提高土木工程材料试验教学质量的探讨

【摘要】土木工程材料试验是土木工程专业学生学习土木工程材料课程的重要实践环节。在土木工程材料试验教学过程中,通过采取有效的措施,达到提高试验教学质量的目的。

【关键词】土木工程材料试验 教学 措施 质量

【中图分类号】C45【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)11(a)-0101-02

土木工程材料是土木工程专业的一门重要的专业基础课程,也是一门实践性、应用性很强的课程。土木工程材料试验是保证学生学好土木工程材料课程必不可少的重要环节,它对于学生掌握土木工程材料的组成、结构、性能与应用具有很大的意义;培养学生熟悉土木工程材料性能试验基本方法,加深学生对土木工程材料性能的理解,培养学生试验技能以及分析、解决问题的能力,培养学生创新精神,提高学生综合素质,为今后从事科技工作打好基础。因此,在土木工程材料试验教学实践中,应该注重理论联系实际,采取有效措施,达到实现提高试验教学质量目标的目的。

1 土木工程材料试验教学质量的特点

1.1 强化基本理论知识

高校土木工程材料教材所列实验内容有三十多个项目,突出了土木工程建设所需的例如:水泥、砂、石、钢筋、沥青等基本土木工程材料性能指标的测试。学生通过现场操作,增加对土木工程材料的感性认识,加深对土木工程材料理论知识的理解和巩固,为进一步学习房屋建筑学、混凝土结构和砌体结构、土力学与地基基础、施工技术与组织等专业课奠定扎实的理论基础。

1.2 强化材料质量评价体系

土木工程材料是构成土木工程建(构)筑物的物质基础,当然也是其质量基础。在土木工程中,从材料的生产、选择、使用和检验评定,到材料的贮存、保管,任何环节的失误都可能造成工程的质量缺陷,甚至导致重大质量事故。因此,合格的土木工程技术人员必须准确熟练地掌握有关材料的知识。为了确保土木工程的质量,必须实行土木工程材料的标准化。教材所列各项实验内容攘括了国家现行规定的相应质量评价体系系列指标的测试。例如:水泥实验涉及与其质量相关的水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性、水泥胶砂强度等指标的测试,各项指标既相对独立又互为联系。通过实验,学生对材料的质量评价会有深刻、全面的了解,从而增强和培养了学生今后在工作中科学选择、合理使用材料的意识与能力。

1.3 强化工程质量意识

各项实验内容都必须按国家现行的规定满足或确保相应的技术条件要求。例如:温度、湿度、时间以及规范的操作程序方法等,否则就难以达到验证性能指标和实现综合设计试验能力培养目标的要求。例如:制作C20混凝土试块,如果出现下列任何一种情况都可能引起混凝土强度降低的后果:1)所选用的砂、石、水泥、水的质量不合格;2)配合比不当;3)水灰比不当;4)搅拌不均匀;5)养护时温度、湿度不合格;6)养护时间不足;7)振捣不足等等。学生通过实验,对比分析结果,可以切身体会到严谨、科学规范工作方法的重要性,明确在工程施工过程中,任何环节的疏忽大意都可能给工程质量带来隐患,从而强化在今后的工作中自觉把关并严格要求工程质量的意识和责任。

1.4 强化工程实践能力

学生通过实验,亲自动手操作,随着试验方法的逐步掌握和试验技能的逐步提高,真正实现了理论联系实际。例如:普通混凝土配合比设计、泵送混凝土配合比设计、热拌沥青混合料目标配合比设计等综合试验技能都可以得到训练。反过来,也可以分析和判断操作不当可能带来的后果,为今后指导施工、加强监理以及进行工程质量事故分析指明了方向。在实验过程中,学生分析问题和解决问题的能力得到了培养和提高。

2 土木工程材料试验教学目前存在的问题

2.1 教学重“量”轻“质”

由于各高校办学水平不一,往往根据学校现有设备配置和师资水平确定实验开出内容和开出率,加上有些高校存在强调实验开出率相对忽视学生技能培养和素质教育的现象,教师在教学中,只有实验“量”的达标,没有实验“质”的检查,只是验证和巩固了所学的理论知识,熟悉了试验的基本方法,而忽视了培养学生的试验技能、工作作风和创新意识。

2.2 学生缺乏兴趣

教师在实验教学指导上束缚了学生的积极性和创造性, 他们统一实验报告格式,统一实验指导, 甚至统一事先调试好实验仪器设备, 学生走进实验室测出表格所需数据,再按统一的计算公式处理数据, 得出结果就算完成了任务。学生对做实验缺乏兴趣和正确的态度,实验结束后,少有学生会对实验结果进行分析和探讨。实验教学难以达到培养学生分析问题和独立解决问题能力的目的。

