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課程標準是規定某一學科的課程性質、課程目標、內容目標、實施建議的教學指導性文件[1-3]。課程標準與教學大綱相比，在課程的基本理念、課程目標、課程實施建議等幾部分闡述的詳細、明確，特別是提出了面向全體學生的學習基本要求。土木工程材料課程是土木工程專業的一門專業基礎課程，其教學目的是使學生掌握有關土木工程材料的性質，應用的基本知識以及必要的基礎理論，了解工程材料性質和材料結構的關系，以及改善性能的途徑，并獲得主要土木工程材料的試驗方法的基本技能訓練。通過該課程的學習，為將來從事專業技術工作時，能夠針對不同工程，合理地選擇和使用材料打下理論基礎，并能與后續課程密切配合，了解材料與設計參數及施工措施的相互關系。《土木工程材料》課程標準的制訂顯得尤為重要。
1 土木工程材料課程設計的理念及思路
該課程主要是為了使未來的建設工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應用方法，因此，在教學中應始終貫徹工程應用和創新兩種理念，加強土木工程材料在工程實際中的應用及重視感性認識， 通過實驗和情景式教學提高學生實踐能力，鼓勵科學探索，培養創新意識。因此，土木工程材料力學課程的教學，應從工程事例出發，回歸于工程應用，以項目的形式組織教學，加強演示實驗，采用啟發式教學，加強學生創新意識的培養。
2 土木工程材料課程目標
《土木工程材料》課程的知識目標是讓學生充分了解材料的組成以及結構對材料性質的影響，了解外界因素對材料性質的影響，了解各主要性質間的相互關系，初步學會主要建筑材料的試驗方法并掌握材料的組成、性質及技術要求等。通過學習使學生會利用理論知識知道改善材料性質的措施，熟悉有關國家標準或行業標準，根據工程要求能夠合理地選用材料。
3 土木工程材料課程內容及要求
土木工程材料課程可以以不同項目為教學組織主線[4]，以不同任務作為教學模塊，分為11個教學單元。
（1）土木工程材料的基本性質。主要內容包括材料的基本物理性質、材料的力學性質、材料與水有關的性質、材料的熱性質、材料的耐久性。主要讓學生熟悉材料的物理性質，掌握從材料物理性質分析材料的性質方法，會根據材料的結構構造對材料的性能進行分析，熟練掌握材料的力學性質及耐久性和環境協調性，材料的結構構造對其性能的影響以及了解材料的熱性質。
（2）氣硬性膠凝材料。主要內容包括石膏、石灰、水玻璃。主要讓學生掌握膠凝材料的分類及特征，以及原材料和生產過程；了解石膏、石灰的種類及生產；了解其制備技術及制品的技術性質。掌握水玻璃的生產及特征，應用；掌握水泥的生產和水泥的組成材料，會根據膠凝材料的特征在實際生產中加以應用。
（3）水泥。主要內容包括通用硅酸鹽水泥，其他品種水泥。主要讓學生掌握水泥的生產和水泥的組成材料；掌握水泥水化硬化，水泥石的腐蝕與防止，水泥的技術性質；掌握水泥石防止腐蝕的措施；掌握通用硅酸鹽水泥的運輸、儲存，通用硅酸鹽水泥的特性及應用，簡單了解其他品種水泥。
（4）混凝土。主要內容包括混凝土的定義與分類，普通混凝土的組成材料，混凝土拌合物和易性，混凝土的強度，混凝土的變形性能，混凝土的耐久性，混凝土質量波動與混凝土配制強度，普通混凝土配合比設計，粉煤灰混凝土，輕骨料混凝土，其他品種混凝土。主要讓學生掌握混凝土組成材料的技術要求，掌握外加劑和摻合料的應用。混凝土的分類、組成材料及對組成材料的要求，混凝土常加的外加劑和摻合料的特性。通過學習混凝土拌合物的和易性及影響因素，會在實際中對混凝土的和易性進行調整；熟練掌握混凝土拌合物的和易性，了解影響和易性的主要因素；熟練掌握混凝土的強度及影響強度的主要因素；熟練掌握混凝土的配合比設計方法（初步配合比，基準配合比，實驗室配合比）；熟悉混凝土配制強度波動規律；了解輕骨料混凝土的性能，配合比設計及應用，熟練掌握粉煤灰混凝土及輕骨料混凝土的配合比設計及應用。
（5）建筑砂漿。主要內容包括：靜矩和形心、慣性矩與慣性積、平行移軸公式主軸和主慣性矩、組合截面慣性矩的計算。主要讓學生掌握建筑砂漿的組成材料及性質，砌筑砂漿的配合比設計，抹面砂漿的配制和應用。
（6）砌筑材料。主要內容包括砌筑砂漿、抹面砂漿，其它建筑砂漿。主要是讓學生了解磚、砌塊、砌筑石材；掌握各種墻體材料的技術性質與特性。
（7）瀝青及瀝青混合料。主要內容包括瀝青的分類及石油瀝青的基本結構組成，瀝青的基本性質，瀝青的技術要求與性質，瀝青的摻配、改性及主要制品，瀝青混合料。主要是讓學生了解瀝青的組成結構及石油瀝青；熟練掌握石油瀝青的組成、結構；熟悉石油瀝青的技術性能及其標準和選用；了解改性的瀝青材料及其制品。
（8）金屬材料。主要內容包括建筑鋼材，鋁合金及制品。主要讓學生理解鋼材的性能及應用。熟悉鋼材的分類，掌握鋼材的主要技術性能，熟練掌握鋼材的拉伸性能，熟悉鋼材的化學成分對鋼材性能的影響，掌握鋼材冷加工及r效。基本了解鋁合金及其制品性能。
（9）木材及制品。主要內容包括木材的分類與構造，木材的物理力學性質，木材的防腐與防火，木材的綜合應用。主要讓學生理解木材的性質及土木工程中常用的木材。掌握木材的主要性質，了解木材的分類與構造，了解土木工程中常用木材，了解木質材料制品和木材的防腐與防火。
（10）建筑功能材料。主要內容包括絕熱材料、吸聲材料。主要讓學生了解絕熱材料，吸聲材料的概念；掌握絕熱材料的特性，了解常用的絕熱材料，掌握吸聲材料的性質；掌握吸聲材料的吸聲系數，了解常用的吸聲材料。
參考文獻
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（二）科學講解
“土木工程材料”課程的內容比較松散，講解時容易產生平鋪直敘的感覺，甚至索然無味；如能精心安排、科學講解，效果會大不一樣。比如，通用硅酸鹽水泥包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥及復合硅酸鹽水泥，如果按照教材一種水泥接著一種水泥地講，學生學起來會感到重復、堆砌、凌亂，甚至不知所云。因此，對于這部分內容要進行科學整合，重點把硅酸鹽水泥的礦物組成、水化及凝結硬化過程、技術性質等等講解透徹；而在介紹摻混合材料的硅酸鹽水泥時，抓住活性混合材料的潛在活性及摻活性混合材料水泥的二次水化反應，然后用對比的方法給出各種水泥的共性和個性，這樣內容緊湊了，脈絡清楚了，學生掌握起來也就輕松了。了解了技術性質的異同點，進一步掌握各種水泥的工程應用就會很容易。再比如，在現代水泥混凝土技術中，外加劑已經成為水泥混凝土的一個重要組成成分，因此，為了內容的系統和完整，一般教材（如文獻）都將“外加劑”放在“普通混凝土的組成材料”中來介紹。但外加劑是用來改善混凝土性能的，如果不了解混凝土的性能，很難深入理解外加劑的作用，因此，在講授時，應作適當調整，把“外加劑”放到“混凝土拌和物的主要性能”和“硬化混凝土主要性能”的后面來講，這樣會更加方便學生對相關課程內容的理解和記憶。總之，科學地組織和講解課程內容，對于做好“土木工程材料”課堂教學起到事半功倍的作用。
（三）理論聯系實際
首先，從最熟悉的生活實際出發。土木工程材料與實際生活密切相關，其實，每個人在實際生活中都積累了很多相關經驗，只是由于不具備專業知識，而不知道其中的道理。比如，某一水泥砂漿地面破損了，用水泥砂漿修補以后，需要澆水覆蓋一段時間。相信很多人都見過這種做法，但不一定每個人都知道這是為什么。在講解水泥的水化、凝結及硬化過程時，提到這一現象，學生一定會恍然大悟，原來這就是養護，并及時讓學生了解養護需要一定的溫度、濕度及時間。這樣，把學生來自于生活的直接經驗與書本上的理論知識結合起來，消除學生對課程的陌生感，激發了學生的學習興趣。其次，大量列舉工程實例。典型的工程實例是理解和消化理論知識的最有效方法，注重材料的工程應用背景，避免脫離工程孤立地講解材料。比如，在講到混凝土耐久性問題時，實例之一：北京三元立交橋橋墩，建成后不到兩年，個別地方發生“人字形”裂紋，經分析認為主要原因是發生了堿-骨料反應；實例之二：烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站，由于鋼筋混凝土結構的泄漏，造成大面積放射性污染，生態環境遭到嚴重破壞等。另外，還可以用數字來說明，“在工業發達國家，建筑工業總投資的40%以上用于現存結構的修理和維護，60%以下用于新的設施”。通過大量實例，使學生認識到混凝土耐久性的重要性，了解到很多混凝土結構的過早破壞不是由于強度不足，而是由于耐久性不足。最后，重視實驗教學。實驗課是“土木工程材料”課程的一個十分重要的教學環節，實驗教學是課堂教學的一個很好的補充。實驗課上，學生對從書本上學到的材料有了直觀的認識，對材料的性能進一步了解，在自己動手做實驗過程中，提高應用材料的能力。同時，通過實驗驗證基本理論，學習實驗方法，培養科學研究的能力和嚴謹的科學態度。
