“沥青与沥青混合料”课程的教学改革探讨

【前言】“沥青与沥青混合料”课程的教学改革探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。一、课程教学存在的问题 沥青与沥青混合料的研究对象是由级配石子组成骨料、沥青胶砂组成粘结料、中间有孔隙气体或孔隙流体组成的固、液、气三相非连续多孔介质材料。沥青与沥青混合料是一门研究沥青混合料的设计方法、沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性...

摘要：作为道路与铁道工程专业的必修专业课程，“沥青与沥青混合料”教学目前仍存在很多的问题。根据实践教学活动，并结合该课程的特点，分别从理论和实验的教学方法和教学手段出发，针对不同专业要求、学生层次、教师业务水平和教材建设等方面提出了相应的改革设想，改革措施的重点和核心是要激发学生学习“沥青与沥青混合料”这门课程的兴趣，以及自主学习的动力和自主创新的实践能力。

关键词：沥青与沥青混合料；教学改革；理论教学；实验教学

作者简介：黄宝涛（1975-），男，山东邹城人，江苏科技大学土木工程与建筑学院，讲师。（江苏?镇江?212003）袁鑫（1982-），女，河南南阳人，东南大学土木工程学院博士研究生。（江苏?南京?210096）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0083-02

近十年来我国高速公路建设突飞猛进，截至2010年，全国高速公路达7.41万千米，车道总里程为32.86万千米。“五纵七横”12条国道主干线已经提前全部建成。沥青路面由于无接缝、行车舒适、施工快捷、维修方便、噪音低成为了我国高速公路的主要路面结构类型。沥青与沥青混合料的性能决定了我国高速公路沥青路面的长期使用性能，“沥青与沥青混合料”是道路与铁道工程专业的一门非常重要的专业课程，是道路建筑材料专业基础课程的深化，更是路面结构方向硕士和博士研究生的专业学位必修课。该课程主要包括沥青和沥青混合料两大部分。“沥青与沥青混合料”是集设计理论和试验操作、施工检测、质量评定、养护维修于一体的道路与铁道工程专业必修学位课。随着中国高速公路建设的迅猛发展，新型沥青路面材料、新型施工技术、新型养护维修工艺层出不穷，这些新情况给该课程的教学增加了难度。为了实现道路与铁道工程专业本、硕、博三级培养目标，让学生真正掌握这门课程的主要内容并能将其应用于我国高速公路的工程建设实践，必须不断进行课程教学建设，探索新的课堂教学方法和新的试验教学方法。[1]

一、课程教学存在的问题

沥青与沥青混合料的研究对象是由级配石子组成骨料、沥青胶砂组成粘结料、中间有孔隙气体或孔隙流体组成的固、液、气三相非连续多孔介质材料。沥青与沥青混合料是一门研究沥青混合料的设计方法、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和沥青混合料的老化性能的学科，它是土木工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程等多个专业本科生的专业基础课和硕士、博士生的专业必修课，该门课程的突出特点是集设计理论和试验操作、施工检测、质量评定、养护维修于一体。[2]课程横向跨度大，学该门课程前首先要掌握道路建筑材料、材料力学、非连续介质力学、接触力学、石油沥青和细观动力学等多门专业基础课。沥青与沥青混合料研究的对象学生没有接触过、比较生疏，材料设计公式繁多以及试验操作、施工检测、质量评定的过程复杂等，因此，本科学生不易理解和掌握。沥青的物理性能和沥青混合料的设计方法及其长期路用性能是“沥青与沥青混合料”课程教学的主要部分。由于“无法按照需要设计出满足性能要求的沥青路面材料”，且随着技术的进步、试验手段的革新、新型沥青混合料的设计理论不断更新，但沥青与沥青混合料教材更新速度滞后，课堂教学时学生基本都是单向地接受老师的传授，外加沥青与沥青混合料抽象，学生学习热情不高，研究生更是不能积极主动地自学。

沥青与沥青混合料试验操作和长期路用性能评价的方法是该门课程学习的一个重要环节和学生深入理解所获取知识的实践手段。但是，目前实验教学方面存在很多问题，实验项目的开设受限于高校实验室的硬件设施，由于实验室设备不足，只能进行演示性实验教学。加上近几年以美国SHARP研究成果为代表的surpave沥青混合料设计法需要的试验设备价格昂贵，比如：旋转压实仪、低温弯曲蠕变梁BBR试验仪、动态剪切DSR流变仪、析漏试验、肯塔堡飞散试验仪等只有教育部行业重点实验室或国家重点实验室才能配备。一般学校的实验室无法配备沥青与沥青混合料这种新型常规的教学试验仪器，教师只能进行课堂演示实验说明，更无法指导学生进行试验操作，这些都跟不上与时俱进的教学新形势，因此，沥青与沥青混合料试验教学改革方面首先要购买新型沥青混合料试验设备。通过具体的试验操作，激发学生对沥青与沥青混合料的学习兴趣，提高学生的创新意识和创新能力，因此，试验教学是提高学生综合素质的一种重要途径。

