土木工程材料课程思政教学探究

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摘要：针对土木工程材料课程绪论中的土木工程材料发展和土木工程材料标准化两项内容，讨论了课程思政元素的融入，通过课程思政教学，弘扬中华民族的优秀传统文化，增强学生的民族自豪感、文化自信和社会责任感，引领学生树立起崇高的职业理想。

关键词：土木工程材料；课程思政；文化自信；职业理想

土木工程材料课程是土木工程专业的一门学科基础类课程，通常开设在大二的春季学期。土木工程材料课程开始教学的时候，学生们已经完成了大部分通识类课程的学习，通过通识类课程的学习，学生对自己的大学生身份有了很强的认知，并且开始萌生了对未来的职业规划，但是由于还没有涉猎专业课，很多学生对专业的认识还不是很清晰，尤其是对自己未来的社会责任并不是太清楚。此阶段的大学生，心理处于不断发展变化过程中，可塑性非常强，作为施教者应该对其正确引导，引导他们把自己的人生理想与国家的富强和民族的复兴联系起来，引导他们树立正确的世界观、价值观和人生观。既然土木工程材料课程教学处在这样一个特殊的学生成长阶段，那么这门课程就应该责无旁贷地担负起对学生的引导和教育工作，在课程第一讲绪论的教学中，结合课程内容适时地融入思政元素，让学生从这门课程开始，从这门课程的第一次课开始，树立起强烈的家国情怀和正确的职业理想。土木工程材料课程绪论内容包括：土木工程与土木工程材料，土木工程材料分类，土木工程材料发展，土木工程材料标准化，以及本课程的性质和任务[1]。多年的教学经验和大量的教学研究表明，从学生的可接受性和教学的可操作性角度来讲，可以结合绪论中土木工程材料发展和土木工程材料标准化这两个内容进行课程思政教育教学。

一、土木工程材料发展主题思政教学

土木工程材料是伴随着人类社会的进步和社会生产力的发展而逐步发展起来的。经历了从无到有，从天然材料到人工材料，从手工业生产到工业化生产等几个阶段。人类最早穴居巢处。随着社会生产力的发展，人类进入能制造简单工具的石器、铁器时代，便开始挖土、凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用天然材料建造非常简易的房屋等土木工程。随着对火的认识和利用，人类开始用粘土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏，在我国秦汉时期，砖瓦已经成为主要的土木工程材料，故有“秦砖汉瓦”之称。同时，这也意味着土木工程材料由天然材料进入了人工生产阶段，为较大规模建造土木工程创造了条件。18、19世纪，资本主义兴起，工商业、交通运输业等各行各业蓬勃发展，以此为契机，土木工程材料进入了一个新的发展阶段。钢材、水泥、混凝土等的相继问世，一方面打破了传统材料的某些限制，使建筑向高层、大跨度发展有了可能；另一方面，新材料的性能远远优于传统材料，使土木工程更加坚固、耐久。这是土木工程材料发展史上的一次大革命，为现代土木工程建设奠定了良好的基础。进入20世纪以后，土木工程材料不仅性能和质量在不断改善，而且品种也在不断增加，先后出现了一大批具有特殊功能的新型土木工程材料，如绝热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料等等，这些材料的出现，使建筑物的功能和外观发生了根本性的变化。21世纪土木工程材料将向着轻质高强、耐久性、功能性、智能化的高性能材料和环保型绿色材料的方向发展[1]。

