土木材料论文范文

评职称或毕业的时候，都会遇到论文的烦恼，为此精选了《土木材料论文范文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！摘要：土木工程材料课程试验是熟悉国家技术标准，验证和巩固所学理论知识，培养学生动手和创新能力的重要环节。

第一篇：土木材料论文范文

独立学院土木工程专业土木工程材料课程教学改革的探索

摘要：文章介绍了同济大学浙江学院土木工程专业土木工程材料课程的教学改革情况。结合人才培养目标、课程特点、教学状况以及学生情况，从教学内容、教学方法、实验教学及课程考核方式四个方面对土木工程材料课程教学进行改革。该课程以建筑结构材料为教学重点，侧重于材料的性能和应用，教学中应及时更新课程内容和引入相关先进材料的介绍;采用多媒体课件、案例教学法进行授课，加强教学互动及对学习过程的控制;理论教学与实验教学协调同步，基本实验、综合性实验和多方案实验并举，采用视频演示、现场示范和实际操作相结合的实验教学模式，并增加实验考核环节;课程考核方式采取期末理论考试+平时考核+实验相结合的综合考核方式。

关键词：独立学院;土木工程专业;土木工程材料;课程教学;教学改革

独立学院以培养应用型人才为目标，学生实践能力的培养非常重要。基于培养应用型人才的目标，独立学院土木工程专业土木工程材料课程除了为后续专业课程做好准备外，更重要的是使学生学会根据工程具体情况(包括工程性质、环境和材料的性能、成本等)合理选择和正确使用材料，学会利用所学的理论知识分析和解决实际问题。

同济大学浙江学院是2008年成立的，以培养适应社会需求的应用型高级工程技术人才为目标。根据学校的培养目标，结合学校土木工程专业学生的实际情况，以及课程教学特点，从教学内容、教学方法、教学安排及课程考核方式等方面对土木工程材料课程进行了改革，以努力提高课程的教学质量，培养学生学以致用的实践应用能力。

一、课程特点和教学现状

(一)课程涵盖内容多、课时少

土木工程材料课程内容除了材料的基本性能外，还包括气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、建筑砂浆、金属材料、墙体材料、沥青、高分子建筑材料等十几大类材料，每一大类材料又分为若干个不同品种，每一品种材料都要从其生产、组成、性能、影响因素、技术要求、应用等方面进行阐述，因此，课程的内容很多，但授课课时相对较少。

(二)课程内容缺乏关联性、逻辑性和工程性，学生学习兴趣不高

该课程内容以概念、叙述性理论、经验性结论等为主，种类繁多的材料各成体系，需要记忆的知识点多而杂，而大多数学生习惯学习以计算为主、具有严密逻辑性的知识[1]。多数土木工程材料课程教材理论与实践联系不多，缺少相关的工程案例[2]，学生普遍觉得内容枯燥，不清楚学了以后有什么实际应用。因此，学生学习积极性不高，很多都是为了应付考试而在考前突击死记硬背，但考过就忘，这对后续课程的学习和合格人才的培养十分不利，更谈不上对学生实践能力的培养。

(三)课程实验质量欠佳

实验是土木工程材料课程教学体系的一个重要组成部分。一般是学生按照既定的步骤完成一些验证性的实验，这种实验方式虽然有助于学生获得一些感性认识和体验，进一步理解和掌握课堂所学的理论知识，熟悉各种土木工程材料的实验方法、实验技能和相关标准，却无助于激发学生的主观能动性，不利于培养学生独立思考的能力和创新能力[1，3-5]。因此，要培养具有一定实践能力的应用型人才，仅仅依靠这些单独的验证性实验是远远不够的，还需要开设综合性、设计性的实验。

此外，由于对课程实验没有考核要求，加上实验小组成员较多，因此学生不重视实验，部分学生实验时不动手操作，数据和报告抄袭同学的情况也时有发生。

(四) 教材内容相对滞后

土木工程新材料、新技术、新工艺发展非常迅速，有些已经在工程实践中广泛应用，而也有些传统材料的使用在逐渐减少或被新材料取代，这些变化在教材中体现得较少。材料的技术标准、质量控制和检测标准、设计规范也在不断更新，但是教材往往未及时修正。

(五)课程考核方式单一

土木工程材料课程考核合格与否主要取决于课程期末考试成绩，这样造成学生不重视实验，不注重平时知识的积累，往往是考前突击准备考完就忘。所以，即便是课程考核合格，也不能说明学生对所学的知识已真正理解和掌握了。

二、土木工程材料课程教学改革

(一)教学内容的改革

1.结合专业，合理选择课程内容，突出重点

土木工程材料有数十种之多，要在较少的学时内做到面面俱到地讲解介绍，非但不可能，也没有必要。学校土木工程专业学生毕业后大多数进入施工单位从事施工、工程管理、监理工作，或者进入设计院从事结构设计工作。今后工作中遇到的最多的相关问题是根据工程的具体情况正确选用与使用结构材料，因此建筑结构材料应该是土木工程专业学生学习的重点。该课程应以气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、钢筋等常用的建筑结构类材料为主要内容，加上建筑砂浆、墙体材料等，而木材、石材、沥青混合料等内容可略去不讲。