二、理论课程教学的改革探讨

如何更好地上好沥青与沥青混合料的基础理论部分，让学生直观生动地接受沥青混合料的设计方法和设计过程、掌握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的相关力学参数指标和性能评价方法及手段等相关的知识结构是该门课程教学改革的首要任务。由于沥青与沥青混合料的基础理论部分涉及的影响因素太多，对于理论课的教学革新不能太着急，需要针对本、硕、博不同层次的专业知识要求，以及一本、二本、三本等不同素质的学生以及不同专业知识背景的教师等方面循序渐进地推进教学革新。

1.关于专业要求方面

沥青与沥青混合料是公路与城市道路工程、机场工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程、交通规划与管理、交通运输工程等交通土建专业的学位专业课，因此，理论课程教学方式的革新需要根据专业的不同深度要求，进行有针对性的教学方式改进，对不同特色的专业的学生不能统一传授相同的知识体系。譬如交通规划与管理专业的学生对知识点掌握的标准就相对道路与铁道工程专业的学生的要低，则讲授过程中需要针对交通规划与管理专业的要求对沥青与沥青混合料课程教学内容适当精简压缩，学生只要知道沥青与沥青混合料的知识体系和什么场合铺筑什么类型的沥青混合料即可；对于道路与铁道工程专业的学生，在讲授沥青与沥青混合料课程时，要详细讲授车辆间歇时间、随机轴载组合，最佳沥青用量对沥青混合料路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、老化性能影响的内容；对于硕士研究生教学，考虑学生需要对工程问题出现的机理和工程对策的需要，必需按照“细观认识机理，宏观解决问题”的思路对学生进行讲授，应该从材料组成、优化设计、沥青混合料细观结构决定其宏观路用性能的观点，将非连续介质力学、接触力学和细观动力学等方面的知识传授给学生。

2.在针对不同素质的学生方面

自从开设“沥青与沥青混合料”这门专业课以来，课程的理论教学覆盖了不同层次的学生，包括道路与铁道工程的硕士研究生、道路与桥梁专业的一本、二本、三本等不同层次类型的学生。由于沥青与沥青混合料授课过程中涉及车辆间歇时间、随机轴载组合，最佳沥青用量对沥青混合料路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、老化性能等相关的知识结构，对于理科出身的学生学习“沥青与沥青混合料”要相对容易些，而文科出身的学生由于缺乏严密的逻辑思维能力，学习起来难度较大。因此，要针对不同基础的学生，有针对性地循序渐进、浅显易懂地传授相关的知识体系，在条件允许的情况下，可以通过到交通工程施工企业的实验室和施工现场实地参观调研，通过施工企业工作人员对沥青混合料设计、检验、施工、检测、性能评定、维修养护等全过程操作让学生深入理解掌握本课程关键知识内容。

3.关于任课教师方面

教师首先要具有深厚的知识结构，宽阔的道路与铁道的专业背景、丰富的施工组织管理经验、掌握沥青混合料路面的检测评定技能、有较高的教学水平和技巧。因此，任课教师要根据自身情况有针对性的去“充电”：缺少施工组织管理经验的要经常到施工企业去锻炼学习；缺少检测评定技能的要到有资质的道路检测机构去学习；教学水平欠缺的要去听优秀教师的课，以便掌握教学方式和方法；通过一系列的途径不断充实任课教师的专业知识体系和传授知识方式和方法。要求任课教师能够结合我国高速公路工程建设的最新情况，结合新型沥青路面材料、新型施工工艺、新的沥青混合料设计方法、新的检测评价指标和评价手段、与时俱进地传授给具有不同层次的学生。要有目的的搜集国内外沥青与沥青混合料方面的最近研究成果的图片，将高速公路、民航机场沥青道仓的新材料的跑道图片做进课件里面，通过多媒体激发学生对沥青与沥青混合料的学习兴趣和自主学习的能力，并且培养学生的思考和创新能力。

