本科道路工程材料课教学创新实践

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摘要：为了提升应用型本科道路工程材料课的知识性与趣味性，提高学生的理论理解与实践操作能力，将精细化课程细节融入到教学创新与实践之中。采用虚拟仿真手段推动学生实践的方法，清晰化教学体系。实践结果表明：虚拟仿真手段推动学生创新实践落到了实处，保证了课程教学创新与实践的最优效果。

关键词：实践操作；虚拟仿真；教学体系；工程项目

在国家经济快速发展的大背景下，对交通工程专业的人才需求量与日俱增，高校对技术人才的培养质量要求提升，倾向于复合型创新性人才的培养[1]。对于应用型本科高校而言，以“基础、特色、应用以及技术”为重点，培养高等人才的宗旨不断更新，专业课程倾向于Transcad（交通宏观仿真）、VISSIM（交通微观仿真）、Synchro（信号配时优化）与Mapinfo（地理信息系统基础）相结合教学[2]，以培养符合社会发展要求的创新性人才。道路工程材料是交通工程领域的专业课程之一。课程涉及不同的交通功能材料，其中包含交通防水材料、交通防火材料、交通保温隔热材料、有机结合料、无机结合料以及交通安全设施材料[3]。道路工程材料课具备理论性与逻辑性强的特性[4]，学生对实验操作部分提不起兴趣，理论知识枯燥乏味，文中图解缺乏生动性。众多高校教师在课程教学创新方面取得了一定的成效，彭宁等[5]对高校大学化学的教学方法进行了创新，从课堂形式、方法和内容三方面展开，初有成效。朱晓萍[6]将互联网和数据大整合融入到了高校英语教学的创新研究中，初步保障了高等院校的人才培养质量。陈雪[7]搭建了课程教学创新体系，为大学生搭建了良好的学习平台。刘秀丽等[8]分析了社会环境对创新教学的内在影响，为高校大学生提供了一份有价值的课程创新改革。为了提高交通工程专业学生上课的自主性以及积极主动性，将CAD三维模型演示、工程项目实践和一体化道路工程材料实验操作融为一体，“化整为零”精细化教学内容，并将人文精神渗透其中，深入地进行课程教学创新探索，为培养出复合型创新性人才做充足的前期准备。

一、道路工程材料课程特性

（一）理论知识点繁琐道路工程材料课程理论性极强，课程实验环节尤为复杂。课程内容主要讲述有机结合料与无机结合料，实际生活中学生对交通功能材料的特性了解较少，课程内容与实际结合不紧密，课本对岩石与沥青的介绍琐碎，知识点繁多，并无直观的道路施工图片、材料三维图片或者三视图，学生理解起来困难，对于记忆力差的学生而言，学习过程相当枯燥乏味。

（二）缺乏实际案例支撑课本理论，教学难度大道路工程材料这门课程的理论知识与实践联系十分紧密，各种道路工程材料在后期的工程实践中应用广泛。但在实际教学过程中，交通工程专业的学生集体反映“课本中的理论知识”缺乏实际案例的支撑，理解起来相对困难。例如，在学习交通保温隔热材料的隔热原理时，课本中并没有工程实例验证交通保温隔热材料的实际运用。石棉是低温绝热材料，而交通工程实验室并未采购石棉，学生在学习石棉的性能特点时，学生记忆难度加大。课本中并未实际说明各种功能材料在交通工程领域中的具体实践与运用，学生难以理解与掌握。学生借助CAD绘图软件只能绘制出平面交叉路口图，因无实际案例支撑课本理论，无法将沥青路面以及道路周围环境绘制出来，道路平面如图1所示。

（三）实验难度大，缺乏实践教学教师严重依赖PPT讲解，过程枯燥乏味，学生上课的专注性与积极性大幅降低。实验室缺乏实验材料与实验仪器，不具备实验条件。教师一味地讲解理论知识，缺乏工程实践运用，这与“应用型”本科院校的培养方案背道而驰。

二、CAD三维模型演示结合案例教学法

为了培养学生的主观能动性与自主积极性，CAD三维模型演示结合案例教学法尤为重要。多媒体课堂绘制三维现场施工实景图，以道路工程防水材料——沥青路面为例，精细化课程教学细节，三维模拟立体图显示沥青路面的三层结构，即表面层、中面层以及下面层。案例分析法建立教学情境，搭建多媒体实践场地展示三维模拟立体图，直观地向学生展示教学与科研中的重难点，教学与科研相结合，科研项目推动教学创新，并及时更新老旧的知识点，将科研间接地引入教学，而实际教学过程中渗透着科研，教学与科研形成动态循环机制，让学生更容易掌握理论繁琐点，以取得更好的教学效果。

