基于微信小程序的巖土測(cè)試技術(shù)教學(xué)模式改革

劉萍 李彥榮 唐莉 李欣芮 賈翔茹

[摘 要] 巖土測(cè)試技術(shù)是土木工程類專業(yè)本科生教育重要的專業(yè)課程，課程內(nèi)容涵蓋工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等方面。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)建筑、道橋、水利、市政等工程行業(yè)越來(lái)越趨向綜合化，不同行業(yè)間的合作也日益密切，行業(yè)壁壘破除的趨勢(shì)明顯。巖土測(cè)試技術(shù)作為跨行業(yè)、跨專業(yè)的重要課程之一，其傳統(tǒng)教學(xué)存在教程、課程、實(shí)踐、學(xué)時(shí)、考核等方面的問(wèn)題，結(jié)合新興教育模式對(duì)巖土測(cè)試技術(shù)課程進(jìn)行改革是課程教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞] 巖土測(cè)試技術(shù);教學(xué)模式;改革;微信小程序

[中圖分類號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）04-0056-04? ? [收稿日期] 2020-05-03

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，巖土工程測(cè)試技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，規(guī)模也逐步擴(kuò)大[1]。21世紀(jì)被稱為地下空間發(fā)展的世紀(jì)，巖土測(cè)試技術(shù)在水電、鐵路、公路、礦山、國(guó)防等專業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用[2]。新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新思維的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)人才提出了挑戰(zhàn)，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)所需的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才應(yīng)具備工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等特性。此類人才不僅在某一具體行業(yè)學(xué)科上專業(yè)性強(qiáng)、學(xué)業(yè)精深，還具有學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)[3，4]。可以說(shuō)，“新工科”人才的新目標(biāo)定位與新需求同時(shí)為“新工科”提供了發(fā)展契機(jī)。新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新思維的發(fā)展培育出“新工科”，高校應(yīng)順應(yīng)時(shí)代需求，培養(yǎng)新興技術(shù)人才，以滿足社會(huì)多元化的需要[5，6]。

一、教學(xué)中存在的問(wèn)題

巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題主要集中在教程、實(shí)踐、學(xué)時(shí)與考核等方面。

教程方面?，F(xiàn)階段巖土測(cè)試技術(shù)教程繁多，能夠完全滿足工程實(shí)際需求的卻較少，大部分教程中的理論知識(shí)描述專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)生的閱讀興趣不高，實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)性的說(shuō)明或案例介紹較少。同時(shí)教學(xué)學(xué)時(shí)有限，教學(xué)內(nèi)容不夠深入，與實(shí)際的專業(yè)知識(shí)需求存在差距。大多數(shù)教材的編著者注意到這些客觀問(wèn)題，也做了一些改進(jìn)，但還需繼續(xù)推進(jìn)解決理論知識(shí)與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的融合問(wèn)題。

課程方面。巖土測(cè)試技術(shù)涵蓋面較廣，涉及諸多領(lǐng)域的知識(shí)點(diǎn)，專業(yè)課之間教師交流較少，不同課程間的部分授課內(nèi)容有交叉重復(fù)現(xiàn)象。相同知識(shí)點(diǎn)重復(fù)講解一方面浪費(fèi)課時(shí)，另一方面占用了其他重要知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)。例如農(nóng)業(yè)水利工程中有關(guān)土壤基本性質(zhì)的章節(jié)內(nèi)容在其他課程內(nèi)容中也有介紹。

實(shí)踐方面。新版培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施后，為了滿足國(guó)家培養(yǎng)計(jì)劃編制要求，許多專業(yè)課教學(xué)的學(xué)時(shí)大幅度減少，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)壓縮較多，導(dǎo)致實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)更加薄弱。實(shí)踐有助于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的了解和掌握，減少實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的學(xué)時(shí)使得工程類科目的學(xué)習(xí)效果大打折扣。

學(xué)時(shí)和考核方面。在培養(yǎng)計(jì)劃的總學(xué)時(shí)不變的情況下，基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)有所增長(zhǎng)，專業(yè)課的學(xué)時(shí)隨之減少[7，8]，也造成專業(yè)課存在教學(xué)學(xué)時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的客觀矛盾。傳統(tǒng)的課程結(jié)課方式一般為考試，可體現(xiàn)20%左右的平時(shí)成績(jī)。課程考核方式單一，對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐能力和素質(zhì)沒(méi)有形成考核標(biāo)準(zhǔn)，這也正是應(yīng)試考核的弊端。