材料的性能由材料的组成结构决定，而材料的组成结构又是由材料的制备和处理工艺所决定的。但是对土木工程专业的学生而言，他们的主攻方向不是材料的研究而是使用，学习材料的目的就是要学会合理地选择与使用材料。在一定条件下，进行材料的合理选择和正确使用主要考虑的是材料的性能。因此在教学过程中应紧紧抓住各种结构材料的性能和材料的基本性质这两个重点，对于材料的组成结构和制备方面的内容可尽量简化或省略。

2.结合培养目标，简化理论，突出实践能力的培养

作为独立学院，学校的培养目标不是培养研究型人才，而是培养适应社会需求的应用型高级工程技术人才。因此，在土木工程材料课程教学过程中，应尽量简化材料学理论，着重培养学生利用所学理论知识解决工程实际问题的能力。例如，在讲述通用硅酸盐水泥时，重点突出水泥的性能和适用范围，对于水泥的水化机理尽量简化，同时结合一些工程案例的分析来讲解如何根据工程的具体情况、水泥特性及经济性进行水泥品种的选择。这样，既加深了学生对水泥性能和应用的理解，也培养了学生的分析和解决实际问题的能力。

3.重视传统材料和先进材料的结合

在课堂教学中，如果只讲授水泥、混凝土等传统土木工程材料，不仅不能吸引学生的注意力，而且也会让学生感到学校教师讲授的东西太落伍了，因为在网络和资讯发达的当今，学生对这些传统材料多少都了解一些[6]，而且重要的是各种新材料、新工艺不断涌现，并已在工程实践中广泛应用，因此教学中必须适当增加新材料、新工艺的介绍。例如，在讲墙体材料时，应补充各种节能节土的新型墙体材料、混凝土预制件及装配式建筑等;在介绍混凝土时，除了普通水泥混凝土外，还应简单介绍高性能混凝土、再生骨料混凝土、纳米改性混凝土等新型绿色混凝土材料。通过传统和先进相结合，不仅加强了学生对常用土木工程材料的了解和掌握，也激发了学生的学习兴趣和创新意识。

4.注意课程内容的更新

教材中引用的土木工程材料的技术标准、质量控制和检测标准、设计规范等，有些已经废弃不用，有些则做了部分修改，在教学中，应及时更新。例如，在讲混凝土配合比计算时，应根据2011年12月起新实行的JGJ55-2011《混凝土的配合比设计规程》进行讲解，但教材中采用的一般是2000年颁布的旧标准。在讲烧结砖时，可给学生介绍“禁实限粘”政策和各种新型墙体材料，让学生了解有关墙体材料的发展趋势以及实际应用状况。

(二) 教学方法的改革

1.以多媒体课件为主、板书为辅的课堂教学

土木工程材料课程内容多且课时有限，所以课程的特点和实际情况决定了以多媒体课件为主的教学方法比较合适该课程教学。采用多媒体课件教学，不但大大增加了课堂授课的信息量，而且可将材料的实物照片、实验视频等引入课堂教学，使缺乏工程实践的学生能更直观地观察到各种材料的外观形貌及其制作、检验过程，使学生更容易理解某些抽象的概念和动态过程。例如，在介绍混凝土的和易性及其检测方法时，引入相关实验视频并配合教师讲解，这比单纯的文字和静态图形要生动清晰得多。

但是多媒体教学存在教学节奏太快、不利于学生记忆和掌握的问题，所以，课堂上可把每节课的重点和难点写在黑板上，以加深学生印象。对材料基本性质计算和混凝土配合比设计计算也采用板书的形式进行讲解。这样以多媒体课件为主、板书为辅的课堂教学，能有效地提高课堂教学质量。

2.采用案例教学法进行理论教学

教学中可结合具体的工程实例，尤其是劣质材料导致工程事故的案例进行理论教学。例如，在介绍石灰时，通过引入拆迁用砖和石灰砂浆砌筑的古寺时，发现其石灰砂浆强度很高的例子说明石灰的硬化作用;引入 “泰坦尼克”号沉船事件来理解硫、磷等元素对钢的性能影响;通过在恐怖袭击中倒塌的美国世贸大厦来引入钢的防火性能等。这种案例教学法，不仅使枯燥的理论讲解变得生动有趣，提高学生的注意力，加深学生对材料的性能及应用、材料对工程质量重要性的理解，而且通过对案例的分析也培养了学生理论联系实际的能力，避免学生陷入遇到实际问题不知如何分析和解决的窘境。