4.关于教材的选择方面

为了培养不同专业的学生，对硕士研究生、本一、本二、本三和成教等五个层次的学生，要有针对性地编写不同层次的沥青与沥青混合料培养计划和课程教学大纲，要根据专业特点和学生层次不同而确定知识传授的深度和宽度。譬如道路与铁道工程专业硕士研究生要多增加些如何从材料组成、级配优化设计和细观动力学、随机荷载下高速公路沥青路面结构与材料的动力特性等方面的知识内容。土木工程专业重点介绍些适合住宅小区轻型载荷下彩色沥青路面的级配设计、最佳沥青用量的确定等方面的知识特性。定期组织沥青与沥青混合料的专业教师对所选用的教材结合学生的掌握情况进行综合评价，使教材的选用更趋于人性化、合理化、学习效果高效化。[3]由于沥青与沥青混合料与道路建筑材料、材料力学、非连续介质力学、接触力学、石油沥青和细观动力学等多门专业基础课联系密切，交叉较多，在讲授时应将教学内容有侧重地精选和融会贯通，以提高课程的教学效率，让学生掌握课程的精华。譬如新型环氧沥青路面材料方面，一些教材增加了长大钢桥面环氧沥青表面铺装层等现代新型沥青材料的内容，在教材选订时优先选订有关我国高速公路、汽车专用道、二级干线公路，三级、四级县乡道路沥青路面设计与施工方面的最新研究成果内容的新版教材。[4]

5.关于教学方法与教学手段方面

教师要根据自己的专业特色背景和工程实践管理经验摸索出符合不同层次对象、不同专业特色、不同深度要求的课程教学方法和手段。笔者认为在课堂教学中，多介绍一些新型高速公路沥青路面、新型民用机场道面、长大纵坡重型交通沥青路面、耐疲劳抗退化的新型路面等工程实例，涉及的新型及设计方法和试验操作技能、施工检测手段、质量评定方法、养护维修新技术等概念都以工程实例图片进行讲解。另外，如何提高学生的学习积极性是任课教师首要的任务，这就要求教学中开展互动式，激发学生学习的乐趣，也可以通过专题视频短片的放映，让学生通过图像音频讲解，深化对课堂知识的认识。如果条件允许，可以在学校内部修建沥青路面试验段，理论课堂知识讲授完后，带领学生到沥青路面试验段参观，让学生近距离对课堂所传授的知识通过实物消化吸收，以便提高教学效果。

三、实验教学的改革探讨

对于沥青与沥青混合料实验教学来讲，教师对沥青混合料的各种仪器设备进行操作演示，学生再实地操作，这样培养学生的动手操作能力、学会整理测试资料和分析测试数据的能力。在操作过程中，学生将所学的知识融会贯通，若发现新问题，则请教师指点，这可以提高学生解决实际问题的能力，激发学生对科研的兴趣，以至于培养学生的创新意识。[5]如果实验室暂时没有相关的教学仪器设备，可以通过计算机仿真模拟软件，通过虚拟实验手段将实验过程给学生演示一遍，效果更形象直观且生动。

沥青与沥青混合料实验基本项目包括石油沥青的性能、石油沥青、乳化沥青、改性沥青、环氧沥青的技术标准以及评价方法，沥青混合料矿料的设计方法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实验。[6]

随着高校由教学研究型向研究教学型大学的转变和卓越工程师培训计划的开展，高校与企业的联系进一步加强，高校缺少的试验仪器和设备，可以利用企业的试验仪器设备来弥补，做到优势互补和双方共赢。另外，以美国SHARP研究成果为代表的surpave沥青混合料设计法所需的各种新仪器设备和各种先进的实验方法的诞生，要求实验教师充分利用高校与企业间的产学研合作项目，积极组织感兴趣的学生一起参与沥青混合料研究项目的实验过程，让学生在进行相关实验时，体验科研的乐趣、分享新成果取得重大突破的欢愉。学校也可以定期邀请具有交通工程甲级资质的相关企业高管或实验技术主管，来做关于实验的学术报告，让学生在轻松交流的气氛中掌握沥青与沥青混合料的最新成果和试验技能。

四、结论

“沥青与沥青混合料”课程的教学方式和方法的革新是个任重而道远的过程，本文主要是根据该课程教学中存在的问题，有针对性地分析了每一教学环节应该注意的事项和教学革新的内容。教师要结合不同层次对象、不同专业特色、不同深度要求的培养目标，有针对性地增减和优化教学的具体内容、采取合适的方式和技巧激发学生的学习兴趣、结合卓越工程师培训计划的开展，任课教师要在教学方法与手段和实验实践等环节方面不断地创新与实践，强调学生主动性和创新性，以培养我国交通行业急需的各类专业技术人才，促进高速公路交通事业的发展。

参考文献：

[1]苏丽娜.《道路建筑材料》课程教学改革刍议[J].洛阳理工学院学报(自然科学版),2008,(1):84-87.

[2]汪海年.《道路建筑材料》教学方法的改革探讨[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2009,(1):106-109.

[3]李锐铎,王宇斌.新形势下道路建筑材料试验教学方法改革探讨[J].内江科技,2010,(1).

[4]丁华.道路建筑材料课程教学改革探讨[J].西南农业大学学报(社会科学版),2011,(5):204-205.

[5]张彩利,李宁利,等.《道路工程材料》教学改革探讨[J].教育教学

论坛,2012,(8):123-125.

[6]王正君,刘春花.加强道路建筑材料实践教学环节的研究[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2007,(9):55-56.