应用型本科院校土木工程材料课程主动学习模式研究

张渊　张颖　宗荣

[摘 要] 土木工程材料课程是应用型本科院校土木工程专业学生的一门重要专业基础课。在教育新常态指导思想下，基于课堂教学和工程实践，针对教学过程中存在的学习主体性不突出、教学内容与工程实践相脱节等主要问题，对教学模式进行调研、分析和改革。通过对土木工程材料课程自身的特点进行分析，确定教学重点内容，根据本二学生的个性特点和学习习惯，结合学院实验教学平台资源和固废物重点实验室的研究项目，引入PBL（project based learning）的教学思想和主动学习模式，探索适合于应用型本科院校土木工程专业学生特点的教学方法。取得了良好的教学效果。

[关键词] 土木工程材料；应用型本科；PBL；主动学习

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2016） 10-0110-03

目前，土木工程材料课程的学习以课堂教学为主，辅之以实验教学，主要教学内容包括土木工程材料的组成、生产过程、技术性能、质量检验以及应用等基本知识。以实践性强，内容庞杂为课程的主要特点，但在教学活动实施过程中，传统的理论+实验式教学，学生只能掌握浅显的基本概念，对于系统性、前沿的知识则难以理解。而且各部分内容自成体系，系统性不显著，致使学生感到枯燥乏味，缺乏学习兴趣。而地方应用型本科高校的学生既有明显的区域性特点，但不同学习者又有鲜明的学习风格，致使教师在教学过程中所采取的教学方法常常不能达到预期目的。因此要想真正有效地组织教学，提高学生的学习效率，我们需在教学过程中要贯穿应用性、区域性特色[1]，并着重对学习主体的主动认知方面进行研究和实践[2]：首先，学生个人差异，如：性别、语言潜能、动机、认知风格、性格和地域因素等；其次，学习过程研究，如：原有知识的作用和学习策略研究等[3]。建立以学生特点为基础，尊重个性，灵活多样的教学新模式。

为了提高教学质量、培养学生自学能力，使学生能更好地学习本课程，本文对学习主体的学习模式（如图1）如何影响土木工程材料学习效果与教学效果进行研究和探讨。并在课堂理论教学和实践性环节中，利用淮阴工学院省实验教学示范中心、市固体废弃物可再生利用重点实验室等实践教学平台资源，尝试采用灵活多样的教学形式、积极多变的主动学习策略，激发学生主动性和自发性，并贯穿 PBL思想、启发式方法引导学生主动学习。通过工程实例、项目研究与教学实验相结合培养学生实验操作技能和动手能力，以及主动思考的能力[ 4]。

一 问题式教学法

在平时的教学活动中，老师根据学生性格和学习习惯及课程内容，设置课程教学的主要内容和情景。发动学生搜集相关科学和工程信息，提出问题；老师选择有价值的问题，通过分组讨论、交流辩论、达到认知和解决问题。学生解决不了的问题，再由老师进行有针对性的答疑解惑。在教学活动过程中，致力于营造一个“问—答”环境，让学生知道问什么，怎么问，如何做？同时让学生知道回答什么，怎么回答，怎么做。这是非常重要的一环。一方面，让学生积极思考，主动提出问题；另一方面，引导学生相互讨论，交流解疑，学生讨论时要鼓励学生发展、验证他们自己的猜想和结论，培养学生独立思考、寻找答案和解决问题的能力，体现学生自主探究的过程，也给学生展示个性的机会。

在设置学习内容和情景时，有意识的考虑和利用学院所具备的教学平台资源和固体废弃物可再生利用重点实验室的研究资源，做到项目可设置，目标能实现，成果有创新。在项目研究中，充分提升学生的创新意识和动手能力。从而激发学生的学习积极性和主体参与度。

二 教学方法及思路

针对课程和学生特点，本人提出：在传统教学和实践环节的基础上，适度采用灵活多样的教学形式[5]、主动学习策略，激发学生认知的主动性和学习自发性，教学过程中贯穿 PBL教学思想和启发式教学方式；同时在课堂理论教学和实践教学环节中，根据教学大纲和学生兴趣，相应的调整教学内容，突出各部分章节中的相关性和继承性；并积极在工程和项目实践中提出问题，让兴趣学生主动参与其中，从多方面激发被动学生兴趣，主动解决问题，力求将部分教学内容从课堂搬到实际工程项目中，并鼓励学生提出具有实际性、地方性、可操作性的特色问题，启发学生思考，积极讨论，培养学生解决实际问题的能力和严谨、实事求是的学风。

