土木工程的概念范文

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第1篇

（石家庄经济学院勘查技术与工程学院，河北 石家庄 050031）

【摘要】结合土木工程专业材料力学课程教学中存在的问题，从卓越工程师的培养目标出发，把CDIO教学理念引入到材料力学教学体系中，从教学内容、教学手段和方法、考核评价等方面提出来了有效的教学改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力学教学模式。该教学模式对于提高学生的学习热情，培养学生的综合实践和创新能力有积极意义，是解决目前土木工程专业在力学教学中遇到问题的一个很好的借鉴途径。

关键词 CDIO教育理念；材料力学；教学改革；课程考核体系

基金项目：石家庄经济学院教学改革研究项目（2012J28）。

作者简介：贾磊（1978—）男，硕士，主要从事土木工程专业的教学与科研。

0引言

材料力学是土木工程专业的技术基础课，是研究各类工程结构中普遍存在的受力和变形现象的学科，着重培养学生的逻辑思维、分析能力和解决实际问题能力。一直以来，我国大学中所讲授的力学课程内容大多由前苏联引进的内容，内容陈旧、枯燥、抽象、重理论轻实践。教学方法多采用灌输式教学，造成课堂气氛死板，有时甚至枯燥无味，大大降低了学生的学习热情。这些问题不但加剧了学生的学习惰性，也影响到其它课程的学习状况。

针对以上问题，如何为实际工程提供合格的力学人才；如何在材料力学教学中充分调动学生的主动性和积极性；在目前有限的课时下，如何对旧有材料力学课程体系进行合并、筛选等工作已经成为教学改革工作不可回避的事实。CDIO工程教育理念提倡在实践中学习，在学习中实践，这为该问题的解决提供了一种思路。

1CDIO工程教育模式

CDIO模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模式强调与社会大环境相协调的综合的创新能力，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力，因此CDIO工程教育模式是提高大学生的创新和动手能力、推进产学研结合、加强实践教学环节以及加强学生参与交流与合作能力的有效途径。

2基于CDIO模式的材料力学教学大纲设计

CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。材料力学课程既包括专业知识学习，又强调应用能力的提升，根据这一教学目标设计的教学大纲如表1所示。

3改革方案设计

3.1教学内容的改革

对于传统教学中的基本概念、原理和方法，我们在教学中应该重视，可为了拓宽学生的视野和运用力学知识建模的能力，我们又应该对教学内容优化。随着科学技术的发展，新的理论、新的学科、新的计算工具和计算方法、新的试验方法不断涌现，在教学内容中适当增加这方面的介绍和练习，可以拓宽和增强学生系统解决实际工程的能力。此外，学生普遍对繁琐的理论推导缺乏热情，因此有必要在教学中加入实习环节或模型演示环节，实现教学与实践的结合，从而提高学生对力学课程的兴趣。

3.2教学方法和教学手段的改革

如何调动学生的主动思考，如何加强学生独立解决问题的能力，如何实现“在实践中学习，在学习中实践”？显然单纯的课堂教学很难实现这些目的。首先，材料力学应把课堂教学与案例教学或现场教学结合起来，并配合一定形式的课堂讨论。这样学生就能比较生动地、直观地去学习基本理论，并且可以明确学习的目的性。例如：弯曲问题可以在施工现场结合梁的配筋布设讲解；组合变形可以在实验室用模具演示教学等等。

另一方面，CDIO教育理念重视个人能力及技能的同时，强调团队协作与交流，因此可以在教学过程中开展分组专项研讨。专项研讨任务以小组为单位，每组3~5人，让学生到施工现场进行调研，结合工程实际确定材料力学研讨主题，然后针对工程实际问题建立力学模型，通过小组探讨解决工程问题，从而锻炼学生收集信息、主动获取新的知识、解决问题和创新的能力。再一方面，还可以在教学过程中开展自主实验设计，推动学生自主学习能力。

在教学手段上也应结合新技术、新方法的发展，在传统的板书基础上，融入PPT、flash动画、仿真数值模拟等教学手段。一方面加强学生对传统力学知识的理解，另一方面，新的教学手段可以丰富教学内容，贴近工程实践，拓宽学生的视野。例如：PPT相对于板书，可以发挥信息量大的优点，让学生在有限时间内完成更多的课上练习；Flash动画可以在课堂上展现一些实验现象或者工程实际现象，这有助于学生对抽象力学概念的理解等等。

