卓越工程师目标下沥青及沥青混合料课程教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）43-0101-03
教育部“卓越工程师教育培养计划”的目的在于培养造就出一大批具有较强的创新能力、快速适应经济社会发展需求的高质量工程技术人才，服务于国家的新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略计划。土木工程专业本科学生毕业后成为一名具有创新精神的卓越工程师，是中国工程教育的终极目标，也是中国进行现代化建设的迫切需要。土木工程专业是一门传统的和基础的工科专业，其内容涵盖桥梁、隧道、建筑、道路、港口等方向，构成了基础设施建设中极其重要的行业。响应高等教育中工科发展需求和国际发展趋势，成功实施土木工程专业的“卓越工程师”培养计划，造就大批高质量高水平的土木工程技术人才，已是当前土木工程专业教育紧迫需要解决的事情[1-2]。作为一种高级路面形式，目前超过90%的高速公路采用了沥青路面，截止2012年底沥青混凝土路面总里程也达到了64.19万公里，由于沥青路面有着无可比拟的优势：表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，后期沥青路面建设规模还将继续增加。因此沥青及沥青混合料课程作为道路工程的专业特色课重要性不言而喻，其教学目的和任务是通过理论教学和实验教学，使学生能较深入地和更广泛地掌握道路工程中广泛使用沥青及沥青混合料的基本知识，熟悉主要检测项目的试验方法，为今后学习道路工程方面的专业课程和从事道路工程的设计、施工和科学研究打下良好的基础。该课程在高年级时开设，促进了大学生创造性思维和动手能力，为培养创新型工程技术人才发挥着关键作用[3-4]。该课程实践性强、实验课时占总课时30%以上，在多年教学过程中已形成了与卓越工程师的培养目标一致的，以培养学生工程意识、提高学生动手能力为主线的教学特色。但在道路工程实际建设过程中应用新技术、新材料、新工艺的发展很快，所以本课程教学改革必须适应新的形势，本文就近年来沥青及沥青混合料课程教学实践过程中的改革方案，对结合专业特色，推进高素质人才的培养进程进行探讨，为卓越工程师培养实施提供可借鉴的措施[5-6]。
一、课程特点
1.综合性强，前期基础要求高。沥青及沥青混合料课程是土木工程专业道路工程方向的专业必修课，主要研究沥青及沥青混合料的原材料性能、配合比设计方法和路用性能，其包含的内容庞杂，不仅要讲授有关材料的知识，如沥青、集料等方面的内容，还需讲授沥青路面的材料组成设计、路用性能评价等知识。课程横向跨度大，与道路材料、路基路面工程等课程联系紧密，学该门课程前首先要掌握道路建筑材料、材料力学等多门专业基础课，并需结合我国最新出版的有关工程技术标准、规范来掌握。因此，本课程具有相当的综合性。
2.沥青及沥青混合料理论性强且知识更新快。学生在课堂学习中一般是单向地接受老师的讲解，此外沥青及沥青混合料作为弹粘塑性材料比较抽象，所以学习热情普遍不高，主动学习的积极性也不强。沥青及沥青混合料包涵的主要内容，学生课前并没有接触过，材料组成设计过程繁杂以及试验操作、性能检测、质量评定的过程复杂等，学生不易掌握理解。随着我国公路建设的快速发展，沥青路面新材料、施工技术及养护工艺层出不穷，并随着技术的进步、试验手段的革新，沥青混合料设计理论也不断更新，这些新情况给该课程的教学增加了难度。
3.试验量大、内容多。根据我校土木工程专业教学大纲安排，沥青及沥青混合料试验的主要内容，包括软化点试验、针入度试验、延度试验、马歇尔试验、沥青含量抽提试验。该课程在08版教学大纲中列为道路工程专业学生的选修课，最近四年的选课学生人数分别为127人、133人、138人、154人，呈逐年上升的趋势，实验组织安排量大。
沥青及沥青混合料包含的内容多、覆盖面广，并且因沥青材料科学迅速发展，带来该学科内容更新速度很快，所以寻求使学生在很有限的教学课时内即能有效地掌握基础知识，获得必要的动手能力培养，又能开拓思维，必然成为当前“沥青及沥青混合料”以及相关课程授课教师需要解决的主要矛盾。因此沥青及沥青混合料课程改革应立足于其课程特点，侧重于转变教学观念，改进教学方法、改善教学手段和改革考核手段等方面。
二、方法措施