3.加强师生教与学之间的互动

教学效果不仅仅取决于教师的讲授，还与学生是否要学和如何学有关。一般在每节课开始10分钟教师可将上节课的重点内容进行回顾并提问，这样不仅把上节课的重点内容复习一遍，而且有助于集中学生的注意力，以便于新课的开始。在讲授新课的过程中，经常提出一些小问题，引导学生建立前后知识之间的联系，同时也让学生思想上保持一定的紧张度，专心听课。为了激发学生学习的主动性，可留出一部分内容让学生自学。例如，在讲解水泥一章时，教师可讲解6种通用水泥，而将特性水泥的部分留给学生自学。要求学生课后通过查阅文献资料或参考书籍进行学习，选择其中某一种特性水泥并结合具体的工程应用写成小论文，并鼓励学生做成PPT上讲台演讲或展开讨论。事实证明，这一举措极大地调动了学生的学习主动性，使学生学习的热情高涨，同时也锻炼了学生查阅和整理资料、撰写科技小论文、PPT演讲等多方面的能力。

4.注重学习过程的控制

在整个教学周期内，围绕重要的知识点不定期地进行4～5次随堂练习，每次15分钟，随堂练习的成绩计入平时成绩。通过这种方式，引导学生及时复习所学知识，注重平时学习，同时也有利于授课教师发现学生学习过程中的问题，及时调整。

(三)课程实验教学的改革

1.实验教学与理论教学协调同步

实验教学与理论教学要做到两个协调同步。一是实验教学与理论教学在内容上要协调同步，即根据理论教学的进度，安排相应的实验项目，这样有助于学生对理论知识的进一步理解和掌握;二是实验教学与理论教学教师的协调同步，即理论教学的教师也应同时承担实验教学的任务，这样有助于教师根据课堂讲课和学生掌握的情况，在实验教学时有针对性地对某些难理解的或重要的知识点进行强化。

2.在基本实验基础上开展综合性实验

根据理论教学内容和课时安排选择水泥的基本物理性能、细骨料、混凝土的稠度和强度及配合比设计等实验项目。整个实验分为基本实验和综合性实验两部分。基本实验主要是教学大纲中规定的一些独立的验证性的实验，这些基本实验又分为演示实验和实际操作实验。对于耗时比较长的实验项目，如水泥的凝结时间、体积安定性实验就采用视频和现场演示的方式进行。理论教学时引入实验视频，可以起到辅助教学的作用，使学生比较容易理解一些抽象的概念和检测方法;实验教学时还可以进一步通过现场示范，让学生更直观、近距离地学习这些实验的仪器设备、实验方法和操作技能。对于水泥的胶砂强度、混凝土稠度等耗时较少的实验，则让学生分组进行实际操作，要求学会仪器设备的基本操作和实验方法，记录和处理实验数据，并上交实验报告。

混凝土的配合比设计实验是一个综合性的设计实验，这种综合性实验能充分调动学生的主观能动性，培养学生独立思考和分析问题的能力。教师在实验前给出工程概况、混凝土的设计强度等级和坍落度要求，并给定原料，其中水泥有42.5P.I和32.5P.C两种供选择。将学生分成若干大组(20人/组)，每个大组分成5个小组分工合作共同完成一个设计题目。每个实验大组根据设计目标，先课后制定实验方案。方案内容包括原材料的选择、原材料性能测试、混凝土初步配合比设计、实验步骤等，经教师审核合格后进入实验室进行实验。混凝土试拌后，和易性不满足要求需要调整时，调整方案由学生自定，教师进行指导。混凝土和易性调整至设计要求后，各小组分别将其成型并在标准条件下养护不同龄期后进行混凝土强度测定。各组数据共享，学生通过数据对比，分析原材料种类、龄期、配比等对混凝土的和易性、强度发展、经济性的影响，并撰写综合性的实验报告。

3.多方案实验

基本实验不应局限某种单一的实验方案。例如以往混凝土性质实验一般是学生按照教师给出的固定方案配成混凝土后进行和易性和强度的检测。在多方案实验中，原材料、龄期、是否掺减水剂等实验条件都可以有所不同。当调整混凝土的流动性时，除了按常用的添加水泥浆的办法，也可采用添加减水剂的方法，通过这些实验条件的变化进一步加深学生对混凝土有关理论的理解。

4.实验考核

在基本实验结束后增加考核环节。教师围绕基本实验事先准备若干题目，让学生到实验室进行现场考核，学生随机抽取问题进行解答或模拟操作，实验考核成绩计入实验成绩。增加实验考核环节后，学生参与实验的主动性明显提高。

(四)课程考核方式的改革

课程考核方面摒弃过去主要依赖一次考试的方式，而采取期末理论考试+平时考核+实验相结合的综合考核方式。平时成绩占总评成绩的20，主要考核考勤、作业、课堂讨论、随堂练习等情况。课程实验成绩占总评成绩的20%。课程实验成绩由三部分组成，实验过程中的操作、回答问题及课后的清洁整理等表现30分，实验报告50分，实验考核20分。期末理论考试侧重检验学生对课程基本理论的掌握情况，考试成绩占总评成绩的60%。通过这种综合考核方式，引导学生重视平时学习和实验，注重知识的积累，有利于培养学生学以致用的实践能力。

三、结语

根据土木工程材料课程特点和学校实际教学情况，结合培养应用型高级工程技术人才的目标，以及土木工程专业学生的就业情况，从教学内容、教学方法、实验教学及课程考核方式等方面对土木工程材料课程教学进行了改革。以传统的建筑结构材料作为教学重点，侧重于材料的性能和应用，注重课程内容的更新和先进材料的引入;采用多媒体课件、案例教学方法进行教学，注重教学互动及加强学习过程的控制;形成理论教学与实验教学的同步协调，基本实验、综合实验和多方案实验并举，视频演示、现场示范和实际操作相结合的实验教学模式，并增加了实验考核环节;采取期末理论考试+平时考核+实验相结合的综合考核方式。实践证明，上述土木工程材料课程教学改革提高了教学质量，激发了学生学习的积极性和主观能动性，有利于学生实践能力的培养。

参考文献：

[1]吴彦霖，张凝.《土木工程材科》课程教字方法探究[J]. 科技信息，2013(10)：140.

