土木工程材料課程思政教學探究

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摘要：針對土木工程材料課程緒論中的土木工程材料發展和土木工程材料標準化兩項內容，討論了課程思政元素的融入，通過課程思政教學，弘揚中華民族的優秀傳統文化，增強學生的民族自豪感、文化自信和社會責任感，引領學生樹立起崇高的職業理想。

關鍵詞：土木工程材料；課程思政；文化自信；職業理想

土木工程材料課程是土木工程專業的一門學科基礎類課程，通常開設在大二的春季學期。土木工程材料課程開始教學的時候，學生們已經完成了大部分通識類課程的學習，通過通識類課程的學習，學生對自己的大學生身份有了很強的認知，并且開始萌生了對未來的職業規劃，但是由于還沒有涉獵專業課，很多學生對專業的認識還不是很清晰，尤其是對自己未來的社會責任并不是太清楚。此階段的大學生，心理處于不斷發展變化過程中，可塑性非常強，作為施教者應該對其正確引導，引導他們把自己的人生理想與國家的富強和民族的復興聯系起來，引導他們樹立正確的世界觀、價值觀和人生觀。既然土木工程材料課程教學處在這樣一個特殊的學生成長階段，那么這門課程就應該責無旁貸地擔負起對學生的引導和教育工作，在課程第一講緒論的教學中，結合課程內容適時地融入思政元素，讓學生從這門課程開始，從這門課程的第一次課開始，樹立起強烈的家國情懷和正確的職業理想。土木工程材料課程緒論內容包括：土木工程與土木工程材料，土木工程材料分類，土木工程材料發展，土木工程材料標準化，以及本課程的性質和任務[1]。多年的教學經驗和大量的教學研究表明，從學生的可接受性和教學的可操作性角度來講，可以結合緒論中土木工程材料發展和土木工程材料標準化這兩個內容進行課程思政教育教學。

一、土木工程材料發展主題思政教學

土木工程材料是伴隨著人類社會的進步和社會生產力的發展而逐步發展起來的。經歷了從無到有，從天然材料到人工材料，從手工業生產到工業化生產等幾個階段。人類最早穴居巢處。隨著社會生產力的發展，人類進入能制造簡單工具的石器、鐵器時代，便開始挖土、鑿石為洞，伐木搭竹為棚，利用天然材料建造非常簡易的房屋等土木工程。隨著對火的認識和利用，人類開始用粘土燒制磚、瓦，用巖石燒制石灰、石膏，在我國秦漢時期，磚瓦已經成為主要的土木工程材料，故有“秦磚漢瓦”之稱。同時，這也意味著土木工程材料由天然材料進入了人工生產階段，為較大規模建造土木工程創造了條件。18、19世紀，資本主義興起，工商業、交通運輸業等各行各業蓬勃發展，以此為契機，土木工程材料進入了一個新的發展階段。鋼材、水泥、混凝土等的相繼問世，一方面打破了傳統材料的某些限制，使建筑向高層、大跨度發展有了可能；另一方面，新材料的性能遠遠優于傳統材料，使土木工程更加堅固、耐久。這是土木工程材料發展史上的一次大革命，為現代土木工程建設奠定了良好的基礎。進入20世紀以后，土木工程材料不僅性能和質量在不斷改善，而且品種也在不斷增加，先后出現了一大批具有特殊功能的新型土木工程材料，如絕熱材料、吸聲隔聲材料、防水材料、裝飾材料等等，這些材料的出現，使建筑物的功能和外觀發生了根本性的變化。21世紀土木工程材料將向著輕質高強、耐久性、功能性、智能化的高性能材料和環保型綠色材料的方向發展[1]。