1 明确重点

学习土木工程材料课程目的重在工程应用。本课程教学活动中结合本校定位和本专业特点和地方社会需求，明确了土木工程材料课程的主要内容和重点内容，把混凝土、水泥、钢材、防水材料作为教学主要内容，并在教学过程中重点突出各种材料在建筑工程中的应用及其关系。讲授时突出内容设置上的内在联系，并贯穿启发式思维，突出各部分内容之间的并列、因果和依赖关系，给学生理清教学思路的同时，把握好各部分内容的主次关系。

2 调整内容

由于土木工程材料种类繁杂，各章节自成体系，缺乏有机联系，传统的“满堂灌”的教学模式使得学生在一个学期结束后，难以对土木工程材料有个较为清晰的理解和掌握，因此把握好教学内容的主次关系和相关性极为重要。在具体的教学活动中要对教材中的内容进行适度深化扩展和删减。

把当前的新材料、新技术、新标准、新观念和本学科发展动态及时充实到教学中来，使教学内容具有鲜明的时代性和先进性。并及时引入当前国内外发生的重大工程案例，从土木工程材料的应用角度，引导学生进行思考。如把2008年汶川地震引起的当地房屋倒塌，引申到建筑材料的选用和建筑结构、设计的确定，从而促进学生自主学习和独立思考问题的能力，提高学生的综合素质和教学质量，培养学生对土木工程材料的学习兴趣。

3 激发兴趣

兴趣是人们积极探究某种事物的认知倾向，是学习和研究的驱动力，保持独立、持续的探究兴趣，是一个人在学生时代乃至长大成人后发现问题、解决问题、有所创新和成就的重要心理品质[6]；针对应用型本科院校学生的特点，改变传统的教学思想和模式，注重学生在学习活动中的主动性、积极性，在课堂上，鼓励学生大胆提问和讨论，将学生被动的灌输，变化为学生的自主性学习。通过积极的学习和思考获得基本知识，起到良好的教学效果。通过教师启发、引导学生内在的教育需求，培养学生自主的、能动的、创造性地进行认知和实践活动。教学过程中树立学生主体性教学的思想，让学生思考并主动学习。

因此在课堂讲授过程中，适当就课本知识内容结合工程实际情况，穿插提问、设疑，启发学生主动地、积极地进行正确思维，同时鼓励学生随堂提问，让学生参与讨论，发表观点，这样一来，既活跃了课堂气氛，又激发了学生的学习兴趣，培养他们分析解决实际问题的能力。比如：高强混凝土的一般用途，烧结砖和蒸压砖使用的未来政策背景？结合学院的可再生资源利用重点实验室，请同学们列举哪些建筑废料可再生利用？以及其使用方法？通过设疑、讨论方式加强学生的学习积极性，活跃课堂气氛。又如在讲水泥标准稠度和标准稠度用水量的概念时，由于这个概念比较抽象，学生理解起来比较难，那么就要求学生通过自己结合课内实验理解这个概念，这样也激发了学生动手做实验的兴趣。

4 增强自信

自信是指相信自己有能力实现一定目的和愿望的心理状态。它是人们成长与成才过程中不可缺少的一种重要心理品质，也是自我意识中的核心成分。自信是挖掘内在潜力的最佳法宝。21世纪对人才的要求不但只限于其学识与能力的高素质，更要求其具备有较好的心理素质，主动参与竞争。

而对于应用型地方高校本科学生，最常见的普遍心理却是消极与胆怯，这是因为他们对自己的实力没有正确的认识，不相信自己的能力，导致出现退缩或回避的消极行为。针对这一现象，我们在教学活动中，大胆设计课题，鼓励参与实践。如鼓励学生积极申报，2011、2012级同学分别承担了江苏省大学生科技实践创新计划项目，就碱渣的可再生利用技术进行系统而全面的研究。在研究过程中，学生们正确的认识了自身实力，敢于挑战，积极学习，在项目研究中提出问题并解决问题，勇于实现自我价值，成功发表2篇学术论文，充分体验了成功的快乐。

5 理论联系实际、结合工程实例讲述

土木工程材料是一门实践性相当强的学科。在课堂教学中准备大量工程视频和图片，发挥多媒体教学直观生动的优势，在教学中充分利用[7]。以实际案例作为媒介，把现实的土木工程中的相关问题带进课堂，让学生直观地认识到实际工程中存在的问题，激发学生思考，让大家对一些实际生活中必须面对的棘手问题进行讨论。从提出问题入手，鼓励学生进行理论分析，再将所学理论知识应用于案例分析和讨论，能帮助学生很快地理解理论知识，缩短理论与实际的距离，培养学生对具体问题的分析能力。例如，在讲授混凝土耐久性一节内容时，我们以本校学生宿舍、办公楼存在的建筑物渗漏为例，首先介绍建筑物裂缝出现的工程背景，然后让学生分析讨论工程中裂缝发生的原因、处理及预防手段，而最后案例讨论的总结由教师和学生共同来完成，首先由学生对讨论部分的内容进行整理和总结。最后，教师在案例讨论的总结中指出学生存在的不足，然后对学生进行补充、归纳与提高性的讲授，使教师成为课堂教学的组织者、指导者，而不仅仅是知识的灌输者和课堂的主宰，形成了既发挥教师指导作用，又充分体现学生学习主体作用的新型教学结构。