1.突出教学重点，优化教学内容。“沥青及沥青混合料”课程教学主要内容包括有沥青、石料与集料、沥青混合料的组成结构、技术性质、检测方法和技术标准，改性沥青的种类和技术性质，沥青混合料的配合比设计方法，沥青混合料的路用性能和常用的新型沥青与沥青混合料的评价方法和设计方法等。由多年的课堂教学经历可知，需对这么多的教学内容进行适度优化组合。一般选择以沥青材料的性能、沥青混合料组成设计及性能等内容为教学重点，优化知识结构，并突出教学内容的宽广性特点。
2.教学内容及时更新。沥青及沥青混合料课程主要讲授沥青类材料的基础知识，但随着交通技术的发展，新型沥青混合料和相关技术不断发展出现，以至当前教材中的内容不能及时反映目前工程实践中沥青材料的应用特点和发展趋势[7]。这些新技术和新材料以其优良的性能和良好的节能环保等特点，如浇注沥青混合料、温拌沥青混凝土、沥青再生等技术正被广泛地用在新建、改、扩建的工程当中，掌握这些新型沥青材料及技术性质，有利于将来土木工程专业毕业生很快适应工作需求。所以课堂教学内容的及时更新是非常必要的。具体的操作方法可以增设专题讲座，及时了解沥青混合料的最新研究成果和国际发展动向；或在讲述沥青混合料的时候补充有关目前正越来越多地应用到实际工程中的新型沥青类材料的相关内容。 3.注重工程实际，学以致用。沥青混合料课程与工程实践紧密相联，与基础学科如数学、物理等不同的是，它必须将课堂教学与实际工程紧密结合才更有意义。教学中需要突显沥青混合料的构造组成、性能及指标和工程使用性能之间的相对关系，将国内外典型工程及当地重点工程中沥青混合料的应用实例纳入课堂内容，如浇注沥青技术在南京长江第四大桥、环氧沥青技术在南京长江第二、三大桥等工程中的应用，沥青混合料组成与结构对路面早期损害等，以此体现理论与实践的紧密结合。另外还需注意本课程与其他课程之间的关联，注重讲授内容上的配合与衔接，更进一步展现出该课程的工程应用特色。
4.改进教学方法，改善教学效果。本课程是一门理论与实践并重、工程性较强的课程，并且本课程具有内容多、更新快、实践性强等特点，所以仅用传统的教师纯粹口头讲授的教学模式是根本不能全面反映出沥青混合料的特色，如其外观形貌、工程应用状况，因此非常有必要使用多媒体教学，充分利用它的文字、图片、音像等多种途径进行多方面讲解，另外在课堂讲授之外，还可利用一些新的方法和手段，如相互讨论、实际工程参观、新技术讲座等形式增加学生对本课程知识的了解。成功教学的目标就是要把学生由“被动学习”转变为“主动学习”，提高学生学习的兴趣，启发学生的思维，而不是教师上课时的一言堂。
5.优化教学实验，培养动手能力。教学试验是学生在教师有目的、有计划地指导下自主学习的一个过程[8]。沥青与沥青混合料基本试验项目内容包括沥青的性能试验，沥青混合料组成设计及最佳沥青用量确定的马歇尔稳定度试验、沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、沥青混合料的老化性能等试验。教师一般先进行试验的理论介绍，再对试验仪器设备进行演示操作，学生在深刻理解的基础上，再实地操作，所以应在重视教师主导作用的同时，必须确立学生试验教学中的主体地位，以培养他们的实际动手、整理测试资料和分析测试数据的能力。转变过去学生被动模仿的试验教学方法，将试验过程设计成为自主的再发现过程，通过试验教学，在理解、深化、拓展理论知识的同时，并逐步提高学生动手能力，进而培养其创新能力。
6.通过课外科技活动深化学习效果，培养学生的创造能力和创新意识。为进一步提升学生理论分析和动手操作能力，强化沥青与沥青混合料课程学习效果，可以开展一些课外科技活动，拓展延伸实验教学空间与时间，如我校每年都积极鼓励教师指导学生进行国家级、省级及校级大学生实践创新项目和实验室创新项目的申报与实施等，组织感兴趣的学生提前参与相关老师的沥青混合料研究项目的试验过程中，使学生在相关试验当中，就可以体验科研的乐趣、分享成果取得突破的喜悦。实践证明沥青与沥青混合料这种课内外结合的实践教学是融理论传授、素质教育、能力培养于一体的高效的教学模式。
总而言之，教学过程是一个比较复杂的过程，各门课程的特点也不尽相同，根据课程的特点来设计教学方法，通过优化理论课程、实验课程的教学内容，结合课外科技活动的参与，能极大提高学生学习沥青与沥青混合料课程的积极性，与教师形成了良好互动，及时反馈学习的心得。同时也增强了学生解决实际问题的能力，并具备一定的创新能力。这些措施应用于沥青及沥青混合料课程的教学实践，已取得良好的效果，但仍需要今后不断地改进、完善和提高。
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