4课程评价体系改革

课程的考核评价体系和考核方法主导着学生的学习动力和方向，其改革必须匹配材料力学课程的CDIO教学大纲，起到引导学生有意识开展专业能力锻炼的目的。材料力学课程成绩包括三部分：书面理论考试、汇报答辩、实验报告，权重为0.4、0.4、0.2。书面理论考试主要以基本概念、基本理论、基本技能为主。汇报答辩要求学生对小组研讨专项做成PPT，图文并茂的在讲台上向老师和同学做报告，并回答老师和同学对改组项目提出的问题，考核重点在：调研的充分性、CDIO综合能力的展现性、技术和理论的结合度、团队的协作能力等方面。实验报告要体现自主实验设计的选题调研、方案设计、实物开发和交流评比等环节。

5结束语

基于CDIO的材料力学教学模式着手改革课程体系和教学模式、创新教学方法和教学手段、调整教学考核体系，从而调动学生的主动思考动力、培养学生的团队协作和交流能力、加强学生独立解决问题的能力，让学生“在实践中学习，在学习中实践”。

参考文献

［1］李为虎.一种工科理论力学教学模式的构思与实践[J].力学与实践，2010（3）:126-127.

［2］李庚英，赵晓华，熊光晶.土木工程材料CDIO模式的设计与实现[J].高等工程教育研究，2009（5）.

［3］林建.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）.

［4］胡志刚，任胜兵，吴斌.构建基于CDIO理念的一体化课程教学模式[J].中国高等教育，2010（22）.

第2篇

关键词：土木工程材料；课程建设；应用型人才；特色名校建设

项目来源：青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程校级精品课程建设项目

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《山东省中长期教育改革和发展规划纲要（2011-2020年）》，以及《山东省高等教育内涵提升计划（2011-2015年）》（鲁教高字[2011] 1号）的要求，为加强对高等学校的分类指导，强化内涵和特色发展，提高人才培养质量，发挥名校带动作用，增强高等教育服务本区域经济社会发展的能力，“十二五”期间山东省在地方高校中遴选一批应用基础型、应用型和高素质技能型人才培养特色名校，进行重点建设。2012年，青岛农业大学成为了山东省应用型人才培养特色名校首批立项建设单位，而建筑工程学院的土木工程专业是我校重点建设的十五个专业之一。

《土木工程材料》课程是土木工程专业的专业基础课程之一，为学生学习房屋建筑学、混凝土结构原理、土木工程施工、建筑工程经济管理等后续专业课奠定了工程材料基础知识，在土木工程人才培养中发挥构建学生专业基础知识的作用。因此，如何通过对该课程不断的改革和优化，以期达到应用型人才培养目标是课程教学工作者必需长期坚持的工作。[1]-[3]

一、《土木工程材料》课程教学中存在的问题

1.教学内容繁杂、逻辑衔接较差

土木工程材料课程内容繁杂，涉及工程中众多工程材料，包括水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料、混凝土、建筑砂浆、建筑钢材、木材等10多类材料。对于每一种材料在建筑过程中均有所体现，同r每一种材料又是相对独立的，各类材料之间缺乏横向联系，叙述性内容偏多，知识点之间衔接不紧密，逻辑性较差。因此要求学生能够全面掌握各种建筑材料，灵活使用。对于长期以来适应逻辑推理的学习与思维方法，且对于建造过程又缺乏实际体验的学生来说，会感觉课堂教学枯燥无味，难以调动学生的学习兴趣。导致学习积极性不高，这种状况在某种程度上也影响了教学效果。

2.教材内容相对滞后、且版本多难以统一

近年来，土木工程领域新材料、新技术不断涌现，各类技术标准不断推陈出新。同时， 由于教材的编制和出版周期较长，教材的内容往往滞后于技术标准的推出，落后于工程实际。 另外，目前《土木工程材料》教材版本多，有些教材内容叙述性强，概念偏多，有些理论推导及公式类内容较多，而有些则偏重工程实际，对材料的结构组成、理论分析方面叙述偏少。因此，在教材的选择上存在一定的困难。

3.教学方法单一、已不适应教学目标的要求

《土木工程材料》课程按照主要的工程材料划分章节、组织教学进程，缺乏灵活性和适应性。使得学生学习起来单调乏味，学习兴趣和积极性差，易使学生对课程理解不深、应用不灵活，最终导致材料的选择和使用方面知识和能力的欠缺，甚至认为“材料课的学习就是背诵记忆”。尤为重要的是学生很难掌握课程的重点，总感觉所有的内容似乎都是重点、都需要掌握，学生认为这门课程既难以记忆又难以理解，从而产生厌学心理。另外，由于《土木工程材料》课程内容涉及材料的性能检测及工程应用，实践性强，应用强，传统的教学方法和手段不能充分展示材料的外观特征、技术性质指标及工程应用，也会影响教学效果。