二、教學(xué)改革措施探討

針對(duì)巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，提出五個(gè)方面的教學(xué)改革措施。

第一，針對(duì)現(xiàn)階段巖土測(cè)試技術(shù)教程繁多的問(wèn)題。結(jié)合學(xué)生實(shí)際需求編寫更系統(tǒng)的教材，教程內(nèi)容包含理論分析、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、數(shù)據(jù)分析等模塊，教學(xué)形式包括課堂講授、視頻學(xué)習(xí)、引導(dǎo)思考總結(jié)等。通過(guò)在教材中加入大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)具體結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析講解，得出合理結(jié)論，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解掌握程度。

第二，針對(duì)不同課程內(nèi)容交叉重復(fù)的問(wèn)題。教材進(jìn)一步細(xì)化了課程內(nèi)容的目錄，理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)案例講解更細(xì)致、更精準(zhǔn)，便于查找目標(biāo)內(nèi)容，有目的地學(xué)習(xí)。同時(shí)舉辦專業(yè)課教師交流會(huì)，邀請(qǐng)專家做點(diǎn)評(píng)、提建議，按不同專業(yè)的培養(yǎng)要求，并結(jié)合其他專業(yè)課程的內(nèi)容，劃分主體知識(shí)點(diǎn)，做出必要的刪減，減少和避免專業(yè)知識(shí)的重復(fù)交叉，優(yōu)化課程的個(gè)性化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

第三，針對(duì)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱的問(wèn)題。新教材中增加了實(shí)驗(yàn)操作模塊，主要內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明、實(shí)操視頻、結(jié)果分析，并引入了前沿文獻(xiàn)研究成果。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容更加完善、更具系統(tǒng)性，視頻實(shí)操課程還解決了學(xué)習(xí)者缺少實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的問(wèn)題，同時(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的學(xué)習(xí)效果大大提升。

第四，針對(duì)課程學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的矛盾問(wèn)題。采取教程視頻化的措施，涉及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)錄制教學(xué)視頻，并借助微信、網(wǎng)課等互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將視頻嵌入微信小程序中，方便學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地觀看學(xué)習(xí)。在培養(yǎng)計(jì)劃學(xué)時(shí)少的情況下，實(shí)驗(yàn)視頻與教材中的理論知識(shí)高度契合，更方便學(xué)生在課外借助視頻教學(xué)鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。

第五，針對(duì)實(shí)踐學(xué)習(xí)的考核問(wèn)題。建立學(xué)生實(shí)踐能力的考核體系和標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)規(guī)范考核可有效提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的重視程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和趣味性，促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)與“新工科”人才培養(yǎng)要求的接軌。

三、巖土測(cè)試技術(shù)視頻課開發(fā)與設(shè)計(jì)

科技發(fā)展日新月異，新理論、新技術(shù)、新思維和新方法不斷涌現(xiàn)，本科教育教學(xué)面臨更大規(guī)模和更深入的改革創(chuàng)新，運(yùn)用新技術(shù)、開拓新視野、建立新模式成為提高高等教學(xué)質(zhì)量的必要途徑。堅(jiān)持“以人為本”的教育理念，針對(duì)巖土測(cè)試技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀，發(fā)揮微信小程序的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)設(shè)計(jì)巖土測(cè)試技術(shù)微信視頻課程，是對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)改革的有益嘗試。

（一）應(yīng)用微信小程序的可行性分析

微信小程序運(yùn)用于巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)的可行性可從優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)兩方面進(jìn)行分析。

第一，微信小程序在巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)改革中的優(yōu)勢(shì)。微信小程序于2017年1月9日正式上線[9]?；ヂ?lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的信息化時(shí)代，騰訊、微博、微信一系列的社交軟件在學(xué)生們的生活中扮演著重要的角色。據(jù)調(diào)查，學(xué)生全部擁有微信賬號(hào)且使用頻率很高，對(duì)于微信訂閱號(hào)及小程序也有較高的認(rèn)可度。使用微信小程序開發(fā)學(xué)習(xí)平臺(tái)，既有利于推廣輕應(yīng)用、開發(fā)新技術(shù)，而且可以創(chuàng)新國(guó)內(nèi)教育軟件及學(xué)習(xí)平臺(tái)，推動(dòng)巖土測(cè)試技術(shù)與各專業(yè)交叉融合，孕育形成新興交叉學(xué)科[10]。巖土測(cè)試技術(shù)課程的新教材包含眾多實(shí)驗(yàn)操作與分析視頻，傳統(tǒng)的教學(xué)方式只能通過(guò)課堂視頻演示或者學(xué)生自主拷貝視頻的方式獲取課堂內(nèi)容，一方面過(guò)程煩瑣、占用課時(shí);另一方面文件存儲(chǔ)對(duì)硬件的要求較高，還需借助電腦等進(jìn)行多媒體播放。