[2]胡红梅，程瑶. 大土木背景下“土木工程材料”的角色定位[J]. 合肥工业大学学报：社会科学版，2006， 20(4)：34-36.

[3]张云莲. 应用型本科院校土木工程材料实验教学改革[J]. 高等建筑教育，2012，21(5)：114-117.

[4]赵胜华，陈慕杰，陈宜虎，虞爱平. 土木工程材料开放性实验实践研究[J]. 教育教学论坛，2013(5)：246-247.

[5]霍曼琳. “土木工程材料”教学内容改革实践[J]. 理工高教研究，2005， 24(5)：59-61.

[6]柯昌君，刘秀伟. 《土木工程材料》课程案例教学法探索[J]. 贵阳学院学报：自然科学版，2006，1(2)：45-48.

(编辑王宣)

作者：潘晓燕 王凤丽 董爱娟

第二篇：土木工程材料课程试验与创新

摘要：土木工程材料课程试验是熟悉国家技术标准，验证和巩固所学理论知识，培养学生动手和创新能力的重要环节。以水泥混凝土抗渗试验为例，针对传统水泥混凝土抗渗试验过程复杂、试件密封困难、试验成功率不高、试验结果误差大等问题，在保持现有抗渗仪的试验机理基本不变的前提下，通过不断改进和总结，优化创新传统水泥混凝土抗渗试验仪及其试验操作，首次提出通过适当增大混凝土试件尺寸、增加内部预埋引压管等关键措施，直观察看渗水路径，提高抗渗试验的成功率。研究成果为土木工程材料课程及其它土木工程课程试驗与创新提供了参考，值得土木工程材料课程和其它课程教学借鉴;同时将为修改和逐步完善现行规范提供技术支撑，为土木工程中抗渗结构带来社会和经济效益。

关键词：土木工程材料课程;试验;新型抗渗仪;创新

土木工程材料课程作为高等院校“大土木”环境下土木工程、房屋建筑工程、道路工程、桥梁工程等专业的必修课、基础课及专业课，在整个土木工程教学体系中起着承上启下的作用[1]。其课程特点实践性强、知识体系分散[2];内容繁杂、学时相对偏少[3]。尤其是土木工程材料试验，它在培养学生实践能力和创新能力方面有举足轻重的作用[4-5]，既能增加学生动手操作的机会，加深课堂分散知识体系印象，充分理解理论与实践的区别和联系，熟悉试验的目的和意义，又能激发学生的创新能力和科研兴趣。

传统土木工程材料试验教学方法是教师在课堂上讲，学生按照教师的指令一步一步地操作，试验结束后撰写并提交试验报告[6]。学生虽动手做了试验，但独立思考不够，积极主动性发挥不出来，不利于培养学生的动手能力和创新能力[7]。教师必须创新思路，以学生为主体，充分调动学生的积极性和主动性，使学生理解土木工程材料学科的基本思维方法，掌握分析手段，提高试验技能和综合能力[8]。科技创新分为原始创新和跟踪创新两种，技术上的属于技术创新，学术上的是知识创新，建设上的是工程创新[9-11]。不少高校教学计划中土

木工程材料课程理论学时较多，试验学时相对偏少，如何在有限的学时下合理安排试验内容，最大限度地提高学生的动手能力和创新能力，值得思考。文章以水泥混凝土抗滲试验为例，针对现有水泥混凝土抗渗仪的缺点，提出新型水泥混凝土抗渗仪试验机理，通过相应的试验研究和理论分析，重点阐述了土木工程材料课程试验与创新。

一、研究背景

抗渗混凝土广泛使用在水工、水下、水中、地下和其它有抗渗要求的土木工程中(如大坝混凝土、隧道支护混凝土，等等)。根据规范GB—T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用HP-4.0抗渗仪进行水泥混凝土抗渗试验，这一传统方法沿用至今。长期实践表明：传统方法检测混凝土抗渗性能实现难度大，耗时长，成功率不高。如何准确判定水泥混凝土抗渗性能仍是一大难题，也成为了试验检测仪器设备、手段及相应理论滞后于工程应用。

目前国内外对于混凝土抗渗性能的研究有多种试验方法，其中以传统水压力试验法为主，分为稳定流动法(constant flow method)、渗透深度法(depth of penetration method)和抗渗标号法[12-13]。R.P.Khatri and V.Sirivivatnanon 在研究中建立了稳定流动法与渗透深度法之间的联系，给出了两种研究方法的选择标准。究竟采用哪种试验方法，取决于混凝土的28d抗压强度F28C与龄期T之间的关系：

