土木工程材料综合实践能力培养

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摘要：土木工程材料是土木工程专业学生的专业必修课程，其中的实践环节占据着重要地位。学科竞赛是训练学生实践能力的有效途径，文章以全国大学生混凝土材料设计大赛为例，从竞赛开展的意义、竞赛的实施等方面阐述了学科竞赛对大学生土木工程材料中和实践能力培养的重要性。

关键词：混凝土材料设计大赛；实践能力；土木工程材料

一引言

近年来，土木工程专业相关学科竞赛越来越多，各高校也对学科竞赛在人才培养过程中起到的作用高度重视。学科竞赛是课堂教学的延伸，可以在一定程度上弥补课堂教学中缺乏实践活动的不足，是提高大学生综合素质的重要平台，对培养大学生的综合实践能力具有十分重要的作用。学科竞赛通常会给出题目，学生以小组为单位参加，通过现场竞赛或提交作品的形式参加。本文以全国大学生混凝土设计大赛为例，分析其在土木工程材料课程学习中发挥的作用，进一步阐明学科竞赛对土木工程专业人才综合实践能力培养的重要性。

二开展混凝土材料设计大赛的背景和意义

全国大学生混凝土材料设计大赛（以下简称“大赛”）由教育部无机非金属专业教学指导委员会主办，是一项针对土木工程专业学生的学科竞赛，是极富创造性、挑战性的科技竞赛。通过专业知识笔试、配合比设计及试验操作三个方面综合考查学生从土木工程材料理论知识到自主设计混凝土配合比的综合应用能力。在此过程中，锻炼了学生的创新思维和动手能力，运用专业知识和工具解决问题的能力，这正符合应用型人才所需要的基本能力素养。大赛为大学生打造激励创新的实践平台，以此进一步加强大学生的科学精神和科学素养，提升工程实践能力，促进校际间的学术活动开展和科技文化交流。混凝土配合比设计环节重点考察参赛队伍设计方案的合理性、科学性、经济性和适用性，强调有利于耐久性的原则；操作技能环节重点考察参赛选手操作规范性、熟练程度及现场配合比调整的应变能力；拌合物性能评价环节重点参赛队伍所得新拌混凝土工作性期望结果之间的匹配程度、对测试结果整理的规范性、分析的严谨性和科学性。大赛学生以小组形式参加，同时锻炼了学生的沟通能力和团队合作意识。因此，该大赛是对大学生土木工程材料实践能力培养的推动。

三大赛对土木工程材料试验教学的作用

土木工程材料是土木工程专业学生的必修专业基础课，共48学时，其中包含12学时试验教学，本课程在公共基础课与专业课的衔接中起着重要的作用[1]。在试验教学环节中也存在着一些问题，如学生分组进行试验，对于混凝土试验尚能做到组内成员投入到试验当中，但对于砂石基本性能试验、水泥试验、胶砂试验这些由少数同学进行操作的试验，则可能由于试验台套数不足、学生数量太多，无法保证每个学生都能亲自进行试验操作，导致实践动手能力差；试验模式固定单一，每组学生重复相同的试验，且往往是由试验教学老师给定配合比进行，综合设计性试验、创新性试验偏少，学生的自主设计能力无法的到锻炼，不能很好的激发学生的兴趣[2-4]。大赛准备过程中，除基础理论知识外，学生需具备自主设计混凝土试验配合比的能力，且能根据实际拌合状态进行配合比调整，这在很大的程度上激发了学生的学习欲望，锻炼了学生团队合作能力、观察能力和实践能力。

（一）赛前试验配合比设计根据大赛主题设计C35大流态混凝土，以有利于混凝土耐久性为原则，并考虑工程应用环境和经济性。学生需了解各种矿物掺合料的组成、性能，熟练掌握大流态混凝土的特性和配合比设计计算方法。大赛为鼓励创新思维，配合比设计方法不局限于JGJ55-2011，允许采用非标准方法，但应科学合理，这就要求参赛学生不仅仅熟悉课本上的配合比设计方案，也要通过查阅文献资料，了解工程实际应用，学习和理解现代混凝土配合比设计的新理念，从而设计出同时满足强度、工作性、经济性要求，相应工程环境耐久性要求的混凝土。大赛对于混凝土设计的创新性要求吸引了众多学生参与，土木工程及相关专业学生会根据自己所学材料知识进行准备，积极投入到混凝土配合比设计的学习中。同学们以小组为单位自发对相关标准进行学习，通过不断的设计-适配-再设计，确定自己的最终配合比。该过程很好地锻炼了学生学习的自发性和积极性。

（二）实践操作环节大赛包含实践操作环节，考察学生操作的规范性、严谨性、熟练程度、配合比调整能力、测试结果与设计的相符性等指标。参赛学生需在实践操作过程中进行原材料称量、混凝土拌合、坍落度和扩展度测量、表观密度测试、强度试样成型、配合比调整等操作和性能测试结果等环节。大赛采用人工拌合方式，学生第一次拌合必须严格按照提交的设计配合比进行，学生在赛前准备过程中需要进行多次试验操作，且不断练习才能满足大赛对于实践操作环节的要求。准备过程中，学生以三人为一小组进行适配，实践操作的考核指标几乎涵盖了学生在土木工程材料实践课上所学习的混凝土相关试验项目，学生对混凝土拌合实际操作有一定的了解和基础。试验时所有环节均由学生独立完成，学生需注意很多细节，如称量前需观察原材料的状态（粉状材料是否有结块、砂石材料的含水情况等），称量时需选用合适的量程；拌合过程是否规范，是否能将混凝土搅拌均匀；试件成型时试模是否进行刷油处理等等。学生在试验过程中始终保持高度的集中，一系列系统性的操作使学生的实际动手操作能力得到了很大的提高，学生能够熟练的进行混凝土的拌合、成型和相关指标测试。

