浅谈交通类院校研究生《材料制备与合成》课程的教学改革

袁小亚+李力

摘要：本文立足学校材料科学与工程交通土建材料学科背景，以材料性能与结构为导向，使得《材料制备与合成》课程完成课程定位、教学内容、教学方式与考核等环节的教学改革，有力促进了硕士研究生创新能力的培养和提升。

关键词：材料制备与合成；交通土建材料；教学改革；研究生

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）33-0084-02

我校2010年获材料科学与工程一级学科硕士点，2013年获批重庆市“三特”特色专业，2014年被授予重庆市交通土建特色学科专业群专业，主要以交通土建工程材料国家级、省部级重点实验室为依托，面向土木交通行业培养交通土建材料应用复合型人才。土木工程材料是我校材料科学与工程专业研究生、本科生的专业基础课程，也是土木工程、交通运输工程及道路工程等本科专业的一门必修课。现有的土木工程材料主要有水泥、沥青、石膏等，它们在使用过程中或多或少地总是存在这样那样的问题，所以为不断满足交通工程质量日益严格的挑战及人们对工程材料功能多样化的需求，如防污、防滑、防水、防渗等，必须对这次工程材料进行改造，而改造的途径必然会用到材料制备或合成的相关知识。为了更好地让学生在实际工作中合理运用或改造这类材料，我校在材料科学与工程专业硕士研究生第一学期开设了32学时的《材料制备与合成》课程，将材料科学领域中成熟的理论与工程实践有针对性地结合起来。下面浅谈几点我校在该课程上的几点教学改革。

一、课程定位改革

目前我国许多高等院校设立了材料科学与工程专业，《材料制备与合成》是本科阶段材料类专业最核心和最基本的一门课程。其培养目标是了解和掌握常见材料制备方法的发展概况、制备原理、操作设备及制备工艺等，并通过理论课与实践课的结合，锻炼学生操作实验的动手能力，培养他们发现问题、分析问题和解决相关材料合成、制备方面问题的基本能力，为今后的生产实践和科学研究打下坚实的基础。可见，本科阶段该课程主要遵从“厚基础、宽口径”式教学，没有局限在具体的材料和应用领域，讲授内容大多属于材料学领域的经典理论，教学内容偏理科性质。实验课程大多集中于经典的无机材料和若干典型的高分子材料，内容趋于验证性质，与实际的土木工程材料相去甚远。研究生阶段，大部分学生会跟着导师做实际课题，接触的是实际工程材料，而且学生经过大学四年的洗礼，特别是毕业设计的锤炼，已经掌握了最基本的材料学基础理论和常见材料制备方法，所以授课内容不能在局限于某种基础的理论讲授，必须转变思维。结合我校材料学科优势研究方向（交通土建材料），我们思考可将教学内容定位在如何将材料合成与制备领域的经典理论与交通土建领域结合起来，通过具体的示例，让学生懂得思考并在实际工作中合理运用相关理论，相应地对任课教师提出更高层次的要求。

二、教学内容改革

目前，国内《材料制备与合成》课程无论是本科阶段还是研究生阶段，都没有一本系统地针对交通土建材料的专业书籍，因此没有课本可以作为教学参考材料。我们在前期尝试中，选择《土木工程材料》（重庆大学版）作为初级入门材料，讲解常见土木工程的种类、性能及检测方法，初衷是学生本科背景参差不齐，32学时并不能完全讲透所有材料，更不用说要穿插讲授一些最基本的材料学经典理论。经过论证，我们把教学内容中涉及的交通土建材料主要集中在沥青混凝土、水泥混凝土，但不包括相关的配合比设计，主要讲解这些材料最基本的性能，并从材料角度分析它们作为交通材料的优缺点。涉及材料学经典理论方面，主要讲授材料表面理论、材料改性方法、胶体化学等知识，并结合最近材料前沿发展动向，将研究热点如纳米材料、光电功能材料等融入课堂教学中，充实材料功能化内容。这种安排，一方面考虑到学生有更多的时间跟着课题组接触并逐渐掌握具体的交通土建材料，如工业废料、沥青及沥青混合料、高性能水泥基材料等，同时通过课堂学习，能够运用材料学基础知识认识与改造现有材料，做到学以致用，实现理论和实践互相促进的目标。