2.3 实验安排欠佳

由于受到实验硬件条件的制约,实验组织安排通常是分大组进行,每组人数少则4-5人,多则10来人。实验操作属于少数动手能力强、学习好的同学,其他则旁观或做记录。实验结束后,组内成员出现了统一的实验结果,多数同学对实验内容缺乏深刻的印象,没有达到做实验的效果,进而影响了学生做实验的积极性和动手能力的培养。

2.4 硬件设施滞后

有些高校不具备混凝土试件养护、沥青延度测定等实验要求的恒温恒湿条件,难以实现该实验要求的规范操作。实验只能浅程度地演绎完成。指导教师因而对实验结果的准确程度也无法作出客观的评定。实验要求的严谨工作范畴自然得不到切实的贯彻落实。

3 提高试验教学质量的设想与措施

3.1 调动学生的积极性

陶行知先生曾说:“治学以兴趣为主,兴趣愈多,则从事弥力,从事弥力,则成效显著。”土木工程材料试验教学也是如此。在教学实践中,可从以下几方面进行尝试:

3.1.1 明确实验的重要地位

教师可以通过多媒体手段进行工程案例的教学,比如重庆綦江虹桥垮塌,就是由于忽视材料质量要求而导致的重大工程质量事故,来激发他们的学习兴趣,达到教育学生认识土木工程材料试验教学的重要性的目的。让他们明白只有做好实验,才能真正理解和巩固基本理论知识,才能在此基础上学好其他专业课,才能真正掌握土木工程材料试验的基本技能,更重要的是培养他们操作、分析、创新的能力,从而为今后更快更好地从事工程实践和科学研究工作打下基础。因此,只有提高学生的学习兴趣,使他们从“要我做实验”转变为“我要做实验”,珍惜课堂实践的机会,才能在实验过程中充分发挥其主观能动性。

3.1.2 精选验证性试验

在土木工程材料试验中,水泥技术性能试验涉及与其质量相关的水泥细度检验、水泥标准稠度用水量测定、水泥凝结时间测定、水泥安定性试验、水泥胶砂强度试验,这些验证性试验项目,作为基础实验教学内容,是必做的实验项目。通过基础实验教学,让学生把课堂中所学到的知识在实验中消化、吸收,使学生能够理解和把握实验的本质,验证课堂教学的知识,加深对知识的深入理解,熟悉试验仪器设备的操作,掌握基本试验技能,培养实践动手能力,了解工程材料性质的检验方法和有关的技术规范,学会运用知识分析和讨论试验结果,为开展综合设计性实验打下扎实的基础。

3.1.3 开展实验操作技能竞赛活动

在实验过程中,可选定一些技术性较高、可比性较强的实验内容,如水泥胶砂强度试验、混凝土拌合物稠度试验等,开展小组与小组之间实验准确度评比活动。结合学习内容,可有计划地组织相关专业的学生,开展内容突出活跃性、确定性、实用性的实验技能竞赛活动,如砂的级配测定、混凝土试块制作等。对成绩优秀者颁发荣誉证书及给予相应的奖励。竞赛活动的开展,能有效地激发学生参与实验的热情,既强化了技能的训练又巩固了所学的知识。

3.1.4 增加综合设计性试验

根据学生已掌握的实验内容,安排一些结合工程实际的综合设计性实验,可使学生感到学有所用,激发学习兴趣,培养探索精神。如结合混凝土搅拌站生产的难题,开展不同水泥与外加剂相容性的综合设计性试验,指导生产应用[1]。通过综合设计性实验的锻炼,培养学生独立地完成查阅资料、制订实施实验方案、进行数据处理和撰写实验报告的能力,提高他们的实验综合技能和分析能力,也有助于他们创新能力和解决工程实际问题能力的提高。

3.1.5 补充创新性试验

在土木工程材料试验教学中,加强创新思维和能力的培养。可结合课程学习,观察自己身边的土木工程材料质量或使用上的问题而进行分析讨论,可对土木工程材料的科技前沿问题进行讨论,也可参与课外科研活动,如参与吸声混凝土、自愈合混凝土的研究[1]。通过创新实验,学生实际动手能力得到了很好的锻炼。实验过程中的所有事情,从方案的确定,材料的准备,试件的成型,试件的测试,数据的分析直到论文的完成,都要亲自来解决,每一个过程都要参与,经过一次次的实际操作,实践动手能力得到了很大的提高,也在动手的过程中学到了很多在书本中学不到的东西,特别是一些经验性的知识,都是从课堂、书本中学不到的,并且对以后的学习工作将非常有帮助。通过创新实验,进一步提高了自主获取知识的能力。实验一开始,就面临着许多需要解决的问题,特别是一些涉及专业方面知识的问题,而以前课堂上没有涉及到,要解决它们,就必须去了解相关知识。特别在实验方案的提出和实验论文完成阶段,去图书馆查阅大量的资料,还通过互联网了解大量的信息。经过这样一个过程,知识结构得到一定的完善,更重要的是获取知识的这种能力得到锻炼和提高,这将是终身受益的。

