土木工程材料课程适用不同专业的差异化教学

姚 灏

土木工程材料课程是土建类专业核心基础课程之一，其主要目的是培养学生掌握、理解和应用土木工程材料的基本理论、基本规律和基本知识，使学生主要掌握土木工程材料的性质、用途和使用方法，以及检测和质量控制方法，从而获得建筑从业资格[1-3]。开课对象主要有土木工程、工程力学、工程管理等专业学生。三个专业对学生的培养目标具有差异性，对学生能力的要求有所不同。土木工程材料课程在土木工程、工程管理和工程力学专业中的作用和地位不同[4-5]。因此，需要针对不同专业采用不同的教学设计与教学方法。

一、专业培养目标差异性

土木工程专业、工程管理专业、工程力学专业学生的培养目标和要求有明显差异性。

土木工程专业注重培养土建类工程应用型和创新研究型人才。毕业生应掌握土木工程专业知识与规范，获得土木工程师基本训练，注重工程实践能力培养，成为能从事规划、设计、施工、管理和科学研究的高级专业人才和后备管理人才。这就要求土木工程专业的学生能够运用土木工程材料课程基础知识，去分析和解决土木工程实际问题，具有实验和计算分析、土木工程设计、建造和工程质量评价、工程养护管理和维修等能力。对于部分优秀和深造学生，还应具有创新创业能力及初步的科学研究和应用开发能力。

工程管理专业注重培养工程管理应用型和创新型人才。本专业学生应掌握土木工程技术、管理、经济和法律等基础知识，获得建造师、造价工程师、咨询工程师、监理工程师的基本训练，能够在建设工程从事项目管理和造价咨询工作；应掌握土木工程材料的基础知识和技术性质要求，具备发现、分析、研究、解决工程管理实际问题的综合专业能力。

工程力学专业注重培养工程力学应用型和创新研究型人才。本专业学生应掌握工程力学专业知识，了解土木工程专业知识，能在工程领域从事与力学有关技术开发、工程设计与施工、实验研究、软件应用与开发工作。这要求工程力学专业学生掌握土木工程材料基础理论知识，具有较强解决与力学有关的工程技术问题的理论分析能力，有较强解决与力学有关的工程技术问题的实验研究能力。

可见，三者培养目标明显不同，且学生前期基础和掌握的知识体系也不尽相同。因此，在讲授不同专业的土木工程材料课程时，应依据不同的专业特点和培养要求与目标，设置不同的教学目标，即讲授的知识目标和能力目标不同，应在内容侧重点、教学设计和教学方法等方面有所差异。

二、课程教学的困境

现有的教学模式和手段较少考虑专业特色和课程特点。以笔者所在的中南大学为例，主要问题表现在四个方面。

（一）教学目标差异性不明确

土木工程、工程管理和工程力学等专业学生的培养目标差异性明显。基于此，土木工程材料课程在土木工程、工程管理和工程力学专业中的作用和地位应有明显不同。然而，目前不同专业之间的土木工程材料课程教学目标却一样，这很难达到有的放矢、因材施教的目的。

（二）总课时差异性及与饱满内容之间的矛盾

经过全国性整体教学改革，多数院校对本课程总课时进行了压缩。以中南大学为例，土木工程专业的土木工程材料A 课程有56 课时，其中含46 个讲课学时和10 个实验课时。然而，工程管理专业和工程力学专业的土木工程材料B 课程总学时仅有32学时，其中含24 个讲课学时和8 个实验课时。在这种学时较少的情况下，如果仅靠简单地压缩课程内容是难以达到教学目标的。如何组织好教学内容，高效率实现教学目标，是非常值得探讨的问题。另外，土木工程材料种类繁多，涉及知识面广。虽然课程有自身的组成—结构—性能的讲解逻辑关系，但材料各类别之间的联系性不紧密，各种材料分属知识点又较多，这为教学内容的组织和设计增加了一定难度。

（三）教材无差异性且更新滞后

土木工程材料教学目标在不断更新，但该课程教材更新却较滞后，暴露出明显问题。以中南大学土木工程学院为例，现采用教材为邓德华编著《土木工程材料（第三版）》，教材内容丰富，知识点十分全面。但教材内容仍是以工业与民用建筑工程为主，对道路工程、地下工程、水利工程等方面的内容涉及较少，离“大土木”要求仍有距离。同时，目前教材以常规土木工程材料为主，对蓬勃发展的新型土木工程材料介绍较少。此外，学生普遍反映，书本过于厚重，要背的知识点较多，这给他们造成了一定负担。

（四）课程思政教育无差异性

课程思政建设是实现全过程、全方位育人的关键环节。课程思政建设应当针对不同的学生群体特点进行合理设计与实施，才能达到预期的育人效果。然而，在土木工程材料课堂教学中，不同专业间的课程思政教育几乎无明显差别，较难达到因材施教的目的，难以引起学生的广泛共鸣和兴趣。因此，应针对不同专业学生的知识背景和培养目标，找准思政元素与课程内容的结合点，进行差异化课程思政教学内容设计，提高思政内容的融入效果。

三、土木工程材料差异化课程教学改革策略

（一）课程目标差异化

针对不同专业的培养要求，对土木工程材料课程目标进行差异化设计。

在知识目标方面，土木工程、工程管理和工程力学专业培养的学生均是服务于工程，因此均要求主要掌握土木工程材料各项基本力学性质、物理性质、化学性质、耐久性等知识内容。不同的是，土木工程专业学生应重点掌握材料组成、结构与性能的对应关系，了解材料研发与应用的基本思路和逻辑规律。工程管理专业学生应重点掌握土木工程材料与工程施工、质量及监管之间的相关联系。工程力学专业学生应重点掌握土木工程材料力学性能、力学破坏机制与理论及其与土木工程服役性能之间的关联性。