三、教学手段改革

面向交通土建材料领域的《材料制备与合成》课程的性质，决定该课程必须以性能与结构为导向，以解决具体的工程材料问题为目标，有针对性地开展课程教学。为此，结合我校实际，在具体教学中，大量尝试案例教学法，结合具体土建材料将材料改性内容重点分为四个部分：防水材料、防污材料、自愈合材料、增韌材料。水泥混凝土的耐久性，是目前所有混凝土建筑物必须面临的一个挑战，也是目前一个研究热点，其根本原因是混凝土内部存在的各种孔隙和毛细管水。从材料学的角度看，就是材料致密性与防水问题，所以在课程中，可从材料加工与成型角度引导学生思考如何施工，才能使混凝土更加密实，如何从做表面防水层与拌和过程引入防水剂的方式增加混凝土的防渗能力，很自然地引入材料表面改性、表面亲水疏水等相关理论知识。为更好地完成这部分内容，可将案例教学法分为案例准备阶段、分析讨论阶段、总结阶段和报告撰写阶段。第一阶段以授课教师启发为主，第二阶段经大量文献查阅后以3—4人组成的小组讨论为主，第三阶段以讨论后的小组课堂发言为主。经过教学手段的改革，许多学生表示教学效果非常好，印象深刻，特别是一些学生反映，课堂教学完成后能马上将课程所学知识运用到毕业论文设计和未来的工作中。

四、课程考核环节改革

考核是教学改革的一个有力切入点，我们确立了小论文、平时课堂讨论表现、期末考试等多种方式相结合的考核体系，全方位考查学生的学习状况。小论文要求学生在备选题目中选择感兴趣的课题，完成一篇课程论文，内容必须结合工程实际，分析所用材料可能存在的问题，阐述相应对策，以起到培养学生科研素养和解决工程实际问题的能力。平时课堂讨论表现，以固定的3—4人为一组，考核学生在案例教学法、分组讨论法、课程讲解发言等过程的参与程度，进行综合评定。期末考试以开卷为主，以材料学领域经典理论为主，以土木工程材料结构与性能为导向，结合具体应用，分析其优缺点，对全方位促进学生培养创新能力和分析、解决问题的能力，起到良好的推动作用。

五、結束语

立足我校材料科学与工程交通土建材料这一特定的学科背景，以材料性能与结构为导向，《材料制备与合成》课程完成了课程定位、教学内容、教学方式与考核等环节的教学改革，有力地促进了学生创新能力的培养和提升，推动该课程从理科课程向工科课程的转变。

参考文献：

[1]张利，刘永，苏胜，黄娟.素质教育背景下的土木工程材料教学体系的构建[J].高等建筑教育，2007，16（1）：61-63.

[2]吴芳，杨长辉.土木工程材料课程教学改革研究[J].高等教育教育，2006，15（4）：79-81.

[3]张士萍.基于创新能力的土木工程材料课程教学改革研究[J].山西建筑，2016，42（28）：233-234.

Teaching Reform of the Course "Materials Preparation and Synthesis"for the Graduated Students of Traffic Colleges and Universities

YUAN Xiao-ya，LI Li

（Material Science and Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Abstract：Due to the civil-engineering subject background of the Material science and Engineering major，materials property-structure oriented teaching reform for the course "Materials Preparation and Synthesis" is performed，including the curriculum orientation，teaching content，teaching methods and assessment，etc. It greatly promotes the cultivation of innovation ability of postgraduates.

Key words：" Materials Preparation and Synthesis"；civil engineering materials；teaching reform；graduate students