中心向以项目为中心转变；以课堂为中心向为以项目开展过程为中心转变[7]。在项目式教学中，小组成员相互合作，相互督促，充分体现出团队合作能力和团队协作精神。

在传统教学模式的基础上，在《材料检测技术》和《材料制备技术与实践》这些课程的实施过程中，引入项目式教学法。在给学生讲解理论知识的同时，引入典型的工程项目实施案例，并探索性地设计适合教学用的项目，形成了项目式教学法，有助于完善教学方法模式。

五、教学成效

（一）了解了实际工程项目

社会对土木工程材料及相关专业人才的需求越来越大，对人才培养的要求和期望也越来越高。仅仅单纯给学生讲解理论知识，势必与社会发展需求及实际工程项目脱节。通过在课堂教学中引入典型的实际工程项目案例，有利于培养既了解实际工程项目，又掌握扎实的专业理论知识的复合型人才。

（二）提高了实践创新能力

设计适宜的教学项目或教学实践性环节，在试验项目的开展过程中，需要同学们的相互配合，每个同学需要独立自主地完成试验中自己负责的部分，同时配合同组其他同学。实践性教学活动的开展既增强了学生的责任心，培养了学生团结协作的精神，也提升了学生的探知能力和创新能力。

（三）完善了教学方法模式

在《材料检测技术》和《材料制备技术与实践》课程的授课过程中，引入典型工程项目案例，探索性地设计适合教学用的项目，形成项目式教学法，对教学方法模式的完善起到了积极的推动作用。无论是从社会需求，还是人才培养，还是课堂教学效果的角度，均具有重要的教学价值、实践意义和社会意义。

参考文献

[1]郭晓潞，施惠生.建筑材料制备工艺实践性教学初探[J].中国建设教育，2012（1）：77-79.

[2]林峰，顾祥林，何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[J].高等建筑教育，2006，15（1）：26-28.

[3]江晖.项目式教学法探索与实践[J].大众科技，2010（8）：178.

[4]李泽辉.“项目驱动式”教学法的探索与实践[J].实验科学与技术，2011，9（2）：133-134.

[5]郭晓潞，张德东，施惠生，等.混凝土无损检测实践性教学初探[J].大学教育，2014，10：117-118.

[6]刘珏，黄余良，张群锋，等.项目式教学法在临床医学本科实习教学中的应用[J].大学教育，2014，10：147-18.

[7]周树道，王敏.项目式教学在自动控制原理课程教学中的应用[J].大学教育，2014，10：161-162.

Abstract:This paper combines the courses of the Materials Testing Technology and the Practice of Materials Manufacturing Process. During the process of these courses, many typical engineering project cases were introduced, and some projects which are suitable for teaching had also been designed. Thus, the project teaching method forms. It will provide a reference to educate students to obtain knowledgeable in professional theory, and being good at practices, being creative and independent to solve the problems.

Keywords:material preparation; material testing; engineering project; design of teaching project; teaching effectiveness

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）05-0089-02

*基金项目:2015年同济大学教学改革研究与建设项目

作者简介：郭晓潞（1980-），女，汉族，山西长治人，工学博士，同济大学副教授，博士生导师，研究方向：先进土木工程材料教学与科研工作。