《土木建筑工程材料》 教案大纲

《土木建筑工程材料》课程教学大纲课程基本信息课程名称土木建筑工程材料英文名称MaterialsforCivilEngineeringandArchitecture课程编码B243502010课程类别□通识必修□通识选修☑专业必修□专业选修□特色限选□实践教育□素质拓展□其他开课学院土木建筑工程学院开课学期第三学期授课语言中文总学时32理论学时24学分2实验学时8适用专业土木工程、智能建造、城市地下空间工程、道路桥梁与渡河工程、工程造价、建筑学先修课程高等数学、大学物理、普通化学、理论力学后续课程混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、土木工程智慧施工课程简介《土木建筑工程材料》是一门重要的专业基础课，在建设工程中起着举足轻重的地位，是建设工程的物质基础。本课程内容涵盖土木建筑工程中常用的各类材料的基本性质、性能特点、应用领域以及相应的施工技术，除了传统建筑材料如混凝土、钢材、木材等，还包括新型建筑材料、生态材料、智能材料、3D打印材料等的发展与应用，帮助学生了解和掌握当代土木工程技术的新进展。通过本课程学习，让学生需掌握各类材料的性质、用途和使用方法，以及检测和质量控制方法，并了解材料的制备、结构与性能的关系；能针对不同工程合理地选用材料，并能与后续课程紧密配合，理解材料与工程设计、施工的相互关系；帮助学生了解和掌握当代工程技术新进展，培育科学精神，培养学生严谨思维、务实求真的作风、让学生树立文化自信和工匠精神。该课程支撑毕业要求的第1条工程知识、第2条问题分析、第4条研究、第6条工程与可持续发展和第7条伦理和职业规范。二、课程目标通过本课程的学习，应达到以下课程目标：课程目标1：掌握主要工程材料的制备、结构、性质、用途和使用方法，能够将这些知识合理应用于工程设计、施工及后期维护管理等。课程目标2：能够结合材料的性能特点及对应的行业标准等，针对不同工程合理地选用材料，并能够通过各种途径获取最新科技成果，结合行业趋势将新材料应用于工程建设，不断解决行业及社会提出的新问题。课程目标3：了解常用工程材料检测方法及设备、能够结合标准规范要求对材料性能等进行检测，并能够对测试结果进行科学分析，进行有效评价，并将评价结果合理应用于工程建设，培养学生科学精神及严谨思维。课程目标4：熟悉国家双碳目标及相关政策，通过文献研究等各种途径了解工程中可用的环保及节能材料，并能够有效应用于工程建设，促使工程的可持续发展。课程目标5：培养学生务实求真的作风，能够在工程实践中遵守工程职业道德和行为规范，树立文化自信和工匠精神。三、课程目标与毕业要求的对应关系序号课程目标毕业要求指标点支撑度1课程目标11.3工程结构认知能力。系统掌握工程制图、工程测量、土木工程材料等工程基础知识，能将这些工程基础知识用于土木工程专业复杂工程问题的基础性表述、分析、计算与评价。H2课程目标22.3工程分析能力。在运用数学、自然科学和工程科学的基本原理分析土木工程专业复杂工程问题的过程中，能广泛查阅与专业相关的行业标准和各种相关文献资料，通过文献研究获取并利用最新科技成果，并获得合理可行的关于复杂工程问题的影响因素及解决方案的分析结论。H3课程目标34.2工程测试能力。能够在研究过程中有效开展基础资料收集、参考资料引用、理论分析方法选择、实验方案设计、数值模型构建、数据分析与解释等基础工作。H4课程目标46.3环保与节能意识。能准确把握土木工程建设的自然条件和社会经济条件，熟悉相应的环境保护法规，理解环保与节能的重要意义，并在工程实践活动中贯彻执行。M5课程目标57.2职业道德与专业修养。熟知并理解工程职业道德和规范，并能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到工程师的责任担当，贡献国家、服务社会。