（四）關注學科新進展
教材是教學的依據和根本，但教材的更新需要時間，而土木工程材料的發展非常迅速，因此，在教學過程中，應密切關注土木工程材料研究和工程應用的最新進展，并適時補充到教學中。同時，隨著新材料及新技術的不斷問世，有關材料的質量標準及相關設計和施工的規范也會隨之更新，亦應將這部分內容及時補充到教學中。這樣，有利于學生及時了解學科發展動態，拓寬專業視野，培養創新意識，激發探索精神，提高學生的工程素質及工程意識
二、課后作業
課后作業對課堂教學起到很好的鞏固和補充作用。通過課后作業，學生能夠更好地消化和理解課堂上學到的內容，并能對所學內容活學活用。本課程中，一部分課后作業來自于教材每章后面的復習思考題，需要教師緊扣課堂教學的重點和難點，從中精選，比如，混凝土骨料顆粒級配，普通混凝土配合比設計等。教師要對作業認真批改，并總結，使學生不是為了做作業而做作業，而是做到真正掌握。另一部分課后作業是綜合性、討論性的。比如，程云虹等主編的《土木工程材料》中的“開放討論”部分，這部分內容具有一定的前瞻性，可以引導和啟發學生做一些探索性的工作。即讓學生從中選擇自己感興趣的內容，并圍繞這一內容查閱文獻，深度思考，自由討論。拓寬了學生的視野，培養了學生科學研究的意識。
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一、土木工程材料課程的特點
土木工程材料課程的主要特點是知識面廣、知識點分散、系統性較差，且理論性及專業性較強。土木工程材料按不同角度可進行不同的分類，而課程教材往往按材料類別分章節，各個章節自成體系，章節間缺乏橫向的聯系。因此，教師授課常以敘述式為主，主要是各種材料在工程和實驗上的經驗總結，缺乏內容邏輯的串聯及理論分析、計算[3]；學生學習片面化，難成系統，往往僅處于識記層面而缺乏對知識點的對比聯系。土木工程材料課程不同于一般基礎課程，除了理論課程外，還有實驗課程。實驗演示、現場參觀可加深學生的理解和感性認識；通過動手實驗驗證材料的基本性能，可學習試驗方法，鍛煉學生的實踐能力。此外，實驗課程還可增加設計類、綜合類實驗，培養學生的科學研究能力。
二、土木工程材料課程存在的問題
（一）認識不足，學習方法不當
學生對專業基礎課程的重要性認識不足，認為力學類課程和專業類課程更重要而忽視基礎課程的學習，對土木工程材料課程的重視程度較低。學生平時缺乏對課程的學習興趣，且學習方法不當，考試僅依賴死記硬背，理解不足，知識掌握不牢固。
（二）知識體系欠缺，課程之間聯系較少
以力學類課程為例，經過多個學期對理論力學、材料力學、結構力學的系統學習，學生可較好地建立知識體系、融會貫通知識點。而土木工程材料課程與土木工程專業其他課程之間的聯系較少，該課程一般安排在第一或第二學年，學生在此前對該課程的認識較少，學過之后又沒有直接應用的機會。同時，后續也少有課程復習到相應知識點，致使該課程“自成一派”，知識不成體系，導致學生對該課程的知識遺忘快。
（三）教材更新慢，圖表符號難理解
新型土木工程材料層出不窮，而原有的教材往往只介紹基本材料，較少涉及新型材料，使教學明顯滯后于應用。教材中涉及的材料種類繁多，不同材料之間的聯系少、針對性差，使學生缺乏學習重點。教材中常以表格的形式介紹材料，材料代號較多卻少有明文解釋，表格中出現的指標多、雜，指標含義不明確，致使所涉及的專業知識枯燥且難以理解。
（四）教學手段少，教學場所單一
土木工程材料課程的教學主要以講授為主，傳授前人經驗，因而學生學習興趣不足。教學場所主要以課堂為主，學生對各種不同材料缺乏直觀、感性的認識。教學與實際工程應用結合少，教學效果不佳。
三、土木工程材料課程教學改革內容
首先，在課堂教學之初，為學生介紹現代工程對材料的需求及材料在工程建設中的重要意義；介紹土木工程材料課程的教學目的、意義，以及課程在人才培養方案中的地位與在工程應用中的作用；介紹工程案例及工程全壽命概念，幫助學生正確認識土木工程材料的重要性，樹立正確的學習態度。收集往屆優秀學生的學習方法，結合自身備課感悟，幫助學生找到合適的學習方法，提高學習興趣與效率。加強課后與學生之間的互動，建立良好的師生關系。運用互聯網技術，建立網上聯系，及時幫助學生解決課堂疑難。
其次，針對福建江夏學院土木工程專業人才培養目標“專結構、懂施工、長材料”，調整人才培養方案，在通用土木工程材料的基礎上，加入更深層次的水泥基材料課程和高性能混凝土課程，建立土木工程材料—水泥基材料—高性能混凝土的連貫課程體系，三門課程由淺及深，由通用至高新，由經驗至理論，系統介紹土木工程材料的工程應用，特別是常用的水泥、混凝土材料，加深學生的認識及對知識的融會貫通。
第三，優化教學內容，突出教學重點。引入工程案例，使課程內容更豐滿，同時幫助學生理清知識點，構建知識框架，降低吸收知識的難度，使教材“由厚變薄”[4]。教學時，針對各種材料的圖表符號展開說明，引入材料的相應技術標準，結合材料的基本性能和特點闡述各材料的適用性。建立網絡課程，共享土木工程材料相關資料，提供前沿材料的資訊，幫助學生課后自主學習。開展學術講座，邀請業界人士為學生介紹土木工程材料的應用現狀及前沿高新材料，使教學內容與實際應用相結合，拓寬學生的知識面。
第四，增加課堂微課環節，由學生自由分組選定某一材料作為選題，課后分工收集資料，制作PPT，并于課上10分鐘內與同學交流。經實踐，該環節效果顯著，可調動學生的積極性，培養學生的自主學習能力，使學生發揮主觀能動性，活躍課堂氣氛。調整課程考核方法，提高平時成績的比例，提高學生對實驗課程的參與度和重視度，加強課程的過程性考核。組織學生參加“大學生混凝土配合比設計大賽”，提高學生學習興趣，培養學生的動手能力，同時為學生提供外出學習的機會，擴大學生的眼界[5]。鼓勵學生申請、參與大學生創新創業項目，結合導師制活動，吸納優秀學生參與教師的科研項目，深入材料的試驗研究當中，培養學生的深入學習興趣及科研創新能力。
最后，開放實驗室，鼓勵學生開展設計性、綜合性實驗，培養學生發現問題和解決問題的能力。實驗教師給予實驗指導，培養學生的創新能力和動手能力。在實驗室內設置材料展示柜，增加學生對各種土木工程材料的感性認識。通過實習，多帶學生走出課堂，如在建材市場參觀學習，增加學生的直觀感受。利用已有產學研基地，強化學生的實踐應用能力，提高學生的綜合素質，使學生了解當前企業對人才的需求，提高學生自主學習的意愿，為后續的學習、工作奠定基礎。
四、結語
為適應建筑產業現代化需要，培養特色土木工程專業人才，需要對土木工程材料課程傳統教學模式進行改革。由此，筆者提出針對該課程的特點和存在的問題進行課程體系、教學內容、教學方法、教學方式、實驗教學等方面的改革調整，提高教學效果，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習的意愿，加強學生的工程應用意識，提升學生的工程應用能力和綜合素質。
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一、以工程意識培養為主的理論教學手段
1.充分利用認識實習
專業認識實習是學生專業課程學習的第一課，是開啟學生專業興趣的重要教學環節。為使學生提早對專業有所認識，了解各專業課之間的聯系與作用，許多高校都設置了認識實習環節。土木工程材料作為土建類專業基礎課，應充分利用好這一環節，使學生了解土木工程材料的種類、應用及工程技術要求等。為此，課程改革小組建議合理搭配認識實習指導教師的人員組成，承擔建筑材料方面的主講教師應積極參與認識實習。在認識實習過程中:一方面，帶領學生參觀工程現場，聽取現場技術人員講解，并與學生針對工程所選品種、施工工藝等進行廣泛討論，使學生從感官上實際認識土木工程材料;另一方面，通過觀看《超級工程》《偉大工程巡禮》中關于土木工程材料講解的部分科學紀錄片，使學生能夠對工程建設的全過程以及材料如何選擇、應用有較為全面的認識。通過改革后的認識實習教學，學生對土木工程材料課程的理論學習內容更加明確。
2.合理優化教學內容
