以工程設(shè)計(jì)能力為核心的邊坡工程教學(xué)體系改革

史文兵，田 馨，趙 娟，梁 風(fēng)，左雙英

1.貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 管理學(xué)院，貴州 貴陽 550025；3.貴州大學(xué) 明德學(xué)院，貴州 貴陽 550025

特殊的山區(qū)地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造使得貴州省面臨著大量的邊坡問題，尤其自2011年以來貴州省的經(jīng)濟(jì)走向了快車道，大量工業(yè)廠房、公路、鐵路等項(xiàng)目得以實(shí)施，導(dǎo)致大量的邊坡問題需要評(píng)價(jià)、分析和治理。因此，我省建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位亟須能夠解決邊坡問題的人才。

“邊坡工程”課程主要解決建筑邊坡、公路邊坡、水利水電邊坡、地質(zhì)災(zāi)害（滑坡、泥石流、危巖崩塌）、基坑邊坡等穩(wěn)定性、勘查和設(shè)計(jì)、施工問題[1]。該課程自2000年在貴州大學(xué)開設(shè)以來，已經(jīng)成為我校地質(zhì)工程、巖土工程及相關(guān)專業(yè)的本科生必修的一門專業(yè)核心課,課程旨在使學(xué)生掌握邊坡穩(wěn)定性分析的基本理論和方法、邊坡加固的基本原則，熟悉當(dāng)前邊坡工程的研究前緣以及邊坡加固的先進(jìn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決邊坡工程實(shí)際問題的能力，激勵(lì)創(chuàng)新意識(shí)[2]。該門課程已成為我校的特色課程并為我省邊坡人才的培養(yǎng)作出了一定貢獻(xiàn)。

基于貴州省邊坡工程行業(yè)人才需求和貴州大學(xué)地質(zhì)工程、巖土工程學(xué)科的特色優(yōu)勢。從2012年以來，邊坡工程課程組依托貴州大學(xué)自然資源部喀斯特環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、校外大學(xué)生實(shí)踐基地，圍繞邊坡工程領(lǐng)域目前國內(nèi)教材不成熟、教學(xué)內(nèi)容和本科生的認(rèn)知上有差距的現(xiàn)狀，結(jié)合我省特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)要求，以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為核心目標(biāo)，構(gòu)建了符合我省實(shí)際需求的教學(xué)內(nèi)容體系[3]；形成了新的教學(xué)模式[4]；引入多元化教學(xué)方法，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生以工程思維考慮問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的意識(shí)和能力[5]。經(jīng)過7年的持續(xù)教學(xué)研究和實(shí)踐，取得一定的效果。

一、以培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力為核心，創(chuàng)新課程教學(xué)體系

本課程以“培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為核心”的理念來構(gòu)建教學(xué)體系，即以全面提高學(xué)生工程素養(yǎng)和工程設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，構(gòu)建了“理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)”五位一體的邊坡工程人才培養(yǎng)體系，重點(diǎn)解決工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的關(guān)鍵問題，為邊坡工程行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供卓越的工程人才。

改革前，“邊坡工程”課程分理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，學(xué)生學(xué)完本課程后，不能獨(dú)立地進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，計(jì)算與制圖能力及知識(shí)體系也不能與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)[6]。近年來，我省陸續(xù)提出了“三化同步”“5個(gè)100”“生態(tài)文明省”等發(fā)展戰(zhàn)略，邊坡工程行業(yè)變化較大。我省邊坡工程行業(yè)對(duì)人才在理論知識(shí)、專業(yè)能力和綜合素質(zhì)方面的要求發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合邊坡工程行業(yè)的內(nèi)在規(guī)律，重新確立了“邊坡工程”課程改革的目標(biāo)和教學(xué)定位，提出了以邊坡工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為核心的“理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)”五位一體的有機(jī)融合型課程體系（圖1）。該體系分理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系兩大部分。