LH:表示高度支撑；M:表示中等支撑；L：表示低等支撑四、教学内容及教学要求（一）课程内容与课程目标的对应关系序号教学单元教学内容学时课程目标教学方法1概述【主要内容】土木建筑工程材料的定义与分类、发展概况、课程任务和特点。【学习目标】掌握土木建筑工程材料的定义和常见分类方法，了解其发展概况与发展方向，根据理论联系实际开展课程学习的理念，增强对土木建筑工程材料的认知能力。【学习重点】土木建筑工程材料的定义与分类，基本发展方向。【学习难点】对土木建筑工程材料课程任务和特点的认知。22，4混合式教学探究式教学2结构体系【主要内容】土木建筑工程材料的组成与结构、物理性质、力学性质、耐久性、装饰性、安全性和环境协调性等。【学习目标】掌握材料的几种密度概念和计算，材料与水相关的性质；熟悉材料与热有关的性质，材料的变形、脆性、韧性，耐久性与引起耐久性破坏因素的关系；了解硬度、耐磨性、材料的装饰性、安全性与环境协调性；学会结合材料的组成和结构分析材料的性质。【学习重点】土木建筑工程材料的物理性质、力学性质和耐久性。【学习难点】土木建筑工程材料的耐久性原理。21混合式教学探究式教学3高层建筑结构荷载【主要内容】土木建筑工程用钢材的生产及分类、钢的组织与化学成分、钢材的主要技术性质、钢材强化与加工、钢结构用钢材和混凝土用钢筋的分类与选用、钢结构防护与防火。【学习目标】掌握钢的各项技术性能的定义、涵义或表示方法，建筑钢材强度等级的划分及选用，钢结构防护与防火；熟悉钢的分类及各类钢的特点，时效处理、热处理的定义、分类及机理，钢材牌号的表示方法；了解钢的组织与化学元素、不同加工方法对钢材性能的影响；学会在工程设计与施工中正确选择和合理使用建筑钢材。【学习重点】钢材的力学性能和工艺性能，土木建筑工程用钢的品种和选用。【学习难点】低碳钢拉伸时的应力-应变曲线。3（含实验学时1）1，2，3混合式教学探究式教学案例教学实操教学4混凝土【主要内容】各种水泥、混凝土的原材料选用和主要性能（包括拌合物和易性、力学性质、变形性能及耐久性等），以及混凝土的质量波动特征与质量控制、配合比设计方法与步骤；简要介绍其他品种混凝土。【学习目标】掌握各种水泥的优缺点和适用范围，在工程设计与施工中正确选择和合理使用各类水泥。掌握混凝土拌合物的性能和调整方法，硬化混凝土的力学、变形性能和耐久性；熟悉混凝土的基本组成材料、分类和性能要求，以及普通混凝土的配合比设计，了解高性能混凝土及轻骨料混凝土的配合比设计；了解各种新型混凝土及其工程应用特点。【学习重点】在工程设计与施工中能正确选择原材料、合理确定配合比和评价混凝土性能。掌握混凝土的拌合物性能，力学性能、变形性能和耐久性。【学习难点】普通混凝土、高性能混凝土及轻骨料混凝土的配合比设计。10（含实验学时4）1，2，3，4，5混合式教学探究式教学案例教学实操教学5建筑砂浆【主要内容】建筑石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的生产、性质和技术要求，各种砌筑砂浆、抹灰砂浆、预拌砂浆及其他砂浆的种类、技术要求及适用范围。【学习目标】熟悉石膏的生产及硬化过程、石膏的特性及用途；石灰水化反应的特点及硬化的原理、过程，石灰的特性及用途；熟悉砂浆的分类，砂浆和易性要求以及砂浆强度的影响因素，砂浆配合比设计方法，各种砂浆特性及其应用范围；学会根据工程设计与施工选择合适的砂浆种类。【学习重点】熟悉砂浆的分类，砂浆和易性要求【学习难点】砂浆配合比设计方法3（含实验学时1）1，2，3，4混合式教学探究式教学案例教学实操教学6墙体材料【主要内容】各种砌墙砖、砌块、墙板和砌筑石材的种类、规格、技术要求及其适用范围。