土木工程材料綜合實踐能力培養

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摘要：土木工程材料是土木工程專業學生的專業必修課程，其中的實踐環節占據著重要地位。學科競賽是訓練學生實踐能力的有效途徑，文章以全國大學生混凝土材料設計大賽為例，從競賽開展的意義、競賽的實施等方面闡述了學科競賽對大學生土木工程材料中和實踐能力培養的重要性。

關鍵詞：混凝土材料設計大賽；實踐能力；土木工程材料

一引言

近年來，土木工程專業相關學科競賽越來越多，各高校也對學科競賽在人才培養過程中起到的作用高度重視。學科競賽是課堂教學的延伸，可以在一定程度上彌補課堂教學中缺乏實踐活動的不足，是提高大學生綜合素質的重要平臺，對培養大學生的綜合實踐能力具有十分重要的作用。學科競賽通常會給出題目，學生以小組為單位參加，通過現場競賽或提交作品的形式參加。本文以全國大學生混凝土設計大賽為例，分析其在土木工程材料課程學習中發揮的作用，進一步闡明學科競賽對土木工程專業人才綜合實踐能力培養的重要性。

二開展混凝土材料設計大賽的背景和意義

全國大學生混凝土材料設計大賽（以下簡稱“大賽”）由教育部無機非金屬專業教學指導委員會主辦，是一項針對土木工程專業學生的學科競賽，是極富創造性、挑戰性的科技競賽。通過專業知識筆試、配合比設計及試驗操作三個方面綜合考查學生從土木工程材料理論知識到自主設計混凝土配合比的綜合應用能力。在此過程中，鍛煉了學生的創新思維和動手能力，運用專業知識和工具解決問題的能力，這正符合應用型人才所需要的基本能力素養。大賽為大學生打造激勵創新的實踐平臺，以此進一步加強大學生的科學精神和科學素養，提升工程實踐能力，促進校際間的學術活動開展和科技文化交流。混凝土配合比設計環節重點考察參賽隊伍設計方案的合理性、科學性、經濟性和適用性，強調有利于耐久性的原則；操作技能環節重點考察參賽選手操作規范性、熟練程度及現場配合比調整的應變能力；拌合物性能評價環節重點參賽隊伍所得新拌混凝土工作性期望結果之間的匹配程度、對測試結果整理的規范性、分析的嚴謹性和科學性。大賽學生以小組形式參加，同時鍛煉了學生的溝通能力和團隊合作意識。因此，該大賽是對大學生土木工程材料實踐能力培養的推動。

三大賽對土木工程材料試驗教學的作用

土木工程材料是土木工程專業學生的必修專業基礎課，共48學時，其中包含12學時試驗教學，本課程在公共基礎課與專業課的銜接中起著重要的作用[1]。在試驗教學環節中也存在著一些問題，如學生分組進行試驗，對于混凝土試驗尚能做到組內成員投入到試驗當中，但對于砂石基本性能試驗、水泥試驗、膠砂試驗這些由少數同學進行操作的試驗，則可能由于試驗臺套數不足、學生數量太多，無法保證每個學生都能親自進行試驗操作，導致實踐動手能力差；試驗模式固定單一，每組學生重復相同的試驗，且往往是由試驗教學老師給定配合比進行，綜合設計性試驗、創新性試驗偏少，學生的自主設計能力無法的到鍛煉，不能很好的激發學生的興趣[2-4]。大賽準備過程中，除基礎理論知識外，學生需具備自主設計混凝土試驗配合比的能力，且能根據實際拌合狀態進行配合比調整，這在很大的程度上激發了學生的學習欲望，鍛煉了學生團隊合作能力、觀察能力和實踐能力。

（一）賽前試驗配合比設計根據大賽主題設計C35大流態混凝土，以有利于混凝土耐久性為原則，并考慮工程應用環境和經濟性。學生需了解各種礦物摻合料的組成、性能，熟練掌握大流態混凝土的特性和配合比設計計算方法。大賽為鼓勵創新思維，配合比設計方法不局限于JGJ55-2011，允許采用非標準方法，但應科學合理，這就要求參賽學生不僅僅熟悉課本上的配合比設計方案，也要通過查閱文獻資料，了解工程實際應用，學習和理解現代混凝土配合比設計的新理念，從而設計出同時滿足強度、工作性、經濟性要求，相應工程環境耐久性要求的混凝土。大賽對于混凝土設計的創新性要求吸引了眾多學生參與，土木工程及相關專業學生會根據自己所學材料知識進行準備，積極投入到混凝土配合比設計的學習中。同學們以小組為單位自發對相關標準進行學習，通過不斷的設計-適配-再設計，確定自己的最終配合比。該過程很好地鍛煉了學生學習的自發性和積極性。

（二）實踐操作環節大賽包含實踐操作環節，考察學生操作的規范性、嚴謹性、熟練程度、配合比調整能力、測試結果與設計的相符性等指標。參賽學生需在實踐操作過程中進行原材料稱量、混凝土拌合、坍落度和擴展度測量、表觀密度測試、強度試樣成型、配合比調整等操作和性能測試結果等環節。大賽采用人工拌合方式，學生第一次拌合必須嚴格按照提交的設計配合比進行，學生在賽前準備過程中需要進行多次試驗操作，且不斷練習才能滿足大賽對于實踐操作環節的要求。準備過程中，學生以三人為一小組進行適配，實踐操作的考核指標幾乎涵蓋了學生在土木工程材料實踐課上所學習的混凝土相關試驗項目，學生對混凝土拌合實際操作有一定的了解和基礎。試驗時所有環節均由學生獨立完成，學生需注意很多細節，如稱量前需觀察原材料的狀態（粉狀材料是否有結塊、砂石材料的含水情況等），稱量時需選用合適的量程；拌合過程是否規范，是否能將混凝土攪拌均勻；試件成型時試模是否進行刷油處理等等。學生在試驗過程中始終保持高度的集中，一系列系統性的操作使學生的實際動手操作能力得到了很大的提高，學生能夠熟練的進行混凝土的拌合、成型和相關指標測試。