目前，土木工程材料教材為滿足“大土木”的培養目標，內容上雖具有較大的包容性，但仍未能將原有知識體系有機地融合在一起。加之學時限制，無法面面俱到，如果不能合理安排，將會導致無法有效支撐后續課程的學習。為此，按使用領域將土木工程材料分為土木工程通用材料和專用材料進行講解。其中，將石料、無機結合料(石灰、水泥)、水泥混凝土、建筑鋼材、防水材料等列為土木工程通用材料，瀝青與瀝青混合料、墻體與屋面材料、土工合成材料、建筑防火材料等列為專用材料，以滿足各專業的學習需求。對于通用材料的講解，在材料基本性質方面主要以材料自身性質與組成特點講解為主，不需要刻意結合專業特點，而在工程技術指標及工程應用方面則結合專業特點來安排教學內容。對于專用材料的講解，主要結合專業特點及后續課程的需要而選擇或增加，該部分內容主要包括:(1)建筑工程專用材料:墻體與屋面材料、建筑裝飾材料、給排水管材等;(2)道路工程專用材料:瀝青與瀝青混合料、土工合成材料等;(3)消防工程專用材料:建筑功能性材料、建筑防火材料等。此外，適時引入材料應用實例，實例最好結合授課專業，以此強化學生的工程意識，培養學生的工程素質。
3.注重作業的有效性
除了課堂教學環節外，教師還應注重布置課后作業這一教學環節。作業不但是鞏固學生課堂所學知識的重要手段，還是培養學生工程意識與創新思維的有效途徑。授課教師通過布置課外作業，建立討論、交流制度，促進創新思維和工程意識培養氛圍的形成。土木工程材料課程與其他課程，如力學、數學等課程要有所差別，作業內容不能僅僅是課后習題或整理課堂筆記，應通過大量做題來鞏固理論知識的學習。應定期要求學生查閱文獻，或進行實地調查，通過閱讀相關科技文獻，學生才能及時了解土木工程材料發展的新動態和工程中存在的問題;而實地調查又能促進學生理論與實踐相結合，更好地理解理論知識，也能夠利用理論知識來解釋調查中發現的問題。最后，通過在課堂上進行交流、討論，還可以培養學生的創新思維。
二、以工程能力提升為主的實踐教學手段
土木工程材料實踐教學的目的是使學生通過實驗操作和結果分析，明確土木工程材料的性質與材料組成結構之間的關系，掌握材料工程技術試驗儀器操作與指標評定方法，因此，實踐教學與理論教學具有同等重要的地位。
1.在實驗課中提升學生的工程能力
首先，合理安排實驗課程與理論課程的教學計劃，如在水泥、水泥混凝土以及建筑砂漿的理論課程完成后，集中安排一次實驗課，使實驗內容與學時得到集中，學生能夠有充足的時間準備實驗和操作儀器等。其次，在實驗課組織形式方面采取分組形式，要求學生在實驗課前提交試驗方案，其中包括實驗目的、材料與儀器、實驗步驟、數據與分析、問題與分析等，最后要列出參考規范，保證學生在實驗前對試驗全過程有基本了解，避免學生在實驗過程中出現手忙腳亂、不知所措現象。最后，在實驗過程中要求學生利用手機等形式記錄實驗過程中的各個環節，以便實驗完成后組織學生對整個實驗情況進行討論與總結。
2.借助實習基地提升學生的工程能力
通過產學合作的方式建立校外實習基地，聘請實驗檢測技術骨干人員作為企業兼職教師，指導學生依托工程項目，在真實的工作環境中提高實踐操作與結果分析能力，使學生更深刻地理解和掌握土木工程材料的基本理論和材料評定的基本技能。更為主要的是學生通過對某一土木工程材料的技術指標進行完整實驗檢測，可以增加對土木工程材料各技術指標的工程意義，也能加深對指標之間相互聯系的理解。在評定過程中，學生通過翻閱相關技術規范提高了土木工程材料標準化的工程意識。
三、以創新能力提升為主的科技活動組織
創新能力的提升一方面要依靠理論教學環節培養思維，通過科研實踐活動使學生在驗證并鞏固理論知識的同時，提高分析和解決問題的能力，激發學生的內在創新動力，為此，課程改革小組結合土木工程材料課程的特點，進行了一系列科技活動的組織。對于有創新想法的學生，土木工程材料實驗室實行開放制度，以小組為單位填寫申請表，在指導教師的幫助下利用課余時間進行創新性試驗;如沒有創新性想法，但又有參與創新性實驗愿望的學生，可采取助研的方式參與到指導教師的科研課題中，使創新能力得到鍛煉。教師在指導過程中發現可行性強的創新性實驗，可進行校級科技創新項目推薦，或作為畢業論文選題，通過完成科技項目或畢業論文的寫作，學生的創新思維、儀器操作、科技論文寫作等方面的能力得到較大提升。此外，通過組建科技創新團隊參加科技競賽活動，將不同年級、專業的學生融合在一起，實現了激發學生創新積極性、提高創新能力的目標。近幾年，以土木工程材料課程為依托，學生申請西南林業大學科技創新基金項目3項，其中，一項獲第八屆云南省大中專學生課外學術科技節二等獎;獲批云南省大學生創新創業訓練計劃項目1項，國家級創新創業訓練計劃項目1項，學生通過參與教師的科研課題，完成畢業論文7篇。
四、結束語
通過對理論教學、實踐教學和科技活動三個方面的改革，學生的工程意識有所增強，能夠有目的地學習，避免了以往死記硬、學而無用現象的發生。學生的工程能力與創新能力得到大幅提升，發現和解決問題的能力也得到了提高，同時，也增強了學生的就業能力。
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土木工程材料是指在土木工程中所使用的各種材料及其制品的總稱。它是一切建筑工程的物質基礎，是組成建筑結構物的最基本構成元素。由于科學技術的發展，使得土木工程的新型材料如雨后春筍般出現，表現出節能、高效、環保等特點，并呈現種類繁多，性質各異，用途不同的特性。
1 高性能混凝土(HPC)
HPC要求具有高耐久性和高強度、優良的工作性，首先體現在較高的早期強度、高驗收強度、高彈性模量;其次是高耐久性。可保護鋼筋不被銹蝕，在其他惡劣條件下使用，同樣可保持混凝土堅固耐久；最后是高的和易性、可泵性、易修整性。可配制大坍落度的流態混凝土，而不發生離析；可降低泵送壓力，修整容易。冬天澆筑時，混凝土凝結時間正常，強度增長快于普通混凝土，低溫環境下不冰凍，高溫環境下澆筑混凝土保持正常的坍落度，并可控制水化熱。
1.1 低強混凝土
這種材料可用于基礎、樁基的填、墊、隔離及作路基或填充孔洞之用,也可用于地下構造。在一些特定情況下,可用低強混凝土調整混凝土的相對密度、工作度、抗壓強度、彈性模量等性能指標,而且不易產生收縮裂縫。
1.2 輕質混凝土
利用天然輕骨料(如浮石、凝灰巖等)、工業廢料輕骨料(如爐渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等)、人造輕骨料(頁巖陶粒、粘土陶粒、膨脹珍珠巖等)制成的輕質混凝土具有密度較小、相對強度高以及保溫、抗凍性能好等優點。利用工業廢渣,如廢棄鍋爐煤渣、煤礦的煤矸石、火力發電站的粉煤灰等制備輕質混凝土,可降低混凝土的生產成本,并變廢為寶,減少城市或廠區的污染,減少堆積廢料占用的土地,對環境保護也是有利的。
1.3 自密實混凝土
自密實混凝土不需機械振搗,而是依靠自重使混凝土密實。該種混凝土的流動度雖然高,但仍可以防止離析。配制這種混凝土的方法有:(1)粗骨料的體積為固體混凝土體積的50%;(2)細骨料的體積為砂漿體積的40%;(3)水灰比為0.9-1.0;(4)進行流動性試驗,確定超塑化劑用量及最終的水灰比,使材料獲得最優的組成。
這種混凝土的優點有:現場施工無振動噪音,可進行夜間施工,不擾民;對工人健康無害;混凝土質量均勻、耐久;鋼筋布置較密或構件體型復雜時也易于澆筑;施工速度快,現場勞動量小。
2 高摻量粉煤灰混凝土
隨著人們對粉煤灰的顆粒形態效應、火山灰活性效應和微集料效應等內在潛能的認識日漸深入，以及混凝土外加劑技術的迅速發展，粉煤灰成為繼外加劑之后混凝土的又一必需組分的觀點正在被越來越多的人接受.粉煤灰的摻量也有不斷增大的趨勢。在混凝土技術方面較先進的美、英、加等國，自20世紀80年代中期就開始了高摻量粉煤灰混凝土(粉煤灰摻量占總膠凝材料用量的55%以上)的研究與應用。
大量使用粉煤灰的重要意義并不僅在于節約有限的工程材料費，還在于它的環境效益與社會效益.水泥是一種高能耗與高環境污染產品，盡可能地少用水泥，盡可能地多用各種工業廢渣，是使混凝土成為一種人類可持續發展材料的必然趨勢。在環保要求特別嚴格的西方工業國家，尤其重視各種工業廢料的二次開發與充分利用。隨著我國經濟的快速發展與人民生活水平的迅速提高，環境與社會效益將日益受到重視，工業廢渣的充分開發利用將成為必然的選擇。
3 新型節能墻體材料
3.1 新型砌體材料
采用砌筑結構的墻體，通常依靠選用導熱系數小、保溫隔熱性能好的砌體材料，以此來達到墻體傳熱量小的目的。這類材料主要有空心鉆土磚、加氣混凝土砌塊、普通混凝土以及粉煤灰、煤研石、浮石等混凝土空心小砌塊等砌體材料，采用保溫砂漿作為砌體膠凝材料。
近年來發展應用由保溫絕熱材料與傳統的墻體材料(例如實心黏土磚、混凝土等)或新型墻體材料〔例如空心磚、空心砌塊等)復合而成的節能墻體。常用的絕熱材料有礦物棉、玻璃棉、泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等材料，與之復合的有黏土實心磚、混凝土類空心磚、空心砌塊等砌體材料.復合墻體有一層導熱系數很小的絕熱保溫材料，墻體的保溫隔熱性能比單一材料砌筑的墻體更加優秀，節能效果更加顯著。但是，絕熱材料價格較高，同時需要與之相配套的建筑主體結構形式，最好采用框架結構、墻體不承重的結構形式。