2.3(T)2+1.1(F28c)2>10 400时，采用渗透深度法;

2.3(T)2+1.1(F28c)2<10 400时，采用稳定流动法。

中国试验方法现行标准中采用抗渗标号法，即采用现有抗渗仪进行抗渗试验。该方法是渗透深度法的一种特例，特点是比稳定流动法和渗透深度法简单，适用于工程，但对于科学研究，该方法的研究数据太少[12]。中国现有抗渗试验规范颁布超过20年，存在诸多弊端。在大众创新时代，土木工程专业本科教学需与时俱进，土木工程材料课程如何试验与创新是相关教师和学生的新课题。新型水泥混凝土抗渗仪的研制及其试验研究项目，试图采用独特思维和技术路线来诠释创新。

二、现有抗渗仪及其试验机理

(一)现有抗渗仪概况

按照规范[14]现有抗渗仪由套模(又称“机架试模”)6个、台面、支架、加压系统、储水罐和压力控制系统等组成，利用密闭容器内压强处处相等的原理进行工作，如图1。

(二)现有抗渗仪试验机理

按照规范[15]现有抗渗仪试验机理为：抗渗试件以6个为一组(直径和高度均为150 mm的圆柱体试件)，试件成型后24 h拆模，一般标准养护至28 d龄期进行抗渗试验。试件养护至试验前一天取出，表面晾干后在其侧面涂一层熔化的密封材料(一般为工业石蜡)，随即将试件压入经烘箱预热过的试件套中，稍微冷却后即可解除压力，连同试件套装在抗渗仪上进行试验，如图2。

试验从水压为0.1 MPa开始，以后每隔8 h增加水压0.1 MPa，并且随时观察试件端面的渗水情况。当6个试件中有3个试件端面呈现渗水现象时，即可停止试验，记录当时的水压。试验过程中，如发现水从试件周边(试件与机架试模之间的密封带)渗出，则应停止试验，重新密封。混凝土的抗渗标号以每组6个试件出现渗水时的最大压力计算。

(三)现有抗渗仪及抗渗试验弊端

现有抗渗仪检测混凝土抗渗性能的实现难度大、耗时长、成功率不高。具体而言，主要问题有以下几个方面的问题。

(1)试验程序复杂，密封困难。预制混凝土试件压入机架试模后，需进行密封，密封之前需要将混凝土试件、机架试模等预热，将工业石蜡加热至50～60℃熔化成液态，再将其滴入混凝土试件和机架试模中间的空隙区域，试图让石蜡冷却凝固后密封空隙，该程序大大增加了时间和资金成本。

(2)试验结果误差大。不能保证试件与机架试模之间完全密封，致使试验时压力水可能从试件与机架试模之间的密封区域空隙渗出。事实上，在试模中制作水泥混凝土的试件还需经过适当加热试件、工业石蜡等环节，谨慎操作也难以保证绝对成功。水泥混凝土抗渗试模，如图3。

(3)观察渗水路径比较困难(试验时不排除水直接沿密封带上升至试件顶面，或从薄弱混凝土层渗透至试件表面的虚假渗透现象)。大多数情况仅仅从试件端面观察渗水情况。有时需将试件从机架试模中取出，用压力机将试件均匀劈成两半之后才能觀察压力水的渗透路径，操作难度大。加压渗水试验时，理想密封状态，如图4(1);密封失效时，渗水沿着密封区域渗漏，如图4(2);部分密封失效，渗水通过密封通道在端部沿着混凝土薄弱区域渗水，如图4(3)。

三、新型水泥混凝土研制及其试验原理

(一)新型水泥混凝土抗渗仪研制思路

基于现有水泥混凝土抗渗仪的种种弊端，新型抗渗仪拟取消机架试模，省略密封环节，以方便观察渗水路径。

怎么样实现比较大胆而创新的设想?结合土木工程材料本科课程、现有抗渗仪的机理，课题组成员进行了长期构思并多次绘制草图，经过不断修改、完善，拟定在基本不改变现有水泥混凝土抗渗仪及试验机理的前提下，适当调整混凝土试件尺寸，在其中心部位预埋引压管，采用上下颠倒的方式将混凝土试件插入试验台中。

(二)新型水泥混凝土抗渗仪试验流程

具体流程为：制造扩大头和预埋引压管;用螺栓组装扩大头和预埋引压管，如图5(1)、5(2);将组装后的预埋引压管和混凝土试模上的钢片螺栓连接，如图5(3);浇筑混凝土(预埋引压管直接浇筑在混凝土中);养护28 d后将试件上下颠倒安装在试验台桌上;灌水加压;观察渗水路径。其中，扩大头上口为直径60 mm、高20 mm的喇叭口，下口与预埋引压管同径。上口扩大到60 mm目的是增加压力水渗透面积，高度20 mm目的是在浇筑混凝土之间浇筑一层同配比水泥砂浆作为临时模板，防止浇筑混凝土时水泥浆进入预埋引压管，如图5(4);灌水加压前将预留水管与预埋引压管接通，加压后压力水将从预埋引压管的扩大头渗透，从而可以任意从混凝土的上端面、侧面薄弱的地点渗透出来，如图5(5)。