四大赛对大学生综合实践能力的提升

（一）提高学生的自主创新能力学生在课堂上所学的土木工程材料知识多局限于课本，而课本与标准规范、工程实际等存在一定的时间差，导致学生在课本中学到的工程知识、规范等有一定的落后现象[5]。在毕业生就业情况调研中发现，有些毕业后从事土木工程施工工作的学生反映在参与的工作中所学的材料相关知识往往用不上，与工程应用不相符。全国大学生混凝土材料设计大赛的内容和要求会根据工程实际应用的更新进行调整，设计材料所处的环境模拟复杂工程问题出现多的地区，如海洋环境、盐渍环境、高寒冰冻环境等，学生在比赛时才能了解到设计环境，因此学生需要面对很多的突发状况，学生不能拘泥于课本上的标准方法，这对学生的设计创新能力是一种检验。混凝土材料设计大赛为学生的创新知识提供了一个便利的环境，在不断钻研备赛的过程中，学生的创新意识得到了很大程度的提升，在竞赛中接触到的行业先进知识对其专业能力和处理复杂工程问题的能力也有积极的推动作用。

（二）激发学生自主学习的动力学生对于参加混凝土材料设计大赛抱着积极的态度，在准备过程中，学生便能够体验到竞争感，能够具备竞争意识。为了顺利通过选拔参加比赛，并在竞赛中取得成功，学生除了课本上学到的理论知识外，还需要在较短时间内掌握课内没有的土木工程材料相关知识，以及专业以外的储备知识，这使得学生积极主动地学习，独立查阅文献，学习最新的标准、规范，不断充实自己。通过这些准备，既巩固了学生对专业课程的学习，也培养和激发了学生主动学习专业相关知识，培养自己的专业敏感度的热情和兴趣[6]，同时也提高了学生对于专业知识的掌握水平。

（三）锻炼学生的实践动手能力目前，大部分高校土木工程材料课程实践内容依然围绕课本上的既定试验，授课模式多为试验教师讲解，学生按部就班进行，有些试验甚至只有讲解，学生没有亲自动手的机会，导致学生在试验前没有进行独立思考的过程，更不存在独立设计试验的环节。学生的实际动手能力较差，脱离老师的指导，部分学生无法独立完成整个试验。混凝土材料设计大赛的实际操作环节需要学生在赛前进行充分的试验准备，学生必须通过独立思考、设计和不断的练习具备独立进行试验的能力。竞赛结合了实际工程环境对学生进行考察，学生的实践能力能得到直接检验，在实际操作过程中，学生需要根据混凝土的拌合状态、性能指标等是否满足比赛要求对混凝土配合比进行适当的调整，这项要求锻炼了学生的实践动手能力和临场应变能力。

（四）强化学生的团队协作意识在土木工程材料试验进行过程中，很多同学没有发挥到角色作用，在分小组进行试验时，这部分同学没有投入到试验中，往往会出现只有个别同学在按步骤进行试验，大部分同学在旁边观看的情况，这些同学既没有锻炼到实践动手能力，也完全没有具备团队合作意识，使得整个小组不能很好地发挥最大能力和作用。而在竞赛过程中，整体的配合比设计和实际操作都需要小组成员协同完成，互相配合，每位组员都有自己的角色和任务，不会出现闲置人员的情况。这要求学生在平时准备过程中进行合理定位，不断融入到团队中，强化自己的团队协作意识。这种锻炼能够推动提升学生的人际交往能力，增强团队合作意识，对其综合素质的培养起到关键作用。

五结束语

大学生的综合实践能力培养关系到了土木工程专业的发展和进步，是推动行业发展的重要环节。学科竞赛在倡导工程教育和解决实际问题的能力中起到了重要的推动作用，并能够激发学生的参与热情，让学生在参与的过程中不断强化自己的专业知识，提高自身的创新能力、动手能力和团队合作能力，最终使综合实践能力培养顺利进行，这种能力的培养单靠课堂教学是无法完成的。因此，重视专业相关的学科竞赛，可以达到以赛促学的目的，能够不断地为土木工程行业输出高素质人才。

参考文献

[1]葛继平，岳文超，梅德磊.新形势下《土木工程材料》教学改革建议[J].教育教学论坛，2018，（48）：93-95.

[2]倪振强.普通高校土木工程材料实验教学探索[J].高等建筑教育，2017,26（2）：115-118.

[3]陈荣妃.TRIZ理论在实验教学中的应用—以《土木工程材料》课程为例[J].四川建材，2018,44（9）：232-233,237.

[4]刘赞群.土木工程材料课程实验考核方法的研究[J].高等建筑教育，2015，24（1）：132-135.

[5]佘安明.学科竞赛对土木工程材料专业大学生综合素质的强化和提升初探[J].教育现代化，2018，（41）：195-196.

[6]庄明珠.学科竞赛驱动大学生创新能力的培养模式探讨[J].教育现代化，2018,（1）：56-57+66.

作者：高萌 单位：河南工业大学