3.2 新型復合墻板
新型節能復合墻板是由高效絕熱保溫材料、外墻板、內墻板復合而成，按照標準尺寸或模數在工廠實現工業化生產，包括門、窗等構件均可和墻板一體化制造，運送到施工現場安裝在結構框架上，即形成房屋建筑的護結構，這是近年來發達國家采取的主要建筑形式。用于這種建筑物的復合墻板不承受外力，厚度一般在100～150mm，質量輕，保溫性能好，尺寸精確，施工效率高。
4 FRP復合材料
土木結構主要受兩大問題困擾，過早退化和結構功能不足。近些年來，纖維增強聚合物(FRP)已經成為解決這些結構問題的一種可行途徑。工程實踐表明，FRP復合材料能適應現代工程結構向大跨、高聳、重載、高強和輕質發展以及承受惡劣條件的需要，符合現代施工技術的工業化要求，因而正被越來越廣泛地應用于橋梁、各類民用建筑、海洋和近海、地下工程等結構。應用的方式有兩種一是替換鋼筋或鋼管直接應用于新建結構中;二是用于舊有結構的維修加固，以取得良好的建筑效果。
5 智能材料
大型土木工程結構和基礎設施的使用期都長達幾十年、甚至上百年。在其使用過程中，由于環境載荷作用、疲勞效應、腐蝕效應和材料老化等不利因素的影響，結構將不可避免地產生損傷積累、抗力衰減，甚至導致突發事故.為了有效地避免突發事件故的發生，就必須加強對此類結構和設施的健康監測。一種稱為碳纖維機敏混凝土材料的智能材料，在大型土木工程健康監測中已得到應用。它是以短切或連續的碳纖維作為填充相，以水泥漿、砂漿或混凝土為基體復合而成的纖維增強水泥基復合材料。此類材料的電阻率與其應變和損傷狀況具有一定的對應關系，因此，可以通過測試其電阻率的變化來監測碳纖維混凝土的應變和損傷狀況。碳纖維混凝土還具有施工工藝簡單、力學性能優良、與混凝土結構相容性好等特性，因此，它不僅可以用于道路的交通車輛流和載重監控，而且可較好地滿足大型土木工程結構和基礎設施的健康監測技術的要求。此外，碳纖維混凝土的電熱效應和電磁屏蔽特性在混凝土結構的溫度自適應以及抗電磁干擾方面也具有重要的應用價值。
結束語
納米材料由于超微的粒徑而具有常規物體所不具有的超高強、超塑性和一些特殊的電學性能。納米材料被應用于很多領域并取得了顯著的增強、增韌及智能化等效果。混凝土作為一種傳統材料，其性能越來越不能滿足社會發展對其提出的更高要求，智能混凝土已經成為一個新的發展方向。納米材料還賦予混凝土智能特性，水泥基納米復合材料其電阻率隨應變而線性變化，并且具有很高的靈敏度和重復性。水泥基納米復合材料作為一種本征智能材料強度高，傳感性好，具有廣闊的發展前景。
參考文獻
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隨著我國建筑、交通和煤礦行業的快速發展，土木工程人才激增，對土木工程人才培養提出了更高要求。既要有扎實的專業理論，又要有良好的實踐能力，才能滿足社會主義現代化建設需要。土木工程本科教學實踐證明，高水平實驗教學有助于學生掌握基礎知識、增強感知和提高實踐能力。
《土木工程材料》課程是土建類專業基礎課，由理論、實驗兩個環節組成，其實驗課是學生實踐的主要渠道。基于我校卓越土木工程師人才培養計劃及土木工程專業本科教育評估要求，結合土木工程實驗教學示范中心的建設目標，原驗證性實驗教學已不適應人才培養的要求，需要對實驗教學進行革新。
二、土木工程材料實驗課程特點及現狀
1.實驗項目多，周期長，學時少
由于土木工程材料種類多，實驗項目多，內容繁雜，授課周期長。鑒于我校土木工程材料課程學時少（32學時），專業課難以完成，往往壓縮實驗課時（8學時），連常規材料實驗都難滿足，更何況進行所有材料實驗。比如水泥、混凝士等材料研究是做試件、養護、測試，而且測試組數多，所以實驗周期長。因此，在實驗教學中必須著重考慮學時問題，統籌合理安排，以保障正常實驗課程的進行。
2.內容陳舊，缺乏聯系實際，創新少
目前，土木工程材料實驗課以驗證性實驗為主，缺乏綜合設計實驗項目，不利于培養學生綜合創新能力。且建筑材料水泥、混凝土性能實驗研究模式單一，內容陳舊，導致學生學習興趣低。因此，在做材料基礎性能實驗時，要適當添加新材料、新技術的實驗，充實實驗內容，加強創新能力培養。例如人們關心的高性能混凝土問題，摻加外加劑對混凝土性質的影響，以及使用帶來的環境問題等。
3.學生多，師資不足，儀器設備少
由于擴招導致實驗師資隊伍緊缺，在職工所占比例過低，專任教師偏少，實驗教師身兼數職，負擔重，精力不足，嚴重影響教學質量；加之設備儀器硬件設施有限，一般是大班上課，教師演示，學生看，操作機會少，導致學生動手能力差。鑒于集體上課，學生不重視，嚴重影響教學效果。師資、設備是實踐教學的基礎，加大投入，提高意識，實驗教學質量才能上高臺。
4.實驗教學評價體系、規章制度不完善
在實驗室建設中往往重視物的投入，忽視人的作用，實驗室不單是設備儀器和實驗大樓，實際上是資源的集合體。多數高校對教師評價以科研、論文為主體，教師時間和精力主要放在科研上，缺乏合理教學評價。特別是擴招后學生數量大幅增加，師資、設備儀器、實驗室管理紛亂，一定程度上影響了實驗教學。只有合理配置教學資源、提高教學質量，滿足培養綜合創新人才的要求，才能建好實驗教學評價體系。
三、土木工程材料實驗課程的優化措施
1.優化實驗教學內容和教學模式
土木工程材料課程涵蓋專業較多，教學中必須結合專業自身，優化教學內容。如將原來“砂石實驗”與“混凝土和易性―強度”綜合，并與混凝土配合比設計結合，使之成為一個綜合設計實驗。以“綜合設計”模式替代“驗證”模式，打破教學形式呆板，學生處于被動狀態。針對道橋、建筑、給排水專業分別增設“瀝青混合料”“木磚性能”“管材性能”實驗等。由于實驗學時少，且有些實驗持續時間長，無法保證課內全部完成。采取課內、外實驗相結合模式，利用課余時間完成實驗，擴大學生視野。
與理論教學相比，實驗教學操作性強，更宜采用多媒體教學，既可以提高學生興趣，又能把校內、外實習基地相結合，使學生切身體會實際問題，突出實踐創新能力的培養。
2.加強綜合創新性實驗
土木工程材料實驗大都是水泥、砂石等常規試驗，如水泥細度、標準用水量、砂石篩分實驗等。在把握基本實驗原則下，強調綜合，鼓勵創新。綜合創新實驗的重要特征是發揮學生主體性，內容要有深度。例如，混凝土配合比實驗整合了粗、細骨料性能，拌合物和易性調整、立方體抗壓強度等多項實驗，涉及多個知識點，成為一個完整、連貫性很強的綜合設計試驗。在上述實驗基礎上，針對建筑研究熱點，就再生混凝土、無損檢測、建筑節能等內容，提倡學生進行實驗研究。由老師出題，學生選題，并獨立完成實驗各項步驟，以此加強創新能力的培養，增強學生專業認識，繼而實現提高教學質量目標。
3.建立新的實驗教學評價體系
以往實驗教學都統一納入理論教學中，對實驗教學沒有任何評價，只要學生考好試就能拿高分，嚴重影響了實驗質量。對此，完善實驗教學評價體系，教師依學生實驗表現和成果，綜合評價實驗成績，再按一定比例計入最終成績，該制度的實施鼓舞了學生對實驗的興趣，主動和教師聯系做實驗，不但掌握了理論知識，而且提高實驗技能。教學中教師和學生是主體，尤其是學生，最有資格評判教學質量。同時師生在教學中角色不同，對問題的判斷也不同。因此，宜采用學生、同行、領導及教師自我進行綜合評價，以實現教學質量評價可靠度。實驗教學質量評價體系中設有教風、業務能力、教學文本、教學質量、教學管理、教學改革六項指標，促成了以考查實驗教師教學質量為核心的新體系建立。
4.加強實驗室建設與實驗教學資源的投入
設備是實驗教學改革的基礎，是提高實驗教學質量的硬件。士木工程材料品種多，材料發展日新月異。因此，實驗室還應設置更新材料樣品，便于直觀教學。增置多媒體設備，方便演示，使學生充分了解實驗過程和方法，拓展學生知識面，達到實驗教學的基本要求。同時加強管理，健全體制，我院實驗中心實行院、系兩級管理，學院負責指導，中心實行主任負責制。要建設好實驗室，充分發揮實驗培養學生創新功能，不僅需要儀器設備，更需建設一支高水平、高素質、結構合理的實驗隊伍，盡量保持實驗隊伍的穩定。通過學習、考察等方法讓教師接觸工程實踐，深入單位學習，提高實驗隊伍的素質。總之，實驗室建設將是一個不斷完善的過程。
四、結語
實驗教學是高等教育中培養學生實踐和創新能力的重要途徑，是完成高等教育人才培養目標的重要教學環節。鑒于土木工程材料實驗課存在的一些問題，如何有效地組織和實施實驗教學。近年來，筆者以培養學生綜合設計創新能力為目標，不斷優化教學內容和模式，完善實驗教學評價體系，加強實驗室建設投入，使學生科學實驗能力及教學質量得以提高。
參考文獻：
[1]金南國，錢匡亮，孟濤.高校土木工程材料實驗教學單獨設課的探討[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：111-112.