(三)新型水泥混凝土抗渗仪试验机理

新型混凝土抗渗仪加压后，压力水自扩大头开始，从混凝土中任意薄弱环节渗透，直至流出混凝土上端面或侧面中的任意面;因预埋引压管和混凝土已牢固浇筑，紧密连接，压力水不会从引压管和混凝土之间的空隙渗透。

新型抗渗仪拟采用试件直径和高均为300 mm的圆柱体，从扩大头到混凝土的任意表面的距离最短为150 mm，基本满足规范[15]对最短渗水路径150 mm的要求。实际工作中水泥混凝土结构层抗渗相对于抗渗试件来讲是无限大的，客观上将试件尺寸从150 mm加大到300 mm与实际工程更为接近。试验效果有待于后续研究工作的进展及成果评定。

新型抗渗仪取消机架试模，可从混凝土上端面和侧面轻松观察渗水路径，能够实现除底面外的全方位、多角度观测渗水路径。

四、大学生创新训练计划项目申报

基于该项目的独特创意，项目经过小组评审、学院评审，在校级和省级层层筛选下，脱颖而出。目前已经获批四川农业大学大学生创新训练计划项目和四川省大学生创新训练计划项目，项目的获批为后续研制提供了重要平台和条件。

(一)项目技术路线

(二)项目进展及后续工作

目前项目进展：完成了实用新型(专利申请号201610223488.3)和发明专利(专利申请号201620299957.5)申请，与北京蓝航智晟试验仪器有限公司签订生产新型水泥混凝土抗渗仪的合作协议。四川农业大学土木工程学院制定了采购新型抗渗仪计划，新型水泥混凝土抗渗仪预计在2016年底投入试验。

后续研究工作：待样机生产制造成功，按照计划进行新型和现有水泥混凝土抗渗仪对比试验，(拟采用在建的国道G213线汶川县境内映秀至汶川的福堂隧道二次衬砌C30抗渗混凝土，随机抽样各不少于50组;现有抗渗仪1组6个试件，新型抗渗仪1组3个试件)。后续将对抗渗机理进行理论分析，利用Pfc等软件进行数值模拟，研究二者的相似性、差异性及新型抗渗仪的可行性。把试验的重点放在新型抗渗仪的可操作性上，把分析的重点放在新型抗渗仪的可行性上。

(三)項目的特色与创新

从技术创新方面来看，无需密封，能顺畅观察渗水路径，试验简单方便;预埋引压管，压力水从混凝土试件中部向四周薄弱区域自由渗透，满足现有规范要求的现有抗渗仪基本尺寸150 mm;取消机架试模，无四周侧限附加压力限制。

从方法创新方面来看，拟进行新型和现有抗渗仪的对比试验，采用理论公式计算、数值模拟等理论分析方法，多角度多方法论证新型水泥混凝土抗渗仪的可行性。

五、讨论

教师和学生应熟悉土木工程材料课程及其试验基本内容，达到融会贯通。熟悉土木工程材料规范、标准，充分了解规范的本质及缺陷，是研制新型抗渗仪、进行创新思维的前提条件。

从一个普通抗渗试验入手思考现有抗渗仪的局限，联想到研制新型抗渗仪。这种修改和联想创新，远比某一具体试验及试验仪器本身重要得多，也是重要发明创造的基础。

六、结语

如何搞好土木工程材料课程试验、如何创新，是学者们长期研究和探讨的课题。水泥混凝土抗渗试验仪创新研制，得出如下结论。

(1)土木工程材料课程试验大多是常规试验，通过现有水泥混凝土抗渗仪及相应试验发现弊端，开启教师和学生改进思路，进而激发创新兴趣。

(2)新型水泥混凝土抗渗仪研制一波三折，但思路新颖，克服了现有抗渗仪密封困难、易从密封区域渗水、不易成功等缺点，通过在混凝土试件内部预埋引压管、取消机架试模等改进措施观察渗水路径更直观，试验更简单。

(3)现有和新型水泥混凝土抗渗仪后续对比试验(拟对比二者试验流程、渗水路径、试验结果吻合度)有序开展，理论分析思路明确，技术路线方案可行，研究结果值得期待。

(4)拟通过公式计算、数值分析等理论分析论证现有与新型抗渗仪试验的抗渗机理，完善新型抗渗仪试验的理论基础。

新型抗渗仪研制及其试验研究，研制思路和技术路线值得延伸和推广，值得土木工程材料课程及其它课程新型试验仪的研制及改进借鉴，也为土木工程其它专业课程的创新提供了有益参考。

参考文献：

[1]聂忆华，曹国娥，等.土木工程材料课程“学促教”教学模式及效果评价[J].高等建筑教育，2015，24(6)：108-112.

[2]尹健，李益进.建筑材料教学改革实践[J].株洲工学院学报，2014，9(5)：47-49.