4.考核内容及形式过于单一

闭卷的书面考试仍然是目前最主要、有时甚至是唯一对学生考核的形式。由此造成了学生“考前背，考后忘”的现象。

5.综合性、设计性实验周期长，开设繁琐

传统的材料试验都是随着课程进度而进行的课 中实验，这种模式的优势是实验与理论课同步进行，有助于学生对知识的及时消化和理解，但是由于受时间所限，只适合开设一些耗时短的验证性实验，而综合性、设计性实验往往由于过程繁琐、费时费力、周期长而受到限制。

因此，传统的《土木工程材料》课程体系和教学模式远不能适应应用型人才培养的需要，必须进行全方位改革。

二、《土木工程材料》课程教学改革与实践

1.优化教学内容

《土木工程材料》课程教学内容应紧跟行业发展动态，保持教学内容的先进性。可以适时讲授土木工程领域新材料、新技术、新标准。如在第二章“建筑金属材料”里，介绍日本已开发出LY225钢、LY100钢，美国生产出屈服点高达690N/mm2的可焊接合金钢板；在第四章“水泥混凝土及砂浆”里，讲解国内外混凝土技术新进展。通过向学生传授新知识、新信息，可以开阔学生视野，培养学生的创新意识。

2.积极参与教材编写，实时更新教材

由于材料科学的自身特点（如发展快、新技术、新材料层出不穷），使得教材必需适时更新，需要选择版本较新且内容具有前瞻性的教材。因此，本教研组作为副主编单位积极与其他高校合作， 强调应用型人才的培养目标，结合土木工程专业方向学生的定位，编写了内容新颖、知识面广、不断融入新型材料内容、相对系统、注重基础知识并且与工程实际联系紧密的教材。该教材是普通高等教育“十二五”规划教材，由科学出版社出版。

3.改革教学方法和教学手段

《土木工程材料》课程内容涉及材料种类繁多，不同材料有不同的外观特征、性能特点和适用范围，单纯的板书教学效果不佳，只有通过采用立体化的教学方法和手段才能收到良好的效果。

（1）采用案例教学法

应用型本科院校培养的目标是应用技能型人才。在教学内容中不断融入工程实例，结合课程内容特点及学校对学生的的培养目标，在知识传授过程中注意基本理论知识与工程具体实践的相结合。引导学生用分析和发展的思路来看待现有的材料，掌握各种材料的性能，并正确使用各种土木工程材料，做到举一反三，从而激发学生的创新精神。例如，讲解混凝土掺和料这一节时，先列举各种掺和料在大型工程中的应用，如粉煤灰在三峡大坝中的应用。然后让同学们观看粉煤灰、矿渣及硅灰的微观照片，并比较三者问的相貌特征差异。采用表格的形式给出三者的化学组成和矿物组成，引导学生进一步思考，当这三种掺和料用于水泥混凝土时，对混凝土流动性、强度的影响等。

（2）合理有效利用先进教学手段

《土木工程材料》课程涉及材料种类繁多，知识面广，作为一门专业基础课，开课时间较早，学生又是初次接触专业知识，感性认知较少，教师授课也很难调动学生的兴趣；另外有些材料的性状特点等需要很多时间解释，如果辅以现代多媒体和网络教学的手段，通过计算机动态模拟并配合适当的声、光、图和文字等，使学生在课堂上获得最直观、最形象、最生动的知识， 可以调动学生学习的兴趣和积极性，并且能够提高学习效率。但多媒体等的使用容易使部分学生思想不集中，应将多媒体和传统的板书相结合授课是最理想的教学方法。还有，教师个人可建立自己的教学网站，通过教学网络，在课余时间与学生进行网上互动和答疑。

4.革新考评方式

在考核方式上，改变传统的、单一的闭卷考试模式，实施过程性考核与终结性考核相结合模式。虽然学生成绩构成仍为：考勤10%/平r20%/考试70%，但体现了“以能力考核为核心，知识、能力相结合”的原则，其中平时成绩包括课堂讨论、课堂答辩、小测验等内容，闭卷考试注重能力考核，增加与实践相结合的综合案例题型。例如“某工程实际施工中，石灰砂浆粉刷过的墙壁出现了鼓包开裂现象，试分析原因并提出如何防止这样的现象再次出现”、“某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因。”等与实际工程相关联的内容。