理論教學(xué)體系采用“模塊化、相對(duì)集中、教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前邊坡行業(yè)需求相結(jié)合”的原則，構(gòu)建了融合邊坡評(píng)價(jià)、勘查、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測等技術(shù)環(huán)節(jié)，集成了邊坡工程行業(yè)科技、設(shè)計(jì)與市場的全產(chǎn)業(yè)鏈人才培養(yǎng)體系，由5個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)（評(píng)價(jià)、勘查、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測）、6個(gè)知識(shí)領(lǐng)域（工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土力學(xué)、支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨固技術(shù)、施工及監(jiān)測）、32個(gè)核心知識(shí)單元以及每個(gè)知識(shí)單元下的若干知識(shí)點(diǎn)等構(gòu)成的知識(shí)體系，突出應(yīng)用性（如圖2所示）。

實(shí)踐教學(xué)體系按照“面向工程、突出能力培養(yǎng)”的教學(xué)改革思路，將課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)、創(chuàng)新活動(dòng)與畢業(yè)設(shè)計(jì)五部分內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，增加自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目比例，編寫課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，鼓勵(lì)學(xué)生開展邊坡穩(wěn)定性分析、擋土墻設(shè)計(jì)、抗滑樁設(shè)計(jì)、錨索設(shè)計(jì)等程序編制，譬如課題教學(xué)內(nèi)容上引入商業(yè)軟件（理正巖土、GEOslope等），鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)自行編制邊坡穩(wěn)定性分析、擋土墻設(shè)計(jì)、抗滑樁設(shè)計(jì)等軟件，培養(yǎng)學(xué)生工程思維和工程設(shè)計(jì)能力素養(yǎng)。在課程實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)中，采用校企聯(lián)合培養(yǎng)的模式，邀請(qǐng)企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員參與課程教學(xué)和實(shí)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。兩大體系相互滲透、相輔相成，重組后的課程教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，先進(jìn)實(shí)用。

圖1 以培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力為核心的“五位一體”課程體系

新課程體系在2010～2014級(jí)本科生中推廣與實(shí)踐，有效提高了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平，增強(qiáng)了學(xué)生的工程能力。通過對(duì)畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查，學(xué)生的知識(shí)與技能，也得到了用人單位的認(rèn)可和好評(píng)。

圖2 以培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力為核心的理論知識(shí)體系

在課程組老師的引導(dǎo)下，每年都有40%～60%的畢業(yè)生以邊坡工程方面的內(nèi)容開展畢業(yè)設(shè)計(jì)，立項(xiàng)的創(chuàng)新計(jì)劃中和邊坡工程有關(guān)的占30%～40%。此外，本科生還積極參加各類競賽，獲得挑戰(zhàn)杯、課外學(xué)術(shù)科技大賽等獎(jiǎng)項(xiàng)。

二、改革教學(xué)模式，注重能力培養(yǎng)

“邊坡工程”課程具有很強(qiáng)的理論性、工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性，概念多、計(jì)算繁、推導(dǎo)難，為了化解“多、繁、難”，課題組提出了“一主線、二并重、三結(jié)合”的教學(xué)模式。

“一主線”即強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容以常規(guī)計(jì)算為主線，內(nèi)容包括邊坡穩(wěn)定性計(jì)算、擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算及抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算，注重學(xué)生對(duì)計(jì)算方法的學(xué)習(xí)和理解。

“二并重”即理論與實(shí)踐并重，知識(shí)與能力并重。在闡述基本概念和基本理論的基礎(chǔ)上，注重從計(jì)算機(jī)的角度進(jìn)行計(jì)算理論、方法的應(yīng)用。

“三結(jié)合”即理論教學(xué)與課外實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合、課程設(shè)計(jì)與課程實(shí)習(xí)相結(jié)合、工程設(shè)計(jì)與課外科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合。按 “從實(shí)踐中來、到實(shí)踐中去”的原則，要求學(xué)生多參加教師的設(shè)計(jì)生產(chǎn)項(xiàng)目或企業(yè)的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用、工程素質(zhì)訓(xùn)練與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。