（一）中國傳統土木工程材料

通常來說，中國傳統土木工程材料有土、木、石、磚和瓦五大類[2]，這五種材料在土木工程材料發展過程中占有極其重要的位置。木結構建筑是中國古典建筑的精華，代表著中國古建筑的輝煌。木結構建筑的核心是其內部的木質承重骨架，這個骨架由卯榫契合而成，堅固耐久，并從建筑內部延伸到建筑外部，產生獨特的建筑美。傳統的木結構建筑支承結構與墻體分離，墻體只起到分隔和圍護的作用，墻體多為夯土或木材[3]。位于山西省的應縣木塔是我國現存的最高最古老的純木結構塔式建筑，應縣木塔是中國古建筑的瑰寶，也是世界木結構建筑的典范。中國古代工匠在長期的工程實踐中，將木結構建筑做到了極致，創造了許多木結構建筑的經典元素，例如斗拱。斗拱用于連接梁柱，在梁柱之間起到承上啟下傳遞荷載的作用，斗拱制作精巧，造型獨特，具有優良的力學性能和很高的審美價值，是中國古代工匠智慧的結晶[4-5]。這一經典元素在現代建筑設計中也不乏精彩運用，例如，2010年上海世博會中國館的整體建筑形象，就充分彰顯了斗拱的神韻（見圖1），層層疊疊的斗拱成就了極具震撼力的“東方之冠”，如圖2所示。生土建筑應是最早出現的建筑形式，在商代遺跡中便有存留[6]。窯洞是生土建筑的主要類型之一，是我國西北黃土高原地區的傳統民居建筑類型[7]。在黃土高原地區，黃土層非常厚，有的厚達幾十米，勤勞智慧的陜北人民因地制宜，就地取材，巧妙地利用當地地形，鑿洞而居，如圖3所示。窯洞建筑取自自然，融于自然，獨特的建造形式形成了濃厚的地域特色[8]，積淀了古老深厚的黃土地文化。石、磚和瓦類傳統土木工程材料在中國傳統建筑中也大放異彩，石材可以粗獷豪放，又可以被打磨雕琢得精致華麗；磚的特殊質感和顏色賦予了建筑古色古香的氣息，經過幾千年的實踐，中國工匠發明了很多種實用美觀的砌筑樣式，讓樸素的磚砌體散發著獨特的工藝美感；瓦類材料由泥土制成，不論是流光溢彩的琉璃瓦還是樸素無華的小青瓦，總能讓人感受到泥土的芬芳，同時，不論是哪一種瓦，假以工匠的巧手，總能排列出錯落有致的層次，呈現出有條不紊的秩序，這種條理性和有序性正是中國傳統建筑的重要氣質所在。傳統的土木工程材料主要來自于自然，體現著人與自然之間質樸和諧的關系[9]，中國工匠在傳統材料的開發和使用過程中，不斷積累知識，總結經驗，開拓創新，創造出了一個又一個中國建筑史乃至世界建筑史上的經典。認識和了解土木工程材料發展過程中中華民族所取得的輝煌成就，對于增強當代大學生的民族自豪感和文化自信大有裨益。

（二）土木工程材料發展趨勢

土木工程材料的發展趨勢具有智能化、高性能化、復合化及綠色化等特點，其中綠色化是土木工程材料發展的重中之重。材料工業是消耗自然資源和能源的大戶，土木工程材料在生產和使用過程中可能對環境造成不利的影響。例如，生產水泥要消耗大量石灰和粘土等天然資源，還要消耗大量電力和煤炭；同時，每生產1t水泥將約有1t的CO2向外排出，水泥工業CO2排放量約占全球CO2總排放量的7%[10]，2019年中國水泥產量達到23.3億t，占全球水泥總產量的57%，已連續20多年居世界首位[11]，可見，我國每年水泥生產造成的CO2排放量非常之大，CO2的大量排放，能夠導致溫室效應，引起氣候變暖；另外，水泥生產還會排放出大量粉塵和其他有害氣體，這些都將對人類的生存環境造成極大的威脅。隨著工業生產的發展，工業固體廢棄物的堆存量逐年增加，堆存這些廢棄物會占用土地，污染環境，因此，工業固體廢棄物的資源化，對于工農業發展及人類的生存環境都有著直接的影響，大量研究表明，制備土木工程材料是綜合利用工業固體廢棄物的重要途徑之一。可以利用工業廢渣類材料，如粉煤灰、礦渣及尾礦等制備膠凝材料，還可以利用此類廢棄物生產磚、砌塊及板材等制品。土木工程材料用量巨大，所以工業固體廢棄物能夠在土木工程材料領域得到利用，可以大大提高固廢的資源化力度，同時也有助于實現土木工程材料生產的綠色化和節能化。隨著工業固體廢棄物資源化技術的不斷進步，將會有越來越多的環境友好型土木工程材料出現。作為土木工程專業的學生，應該了解土木工程材料的發展趨勢，尤其要了解土木工程材料發展過程中存在的問題，牢固樹立可持續發展理念，具備強烈的使命感和責任感，認識到土木工程材料的發展不應該以環境為代價，而應該珍惜大自然贈予人類的綠水青山，盡量減少地球的負荷，與自然生態系統協調共生。

二、土木工程材料標準化主題思政教學

土木工程材料品種繁多，性能各異，價格相差懸殊，而且用量巨大，因此，正確選擇和合理使用土木工程材料，對土木工程的安全、適用、美觀、耐久及經濟都有著重大的意義。為保證土木工程材料的質量，并能科學合理地使用土木工程材料，世界各國均采用標準化管理，即通過制定相關的標準來規范土木工程材料的生產及使用。土木工程材料的標準，既是企業生產產品的技術依據，也是供需雙方對產品質量進行驗收的重要依據[1]。我國的標準分為國家標準、行業標準、地方標準和企業標準四級，各級標準分別由相應的標準化管理部門批準并頒布。國家標準是由國家標準局的全國性的指導技術文件。國家標準有強制性標準（代號GB）和推薦性標準（代號GB/T）。行業標準也是全國性的指導技術文件，是各行業（或主管部門）為了規范本行業的產品而制定的技術標準，由主管生產部門，如建材行業標準（代號JC）、建工行業標準（代號JG）、交通行業標準（代號JT）等。地方標準是地方主管部門的地方性指導技術文件（代號DB），適于在該地區使用。企業標準是由企業制定的指導本企業生產的技術文件（代號QB），僅適用于本企業。我國的技術標準全稱由標準名稱、標準代號、標準編號和批準年份等組成[1]，部分技術標準如圖4所示。世界各國均有自己的標準，如美國的“ASTM”標準、德國的“DIN”標準、英國的“BS”標準、日本的“JIS”標準等。另外，還有在世界范圍統一使用的“ISO”國際標準[1]。技術標準不是一成不變的，隨著科學技術的發展及大量工程實踐的展開，技術標準需要不斷進行修訂，以適應工程技術的發展需求。