5. 加强实验教学环节，注重学生能力培养

《土木工程材料》是一门实践性很强的课程，实践性教学环节是该课程中又一重要组成部分，起着理论课不能替代的作用。为了提高教学效果，在实验教学环节上也要不断改革和探索。首先，优化实验教学内容，削减验证性实验，整合综合性实验，增加设计性实验，开辟应用研究型实验，逐步形成“基本型实验一综合型实验一应用研究型实验”多层次递进式的实验教学体系。例如开设混凝土强度试验时，让学生选择所配混凝土的品种以及强度标号并计算混凝土的配合比，按照实验规范成型混凝土试件，测定其强度。这样可以让学生利用所学配合比的知识设计混凝土，做到学以致用，同时还提高了学生的动手能力。其次，授课教师可以拟定一些试验研究题目供学生参考和选择，或让学生参与到科研或科技开发活动中，提高学生的自主性和科研水平。例如，学生以目前研究比较热门的高性能混凝土为试验对象，自己配制混凝土并检测其强度和耐久性。

三、结语

“应用型人才培养”是我国未来大多数高等学校发展的趋势，其本质是工程能力、实践能力的培养，《土木工程材料》是土木工程专业重要的一门专业基础课，是本专业工程能力、实践能力培养的窗口及平台。只有根据“应用型人才培养”的目标与要求，对《土木工程材料》课程教学内容进行调整，采用以培养学生自主研究性学习能力、综合分析能力、实践能力、创新能力与团队协作能力为目标的教学方法和复合式考核方法，并在教学过程中强化学生工程能力的培养和综合素质的养成，才能培养出复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程应用型人才。相信通过广大教师的不懈努力，《土木工程材料》课程的教学水平会有更大的提高。

参考文献：

[1]安明矗余自若.土木工程材料教学中学生实践能力的培养[J]. 高等建筑教育，2010，19（1）：102-105.

[2]刘焕阳，韩延伦.地方本科高校应用型人才培养定位及其体系建设[J].教育研究，2012（12）：67-70.

第3篇

关键词：“卓越计划”；土木工程材料；教学改革；创新能力；实践能力

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1009—0118（2012）11—0147—02

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2010年6月23日，教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，联合有关部门和行业协（学）会，共同实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。该计划对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用1，2 。

《土木工程材料》课程是土木工程专业的核心课程之一，是培养“面向工业、面向世界、面向未来”的高等工程技术人才的必备基础知识3 。《土木工程材料》是我校土木工程专业的一门主干课程，基于“卓越计划”下的培养理念，工程建设愈来愈需要宽口径、厚基础的专业人才，而传统的《土木工程材料》课程的教学内容、方法和考核等都存在一定的问题。本文分析了《土木工程材料》课程目前存在的问题，并提出相应改革措施。

一、教学中常见的问题

（一）课程内容庞杂、结构松散

土木工程材料种类多而杂，应用面广，涉及工程中众多工程材料，包括水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料、混凝土、建筑砂浆、建筑钢材、木材等10多类材料。对于每一种材料在建筑过程中均有所体现，同时每一种材料又是相对独立的，其间缺少联系，因此要求学生能够全面掌握各种建筑材料，灵活使用。对于长期以来适应逻辑推理的学习与思维方法，且对于建造过程又缺乏实际体验的学生来说，会感觉课堂教学枯燥无味，难以调动学生的学习兴趣。

（二）教材版本多、难以统一

《土木工程材料》课程是一门涉及范围很广的课程，从金属材料到非金属材料，从无机材料到有机材料，从单一材料到复合材料等均有涉及，内容庞杂又相对分散，且各类材料自成体系，相互之间缺乏必要的横向联系。目前《土木工程材料》教材版本多，有些教材内容叙述性强，概念偏多，有些理论推导及公式类内容较多，而有些则偏重工程实际，对材料的结构组成、理论分析方面叙述偏少。因此，在教材的选择上存在一定的困难。

（三）教学方法单一、课程衔接少

《土木工程材料》课程按照主要的工程材料划分章节、组织教学进程，缺乏灵活性和适应性。使得学生学习起来单调乏味，学习兴趣和积极性差，易使学生对课程理解不深、应用不灵活，最终导致材料的选择和使用方面知识和能力的欠缺，甚至认为“材料课的学习就是背诵记忆”。尤为重要的是学生很难掌握课程的重点，总感觉所有的内容似乎都是重点、都需要掌握，学生认为这门课程既难以记忆又难以理解，从而产生厌学心理。