（一）中国传统土木工程材料

通常来说，中国传统土木工程材料有土、木、石、砖和瓦五大类[2]，这五种材料在土木工程材料发展过程中占有极其重要的位置。木结构建筑是中国古典建筑的精华，代表着中国古建筑的辉煌。木结构建筑的核心是其内部的木质承重骨架，这个骨架由卯榫契合而成，坚固耐久，并从建筑内部延伸到建筑外部，产生独特的建筑美。传统的木结构建筑支承结构与墙体分离，墙体只起到分隔和围护的作用，墙体多为夯土或木材[3]。位于山西省的应县木塔是我国现存的最高最古老的纯木结构塔式建筑，应县木塔是中国古建筑的瑰宝，也是世界木结构建筑的典范。中国古代工匠在长期的工程实践中，将木结构建筑做到了极致，创造了许多木结构建筑的经典元素，例如斗拱。斗拱用于连接梁柱，在梁柱之间起到承上启下传递荷载的作用，斗拱制作精巧，造型独特，具有优良的力学性能和很高的审美价值，是中国古代工匠智慧的结晶[4-5]。这一经典元素在现代建筑设计中也不乏精彩运用，例如，2010年上海世博会中国馆的整体建筑形象，就充分彰显了斗拱的神韵（见图1），层层叠叠的斗拱成就了极具震撼力的“东方之冠”，如图2所示。生土建筑应是最早出现的建筑形式，在商代遗迹中便有存留[6]。窑洞是生土建筑的主要类型之一，是我国西北黄土高原地区的传统民居建筑类型[7]。在黄土高原地区，黄土层非常厚，有的厚达几十米，勤劳智慧的陕北人民因地制宜，就地取材，巧妙地利用当地地形，凿洞而居，如图3所示。窑洞建筑取自自然，融于自然，独特的建造形式形成了浓厚的地域特色[8]，积淀了古老深厚的黄土地文化。石、砖和瓦类传统土木工程材料在中国传统建筑中也大放异彩，石材可以粗犷豪放，又可以被打磨雕琢得精致华丽；砖的特殊质感和颜色赋予了建筑古色古香的气息，经过几千年的实践，中国工匠发明了很多种实用美观的砌筑样式，让朴素的砖砌体散发着独特的工艺美感；瓦类材料由泥土制成，不论是流光溢彩的琉璃瓦还是朴素无华的小青瓦，总能让人感受到泥土的芬芳，同时，不论是哪一种瓦，假以工匠的巧手，总能排列出错落有致的层次，呈现出有条不紊的秩序，这种条理性和有序性正是中国传统建筑的重要气质所在。传统的土木工程材料主要来自于自然，体现着人与自然之间质朴和谐的关系[9]，中国工匠在传统材料的开发和使用过程中，不断积累知识，总结经验，开拓创新，创造出了一个又一个中国建筑史乃至世界建筑史上的经典。认识和了解土木工程材料发展过程中中华民族所取得的辉煌成就，对于增强当代大学生的民族自豪感和文化自信大有裨益。

（二）土木工程材料发展趋势

土木工程材料的发展趋势具有智能化、高性能化、复合化及绿色化等特点，其中绿色化是土木工程材料发展的重中之重。材料工业是消耗自然资源和能源的大户，土木工程材料在生产和使用过程中可能对环境造成不利的影响。例如，生产水泥要消耗大量石灰和粘土等天然资源，还要消耗大量电力和煤炭；同时，每生产1t水泥将约有1t的CO2向外排出，水泥工业CO2排放量约占全球CO2总排放量的7%[10]，2019年中国水泥产量达到23.3亿t，占全球水泥总产量的57%，已连续20多年居世界首位[11]，可见，我国每年水泥生产造成的CO2排放量非常之大，CO2的大量排放，能够导致温室效应，引起气候变暖；另外，水泥生产还会排放出大量粉尘和其他有害气体，这些都将对人类的生存环境造成极大的威胁。随着工业生产的发展，工业固体废弃物的堆存量逐年增加，堆存这些废弃物会占用土地，污染环境，因此，工业固体废弃物的资源化，对于工农业发展及人类的生存环境都有着直接的影响，大量研究表明，制备土木工程材料是综合利用工业固体废弃物的重要途径之一。可以利用工业废渣类材料，如粉煤灰、矿渣及尾矿等制备胶凝材料，还可以利用此类废弃物生产砖、砌块及板材等制品。土木工程材料用量巨大，所以工业固体废弃物能够在土木工程材料领域得到利用，可以大大提高固废的资源化力度，同时也有助于实现土木工程材料生产的绿色化和节能化。随着工业固体废弃物资源化技术的不断进步，将会有越来越多的环境友好型土木工程材料出现。作为土木工程专业的学生，应该了解土木工程材料的发展趋势，尤其要了解土木工程材料发展过程中存在的问题，牢固树立可持续发展理念，具备强烈的使命感和责任感，认识到土木工程材料的发展不应该以环境为代价，而应该珍惜大自然赠予人类的绿水青山，尽量减少地球的负荷，与自然生态系统协调共生。

二、土木工程材料标准化主题思政教学

土木工程材料品种繁多，性能各异，价格相差悬殊，而且用量巨大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对土木工程的安全、适用、美观、耐久及经济都有着重大的意义。为保证土木工程材料的质量，并能科学合理地使用土木工程材料，世界各国均采用标准化管理，即通过制定相关的标准来规范土木工程材料的生产及使用。土木工程材料的标准，既是企业生产产品的技术依据，也是供需双方对产品质量进行验收的重要依据[1]。我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级，各级标准分别由相应的标准化管理部门批准并颁布。国家标准是由国家标准局的全国性的指导技术文件。国家标准有强制性标准（代号GB）和推荐性标准（代号GB/T）。行业标准也是全国性的指导技术文件，是各行业（或主管部门）为了规范本行业的产品而制定的技术标准，由主管生产部门，如建材行业标准（代号JC）、建工行业标准（代号JG）、交通行业标准（代号JT）等。地方标准是地方主管部门的地方性指导技术文件（代号DB），适于在该地区使用。企业标准是由企业制定的指导本企业生产的技术文件（代号QB），仅适用于本企业。我国的技术标准全称由标准名称、标准代号、标准编号和批准年份等组成[1]，部分技术标准如图4所示。世界各国均有自己的标准，如美国的“ASTM”标准、德国的“DIN”标准、英国的“BS”标准、日本的“JIS”标准等。另外，还有在世界范围统一使用的“ISO”国际标准[1]。技术标准不是一成不变的，随着科学技术的发展及大量工程实践的展开，技术标准需要不断进行修订，以适应工程技术的发展需求。