篇7
(二)學生學習方式的轉變
傳統教育模式下，學生主要的學習任務是認真聆聽教師的課堂教學，完成教師布置的作業，完全處于被動接受學習的狀態;教育信息化背景下學生學習的方式應該轉向自主學習模式，即在教師的引導和幫助下，主動樹立學習目標，通過包括現代教育技術在內的各種途徑自主地獲得各種知識;學習目的也應該由“掌握知識”轉為“學會學習”;學習內容應該由“教材、講義、參考書”轉變為“以教材、參考書為基礎，網絡共享資源為輔”;學習方式由“教師提出問題，學生解答”轉變為“學生提出問題，自主解決問題”。
二、土木工程材料課程信息化教學的實踐
針對土木工程材料課程特點，筆者充分利用信息化教學手段，在引導學生自主學習方面作了一些探索。
(一)堅持以課堂教學為基礎
按照教學大綱要求，將教材作為教學的主要內容，以課堂教學為基礎，是衡量教師教學質量的重要標準。在教育信息化時代，土木工程材料課程教師在遵循教學大綱的基礎上，在課堂教學中應充分利用多媒體電腦技術和數字影像技術，提升課堂教學效果。
1．多媒體電腦技術
多媒體電腦技術在國內各個行業的應用已經非常成熟，也是當前教育教學最基本的信息化技術，但還有相當多的教師教育信息化能力不高，習慣于傳統教學方式，不愿接觸新技術和采用新手段，無法與現代教育技術的發展同步。對此，作為學生學習引路人的教師應摒棄舊觀念，緊跟時代步伐。就土木工程材料課程信息化教學而言，首先要考慮按不同專業方向準備授課內容。例如，建筑學學生最關注的是材料的顏色與質感、材料的使用與表現、材料與環境的關系等;建筑工程專業的學生需要加強水泥混凝土、建筑鋼材等結構材料的知識;路橋專業的學生則需要增加瀝青混合料方面的內容，補充土、土工材料等相關知識;給排水專業的學生則需補充管材與管件方面的內容。此外，要重視多媒體課件的制作質量，在課件中適當使用動畫，以增強課堂教學效果。
2．數字影像技術
在土木工程材料課堂教學中引入數字影像技術，主要涉及一些實驗環節。例如，為了更直接更方便地讓學生了解混凝土拌合物流動性的定義，掌握混凝土拌合物坍落的測試方法，可將混凝土拌合物坍落度的測試過程進行錄像，然后通過視頻播放的方式在課堂授課時展現給學生，以加深學生對有關知識的理解。
(二)引導學生自主學習
充分利用教育信息化技術，引導學生自主學習與學會學習，是提高學生專業能力不可缺少的教學環節。在這方面，筆者充分利用重慶大學的網絡教育平臺，引導學生挖掘網上教育資源，向學生提出“終身學習”的概念和要求。
1．網絡教育平臺
自2009年開始，重慶大學開通了網絡教育平臺(eol．cqu．edu．cn)。通過網絡教育平臺，教師與學生可以分享各種公開的教育資源，及時了解與教學相關的通知公告。每位教師還可以在網絡教育平臺的個人主頁內通過教學郵箱、課程作業、答疑討論等方式與學生進行教學互動。如:按照土木建筑專業的不同專業方向，有針對性地將教學周歷、講義與課件等上傳至平臺供學生下載學習，學生也可提前了解教師的授課內容，充分做好課前準備工作;教師利用網絡教育平臺的教學郵箱和答疑討論功能與學生進行交流，回答學生提出的問題，在網絡教育平臺上布置和批改學生作業。可以說，網絡教育平臺已成為除課堂教學之外，教師與學生聯系最緊密、最方便的教學互動渠道。
2．網絡資源
在網絡教育平臺上給學生布置的作業，有些問題在教材中是很難找到現成而又準確的答案，需要學生借助網絡資源尋找完整的答案。同時，也可針對不同專業，并根據學生的興趣，提煉出一些無標準答案的問題供學生思考，查閱資料。例如，組織建筑學專業的學生思考:“流動的石頭———混凝土”，引導學生深入了解工程材料，幫助學生領悟在建筑設計中如何應用材料。
3．終身學習
土木工程材料課程教材中的很多內容基礎性很強，一些經典理論和公式歷經多年，延續至今。但需要注意的是，土木工程材料發展迅速，新技術與新品種不斷涌現，工程應用中的新問題層出不窮，有些信息教師也很難捕捉，即使在教學中及時向學生作了講授，但學生畢業后，乃至整個職業生涯中，目前有效、適用、普遍的材料工藝與應用技術，將來很可能被淘汰，這就需要學生在整個職業生涯中不斷學習，不斷更新自己的專業知識，樹立終身學習的理念，要主動在工作中不斷發現與學習新的知識，而網絡則是自主學習的理想工具。如，土木工程材料的生產與使用一定要依據現行有效的國家或行業標準，因此，教師授課時，乃至學生今后工作中首要的是確保相關工程技術標準一定是現行有效的，以保證工程設計、施工等技術活動在現行有效的標準規范規定下進行。
篇8
實踐教學是能力培養的重要手段，為了加強理論和實踐教學的對接，提高學生工程實踐能力和創新能力，我們嘗試了開拓試驗教學新思路，創建實踐教學新平臺和拓寬實踐教學新渠道等方法。
2.1開拓試驗教學新思路
如何通過有限的資源提高學生的動手能力，分析問題和解決問題的能力以及創新能力，是土木工程材料試驗教學切實需要面對的問題。教師不僅要重視試驗課程教學的組織與設計，還要不斷更新教學內容，改進教學方法和手段。傳統的試驗教學方法要求一個教學班利用給定的實驗設備、固定的試驗步驟和統一的試驗參數來進行。學生所觀察到的現象、所得到的試驗結果幾乎一樣。因此，不同試驗參數對結果的影響是無法顯現出來的，學生對試驗現象的理解也很浮淺。如果能夠改變固有的教學方法，通過設置不同參數、不同條件，讓學生進行對比研究，并加以分析討論，則更有利于學生對專業知識的掌握。例如，傳統的水泥技術要求試驗中，各試驗小組選用相同生產廠家和同樣種類與型號的水泥，試驗現象與結果基本相同，學生無法觀察不同水泥在標準稠度用水量，初凝、終凝等技術性能的差異，也無法觀察安定性、力學性能和強度等級等技術要求的標準，各小組之間也無需進行經驗分享和共同協作。如果教師能通過自制水泥的方式，制備出未知技術性能的水泥，學生和老師共同通過試驗總結出水泥技術要求的影響因素，小組之間通過交流并分享試驗結果，觀察相關參數對水泥性能的影響，教學效果必將得到提升。又如，根據正交試驗原理設定混凝土配合比試驗參數，各小組分別觀察水灰比、砂率、單位用水量、粗集料用量和最大粒徑等參數對混凝土工作性能和強度的影響，并將最終的試驗數據結果統一起來，由學生對試驗數據進行分析、處理，寫出綜合試驗報告。顯然，水泥性能和混凝土配合比實驗經過試驗設計，不僅加深了學生對于一些現象的直觀印象，還增強了學生動手能力和綜合分析問題的能力，同時也激發了學生探索未知領域的研究興趣。
2.2創建實踐教學新平臺
1）開放試驗室
由于試驗學時有限，我校在本學年嘗試了課余時間為學生開放所有試驗室，鼓勵學生充分利用開放性試驗室進行砂漿、水泥凝結時間測定和混凝土配合比設計等設計性、綜合性試驗，教師利用課余時間給予指導，使學生充分了解了試驗過程和操作方法，達到滿足本學科實驗教學的基本要求。
2）增設土木工程材料試驗課程為了提高實踐教學的質量,在2013年新的教學大綱修訂的過程中，我校針對土木工程材料課程的教學現狀，增設了土木工程材料實踐教學周，利用一周的時間讓學生充分參與到實踐教學中，充分保障實踐教學的運行。
3）鼓勵學生參與教師科研項目
針對部分學生對教師的科研項目具有較強興趣的情況，我校鼓勵學生參與到研究中，指導過程中注重培養學生在原材料的選擇、成型工藝的控制和性能檢測等環節的實際技能與分析解決問題的能力,提高學生創新能力以及開展基礎研究的能力。
4）指導學生參加學科競賽
為了提高大學生的創新實踐能力和對專業知識的認知能力，我校開展了一系列以專業知識為依托的學科競賽。同學們在參加競賽的過程中，鍛煉了自身的專業技能。例如，我校針對當前建筑垃圾大量堆放所引起的環境與社會問題，舉辦了“建筑垃圾變廢為寶大行動”的學科競賽。在教師的指導下,同學們提出了各種建筑垃圾再生利用的方法。這場競賽不僅提高了學生們的動手能力和科研能力，還讓學生們意識到傳統建筑材料在其使用結束后給環境帶來的巨大壓力和負面影響，有助于學生在以后的工作和研究中確立節能與環保的思維。
2.3拓寬實踐教學新渠道
土木工程材料的實踐教學應與理論課程相結合,力求建立材料特性與實際工程的有機聯系，盡可能制造機會讓學生接觸到實際的建筑材料，讓材料抽象的性質具體化。力求建立課內基本試驗與工程實際的相互對照，盡可能創造機會讓學生深入接觸實際工程,在工程實踐中充實和鞏固課堂理論知識，零距離地開展工程實踐教學。我校在課外時間組織學生到混凝土預制構件生產企業、建材市場、商品混凝土攪拌站、建筑工地等參觀調研，邀請具有豐富施工經驗的工程師指導并講解工程實際的工藝流程。讓學生深刻認識原材料選用原則和生產施工流程，從市場中了解現有材料和新材料的發展與應用現狀。在商品混凝土生產企業，學生了解了新拌混凝土的制備流程，意識到試驗室中混凝土配比試驗與工程實際的差異，也認識到摻合料和外加劑的摻入,對拌合物和易性、力學性能和經濟效益的影響。這不僅增強了學生對土木工程材料的感性認識,也鍛煉了學生的動手能力、交際能力，提升了綜合專業素養。在普通混凝土試驗的實踐教學環節，我校組織學生到當地的建筑材料研究所進行參觀學習，讓學生觀摩混凝土配合比的試配流程。學生一方面認識到水灰比、減水劑種類與摻量、活性摻合料種類與用量對拌合物工作性能的影響；另一方面，經現場試驗技術人員的講解，學生深入了解了活性摻合料摻入對混凝土性能、結構和經濟性的影響，并且了解到大量工業固體廢棄物對環境的影響。學生通過這些內容的學習,深入認識國家發展和改革委員會、住房城鄉建設部開展“充分認識開展綠色建筑行動的重要意義”行動的深遠影響，學會因地制宜、就地取材，結合當地氣候特點和資源稟賦，大力發展安全耐久、節能環保、施工便利的綠色建材。
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如何通過有限的資源提高學生的動手能力，分析問題和解決問題的能力以及創新能力，是土木工程材料試驗教學切實需要面對的問題。教師不僅要重視試驗課程教學的組織與設計，還要不斷更新教學內容，改進教學方法和手段。傳統的試驗教學方法要求一個教學班利用給定的實驗設備、固定的試驗步驟和統一的試驗參數來進行。學生所觀察到的現象、所得到的試驗結果幾乎一樣。因此，不同試驗參數對結果的影響是無法顯現出來的，學生對試驗現象的理解也很浮淺。如果能夠改變固有的教學方法，通過設置不同參數、不同條件，讓學生進行對比研究，并加以分析討論，則更有利于學生對專業知識的掌握。例如，傳統的水泥技術要求試驗中，各試驗小組選用相同生產廠家和同樣種類與型號的水泥，試驗現象與結果基本相同，學生無法觀察不同水泥在標準稠度用水量，初凝、終凝等技術性能的差異，也無法觀察安定性、力學性能和強度等級等技術要求的標準，各小組之間也無需進行經驗分享和共同協作。如果教師能通過自制水泥的方式，制備出未知技術性能的水泥，學生和老師共同通過試驗總結出水泥技術要求的影響因素，小組之間通過交流并分享試驗結果，觀察相關參數對水泥性能的影響，教學效果必將得到提升。又如，根據正交試驗原理設定混凝土配合比試驗參數，各小組分別觀察水灰比、砂率、單位用水量、粗集料用量和最大粒徑等參數對混凝土工作性能和強度的影響，并將最終的試驗數據結果統一起來，由學生對試驗數據進行分析、處理，寫出綜合試驗報告。顯然，水泥性能和混凝土配合比實驗經過試驗設計，不僅加深了學生對于一些現象的直觀印象，還增強了學生動手能力和綜合分析問題的能力，同時也激發了學生探索未知領域的研究興趣。