（一）增強標準化意識

技術標準的發展與科學技術的進步息息相關，一方面，技術標準以科學技術和工程實踐經驗的綜合成果為基礎；另一方面，技術標準的實施能夠促進科學技術的發展，同時，科學技術在發展的過程中將會促進技術標準的不斷改進和修訂。通過土木工程材料標準化這部分內容的學習，應該讓學生了解什么是技術標準、為什么要遵守技術標準、我國技術標準的分級及我國技術標準名稱的認讀等等問題，同時還應該了解一些其他國家常用的土木工程材料相關標準。教學過程中，應該重點強調技術標準在土木工程材料領域的重要性和權威性，應該讓學生了解，技術標準是工程技術人員需要終身學習的寶典，是學習專業知識、從事科學研究及參與工程實踐所需要遵循的法條，教導學生一定要養成認真研讀技術標準的習慣，認識到遵守各級技術標準是重要的職業操守，在專業技術領域中要按照技術標準做事這點毋庸置疑。舉例———混凝土物理力學性能試驗方法標準（GB/T50081-2019）。《混凝土物理力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2019）是一部中華人民共和國國家標準。標準名稱為“混凝土物理力學性能試驗方法標準”，標準代號為“GB/T”，標準編號為“50081”，標準年號為“2019”。本標準是在對《普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T50081-2002）》修訂的基礎上完成的，本次一共修訂了15項內容，其中有對GB/T50081-2002技術內容的修改和完善，同時也增加了很多新的技術內容。本標準的主要技術內容有：1.總則；2.術語和符號；3.基本規定；4.試件的制作和養護；5.抗壓強度試驗；6.軸心抗壓強度試驗；7.靜力受壓彈性模量試驗；8.泊松比試驗；9.劈裂抗拉強度試驗；10.抗折強度試驗；11.軸向拉伸試驗；12.混凝土與鋼筋的握裹強度試驗；13.混凝土粘結強度試驗；14.耐磨性試驗；15.導溫系數試驗；16.導熱系數試驗；17.比熱容試驗；18.線膨脹系數試驗；19.硬化混凝土密度試驗；20.吸水率試驗。標準中前5項是土木工程專業學生在本科階段的土木工程材料理論課和實驗課的學習過程中能夠涉獵到的內容，結合“土木工程材料標準化”的內容讓學生提前了解該標準，一方面有助于學生對技術標準的深入理解，另一方面可以為后續的學習做一定的準備。通過土木工程材料標準化的教學，牢固樹立起學生的標準化意識，培養其工程素養，養成良好的職業道德。

（二）樹立職業理想

技術標準的發展水平是國家科技發展水平的重要標志，技術標準既是科技發展的成果，又是科技發展的推動力。無論何種產業，當技術進步使規模化成為可能時，技術標準就會作為實施規模化生產經營的必要工具出現，也就是說，技術標準的出現是依托科技發展到規模化大生產后的經濟社會需求而產生的，一旦產生就會帶動科技研發活動的投入，繼而出現新技術和新工藝的應用和推廣，并能提高科技成果的轉化水平。在此過程中，技術標準與科學技術互動提升，同時，技術標準的制定及修訂是科技研發的重要成果。隨著知識經濟時代的到來，世界范圍內的技術標準競爭越來越激烈，誰制定的標準為世界所認同，誰就會從中獲得巨大的市場和經濟利益。因此，世界各國都在加大力度進行標準化戰略研究，試圖在技術標準的競爭中掌握主動。技術標準是科學技術發展和工程實踐的產物，是工程建設成功經驗的集合，每一位科研工作者和工程技術人員都是本領域技術標準的執行者，同時也可以成為本領域技術標準的制定者。為此，科技工作者不僅應該具有足夠的學術儲備，而且還應該具備高度的社會責任感和深厚的家國情懷，依托自己強大的學術研究和工程實踐背景，不斷探索本專業的科技前沿，掌握先機和主動，制定出適應國家建設發展的各級標準，并力爭讓越來越多的中國標準被世界認同。大學生終將是明天的專業技術人才，每一位大學生都應該有遠大的職業理想，努力學習，不斷積累，勇于擔當，爭取在未來的職業生涯中為國家做出較大的貢獻。

三、結束語

良好的開始是成功的一半，緒論是土木工程材課程的第一課，應緊緊圍繞課程內容，弘揚中華民族的優秀傳統文化，增強學生的民族自豪感和文化自信，加深學生的家國情懷和社會責任感，使其樹立起崇高的職業理想，為其今后的學習和發展起到積極的引領作用。

作者:程云虹 李慎剛 康玉梅 單位:東北大學資源與土木工程學院