6 主动提问式学习

在每部分教学内容讲授之前，教师请学生进行资料调研，对将要介绍的教学内容进行准备。将学生分为两部分，各自准备若干个与教学内容和工程实际相关的问题，由教师和同学进行分类和整理。在课堂和实验教学过程中，请学生将所准备的问题进行提问，并请另一部分的同学进行讨论分析，予以解答。教师组织学生进行思考和讨论，比如：在讲授水泥这一章内容时，学生提出：水泥的凝结硬化如何形成？怎么体现强度？在水泥的凝结硬化过程中，各矿物的主要作用体现在什么地方等问题。在课堂教学过程的“提问—回答”环节中，由于角色转变，同学们变为课堂教学的组织者，因此各组同学认真思考、积极回答问题，并充分利用准备材料、课本、课外书籍、网络等手段和资源，进行课堂讨论和补充。最后，由教师就“问—答”环节的过程和内容，以及存在的问题进行分析、归纳整理。由此，沉闷枯燥的教师主导型课堂教学已演变为积极热烈的人人参与型的专题讨论会。充分激发了学生积极思考，主动研究和学习，推动学生的主动学习的兴趣，从而构成学生主动学习的环境和氛围。

三 教学效果评价

在课堂上，同学们基本都能做到积极参与讨论，主动开口提问题，并在教学活动实施过程中，由最初的提出浅显简单的问题到提出思考性的问题。自己不能解决的问题，小组内的同学间都能做到自觉合作交流、讨论提高；找出最佳解决方案的同时提高了学生的综合语言表达能力、互助交流能力、动手操作能力，达成了同学间的互助合作学习。通过建立以学生为中心的教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式，重视理论与实践的结合，强调团队合作，通过组织学生参加各级各类科学研究项目、大学生科技创新计划等形式，让更多学生热爱土木工程材料课程，致力于土木工程材料领域学习和研究，不断提高大学生创新设计能力、动手实践能力与合作交流能力，促进学生知识、能力和素质的协调发展。

总之，基于学校办学定位和学生特点，对土木工程成材料课程的教学方式和方法进行了适当的调整和改革，在课堂教学和实验教学过程中采用了灵活多样的教学形式、充分激发学生主动性和自发性，期间贯穿 PBL思想，并通过诱导式、启发式、问题式方法引导学生主动学习。采取理论与实践并重，师生交流互动，课堂教学与项目研究相结合的方法，以达成提高学生的学习兴趣和综合素质的目标。

从最后的教学效果客观评价来看：实施主动学习模式后，11、12、13级的学生学习成绩较未实施主动学习模式的09、10级学生成绩有了明显提升；而且在主动申报大学生科技创新计划、参与教师工程实践等科技研发类项目上，11、12、13级的学生也都呈现出明显的积极性。因此，通过问题设置、课堂讨论、项目研究、问题解答等综合教学环节，可以看出学生的学习能力有明显的提高，且在工程实践环节中，选用材料的能力以及处理不确定性问题的能力有明显提高。当然也有少数同学觉得学起来较为困难，造成这种情况有各种原因，如惰性、自学能力不足等。针对这种情况，可以用分层次教学，能部分解决该问题，这也是以后努力的目标之一。

参考文献

[1]韦巧燕.办学特色地方院校提升核心竞争力的关键[J].黑龙江高教研究，2008，27（6）：60-62.

[2]高俊丽. 国外土木工程材料实验课教学特点及其对我国的启示[J]. 高等建筑教育，2014，23（6）：50-53.

[3]唐贤秀，郑夏明，阚黎明.土木工程材料课程主动学习模式研究与实践[J].学园（学者的精神家园），2010（5）.

[4]肖佳，邓德华 .“土木工程材料”开放性试验教学研究与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2006（2）：83-84.

[5]何娟.土木工程材料课程教学方法探讨[J].中山大学学报论丛，2004，24（3）：150-152.

[6]刘宝举，杨元霞. 在“土木工程材料”课程教学中激发学生学习积极性的探讨[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2006（02）.

[7]徐方.“土木工程材料”课程互动式多媒体教学改革探索[J].教育教学论坛，2013（35）.