（一）增强标准化意识

技术标准的发展与科学技术的进步息息相关，一方面，技术标准以科学技术和工程实践经验的综合成果为基础；另一方面，技术标准的实施能够促进科学技术的发展，同时，科学技术在发展的过程中将会促进技术标准的不断改进和修订。通过土木工程材料标准化这部分内容的学习，应该让学生了解什么是技术标准、为什么要遵守技术标准、我国技术标准的分级及我国技术标准名称的认读等等问题，同时还应该了解一些其他国家常用的土木工程材料相关标准。教学过程中，应该重点强调技术标准在土木工程材料领域的重要性和权威性，应该让学生了解，技术标准是工程技术人员需要终身学习的宝典，是学习专业知识、从事科学研究及参与工程实践所需要遵循的法条，教导学生一定要养成认真研读技术标准的习惯，认识到遵守各级技术标准是重要的职业操守，在专业技术领域中要按照技术标准做事这点毋庸置疑。举例———混凝土物理力学性能试验方法标准（GB/T50081-2019）。《混凝土物理力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2019）是一部中华人民共和国国家标准。标准名称为“混凝土物理力学性能试验方法标准”，标准代号为“GB/T”，标准编号为“50081”，标准年号为“2019”。本标准是在对《普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）》修订的基础上完成的，本次一共修订了15项内容，其中有对GB/T50081-2002技术内容的修改和完善，同时也增加了很多新的技术内容。本标准的主要技术内容有：1.总则；2.术语和符号；3.基本规定；4.试件的制作和养护；5.抗压强度试验；6.轴心抗压强度试验；7.静力受压弹性模量试验；8.泊松比试验；9.劈裂抗拉强度试验；10.抗折强度试验；11.轴向拉伸试验；12.混凝土与钢筋的握裹强度试验；13.混凝土粘结强度试验；14.耐磨性试验；15.导温系数试验；16.导热系数试验；17.比热容试验；18.线膨胀系数试验；19.硬化混凝土密度试验；20.吸水率试验。标准中前5项是土木工程专业学生在本科阶段的土木工程材料理论课和实验课的学习过程中能够涉猎到的内容，结合“土木工程材料标准化”的内容让学生提前了解该标准，一方面有助于学生对技术标准的深入理解，另一方面可以为后续的学习做一定的准备。通过土木工程材料标准化的教学，牢固树立起学生的标准化意识，培养其工程素养，养成良好的职业道德。

（二）树立职业理想

技术标准的发展水平是国家科技发展水平的重要标志，技术标准既是科技发展的成果，又是科技发展的推动力。无论何种产业，当技术进步使规模化成为可能时，技术标准就会作为实施规模化生产经营的必要工具出现，也就是说，技术标准的出现是依托科技发展到规模化大生产后的经济社会需求而产生的，一旦产生就会带动科技研发活动的投入，继而出现新技术和新工艺的应用和推广，并能提高科技成果的转化水平。在此过程中，技术标准与科学技术互动提升，同时，技术标准的制定及修订是科技研发的重要成果。随着知识经济时代的到来，世界范围内的技术标准竞争越来越激烈，谁制定的标准为世界所认同，谁就会从中获得巨大的市场和经济利益。因此，世界各国都在加大力度进行标准化战略研究，试图在技术标准的竞争中掌握主动。技术标准是科学技术发展和工程实践的产物，是工程建设成功经验的集合，每一位科研工作者和工程技术人员都是本领域技术标准的执行者，同时也可以成为本领域技术标准的制定者。为此，科技工作者不仅应该具有足够的学术储备，而且还应该具备高度的社会责任感和深厚的家国情怀，依托自己强大的学术研究和工程实践背景，不断探索本专业的科技前沿，掌握先机和主动，制定出适应国家建设发展的各级标准，并力争让越来越多的中国标准被世界认同。大学生终将是明天的专业技术人才，每一位大学生都应该有远大的职业理想，努力学习，不断积累，勇于担当，争取在未来的职业生涯中为国家做出较大的贡献。

三、结束语

良好的开始是成功的一半，绪论是土木工程材课程的第一课，应紧紧围绕课程内容，弘扬中华民族的优秀传统文化，增强学生的民族自豪感和文化自信，加深学生的家国情怀和社会责任感，使其树立起崇高的职业理想，为其今后的学习和发展起到积极的引领作用。

作者:程云虹 李慎刚 康玉梅 单位:东北大学资源与土木工程学院