[3]王信刚，胡明玉，丁成平.土木工程材料课程教学改革和效果评价[J].高等建筑教育，2015，24(2)：60-63.

[4]李雅文，张云华.高职院校建筑材料试验室规划建设探讨[J].试验技术与管理，2014，31(2)：218-220.

[5]李雯霞.建筑材料课程建设中如何培养学生的职业核心能力[J].中国教育技术装备，2012(2)：59-60.

[6]陈红光，刘东.建筑材料试验课程教学改革的探讨与实践[J].科技教育，2010(7)：175-176.

[7]李雅文，张云华.高职院校建筑材料试验室规划建设探讨[J].试验技术与管理，2014，31(2)：218-220.

[8]陈兵，吴雪萍，王菁.特色实验在建筑材料课程教学中的应用[J].实验室研究与探索，2012，31(6)：156-157.

[9] 沈珠江. 采百家之长、酿百花之蜜——岩土工程研究中如何创新[J]. 岩土工程学报，2005， 27(3)： 365–367.

[10]岩土工程要注重创新和规划——访中国工程院院士王思敬[J].岩土工程界， 2002， 5(8)： 7–8.

[11]刘汉龙.岩土工程技术创新方法与实践[J].岩土工程学报，2013， 35(1)： 34–58.

[12]杨成，谢和平等.混凝土抗渗性能研究的现状与进展[J]. 混凝土，2003， 160(2)： 7–11.

[13]R.P.Khatri and V.Sirivivatnanon.Methods forthe Determinationof Water Permeabilityof Concrete.ACIMaterialsJournal，Vol.94，No.3.May-june.1997.p257-261.

[14]JG/T 249-2009，混凝土抗渗仪[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[15]GBJ 82-1985，普通混凝土长期性能和耐久性试验方法[S].北京：中国标准出版社，1985.

(編輯 梁远华)

作者：黄显彬 邹祖银 廖曼

第三篇：土木工程材料实验课程改革初探

【摘要】土木工程材料是进行土木工程建设的物质基础，《土木工程材料》课程是土木工程类学生必修的专业基础课程，具有综合性强、概念多、经验性内容多、缺乏理论计算分析等特点，课程内容看似道理简单，逻辑性却偏差，单纯的课堂理论教授模式难以让学生得到实质性认识，因此需要加强学生对材料的接触与实验，将理论课程与实验课程很好地契合起来。

【关键词】实验教学 土木工程材料 教学改革 1+N

随着科学技术的飞速发展，新型建筑材料不断出现，以致学校教育尽管在教学大纲、教材、教学组织、教学手段等方面力求适应现代科学技术发展水平，但是仍然跟不上它的迅猛发展。而学生毕业后，还会遇到新的建筑材料以及新理论和新技术，就目前的土木工程材料知识而言，学生随着课程的理论学习时间难以研究透彻。因此，不能只是教给学生一些现成的知识[1]， 需强化学生实践能力的培养[2]，以抓好基本理论和实践技能为重点，以能力培养为核心，学生能够利用这些知识，解决实际技术问题，并具有解决更复杂、更重大工程技术问题的潜在能力。本着这个认识，对《土木工程材料》实验教学进行实驗课程改革教学设计。

1.土木工程材料实验课程目前存在的问题

1)实验课程安排时间欠合理

对于土木工程专业学生而言，本校本门课程安排在大二上学期，同期学生所学习的课程有11门之多。此外，作为一门专业基础课，《土木工程材料》课程内容包括几十类上百种材料，有无机非金属材料、金属材料、有机材料以及复合材料等，综合性强，概念多，经验性内容多，在理论授课的过程中学生会感觉到难记[3]、难学。学生遇到的一些抽象、空洞的理论知识可通过实验课程得到接触性认识，但学生在进行实验课程的时候与理论教学间隔时间较长，学生实验过程中不能将学到的理论知识灵活运用，甚至会出现部分理论知识遗忘的问题，容易造成实验过程中只知如何做，而不知为何如此做。

2)部分学生动手、动脑积极性不高

本校土木工程材料实验教学过程中对学生进行分组，每组3-5人进行实验。受到实验仪器配置、实验条件或者学生本人的原因，部分学生动手积极性不高。除此之外，虽然大多数学生能够合作完成实验，却往往会出现同组学生实验结果与实验结果的分析、看法全部一致的现象，也就是说，有些学生虽然动手参加了实验，却没有注重对实验结果的观察与分析，达不到实验教学的目的。

3)实验教学成果单一

作为一门实践性较强的课程，开展实验课程是必不可少的，实验教学不单单是为理论课程服务的，而且能更好地培养学生观察和动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养学生的逻辑思维与创新思维。本校在进行土木工程材料实验教学之前，编写有相应的实验指导书与实验报告，老师大致讲授实验内容、实验仪器、实验步骤等内容，学生自己动手做实验并完善相对应的实验报告，最终学生实验成果的好坏也主要是从实验报告中体现出来，而单单白纸黑字的实验报告造成原本生动有趣的实验课程变得机械乏味，学生实验积极性降低，实验教学成果单一。