2、創建實踐教學新平臺
1）開放試驗室由于試驗學時有限，我校在本學年嘗試了課余時間為學生開放所有試驗室，鼓勵學生充分利用開放性試驗室進行砂漿、水泥凝結時間測定和混凝土配合比設計等設計性、綜合性試驗，教師利用課余時間給予指導，使學生充分了解了試驗過程和操作方法，達到滿足本學科實驗教學的基本要求。
2）增設土木工程材料試驗課程為了提高實踐教學的質量,在2013年新的教學大綱修訂的過程中，我校針對土木工程材料課程的教學現狀，增設了土木工程材料實踐教學周，利用一周的時間讓學生充分參與到實踐教學中，充分保障實踐教學的運行。
3）鼓勵學生參與教師科研項目針對部分學生對教師的科研項目具有較強興趣的情況，我校鼓勵學生參與到研究中，指導過程中注重培養學生在原材料的選擇、成型工藝的控制和性能檢測等環節的實際技能與分析解決問題的能力,提高學生創新能力以及開展基礎研究的能力。
4）指導學生參加學科競賽為了提高大學生的創新實踐能力和對專業知識的認知能力，我校開展了一系列以專業知識為依托的學科競賽。同學們在參加競賽的過程中，鍛煉了自身的專業技能。例如，我校針對當前建筑垃圾大量堆放所引起的環境與社會問題，舉辦了“建筑垃圾變廢為寶大行動”的學科競賽。在教師的指導下,同學們提出了各種建筑垃圾再生利用的方法。這場競賽不僅提高了學生們的動手能力和科研能力，還讓學生們意識到傳統建筑材料在其使用結束后給環境帶來的巨大壓力和負面影響，有助于學生在以后的工作和研究中確立節能與環保的思維。
3、拓寬實踐教學新渠道
土木工程材料的實踐教學應與理論課程相結合,力求建立材料特性與實際工程的有機聯系，盡可能制造機會讓學生接觸到實際的建筑材料，讓材料抽象的性質具體化。力求建立課內基本試驗與工程實際的相互對照，盡可能創造機會讓學生深入接觸實際工程,在工程實踐中充實和鞏固課堂理論知識，零距離地開展工程實踐教學。我校在課外時間組織學生到混凝土預制構件生產企業、建材市場、商品混凝土攪拌站、建筑工地等參觀調研，邀請具有豐富施工經驗的工程師指導并講解工程實際的工藝流程。讓學生深刻認識原材料選用原則和生產施工流程，從市場中了解現有材料和新材料的發展與應用現狀。在商品混凝土生產企業，學生了解了新拌混凝土的制備流程，意識到試驗室中混凝土配比試驗與工程實際的差異，也認識到摻合料和外加劑的摻入,對拌合物和易性、力學性能和經濟效益的影響。這不僅增強了學生對土木工程材料的感性認識,也鍛煉了學生的動手能力、交際能力，提升了綜合專業素養。在普通混凝土試驗的實踐教學環節，我校組織學生到當地的建筑材料研究所進行參觀學習，讓學生觀摩混凝土配合比的試配流程。學生一方面認識到水灰比、減水劑種類與摻量、活性摻合料種類與用量對拌合物工作性能的影響；另一方面，經現場試驗技術人員的講解，學生深入了解了活性摻合料摻入對混凝土性能、結構和經濟性的影響，并且了解到大量工業固體廢棄物對環境的影響。學生通過這些內容的學習,深入認識國家發展和改革委員會、住房城鄉建設部開展“充分認識開展綠色建筑行動的重要意義”行動的深遠影響，學會因地制宜、就地取材，結合當地氣候特點和資源稟賦，大力發展安全耐久、節能環保、施工便利的綠色建材。
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第一層次的實驗即基本性實驗對應于教學大綱的要求，可以按照原教學模式執行教學組織與實施，在教學組織與實施過程中應注意兩個教學原則和三點教學方法。其中，“兩個原則”一是把實驗的主動還給學生;二是注重激發學生的實驗興趣，將學生的學習狀態由被動轉向主動，提高學生的學習自主性。通過實驗結果比較、自主選擇實驗方法、提問引導等教學方法，激發學生對基本性實驗的興趣。
2．創新性實驗的教學組織與實施
第二層次的實驗，即創新性實驗的教學組織與實施方案，主要包括學生的遴選、實驗指導教師的確定兩方面。學生的遴選即是如何確定參與創新性實驗的學生。遴選時不僅應考慮學生的專業基礎與能力，也要綜合實驗室相關設備的實際情況。為了保障取得較理想的教學質量與效果，應適當控制選做本層次實驗的學生人數。從教學實踐看，每學期開展第二層次實驗的項目數以4～6項為宜，最高不超過8項，同時限定每名學生最多可選實驗項目為2項。這樣，既能保障實驗的順利進行(儀器設備數量充足、實驗指導教師到位)，又能取得較滿意的教學效果。參與該層次實驗的學生比例從2011年秋季學期的15%增加到2013年春季學期的37%。今后，隨著實驗室建設的逐步完善(設備、師資隊伍等)，這一比例也將逐步提高。但考慮到創新性實驗對學生能力的要求以及教學效果等情況，教學團隊的全體4名教師認為其比例最高不宜超過60%。實驗指導教師的確定應考慮實驗室專任教師與理論課教師的課程安排等情況，原則上以任課教師為主、實驗室專任教師為輔進行共同指導。如有特殊情況(上課時間沖突等)，則應由全體教學團隊人員協商解決，或安排在周末學生無課的時段，以保證創新性實驗教學的順利進行。
3．創新性實驗教學的過程管理
第二層次的實驗項目屬于選修實驗項目，通常由若干名學生，如3～5人組成實驗小組，多數實驗項目都要求學生自行查閱文獻，經交流討論、設計實驗方案后再開展實驗。這一過程既能提高學生分析問題、解決問題的能力，培養其創新意識和創新能力，也可鍛煉學生的團隊協作能力。但是，團隊合作給少數只為混學分的學生提供了可乘之機。另一方面，由于創新性實驗沒有固定的實驗課時間，且實驗總學時數也不能事先預定，這就要求指導教師應在整個實驗中，實施過程性評價方法，加強過程管理和監督。
4．創新性實驗的成績評定
目前我校土木工程材料課程成績由考試成績、平時成績及實驗成績等三部分構成，各部分所占權重依次為70%、20%、10%。開設創新性實驗后，課程成績的評定既要對學生有一定的激勵，又應避免出現學生為提高成績而一哄而上、爭相選做第二層次實驗的現象。教學實踐中，根據學生的實驗態度、實驗進展及完成效果等情況，采用“優、良、中、合格、不合格”共五檔進行評定，并據此酌情額外增加學生的實驗成績。比如，當第二層次實驗的成績為“優”時，可額外增加該生的實驗成績10分，并按相應權重計入課程總成績。
(二)教學模式與方法
層次化的實驗教學新模式要求改革實驗教學模式和教學手段，以學習為中心，實驗教學內容層次化，充分利用現代化的教學手段。教師應改變自己的教學角色，確立為“學”而“教”的思想，在整個實驗教學過程中，始終以學生為中心，確保學生的主體地位。實驗內容層次化可以最大限度地調動學生的主觀能動性，提高學生的實驗技能，并有利于培養其創新意識和創新能力。教師應充分利用多媒體、網絡等現代化教學手段進行實驗教學，如制作多媒體電子教案、CAI課件以及建立課程網站等，方便學生提前預習和自學，既能提高實驗效率和教學質量，又可以開拓和豐富學生的視野與知識面。
二、層次化教學模式長期有效的保障措施
開展創新性實驗項目的教學，不僅能夠加強學生對相關內容的理解和把握，而且還能使學生較好地把握相關領域的研究熱點、研究趨勢，掌握新的實驗技術或新方法，更重要的是能夠逐步培養學生分析問題、解決問題的能力和研究興趣，有利于培養復合型人才，這也是三峽大學土木工程材料實驗教學改革的主要目的。為保證創新性實驗教學的長期穩定運行，必須采取相應的保障措施。
(一)確定合適的實驗項目
創新性層次實驗教學的首要工作是選題。選題要有創造性的因素，最好能解決一個較為復雜的技術問題，以便使學生得到較全面的訓練。選題應該優先選擇源于科研項目，并與教學密切相關的工程技術問題，使學生在規定的時間通過努力基本上能完成任務，從而鞏固、加深和擴大學生的專業知識面，增強工作技能以及創造性。此外，為保證創新性層次實驗教學的長期運行，創新性實驗項目應不斷推陳出新。從實驗教學實踐看，采取了如下途徑確定第二層次的實驗項目:引入反映相關領域研究熱點、研究趨勢，以及實驗新技術與新方法的實驗內容作為創新性實驗項目，采用與建材相關的大學生科技創新項目(國家級、省級和校級)、大學生挑戰杯競賽科技項目，以及學校設立的大學生求索創新項目等，另有少量創新性實驗項目結合教師的科研項目設置。
(二)經費來源和相關配套政策
創新性層次的實驗項目所用原料、藥品及儀器運轉與維修費用等經費開支，都應進行相應配套與完善，以形成長效機制。可以通過申請國家級、省級、校級等各級各類創新項目或科技項目，如大學生科技創新項目、挑戰杯競賽項目、三峽大學設立的大學生求索創新活動及其他項目，或從教師的科研項目中設置第二層次的實驗教學項目等形式來獲取經費支持。2011年秋季至2013年春季共四個學期的教學實踐中，第二層次實驗教學項目的經費來源于國家自然科學基金、湖北省教育廳科學研究項目各1項、湖北省大學生挑戰杯競賽項目1項、三峽大學設立的大學生求索創新活動2項、教學研究項目2項，以及其他橫向項目等。
(三)健全和完善實驗室管理制度
建立健全實驗室各項保障機制，包括條件保障、激勵約束機制和監督機制等。條件保障方面，要繼續加大實驗室建設力度，完善實驗室儀器設備等硬件設施。建筑材料實驗經過自2009年秋以來的累次建設投入，實驗設備、場地及環境等都得到顯著改善，完全對實驗室硬件設施的要求。在激勵約束機制方法方面，制定和完善了相關管理政策，如:對參與創新性實驗的學生在綜合測評時適當加分，指導教師評職稱時優先推薦等。不僅吸引學生參與創新實驗，還鼓勵教師參與第二層次實驗教學。
(四)加強過程控制
指導教師要加強對創新性實驗項目的過程控制。制定相應管理制度和方法，采用中期答辯和評估、定期召開小組匯報和討論會等方式進行嚴格、規范、科學的管理，對第二層次實驗項目的教學進行有效監督與控制。定期召開小組會議可以了解實驗進度，并以實驗方案方法的完善、指導等方面開展討論，檢查學生實驗日志、實驗的收獲或思考內容、實驗分析報告等，對前期工作作出評價，提出具體建議，促進實驗小組按進度完成預定任務。中期檢查是創新性實驗項目教學過程的重要環節，院(系)組織相關教師對項目實施中期檢查，可以使學生相互學習借鑒，而專家的評價起到診斷、督促、啟發、指導作用。建立并實施以過程為導向的創新性實驗項目評價體系，同時配套相應的激勵機制，包括設立創新學分、綜合測評加分或推薦免試研究生加分、資助等措施，營造了良好的學習氛圍，激發了學生的創新熱情。實踐表明，加強過程控制是開展第二層次實驗教學、保證教學質量的關鍵一環，通過加強對實驗過程的監督管理，取得了較好的教學效果。