【学习目标】掌握常用的几种砌墙砖的性能及应用特点，并理解为何要限制烧结黏土砖，常用砌块、墙板、石材的性能及应用特点；了解建筑墙板，岩石分类；学会根据工程需要选择合适的墙体材料。【学习重点】砌墙砖、砌块和石材的种类和应用【学习难点】各墙体材料的适用范围11，2，4混合式教学探究式教学7木材【主要内容】木材的性质及影响因素、木材的加工及木材的技术性质。【学习目标】掌握木材的主要种类、性能及应用；熟悉含水率对木材变形及强度的影响规律，木材变形规律；了解木材的构造。【学习重点】木材的主要种类、性能及应用【学习难点】木材的构造11混合式教学探究式教学8沥青及沥青混合料【主要内容】石油沥青、煤沥青、改性沥青和沥青混合料。【学习目标】掌握沥青材料的基本组成和结构特点、工程性质及测定方法，熟悉石油沥青的技术标准及选用，沥青混合料的性质及配合比设计；了解沥青的分类，改性沥青。【学习重点】沥青材料的基本组成和结构特点、工程性质【学习难点】沥青混合料的配合比设计6（含实验学时2）1，2，3混合式教学探究式教学案例教学实操教学9合成高分子材料【主要内容】高分子材料基本知识，以及建筑塑料、建筑涂料、合成纤维、黏结剂、土工合成材料和纤维增强树脂基复合材料。【学习目标】熟悉建筑塑料的组成及用途，合成纤维、黏结剂、建筑涂料、土工合成材料和纤维增强树脂基复合材料的组成及用途；了解各种合成高分子材料制品的特征及应用。【学习重点】各高分子材料的性质及用途【学习难点】各高分子材料的性质21混合式教学探究式教学10建筑功能材料【主要内容】各类建筑功能材料，包括防水材料、绝热材料、吸声与隔声材料、装饰材料。【学习目标】熟悉绝热材料和防水材料的分类、性能与工程应用；了解各类功能材料的功能性，其他建筑功能材料的分类与基本性能。【学习重点】绝热材料和防水材料的分类、性能与工程应用【学习难点】建筑功能材料的技术原理22，4混合式教学探究式教学案例教学合计32（含实验学时8）（二）课程思政内容与教学目标序号教学单元教学内容思政内容育人目标1绪论土木建筑工程材料的发展概况从土木建筑工程材料的发展历程让学生感受科技进步对人类进步的贡献，教导学生以匠人之心，担复兴之责，把个人发展与国家需求紧密结合，把专业学习与家国情怀深度融合，以科技之心报效祖国。树立文化自信与时代责任感，强化学生以科技之心服务国家重大战略需求的价值追求。2土木建筑工程材料的基本性质材料的耐久性从土木建筑工程材料耐久性对工程的影响让学生认识到结构的寿命不只是材料的寿命，更是一个国家发展的基石和一个工程师良知的映射，教导学生以“耐久之基”为责任出发点，以匠心致远的精神，筑牢新时代的安全长城。树立责任感与使命感，培养工匠精神与质量意识，强化安全意识与社会责任。3土木建筑工程用钢材土木建筑工程用钢材概述从建筑用钢材历经数百年的发展历程让学生认识到从古至今中国钢材冶炼技术的先进，让学生感受中华文化坚韧不拔的精神，教导学生树立文化自信，以工匠精神回馈祖国建设。增强文化自信与认同感，弘扬中华文化的坚韧精神，培养工匠精神与社会责任感。4混凝土通用硅酸盐水泥通过中国水泥产量的稳步增长让学生认识到水泥作为国家基础建设的重要材料，承载着中国自信自强的发展历程，让学生从中感受到中国经济腾飞的坚实基础，并激发对祖国发展的自豪感，理解专业技术在国家发展中的重大意义。增强文化自信与责任感，培养创新精神与责任担当，树立专业服务国家的使命感。5建筑砂浆气硬性胶凝材料通过长城灰浆到绿色砂浆的演变过程让学生了解中国古代建造智慧的传承与创新，让学生提会中华民族在建筑领域的智慧与时代担当，激发学生对传统建筑文化的认同感与自豪感，同时强调现代工程技术在可持续发展中的重要作用，引导学生将历史智慧与现代技术相结合，推动社会与环境的和谐发展。弘扬中华传统文化，培养绿色创新意识，强化时代责任感与担当精神。