2.土木工程材料实验课程教学改革

自开设该课程以来，我们一直力求学生握材料的基础理论知识，具备材料的实验操作技能，激发学生的创新能力。为此，我们对课程的内容进行相应的调整，开发实验教学新体系，强化研究性，创建课程教学新方式;注重实践性，拓展课程教学新途径;激发主体性，优化课程学习新机制使课程质量不断提高。

1)从心态上重视本门课程

多数土木工程专业的学生计算能力偏强，而本门课程教材上文字叙述内容偏多，加之对所学建筑材料的接触性认识偏少，这就导致他们学习兴趣浅，对本门课程的学习有所倦怠。因此，本门课程在授课之初，通过较多实例、图片、数据让学生理解本门课程与土木工程专业之间的主要联系，建筑材料在土木工程中的作用以及地位，并让他们了解进行实验课程的目的，充分发挥他们的积极性与主观能动性。

2)把施工现场搬到实验室

土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐步发展起来的，材料的质量的优劣会直接影响到工程实际中的施工工艺与工程质量。而本门课程涉及各类材料和工程密切相关的实验资料和实践经验的总结，为了让学生掌握必要的基础理论及基本的试验技能，本校有专门的土木工程材料实验室，实验室统一排课进行了材料的基本性质实验，尽量达到理论教学与实验教学在时间上较为同步的节奏，满足材料基本性质试验等各实验的开展。

在实验的过程中，对实验课程进行相应的调整与设计，不赘述讲解实验原理、实验仪器、实验步骤，在有限的实验教学学时内增加学生进行实验的时间，要求学生理解实验所依据的基础理论知识、行业规范，并加强学生对实验观察与结果分析。例如在进行新拌混凝土和易性实验过程中，可依据我们制定好的配合比进行实验，明确新拌混凝土的和易性并进行分类。在此基础上，要求学生对配合比进行自主设计，对配合比自主进行调整观察新拌混凝土和易性的变化情况，可以从材料组成、材料性质、各材料所占比例等进行分析，不强制要求调整后的配合比能得到和易性较好的混凝土，但要求学生得到正确的理论知识与相对于的实验现象。

3)借助超星等网络教学平台

为加强学生对实验现象的观察、研究，本校在超星学习通上开设了《土木工程材料》这门课程，并通过此教学平台加强老师与学生、学生与学生之间的交流，例如在砂的筛分试验中各组同学对砂子的粗细进行投票，在进行混凝土和易性实验中，要求学生在超星学习通网络教学平台上以图片加文字的形式将实验过程记录下来并进行讨论交流，相对于传统文字的实验报告而言学生更加清晰深刻。

4)完善1+N考核中的实验项目

考核是教学过程的一个重要环节，是教育评价的一种重要手段，其最为明显的作用使检测学生的学习效果，同时对学生的学习是产生反作用力。为了防止实践教学流于形式[4]，本门课程实行1+N考核，其中1为期末成绩，N为作业、实验、成果、平时表现、实验创新等，本校重新对考核的项目与比重进行了调整。其中，在期末试卷中适当加大了材料实验的题目，同时将实验成绩由10%提高到20%，并增设了实验创新一项。

由于学时的限制，实验工作量大的控制，并不能保证充分的时间让学生进行实验，但其中学生可以挖掘的理论知识是很多的，这就需要开展实验课程的过程中对学生适当的进行专业引导，加强学生的独立思考与分析能力。

3.实验课程努力方向

1)增设相应的实验课程。在实训室条件满足的条件下，可增设相应的实验选修课程，注重对学生动手能力的培养。与此同时，实训过程中实施开放性实验。实训室如各种实验仪器和养护室平时向学生开放学生可以利用课余时间去学习和参观。

2)加强培养学生的动手能力与动脑思考能力，结合相应的软件进行分析。本课程是土木工程专业的必修技术基础课，为学生在后继的专业课程学习打下基础，学生在学习本门课程的过程中，能够与其他基础性或专业性的课程相结合，运用所学知识去解决跟材料相关的问题，并以文字、图片或视频的方式给同学和老师进行反馈。如果能更深层次的与实际工作相结合更优，以培养学生的创新能力与综合素质。

结语

在分析土木工程材料实验课程现状的基础上，结合本校实际教学情况进行了实验课程的改革初探，在理论学习的过程中，培养学生的动手能力;在实验课程的过程中，加深巩固理论知识，加强土木工程材料实验课程的建设，有助于更好地调动学生的主观能动性与学习兴趣，达到教学目标的要求。

参考文献：

[1]陈红光，刘东，马錩臣，等.建筑材料实验课程教学改革的探讨与实践[J].科技资讯， 2010(7)：175-176.

[2]李丽丽.转型高校科研项目助力《建筑装饰材料与构造》课程中的教改研究[J].四川建材，2017，43(8)：205-206.

[3]高健，田继龙，王喜刚，等.基于应用型转型的“道路建筑材料”课程教学改革研究[J].辽宁科技学院学报，2017，19(3)：59-60.

[4]尹萍.浅谈《道路建筑材料》课程教学改革[J].科技创新导报，2009(14)：141.

作者：刘芳 肖欢