在能力目标方面，土木工程专业学生应能根据工程目标要求合理选择和使用土木工程材料，并按规范要求进行试验检测，应构建土木工程材料性质与材料组成、结构的关系，根据配合比设计原理配制工程所需混凝土、砂浆和沥青混合料，注重明确土木工程材料与土木工程设计参数及施工措施选择的相互关系，初步了解和掌握研发、应用新材料和新技术的基本过程。而工程管理专业学生，应能根据工程目标要求合理选择和使用土木工程材料，并按规范要求进行试验检测，根据配置工程进行土木工程材料质量管理、成本控制。工程力学专业学生应能根据土木工程设计参数优选土木工程材料，能分析不同土木工程材料的力学性能特点及其力学破坏特征。

（二）教材差异化

教材的选用或编著应依据课程目标和课时量而定。工程管理、工程力学专业课时较少，应选用或者编著简明版土木工程材料教材。考虑到这两个专业学生未来从事的工作主要涉及土木工程材料的选用及其环境服役性能，新材料研发涉及较少。因此，简明版教材的思路应当以材料的应用技术性质、环境相容性为核心，传统组成—结构—性能逻辑思路可弱化，仅在材料基础知识介绍章节中进行讲述即可。对于土木工程专业现用教材而言，也同样需要进行内容更新。鉴于教材内容较多已经对学生造成了负担，新教材应注意内容精简，对既有内容进行凝练删减。新教材还应对内容进行更新迭代，符合“大土木”的培养目标，补充除工业与民用建筑之外的土木水利、铁道、道路、地下工程等相关知识内容，应突出现代新型土木工程材料及发展趋势，应补充课程思政内容，如土木工程材料如何服务国家“双碳”战略等相关知识内容。

（三）教学内容差异化

土木工程专业的土木工程材料课程有56 学时，可以对内容进行较为细致和全面的讲解。然而工程管理和工程力学专业课程教学仅有32 学时，课时限制要求对教学内容进行精心组织和挑选，应作出相应调整和设计。

第一，重点讲述材料的基本性质。该章节具有较多基础知识点，是材料分析与应用的基础。讲述时可从物质的起源与大背景出发，揭示材料学科共性问题，起到抛砖引玉的效果，将学生引入一个与自身生活息息相关的领域，有效激发学生的兴趣和热情。同时，基础知识点的讲述应考虑与工程应用的结合，深入浅出，既便于理解基础知识点，又可建立与后续章节知识点的联系，利于前后内容衔接。

第二，精心组织水泥、混凝土、钢材等结构材料内容。精心设计讲课内容的关键是对课程内容间的逻辑进行高度凝练。如，混凝土传统内容可划分为“混凝土的组成与结构”“新拌混凝土的施工行为”“硬化混凝土的服役行为”，既便于学生理解，也能更好地组织与设计内容。前后内容之间联系紧密，可进行统一设计，如，将水泥章节和混凝土章节之后的重复内容进行整合精炼。在讲述过程中可偏向于技术应用性质，对材料的组成—结构—性能之间的逻辑关系进行弱化。例如，“混凝土强度的影响因素”在教材上已有较为详细的描述，不需要在课堂全面展开，可设置课后作业习题，引导学生对其进行全面总结。讲授时尤其要注意增强授课内容的系统性、条理性，可遵循以下思路进行：内容较简单的砌筑材料、木材等可作为自学内容；讲授时要多列举工程实例，激发学生兴趣，避免枯燥。

第三，高分子材料、建筑功能材料、复合材料。这部分内容虽然不是本门课程的重点，却是土木工程材料领域的快速发展领域，也是土木工程材料与其他学科交叉的重点领域。基于此，考虑结合目前的最新发展适当更新内容，以专题讲座、翻转课堂等形式进行教学。除了介绍一些基本知识外，可以扩充介绍材料的最新发展动向、最新研究成果或尚未解决的难题，从而激发学生的热情和兴趣，引导学生初步了解新材料、新技术的发展概况。应注意，在教学中应加强与实际应用工程的关联性。

（四）课程思政差异化

对不同专业学生进行针对性课程思政设计，更容易引起学生的广泛兴趣和共鸣。除了爱国情怀、民族自豪感、科学严谨、诚实守信、团结协作等通用思政教育之外，本课程应针对不同专业的培养要求进行差异化设计。例如，土木工程专业可更多结合工程建设质量与服役性能、材料研发、技术创新等方面展开。如，提出“如何降低水泥生产过程当中的碳排放”“如何对废弃混凝土进行回收利用”问题，培养学生的创新意识和埋头钻研的耐心。工程管理专业可结合工程质量监管、工程造价、法律法规等方面展开。工程力学专业可结合自然界力学现象、材料力学行为及分析方法，提升学生观察自然与生活的能力，注重基础研究的进步对科技发展的重要性。

综上所述，本文基于土木工程、工程管理、工程力学等专业的培养目标的差异性，从土木工程材料课程教学实践中总结了在课程目标、教材、教学内容、课程思政建设等方面存在的主要教学困境，提出了教改措施。对本课程的知识目标和能力目标进行了专业差异化设计，对教材的差异化编著和选用提出了思考和建议，对教学内容进行了精心组织和凝练，结合学生专业背景进行了差异化课程思政建设，以期提升教学效果。