（四）考核内容及形式过于单一

闭卷的书面考试仍然是目前最主要、有时甚至是唯一对学生考核的形式。由此造成了学生“考前背，考后忘”的现象。

二、《土木工程材料》课程教学改革措施

（一）加强教材建设，实时更新教材

由于材料科学的自身特点（如发展快、新技术、新材料层出不穷），使得教材必需适时更新，且选择版本较新且内容具有前瞻性的教材。同时，结合我校不同专业方向学生的定位，合理选择教材非常关键，如土木工程专业还有道路、桥梁等专业方向，培养目标应强调应用型人才培养。因此，内容新颖、知识面广、不断融入新型材料内容、相对系统、注重基础知识并且与工程实际联系紧密是本课程教材改革和选择的总体原则。

（二）改进教学方法，调动学生学习积极性

应用型本科院校培养的目标是应用技能型人才。在教学内容中不断融入工程实例，结合课程内容特点及学校对学生的培养目标，在知识传授过程中注意基本理论知识与工程具体实践的相结合。引导学生用分析和发展的思路来看待现有的材料，掌握各种材料的性能，并正确使用各种土木工程材料，做到举一反三，从而激发学生的创新精神。例如，讲解混凝土掺和料这一节时，先列举各种掺和料在大型工程中的应用，如粉煤灰在三峡大坝中的应用。然后让同学们观看粉煤灰、矿渣及硅灰的微观照片，并比较三者问的相貌特征差异。采用表格的形式给出三者的化学组成和矿物组成，引导学生进一步思考，当这三种掺和料用于水泥混凝土时，对混凝土流动性、强度的影响等。

（三）合理有效利用先进教学手段

《土木工程材料》课程涉及材料种类繁多，知识面广，作为一门专业基础课，开课时间较早，学生又是初次接触专业知识，感性认知较少，教师授课也很难调动学生的兴趣；另外有些材料的性状特点等需要很多时间解释，如果辅以现代多媒体和网络教学的手段，通过计算机动态模拟并配合适当的声、光、图和文字等，使学生在课堂上获得最直观、最形象、最生动的知识，可以调动学生学习的兴趣和积极性，并且能够提高学习效率。但多媒体等的使用容易使部分学生思想不集中，应将多媒体和传统的板书相结合授课是最理想的教学方法。还有，教师个人可建立自己的教学网站，通过教学网络，在课余时间与学生进行网上互动和答疑。

（四）革新考评方式

考核的方式和内容应与讲课理念相一致。传统考试题目往往要求学生背书，学生考试前根据老师给定的考试范围临时突击也能够通过考试。这样的考试方式既不能反映出学生对所学知识的掌握程度，又会降低学生的学习热情。因此，考试内容应以材料在工程中的应用为主，可大可小。例如“某工程实际施工中，石灰砂浆粉刷过的墙壁出现了鼓包开裂现象，试分析原因并提出如何防止这样的现象再次出现。”、“某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因。”等与实际工程相关联的内容。

（五）加强理论教学与实验教学的结合

《土木工程材料》是一门实践性很强的课程，实践性教学环节是该课程中又一重要组成部分，起着理论课不能替代的作用。为了提高教学效果，在实验教学环节上也要不断改革和探索。首先，在课程设置和教学内容中应该适当减少验证性试验内容，增加设计性和综合性实验项目，因为后者可以使学生通过对试验过程中出现的各种问题进行分析和总结，大大提高学生的试验实际操作能力和分析解决问题的能力，并且培养一定的创新意识。例如开设混凝土强度试验时，让学生选择所配混凝土的品种以及强度标号并计算混凝土的配合比，按照实验规范成型混凝土试件，测定其强度。这样可以让学生利用所学配合比的知识设计混凝土，做到学以致用，同时还提高了学生的动手能力。其次，授课教师可以拟定一些试验研究题目供学生参考和选择，或让学生参与到科研或科技开发活动中，提高学生的自主性和科研水平。例如，学生以目前研究比较热门的高性能混凝土为试验对象，自己配制混凝土并检测其强度和耐久性。

三、结语

“卓越计划”是我国未来高等学校发展的趋势，其本质是工程能力、实践能力的培养，《土木工程材料》是土木工程专业重要的一门专业基础课，是本专业工程能力、实践能力培养的窗口及平台。只有根据“卓越计划”的目标与要求，结合“卓越计划”的三层次培养标准对《土木工程材料》课程教学内容进行调整，采用以培养学生自主研究性学习能力、综合分析能力、实践能力、创新能力与团队协作能力为目标的教学方法和复合式考核方法，并在教学过程中强化学生工程能力的培养和综合素质的养成，才能培养出复合型、高素质、满足未来需要的优秀工程型人才。相信通过广大教师的不懈努力，我国同类院校《土木工程材料》课程的教学水平会有更大的提高。

参考文献：

[1]高等学校土木工程专业指导委员会编制.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.