第二，微信小程序在巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)改革中的劣勢(shì)。微信小程序依附于微信平臺(tái)，內(nèi)容的開放性必然導(dǎo)致隱私性降低。微信小程序有多種打開方式，一是通過(guò)微信中“發(fā)現(xiàn)”菜單的單獨(dú)入口直接進(jìn)入;二是通過(guò)搜索、掃一掃等方式直達(dá)學(xué)習(xí)內(nèi)容;三是學(xué)生可以通過(guò)微信賬號(hào)直接授權(quán)登陸小程序，無(wú)須注冊(cè)新賬號(hào)[11]，并能夠與微信通訊錄關(guān)聯(lián)。這幾種方式都增加了微信小程序的曝光率，微信小程序的方便快捷不利于科研成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

（二）平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

在微信小程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)中，為提高學(xué)習(xí)效率，我們將游戲化的學(xué)習(xí)思維引入設(shè)計(jì)體系?？傮w架構(gòu)和流程結(jié)合“碎片化資源，結(jié)構(gòu)化課程”的指導(dǎo)思想，把視頻課程按照教學(xué)目錄整理后上傳至線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)習(xí)者用微信登錄就可以選擇教程目錄獲取相應(yīng)的教學(xué)視頻。

采用MINA（Apache Mina Server）技術(shù)框架進(jìn)行微信小程序系統(tǒng)開發(fā)。MINA框架是網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用框架，操作簡(jiǎn)單、開發(fā)快捷、擴(kuò)展性高，具有調(diào)用微信提供的各種基礎(chǔ)功能的能力，幫助我們快速搭建學(xué)習(xí)平臺(tái)[12]。整體框架分為三層，分別是視圖層（View）、邏輯層（AppService）和系統(tǒng)層（Natice），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與視圖非常簡(jiǎn)單地保持同步，視圖層和邏輯層通過(guò)系統(tǒng)層JSBridge進(jìn)行通信。視圖層中包含小程序的多個(gè)頁(yè)面，用Wxml文件和Wxss文件搭建頁(yè)面視圖結(jié)構(gòu)和展現(xiàn)樣式;邏輯層用來(lái)處理思維邏輯，是整個(gè)框架的數(shù)據(jù)交互服務(wù)中心，為Yii框架提供服務(wù)，采用Java Script編寫，用底層提供的WAService.js文件來(lái)封裝各個(gè)API接口，處理學(xué)習(xí)平臺(tái)的頁(yè)面渲染和頁(yè)面交互，例如學(xué)習(xí)平臺(tái)的學(xué)習(xí)筆記數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)者交流數(shù)據(jù)等;系統(tǒng)層中介入微信能力、離線存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求等，微信能力包括微信用戶、微信公眾號(hào)、二維碼、掃一掃、微信支付等基礎(chǔ)功能，離線存儲(chǔ)包含平臺(tái)的頁(yè)面臨時(shí)數(shù)據(jù)、本地緩存、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)或調(diào)用等。進(jìn)行學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)時(shí)，存儲(chǔ)學(xué)生的學(xué)習(xí)、課程等數(shù)據(jù)需開通騰訊云并和相關(guān)小程序關(guān)聯(lián)。

（三）小程序的功能

為保護(hù)巖土測(cè)試技術(shù)課程視頻教程的版權(quán)，需在微信小程序中進(jìn)行公開性限制。教師在平臺(tái)上新建課程時(shí)，可對(duì)課程資源進(jìn)行組織，將后臺(tái)上傳的視頻設(shè)置開通會(huì)員免費(fèi)觀看，通過(guò)會(huì)員設(shè)置實(shí)現(xiàn)線上訪問(wèn)限制。已設(shè)計(jì)的程序界面及服務(wù)類目見圖1。