在課程學(xué)習(xí)后，有的學(xué)生就以主要設(shè)計(jì)人員身份參與企業(yè)的邊坡工程生產(chǎn)項(xiàng)目，還有的學(xué)生在參加教師的相關(guān)項(xiàng)目后成功申報(bào)了多項(xiàng)專利。

三、改革教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

1.BOPPPS教學(xué)方法

課程組設(shè)計(jì)了“興趣培養(yǎng)—課程教學(xué)—工程實(shí)踐”多層級(jí)融合的《邊坡工程》教學(xué)理念，引入BOPPPS教學(xué)方法，實(shí)施模塊化教學(xué)，并錄制了全課程視頻錄像。

BOPPPS教學(xué)方法構(gòu)建了引言（B）、教學(xué)目標(biāo)（O）、前測（P）、參與式互動(dòng)學(xué)習(xí)（P）、后測（P）和總結(jié)（S）等六大環(huán)節(jié)[8]，改變了傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)局面，采用靈活多變、形式多樣的教學(xué)手段來調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。它讓課堂開頭像“鳳頭” 一樣吸引學(xué)生注意，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；課堂過程像“豬肚”般飽滿，以現(xiàn)場教學(xué)、案例教學(xué)、討論式等教學(xué)方式讓學(xué)生參與互動(dòng)；課堂結(jié)尾像“豹尾” 一樣短促有力，凝練課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)。

2.教學(xué)手段改革

采用現(xiàn)代化教學(xué)手段加傳統(tǒng)教學(xué)手段，即多媒體與板書教學(xué)相結(jié)合。課程組錄制了6個(gè)關(guān)于邊坡工程的錄像。并將收集到的不同類型和行業(yè)的邊坡工程項(xiàng)目的勘察、設(shè)計(jì)、施工等圖文資料，有機(jī)地嵌入到課堂教學(xué)內(nèi)容中，極大豐富了課堂教學(xué)的形象性及趣味性。此外，在課程借助相關(guān)軟件，便于學(xué)生直觀深入的學(xué)習(xí)。課后，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試自行編制邊坡穩(wěn)定性分析、擋土墻設(shè)計(jì)、抗滑樁設(shè)計(jì)等程序來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

3.專兼結(jié)合

采用專兼結(jié)合的教學(xué)方法，即專業(yè)教師教學(xué)為主，校外技術(shù)人員教學(xué)為輔的方式，定期從生產(chǎn)單位邀請(qǐng)邊坡工程設(shè)計(jì)專家為學(xué)生開展講座，培養(yǎng)其工程設(shè)計(jì)思維和能力。

四、結(jié)語

課程組基于貴州省行業(yè)發(fā)展及現(xiàn)代高等教育規(guī)律，對(duì)“邊坡工程”課程進(jìn)行了創(chuàng)新改革和發(fā)展，構(gòu)建了以培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力為核心的“理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)”五位一體有機(jī)融合型課程體系，創(chuàng)造了“一主線、二并重、三結(jié)合”的課程創(chuàng)新教學(xué)新模式，創(chuàng)建了“興趣培養(yǎng) — 課堂教學(xué) — 工程實(shí)踐”多層級(jí)融合的教學(xué)理念，構(gòu)建了基于BOPPPS教學(xué)方法的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)模塊化，形成了具有一定風(fēng)格和模式的課程，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)成果。為貴州省培養(yǎng)出一大批具備解決邊坡工程問題的人才。同時(shí)也促進(jìn)了教師教學(xué)與科研水平的提升，近5年來，團(tuán)隊(duì)成員承擔(dān)了省級(jí)教研項(xiàng)目2項(xiàng)、科研項(xiàng)目6項(xiàng)，發(fā)表教研論文5篇。