四大賽對大學生綜合實踐能力的提升

（一）提高學生的自主創新能力學生在課堂上所學的土木工程材料知識多局限于課本，而課本與標準規范、工程實際等存在一定的時間差，導致學生在課本中學到的工程知識、規范等有一定的落后現象[5]。在畢業生就業情況調研中發現，有些畢業后從事土木工程施工工作的學生反映在參與的工作中所學的材料相關知識往往用不上，與工程應用不相符。全國大學生混凝土材料設計大賽的內容和要求會根據工程實際應用的更新進行調整，設計材料所處的環境模擬復雜工程問題出現多的地區，如海洋環境、鹽漬環境、高寒冰凍環境等，學生在比賽時才能了解到設計環境，因此學生需要面對很多的突發狀況，學生不能拘泥于課本上的標準方法，這對學生的設計創新能力是一種檢驗。混凝土材料設計大賽為學生的創新知識提供了一個便利的環境，在不斷鉆研備賽的過程中，學生的創新意識得到了很大程度的提升，在競賽中接觸到的行業先進知識對其專業能力和處理復雜工程問題的能力也有積極的推動作用。

（二）激發學生自主學習的動力學生對于參加混凝土材料設計大賽抱著積極的態度，在準備過程中，學生便能夠體驗到競爭感，能夠具備競爭意識。為了順利通過選拔參加比賽，并在競賽中取得成功，學生除了課本上學到的理論知識外，還需要在較短時間內掌握課內沒有的土木工程材料相關知識，以及專業以外的儲備知識，這使得學生積極主動地學習，獨立查閱文獻，學習最新的標準、規范，不斷充實自己。通過這些準備，既鞏固了學生對專業課程的學習，也培養和激發了學生主動學習專業相關知識，培養自己的專業敏感度的熱情和興趣[6]，同時也提高了學生對于專業知識的掌握水平。

（三）鍛煉學生的實踐動手能力目前，大部分高校土木工程材料課程實踐內容依然圍繞課本上的既定試驗，授課模式多為試驗教師講解，學生按部就班進行，有些試驗甚至只有講解，學生沒有親自動手的機會，導致學生在試驗前沒有進行獨立思考的過程，更不存在獨立設計試驗的環節。學生的實際動手能力較差，脫離老師的指導，部分學生無法獨立完成整個試驗。混凝土材料設計大賽的實際操作環節需要學生在賽前進行充分的試驗準備，學生必須通過獨立思考、設計和不斷的練習具備獨立進行試驗的能力。競賽結合了實際工程環境對學生進行考察，學生的實踐能力能得到直接檢驗，在實際操作過程中，學生需要根據混凝土的拌合狀態、性能指標等是否滿足比賽要求對混凝土配合比進行適當的調整，這項要求鍛煉了學生的實踐動手能力和臨場應變能力。

（四）強化學生的團隊協作意識在土木工程材料試驗進行過程中，很多同學沒有發揮到角色作用，在分小組進行試驗時，這部分同學沒有投入到試驗中，往往會出現只有個別同學在按步驟進行試驗，大部分同學在旁邊觀看的情況，這些同學既沒有鍛煉到實踐動手能力，也完全沒有具備團隊合作意識，使得整個小組不能很好地發揮最大能力和作用。而在競賽過程中，整體的配合比設計和實際操作都需要小組成員協同完成，互相配合，每位組員都有自己的角色和任務，不會出現閑置人員的情況。這要求學生在平時準備過程中進行合理定位，不斷融入到團隊中，強化自己的團隊協作意識。這種鍛煉能夠推動提升學生的人際交往能力，增強團隊合作意識，對其綜合素質的培養起到關鍵作用。

五結束語

大學生的綜合實踐能力培養關系到了土木工程專業的發展和進步，是推動行業發展的重要環節。學科競賽在倡導工程教育和解決實際問題的能力中起到了重要的推動作用，并能夠激發學生的參與熱情，讓學生在參與的過程中不斷強化自己的專業知識，提高自身的創新能力、動手能力和團隊合作能力，最終使綜合實踐能力培養順利進行，這種能力的培養單靠課堂教學是無法完成的。因此，重視專業相關的學科競賽，可以達到以賽促學的目的，能夠不斷地為土木工程行業輸出高素質人才。

參考文獻

[1]葛繼平，岳文超，梅德磊.新形勢下《土木工程材料》教學改革建議[J].教育教學論壇，2018，（48）：93-95.

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[3]陳榮妃.TRIZ理論在實驗教學中的應用—以《土木工程材料》課程為例[J].四川建材，2018,44（9）：232-233,237.

[4]劉贊群.土木工程材料課程實驗考核方法的研究[J].高等建筑教育，2015，24（1）：132-135.

[5]佘安明.學科競賽對土木工程材料專業大學生綜合素質的強化和提升初探[J].教育現代化，2018，（41）：195-196.

[6]莊明珠.學科競賽驅動大學生創新能力的培養模式探討[J].教育現代化，2018,（1）：56-57+66.

作者：高萌 單位：河南工業大學