6墙体材料墙体材料概述通过新型墙体材料的创新与应用，结合“双碳”目标的时代背景，让学生认识到新型墙体材料在节能减排、环保建设中的重要作用，激发学生的环保责任感，鼓励他们在未来的建筑设计和施工中注重绿色发展，守护美好家园。增强环保意识与责任感，培养绿色创新与实践能力，强化社会责任与时代担当。7木材木材的主要性质通过中国古建筑中木结构的应用与工程智慧，让学生了解古人如何在有限的资源条件下，通过精湛的技艺和智慧构建千年不朽的建筑奇迹，引导学生在学习过程中汲取古代建筑文化中的智慧，激发对传统文化的敬重与对现代工程创新的责任感。传承与弘扬传统文化，培养创新与实践能力，增强责任感与时代使命。8沥青及沥青混合料沥青通过对比沥青材料的传统智慧与现代技术让学生深刻理解中华民族在土木工程领域的悠久历史与创新精神，引导学生树立科技领域的文化自信，认识到自己的专业既承载着民族的历史文化，也肩负着推动社会发展的时代责任。增强文化自信与传承意识，培养创新精神与实践能力，强化社会责任与时代担当。9合成高分子材料合成高分子材料概述通过对比高分子材料与传统材料的优越性让学生认识到合成高分子材料在工程中的重要作用，尤其是在推动工程向轻量化、耐久性与绿色化发展中，让学生深刻理解工匠精神在新材料研发中的体现，激发他们在未来工作中持续创新、服务国家建设的责任感。增强材料科技创新意识，树立绿色发展理念。10建筑功能材料建筑功能材料概述通过绝热材料在建筑中的应用让学生认识到其在节能降耗、环境保护中的重要作用，让学生理解科技创新对环境保护的贡献，并激发他们在未来的工程实践中关注可持续发展，筑牢温度屏障，守护地球未来。增强环保与可持续发展意识，提升创新与实践能力，强化社会责任与时代担当。五、考核要求本课程考核方式涵盖平时考核和期末考核，课程总成绩由平时成绩和期末考试成绩组合而成，各部分所占比例及其与课程目标对应关系如下表所示。平时考核：30%，包括课堂参与、课后作业、实验报告，主要考核对课堂知识点的理解和掌握程度，以及实验操作的规范性与实验数据处理分析能力。期末考试成绩：70%，考核整个学期的课程学习效果，考试形式为闭卷。（一）考核方法、成绩评定与课程目标的关系支撑毕业要求课程目标考核与评价方式及成绩比例（%）课程目标权重平时考核（30%）期末考核（70%）课堂参与课后作业实验报告期末考试指标点1.3课程目标1252027指标点2.3课程目标2252027指标点4.2课程目标32101527指标点6.3课程目标421012指标点7.2课程目标5257合计10101070100（二）平时考核考核方式评价标准90-10080-8970-7960-690-59优良中及格不及格课堂参与积极参与课堂学习，表现优秀主动参与课堂学习，表现良好偶尔参与课堂学习，表现中等很少主动参与课堂学习，较为被动几乎不参与课堂学习，缺乏热情课后作业能够按时提交，准确性及完整性极高，书写整洁规范。能够按时提交，准确性及完整性较高，书写较为整洁规范。延迟提交，但未超过2天，准确性及完整性尚可，书写较为整洁规范。延迟提交，准确性及完整性较低，书写较为杂乱。不提交，或准确性及完整性极低，书写杂乱。实验报告能够按时提交，实验报告内容完整，实验操作步骤正确，实验数据合理。能够按时提交，实验报告内容较为完整，实验操作步骤较为正确，实验数据较为合理。延迟提交，但未超过2天，实验报告内容较为完整，实验操作步骤较为正确，实验数据较为合理。延迟提交，实验报告内容不完整，实验操作步骤存在纰漏，实验数据存在不合理之处。不提交，或实验报告内容完整性极低，实验操作步骤不正确，实验数据不合理。（三）期末考核考核内容模块目标分值对应的课程目标土木建筑工程材料的定义与分类、发展概况5分2，4土木建筑工程材料的组成与结构、物理性质、力学性质、耐久性、装饰性、安全性和环境协调性等。