3.1.6 建立考核评价制度

将土木工程材料试验独立设课并加强考核要求,以便加强学生对实验的重视程度。它的成绩由平时成绩和期终考核成绩两大部分组成。质量评价体系性能指标概念的建立,技能的形成和素质的培养,都是通过平时实验来完成的,因此平时成绩占总成绩的70％,它包括预习、操作、实验报告三部分,其比例为1:2:2,各部分考核根据相应环节阶段的学习态度、投入、独立性、规范性要求,按优、良、中、及格、不及格五档评定各阶段成绩,最后对所有开出实验内容加权平均按比例给出平时成绩。期终考核以抽查形式实验室现场进行,如按规定时间制作规定强度等级的混凝土试块,重在考核操作熟练程度以及对实际问题的分析和解决的能力,从而促使学生对各个实验内容在原理方法和操作技能上进一步巩固和提高。最后还要参考学生创新实践的成果——小论文、小设计等,酌情提高成绩的等级。

3.2 重视实验的“三环节”

3.2.1 做好预习工作

做好预习准备工作,明确实验目的、基本原理及操作要点是提高实验操作效率和实验质量的先决条件。鼓励学生进入实验室,对照仪器设备进行预习,弄懂实验原理,写出实验预习报告,并将存在的问题及时反馈给指导老师。实验前,教师对预习情况加以检查,并评定成绩。

3.2.2 独立完成实验

教师指导实验,重在引导并应放手让学生独立完成。要求学生严格地遵守实验操作规范,仔细地观察现象,详细准确地做好实验记录。鼓励学生自己发现问题,解决问题。教师在实验过程中,只是起着启发、引导、答疑、安全的作用。教师根据学生实验操作时的规范性、独立性、熟练性等评定其成绩。

3.2.3 认真撰写报告

实验实施是一次提高,实验总结又是一次飞跃,实验报告是学生预习、操作、数据处理、分析结果等整个实验过程的小结,是反映学生是否具有严谨认真的科学态度,是否提高了分析问题和解决问题能力的答卷。不应规定统一的格式,除记录数据外,应着重反映学生实验过程中的改进意见和收获体会。如从多角度考虑技术要求确保强度来制作混凝土试块。教师可以根据学生实验时主动性和创造性的充分发挥,完成实验报告的态度,掌握实验内容的程度确定其成绩。

3.3 加强实验教学建设

3.3.1 完善实验室管理

学校应结合实验指导教师的工作特点,建立岗位责任制、工作量制、奖惩制,并加以落实,以充分调动实验教师工作的积极性。

3.3.2 完善实验指导

(1)教师应根据科学性、知识性、实用性三方面的要求,按试验目的要求、试验仪器设备、试验方法步骤、试验注意事项、试验成果及要求、试验分析与讨论、问题解答七个方面精心设计编写实验指导书。通过学习指导书,学生在短时间内能够明确实验目标、理解实验内涵、突破实验操作难点,进而强化对理论知识的理解和掌握。(2)为增强做好实验的信心,在较短的时间里有效地掌握实验的操作方法,教师可精心设计制作相关实验内容操作过程演示电视录相片,提高了教师课堂辅导的效率,使课堂理论教学与实验教学有机地结合起来,提高了教学的整体质量。

3.3.3 加强师资队伍建设

土木工程材料试验教学任务多,难出成果,学校应积极开展服务育人职业道德教育,鼓励勤奋踏实,任劳任怨和勤俭节约,提倡开拓创新精神;聘任热爱本职工作,熟悉业务,责任心强的优秀专业教师担任试验教学工作;鼓励实验教师认真学习,不但能熟练使用仪器设备,而且会维修,从而促进技术管理,提高设备的完好率和使用率。

3.3.4 加强硬件投入

为确保混凝土养护,沥青延度测定等实验项目圆满地完成,学校应努力克服困难,尽可能为实验室配置空调设施及专业养护室。

4 结束语

土木工程材料试验是土木工程材料课程教学的重要组成部分。根据学校的办学定位和本课程实践性强的特点,本科生的教学实验分为基础实验、综合实验和创新实验三个层次。通过实验,学生验证知识、加深对知识的理解、熟悉试验仪器设备、掌握试验技能、了解工程材料性质的检验方法和有关的技术规范,学习工程材料的研究方法和手段。通过实验,可培养他们自主学习与实验、文献归纳综述、从工程实践中提炼科学与技术问题、研究论文和文稿撰写等综合能力和创新意识以及培养他们独立实践的能力,团队合作的能力和严谨求是的科学态度。

参考文献

[1] 苏达根.土木工程材料(第2版).高等教育出版社.

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