三、课程教学创新探索

（一）学用一致，充分准备教学资源学院方面应适时适量地采购道路工程类施工材料以及材料的三维结构实物模型，教师结合实物给学生授课，提高学生的学习兴趣与深度探索知识的积极性；谨慎采购课本，纯文字性的教学教材不宜采购；教师在授课之前，大量收集资料以及教学实物图，通过多媒体向学生展现与课本相对应的交通类施工材料，用CAD绘制道路工程材料的三维场景图，运用虚拟仿真软件VISSIM绘制道路实景图，向学生展现道路的周围环境、车辆运行情况和沥青路面的现状，以提高学生的实际理解能力。

（二）列举案例以点带面，精简教学注重工程实例与理论的有机结合。列举交通工程实际案例，验证课本理论知识，道路工程材料在后期的工程实践中尤为重要，因此，在实际教学过程中，“课本中的理论知识”应当与实际工程案例紧密结合。就沥青路面而言，大量收集其实物场景图，用交通工程CAD绘制出其内部三维结构图，在VISSIM微观仿真软件中演示路面效果，输入道路交叉口的交通量，在交叉路口加入交通信号灯等仿真元素，演示车辆的动态视频，视频与实物图相结合，充分地展示给学生，并有效地引导学生列举出沥青路面的优缺点，与水泥路面作对比，在excel表格中总结出两者之间的区别与联系，深入说明沥青在交通工程领域的实际运用情况，为后期的课程设计和项目参与做充分的准备，提高学生的主观能动性与学习积极性。学生借助VISSIM交通微观仿真软件对平面交叉路口进行三维场景仿真，以提升学生的直观感受，道路三维场景仿真如图2所示。

（三）创新课程教学，优化授课思路启发学生自主思考，培养创新实践能力，精细化课程细节，充分利用多媒体、虚拟仿真平台、PPT与板书相结合的方法进行授课，分组讨论作为辅助措施；做材料实验时，鼓励学生勤动手操作，多动脑思考，有效地引导学生积极主动地绘制专业探索图，使学生熟练掌握office办公软件，熟练使用CAD专业绘图软件，掌握VISSIM交通微观仿真软件；创新课程教学，优化授课思路，引导学生总结知识点之间的关联性，提高交通工程材料这门课的知识性与趣味性。

（四）教学效果分析为了满足不同学生之间的差异性和适应范围，培养学生工程项目的参与意识，充分演示道路工程材料的三维模型，通过道路工程材料的实物，引导学生掌握以岩石为主的无机结合料和以沥青为主的有机结合料的特性，并掌握各类造岩矿物的物理特性与化学特性。就工程项目实践与材料实验而言，两者之间关联性大，通过分析道路工程材料的专题与专项实验，总结不同实验数据的变化规律，画出实验前后的数据对比分析图，以完成最终的项目实践。

参考文献：

[1]钱红萍,李书进.土木工程材料课程教学改革整体优化探讨[J].高等建筑教育,2009,18(05).

[2]宁允龙.浅谈公路交通在国民经济中的地位与作用[J].科技信息(科学教研),2007(12).

[3]王丽馨.浅谈交通材料管理在经济发展中的作用[J].科技创新导报,2012,7(2).

[4]董文武.论交通材料运输在国民经济发展中的作用[J].中国集体经济,2007,3(1).

[5]彭宁,陆振欢,温玉清.浅析高校“大学化学（含物理化学、大学化学）”教学内容和教学方法的创新[J].教育教学论坛,2020(12).

[6]朱晓萍.信息化时代高校英语课堂教学创新改革——评《信息化时代高校英语教学研究》[J].中国高校科技,2019(12).

[7]陈雪.高校计算机类专业课程教学与创新创业教育融合的路径探究[J].文化创新比较研究,2019,3(32).

[8]刘秀丽,陈锐.关于高校计算机教学创新的研究[J].现代信息科技,2019,3(24).

作者：巩舜妹 冯松宝 丁点点 单位：宿州学院资源与土木工程学院