(五)加強實驗教學師資隊伍的建設
建設一支責任心強、業務過硬的師資隊伍，是搞好實驗教學改革，提高教學質量的基本保證，也是適應高校培養應用型創新人才的需要。通過相關政策與制度，吸引教師積極參與實驗室建設和實驗教學工作，同時支持他們參加各類實驗技能培訓，增強業務能力，使其能勝任不斷推陳出新的創新性實驗項目教學。目前，學校和學院均制定了相關政策，要求教師積極參與實驗室建設，經常參加相關的實驗技能和業務能力培訓，并將這兩點作為教師職稱申報時的必備條件之一。目前執行情況良好，促進了實驗教學的師資建設。
三、層次化實驗教學的實踐效果
經過2011年秋季學期至2013年春季學期共4個學期的教學實踐，取得的效果表現為以下3方面。
(1)提高了學生的實驗技能，加深知識理解，擴展知識體系。學生根據創新性實驗項目和要求，自己查閱相關資料，進行實驗方案設計和實驗，啟發和引導學生獨立解釋實驗現象、分析實驗結果，最后以書面報告或小論文的形式進行交流，使學生得到全面、綜合的實驗技能訓練。同時，更深入地了解和探討實踐與理論的異同，加深了相關知識的理解與掌握，擴展了知識體系。
(2)通過采取各種激勵和條件保障措施，營造了促進學生積極主動學習的氛圍，激發了學生的創新熱情，取得了較好的效果。2011年秋開始實施土木工程材料層次化實驗教學以來，在2012年成功申報2項校級求索創新活動項目(2010級土木工程專業學生)，2013年開展的創新實驗項目“摻磷渣活性粉末混凝土的制備”獲湖北省第九屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽二等獎。同時，學生依托創新實驗項目在國際會議上公開發表學術論文2篇:《粉磨時間對磷渣粉活性的影響》于2012年11月發表在兩岸四地高性能混凝土國際研討會論文集，PreparationofReactivePowderConcreteHavingHighVolumeofPhosphorousSlagPowderandSilicaFume于2013年5月發表于AdvancedMaterialsResearch第738卷。
(3)學生掌握了自主學習方法和能力，培養了團隊協作精神和能力。學生在創新實驗過程中，逐步學習和掌握解決問題的方法，同時，培養了團隊合作精神和能力。
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土木工程材料是土木工程專業的必修專業基礎課程。在我校土木工程專業培養計劃中，該課程計劃學時為56（含實驗16學時），主要介紹常用的土木工程材料的基本組成、材料性能、質量要求、檢測方法等，內容包括無機氣硬性膠凝材料、水泥、砂漿、混凝土、砌筑材料和屋面材料等，是一門以試驗為基礎的信息量較大的課程，綜合性、實踐性和經驗性都較強。課程教學分為理論課和試驗課，兩者既緊密聯系，又相對獨立。
土木工程材料課程在土木工程專業課程體系中占有重要的位置。面對創辦高水平研究型大學的發展目標，2012年中國石油大學提出了“三三三”本科教育培養新體系，即本科教學辦學定位的三型、培養目標的三化、教學方式的三性 。[1]圍繞“三三三”本科人才培養體系，我校土木工程專業積極開展了一系列教育教學改革，針對學科的特點及目標，對課程的考核考試方法進行探討。
一、課程考試模式現狀分析
作為土木工程的專業基礎課程，土木工程材料課程的教學質量直接影響到高等學校培養應用型、創新型人才這一培養目標的實現。考試是對教師的“教”和學生的“學”兩個方面進行檢驗的重要手段，考試成績客觀與否，對實際情況的反映真實與否，是衡量考試合理性的標準，也是教師和學生雙方關注的問題。
根據筆者調查，土木工程材料課程的考核仍采用傳統的考核方法，即書面式閉卷期末考試， 60分合格制。不可否認，這種傳統方式具有一定的客觀性，但并不能全面、準確地反映出“教”與“學”的真實水平，其存在的具體問題如下。
（一）考核內容單一化
土木工程材料課程的特點決定了其確實存在大量的知識點需要記憶，學生只有在準確記憶的基礎上，才能保證實際工程中的正確應用和實踐。一方面，傳統考核方式內容多偏重答案唯一的記憶性題目，偏重對基本公式和基本概念的簡單直接的考查，并未重視和兼顧學生掌握該課程知識后應具備的解決實際問題的能力。另一方面，傳統的考核方式其內容普遍缺乏與最新的相關研究和社會關注熱點相結合的考核內容的設置，難以達到培養學生創新思維的教學目標。
（二）考核方法呆板
傳統考核方式一成不變，靈活性差，無法適應不斷推進的土木工程專業教學改革的步伐。多年來，傳統的考試采取標準化考試題型，題型局限于基本理論的填空、判斷、選擇、簡答、名詞解釋等，綜合性的思考題、分析論述題、應用題等主觀性題型很少。這類標準化試題的評判具有客觀公正的特點，但是答案唯一，學生無法獲得探索創新的機會，這限制了學生學習探索的積極性，不利于學生學習能力的培養。
（三）學生重“考”不重“學”
以期末考試成績為唯一或主要標準，即所謂的“一卷定乾坤”，這導致學生只重視考試而忽視了學習的過程，助長了學生“平時不用功，考前再使勁，考試忙作弊，考后全遺忘”的不良學風。 歸結原因，還是因為考試內容單一、考試方法呆板，機械記憶就可以成為考試成功的關鍵，不少學生期末考試前開始加班加點，通過各種方法舞弊，但求期末考試過關。可見，采用傳統的期末考試的方法作為考核手段，難以全面反映出該課程的教學效果，容易對學生的學習興趣產生不良影響，阻礙了該課程教育教學的發展，亟須進行改革。
二、考試模式改革的理念及思路
課程考核無疑是高等學校教學工作的重要環節，其不僅要重視認知目標領域的前三個層次（知識、領會和運用）的考核，而且更應該突出對后三個層次（分析、綜合和評價）的評價。應基于過程性原則、激勵性原則、多元化原則和能力性原則，注重對學習過程的考查和學生能力的評價，以激發學生的學習主動性和自主性為目標，以培養學生的創新意識和實踐能力為核心，建立多樣化、高效和易操作的考核評價方式，以促進學生自主性和研究性學習。
根據社會對土木工程專業人才的培養需求，針對土木工程材料課程的具體特點，在對該專業基礎課程傳統考試存在的問題深入分析的基礎上，筆者提出了采取筆試、設計型課題考試相結合及選題報告等方式結合的新型考核方式，這有利于更加全面、準確地評價教師的教與學生的學。
三、考試模式改革方案
（一）課程考試內容改革
1.基礎知識考核。精煉明確每章的知識點，特別是每章的重點難點，結合本課程教學模式，設置《每章考試題》，《每章考試題》多為客觀題。《每章考試題》在每章結束后下發，主要考查學生的基本概念、理論、原理等基礎知識，通過《每章考試題》可以檢查學生對所學知識點的掌握程度，讓學生及時查缺補漏，該部分成績將是最終成績的一部分。2.綜合能力考核。以土木工程材料中的普通混凝土試驗室配合比設計，熱拌瀝青混合料的配合比設計兩大設計問題為主線，結合工程實例創設問題情境，要求學生運用所學知識，找出引發工程問題的原因、解決問題所用的理論、解決問題的可行辦法、提出解決問題新思路，再結合具體的實驗課進行具體的試驗驗證等。3.改革期末考試的考題形式。減少選擇題、填空題等不利于考查學生能力的題型，盡可能增加分析題、簡答題等題型，重點考查學生運用綜合知識解決實際問題的能力。
（二）考試方法
將考核方式分為過程考核和期末考核兩部分。其中，過程考核又分為課堂考核和綜合考核兩部分。課堂考核：采用《每章考試題》、課堂表現（包括教師提問、學生課堂討論、小組討論等）、課后作業、小論文、專題PPT匯報等多元考核評價方式。綜合考核：可采用課堂回答、撰寫論文、配合比設計、調研報告等形式。期末考核：根據題目可采用閉卷、開卷、半開半閉（帶標準、規程及規范等）、撰寫論文、配合比設計等形式。
（三）成績評定
各部分成績擬定比例：最終成績=章考試題×10%+課堂表現×15%+課后作業×10%+綜合考核×15%+期末考核×50%，實際的比例可根據試點情況做適當調整。
（四）考試改革的保障
新型考核方式要求任課教師更有責任心，付出更多的勞動。為保證新的考核方式得到有效的實施，任課教師需要進行學生上課出勤情況和課堂表現情況的統計，并做到公平公正。同時，輔導員和班主任應配合考試改革，加強學生對土木工程材料課程考試改革的必要性和重要性的認識，這有助于學生端正學習態度，積極正確對待考試改革，從而使課程考核改革取得實實在在的成效。另外，也建議學校和院系制定合理的激勵政策，鼓勵任課教師全心投入到專業課程考核模式的改革和實踐中。
四、考試改革的實施情況及效果
2015-2016學年土木工程材料被列為學院考試改革試點課程，2015-2016學年第1學期，課程在土木工程2014級4個班120名學生中試點實施，參與教師3人，輔助參與教師2人。
總體實施效果：大大提高了學生日常學習的積極性和主動學習的興趣，課堂教學效果也得到很大提升。現場答辯式的課堂控制考核鍛煉了學生主動解決問題的能力以及理論聯系實際的能力，增強了學生團隊協作、匯報組織、語言表達、隨機應變的能力，有利于學生綜合素養的提高。
教師和學生改變了生硬的教學及學習模式，學生的創新能力和解決現場實際問題的能力得到了培養，土木工程專業本科生教育教學效果得到提升。這切合了我校“三三三”制培養模式，尤其是對教學方式的三性――學習性、研究性、開放性起到了積極的助推作用，也是對本科教學辦學定位的三型――精英型、特色型、研究型的具體落實。
五、結語
考試改革是教學改革的重要組成部分，對提高教學質量、培養創新性人才、推動“以學生為中心”的教學模式具有重要意義。土木工程材料作為學生首先接觸的專業基礎課程，其教學質量不但對實現土木工程專業人才培養目標十分重要，而且其教學效果將直接影響學生對后續專業課程的學習信心和學習熱情。筆者結合我校的實際情況，對土木工程材料課程考試模式的改革進行了一些探討，以期激發學生的學習熱情，培養學生的專業榮譽感，為學生后續專業課程的學習打下良好基礎，為我國土木工程界培養更多優秀的工程技術和管理人才。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 劉華東.構建“三三三”培養體系 推進本科教育邁向更高目標[J].中國高等教育，2012（18）：34-36.