（四）小程序的應(yīng)用

由巖土測(cè)試技術(shù)教學(xué)中微信小程序的應(yīng)用可行性分析可知，微信小程序在類似“巖土工程測(cè)試技術(shù)”這樣的專業(yè)知識(shí)面寬、與實(shí)際結(jié)合緊密、課時(shí)少、實(shí)踐內(nèi)容豐富的課程中，可有效解決教學(xué)需求與傳統(tǒng)教學(xué)模式的客觀沖突。微信小程序在巖土測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)中的開發(fā)應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的重大改進(jìn)，對(duì)于微信小程序教學(xué)創(chuàng)新模式的應(yīng)用研究也是極為重要的。

微信小程序的應(yīng)用流程見圖2。由圖2可知，任課教師作為整個(gè)應(yīng)用過(guò)程中的主導(dǎo)，可將課堂教學(xué)與微信小程序教學(xué)結(jié)合，通過(guò)課堂問(wèn)卷答題形式將學(xué)生對(duì)課下視頻的掌握程度進(jìn)行檢驗(yàn)，可有效判斷學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，從而能夠有針對(duì)性地調(diào)整課堂教學(xué)與視頻教學(xué)，同時(shí)也可為實(shí)踐學(xué)習(xí)考核提供一定的依據(jù)。

內(nèi)存占用程度是學(xué)生手機(jī)學(xué)習(xí)時(shí)需考慮的一個(gè)因素，例如超星學(xué)習(xí)通等移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)都需要用戶安裝App，即使不運(yùn)行使用也仍然占用手機(jī)存儲(chǔ)空間。微信小程序類似于微信公眾號(hào)存儲(chǔ)在微信里，是微信系統(tǒng)的云端應(yīng)用，不耗費(fèi)手機(jī)存儲(chǔ)空間，使用快速且便捷。微信擁有8億多黏性很高的用戶，微信小程序源于微信，很容易擁有微信的用戶群，開發(fā)產(chǎn)品時(shí)抵達(dá)用戶更簡(jiǎn)便，同時(shí)微信操作譬如掃碼、分享、參與活動(dòng)等無(wú)須再次教育培訓(xùn)。

（五）小程序教學(xué)內(nèi)容

為有效解決理論知識(shí)與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的融合問(wèn)題，本次教學(xué)改革借助微信小程序，以太原理工大學(xué)李彥榮教授所著《巖土測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、理論與方法體系》為基礎(chǔ)教材，進(jìn)行視頻授課。課程大綱包含五大模塊：第一模塊為土的化學(xué)性質(zhì)介紹，主要進(jìn)行土的酸堿度、易溶鹽和有機(jī)質(zhì)等化學(xué)性質(zhì)的講解;第二模塊為土的基本物理性質(zhì)介紹，包括土的三相組成、粒徑級(jí)配、土的稠度、容重以及壓實(shí)性等;第三模塊為土的力學(xué)特性介紹，主要了解土的破壞準(zhǔn)則、強(qiáng)度測(cè)試方法及結(jié)構(gòu)性和觸變性;第四模塊為巖石物理性質(zhì)介紹，包含巖石的物理性質(zhì)如巖石的空隙性、密度以及水理性;第五模塊為巖石力學(xué)特性介紹，主要理解巖石的力學(xué)性質(zhì)及相關(guān)測(cè)試方法。

以上五大模塊為地質(zhì)工程、巖土工程及相關(guān)領(lǐng)域高校學(xué)生、科研工作者和企事業(yè)單位工程技術(shù)人員提供了必備的核心知識(shí)，可有效提升實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，有助于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的了解和掌握，有助于加強(qiáng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析、思考及總結(jié)能力。

四、結(jié)語(yǔ)

在新經(jīng)濟(jì)大發(fā)展、“新工科”大需求的背景下，高校正以培養(yǎng)新興技術(shù)人才的高目標(biāo)來(lái)適應(yīng)和滿足社會(huì)多元化的需求?；谖⑿判〕绦蜷_發(fā)的巖土工程測(cè)試技術(shù)線上教程可有效解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的客觀問(wèn)題。運(yùn)用微信小程序開發(fā)設(shè)計(jì)線上課程有助于學(xué)生較好地利用碎片時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。創(chuàng)新的教學(xué)模式需要準(zhǔn)確把握微信使用的利弊，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短、順應(yīng)需求，才能更好地運(yùn)用微信平臺(tái)。

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