8分1土木建筑工程用钢材的生产及分类、钢的组织与化学成分、钢材的主要技术性质、钢材强化与加工、钢结构用钢材和混凝土用钢筋的分类与选用、钢结构防护与防火。10分（含实验4分）1，2，3各种水泥、混凝土的原材料选用和主要性能（包括拌合物和易性、力学性质、变形性能及耐久性等），以及混凝土的质量波动特征与质量控制、配合比设计方法与步骤；简要介绍其他品种混凝土。30分（含实验10分）1，2，3，4，5建筑石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的生产、性质和技术要求，各种砌筑砂浆、抹灰砂浆、预拌砂浆及其他砂浆的种类、技术要求及适用范围。10分（含实验4分）1，2，3，4各种砌墙砖、砌块、墙板和砌筑石材的种类、规格、技术要求及其适用范围。4分1，2，4木材的性质及影响因素、木材的加工及木材的技术性质。2分1沥青材料的基本组成和结构特点、工程性质及测定方法，石油沥青的技术标准及选用，沥青混合料的性质及配合比设计。18分（含实验4分）1.2，3建筑塑料的组成及用途，合成纤维、黏结剂、建筑涂料、土工合成材料和纤维增强树脂基复合材料的组成及用途。8分1各类建筑功能材料，包括防水材料、绝热材料、吸声与隔声材料、装饰材料的分类、性能与工程应用。5分2，4合计100分（含实验22分）（四）考核内容、评价依据与课程目标的关系课程目标考核内容评价依据课程目标1考核主要工程材料的制备、结构、性质、用途和使用方法。课堂参与，课后作业，期末考试课程目标2考核主要工程材料的性能特点及对应的行业标准，针对不同工程合理地选用材料，对行业趋势及新材料的了解。课堂参与，课后作业，期末考试课程目标3考核常用工程材料的检测方法，对测试结果的整理及分析评价能力。课堂参与，实验报告，期末考试课程目标4考核对国家双碳目标及相关政策的了解程度，以及环保及节能材料在工程中的应用能力。课堂参与，期末考试课程目标5考核学生是否具有一定的工程职业道德和行为规范，是否树立了文化自信和工匠精神。课堂参与课程目标达成情况课程目标达成度值由直接评价和间接评价两部分构成，评价样本为本学期所有修完该课程的学生，根据公式M=K1*M1+K2*M2计算达成度值M，其值大于等于0.7即为合格。其中M1为直接评价达成度值，K1为直接评价权重系数，M2为间接评价达成度值，K2为间接评价权重系数，K1=K2=0.5。（一）直接评价K1（二）间接评价K2间接评价针对课程目标设计问卷，对所有课程参与学生发放问卷：“完全完成（1分）、基本完成（0.8分）、部分完成（0.6分）、未完成（0.4分）、”，根据各区段统计比例和目标分值加权求和，计算出每个课程目标间接评价达成度。KN:有效回收的问卷总数或参与评价的人数总数i:表示第𝑖个学生（或评价者）j:表示第𝑗个与该课程目标相关的问卷问题（或指标项）ni,j:第𝑖注:课程评价具体实施请参照中原科技学院课程目标达成情况评价办法(试行)校发〔2024〕74号执行。七、课程资源（一）建议教材《土木工程材料》第4版，苏卿主编，武汉理工大学出版社，2020.8，标准书号：ISBN978-7-5629-6297-7；《土木工程材料》，张士萍，李延波著，东南大学出版社，2024.6，标准书号：ISBN978-7-5766-1466-4。（二）参考书目《高等学校土木工程本科专业指南》TML-TMGC-081001-2023，土木工程专业教学指导分委员会，中国建筑工业出版社，2023.7，标准书号：ISBN1511240569；《土木工程材料》，周健主编，中国建材工业出版社，2023.9，标准书号：ISBN978-7-5160-3728-7；《土木工程材料》第3版，杨医博，何娟，王绍怀等主编，华南理工大学出版社，2023.8，标准书号：ISBN978-7-5623-7305-6；《土木工程材料》，张亚梅主编，东南大学出版社，202