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1 土木工程材料
隨著科學技術的進步和建筑工業發展的需要,一大批新型土木工程材料應運而生,,而社會的進步、環境保護和節能降耗及建筑業的發展,又對土木工程材料提出了更高的要求。因而,今后一段時間內,土木工程材料將向以下幾個方向發展。
復合化。單一的材料往往難以滿足要求,復合材料應運而生。所謂復合技術是將有機和有機、有機和無機、無機和無機材料在一定的條件下,按適當的比例復合。然后經過一定的工藝條件有效地將幾種材料的優良性結合起來,從而得到性能優良的復合材料。
多功能化。隨著人們生活水平的提高,對材料的功能的要求越來越高,要求新型材料從單一功能向多功能方向發展。即要求材料不僅要滿足一般的使用要求,還要求兼具呼吸、電磁屏蔽、防菌、滅菌、抗靜電、防射線、防水、防霉、防火、自潔智能等功能。
2 土木工程材料現狀及要求
與以往相比,當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善,隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外,隨著技術的進步,傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。
2.1 從土木工程材料的來源來看:
鑒于土木工程材料的用量巨大,尤其在應用方面,經過長期使用的不斷累積,單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。論文參考網。從另一方面來看,由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高,傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結束,取而代之的將是各種人工材料,這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。
2.2 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看:
技術性能的要求也越來越多,各種物理性能指標的要求也越來越高,從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。
3 新型土木工程材料——綠色建材
土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置,在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶,為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料,避免新型材料的生產和發展對環境造成危害,因此“綠色建材”應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
3.1 利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
3.2 利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略。
3.3 利用廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求。
3.4 利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
4 土木工程材料的發展趨向
眾多現象表明進入21世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內,土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向:
研制高性能材料,例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發揮各種材料的特性,采用復合技術,制造出具有特殊功能的復合材料。
充分利用地方材料,盡量減少天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。
材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料,如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等,同時要開發對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
總結:土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的,它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換,在未來,基于材料原有的性質的基礎上,“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
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材料實驗；土木工程；教學；改革
土木工程材料屬于土建類專業的基礎課程，該課程的教學內容具有概述性的特點，計算與理論推導方面的教學內容相對較少，但課程的實踐性較強[1]。為了能夠讓學生牢固掌握概述性工程材料知識，包括防水材料、金屬材料、砂漿材料及膠凝材料等的專業術語、基本概念等，則需要應用實驗課程對理論性教學內容進行補充。
一、改革課程教學模式，調動參與實驗的積極性
目前多采用灌輸式的教學模式進行實驗教學，灌輸式的教學模式耗時較長，且難以在教學中充分考慮到學生的實際學習需求，因此可嚴重影響學生參與實驗教學的積極性。對此，可以采用塔式課程教學模式對傳統灌輸式模式進行改革，讓學生在基礎設計、對比分析及后期處理教學環節中逐步了解材料實驗內容、掌握實驗方法及鞏固實驗課程中學習到的工程材料知識。在實驗課程的基礎設計環節，應先對學生進行分組，并要求各小組根據實驗項目設計實驗方案，在實驗前需要求學生上交設計方案，待教師審批后才能讓學生進行實驗。讓學生自主設計材料實驗，可以將被動實驗變為主動實驗，這對于實驗教學參與度的提升有重要意義[2]。在實驗教學的對比分析環節，教師可要求學生對相同批次的材料實驗現象與結果進行對比分析，以了解實驗結果不一致的原因，從而有效提升學生對于實驗過程的分析能力與解決實驗難題的能力。在實驗課程的后期處理環節，教師需要及時公布實驗設計方案及實驗結果，并要求學生總結實驗成果與改進不足。例如，在對膠凝材料基本性質進行教學時，教師可以先準備好標號不同的水泥，并指導學生設計實驗方案，隨后讓學生嚴格按照實驗指導說明及方案完成相關實驗，包括膠砂強度、安定性、凝結時間、用水量及細度實驗等。在完成實驗后，引導學生結合理論知識與實驗記錄對膠凝材料特性進行分析，并指導學生總結實驗結果，以持續提升科研能力。
二、改革實驗教學設計，提升探索能力
單項實驗教學設計不利于優化課程中的材料實驗性質，造成實驗性質以驗證性材料實驗為主，研究性材料實驗及綜合類材料實驗較少。對此，要注意積極改革實驗教學的設計形式，應用多方案設計形式實驗取代單一方案設計形式實驗，以便讓學生在課程教學中有效提升探索能力。例如，在進行鋼筋實驗時，可以采用以下方法對教學設計進行優化。拉伸實驗屬于鋼筋材料檢測中的重要實驗，進行拉伸實驗后可以了解鋼筋的伸長率、抗拉強度及屈服強度指標，在應用傳統教學設計開展實驗時僅需要采用一種鋼筋，這就會導致實驗過程缺乏一定的比對性，也難以讓學生通過實驗了解塑性鋼筋、冷軋鋼筋、冷拔鋼絲及高強鋼絲之間的性質差異。對此，教師可以采用八種不同的鋼筋讓學生同時開展實驗，對不同種類鋼筋的伸長率、抗拉強度及屈服強度指標進行分析，以便可以全面了解不同鋼筋塑性性質及應用范圍等[3]。再如，可以采用礦物組成實驗、摻量實驗、養護條件實驗、水泥細度實驗等方法檢測水泥實際強度。此外，在改革實驗教學設計的過程中，應注意明確實驗方向，以便可以通過采用具有系統化特征的實驗教學設計全面分析材料性質的影響因素。例如，在對混凝土的性質實驗進行教學時，可以同時制定以下實驗教學設計，包括粉煤灰的活性與激發劑的關系，水泥性質及養護溫度的關系，水泥性質與早強劑、緩凝劑之間的關系等，并在實驗中選擇多種早強劑或緩凝劑，如硝酸銨、三乙醇胺、硫酸鈉、水楊酸、檸檬酸及酒石酸等。
三、改革教學體系，提高實驗室的開放程度
由于實驗課程針對了多種專業，不同的專業對于實驗課程有不同的要求，在實驗課時相對有限的情況下，應注意根據專業教學特點對實驗課程的教學體系進行改革，以便可以使實驗課程中的教學內容得以優化，從而確保不同專業的學生能夠在實驗中最大限度地提升相關知識的掌握程度。例如，可以在教學中將混凝土強度實驗、和易性實驗與砂石實驗結合在一起，同時增加配合比方面的內容，以保證在改革實驗體系后，學生能夠在課堂中進行具有設計性、綜合性的實驗。再如，針對工程管理類專業，可在瀝青軟化點、延度及針入度實驗中增加混合料性質檢測實驗內容，包括車轍實驗、馬歇爾實驗、物理指標的測定實驗及材料制備實驗等。對于城市規劃及建筑學等相關專業，可在墻體材料強度等級、抗壓強度、抗折強度實驗的基礎上增設陶瓷磚容重試驗、表觀密度實驗、顯氣孔率實驗、吸水率及外觀質量實驗[4]。此外，在對實驗教學進行改革的過程中應注重提高實驗室的開放程度，以便讓學生能夠充分利用課余時間或自主安排時間完成實驗。例如，在進行周期較長、涉及環節較多的混凝土強度、性質實驗時，可以增加實驗室的開放次數、延長開放時間，讓學生自主完成實驗。
四、結束語
綜上所述，在實驗課程中培養實驗操作技能、了解儀器設備使用方法及提升質量驗證能力是重要的教學目標。為了能夠實現教學目標，并保證實驗課程的教學質量符合素質教育要求，則應注意了解目前實驗教學中存在的問題，并根據課程教學中的不足之處應用具有針對性的改革方法，以期全面改善材料實驗的教學效果。
參考文獻：
[1]姚俊,程華,應衛勇.Internet環境下符合工程理念的在線工程實驗設計及實現[J].實驗室研究與探索,2015,34(2):171-176.
[2]竇德宇,柳春燕,楊麗芬,方向.利用公共實驗平臺開設《生物分離工程》選修課的實驗教學研究[J].科技信息,2014(11):73.
