基于工程教育認(rèn)證的土力學(xué)課程混合式教學(xué)模式探討

劉小軍 胡建林

摘要：工程教育認(rèn)證作為我國工程教育與世界工程教育接軌的橋梁，是提高工程教育質(zhì)量、培養(yǎng)國際化工程人才的重要保證，其倡導(dǎo)的“以學(xué)生為中心”“以成果為導(dǎo)向”“堅持持續(xù)改進(jìn)”的理念與新時代背景下的現(xiàn)代工程教育相契合。土力學(xué)課程組根據(jù)土力學(xué)課程學(xué)習(xí)特點以及工程教育認(rèn)證要求，分析當(dāng)前教學(xué)過程中的突出問題，梳理課程目標(biāo)，反向設(shè)計土力學(xué)課程的混合式教學(xué)過程，提出將“課前線上自學(xué)”“課堂重點講解”“課后持續(xù)改進(jìn)”相結(jié)合的教學(xué)方法引入土力學(xué)混合式教學(xué)，通過以上混合式教學(xué)，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)過程，不斷改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，以達(dá)到工程教育認(rèn)證要求。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；土力學(xué)；混合式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G420文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-7164（2021）03-0045-02

基金項目院本文系河北省教育廳高等教育教學(xué)改革與實踐項目（項目編號：2019GJJG332）研究成果。

一、工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下的土力學(xué)課程概況

（一）工程教育認(rèn)證介紹

1989年美國、英國、加拿大等6國簽署了國際工程教育學(xué)位互認(rèn)協(xié)議———《華盛頓協(xié)議》，各會員國均承認(rèn)加入該協(xié)議的國家其工程教育本科的畢業(yè)生學(xué)歷。2016年6月，我國正式成為會員國之一，標(biāo)志著我國工程教育的標(biāo)準(zhǔn)、程序與國際同步[1]。我國工程教育認(rèn)證工作由中國工程教育認(rèn)證協(xié)會組織開展，截止2020年，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會已認(rèn)證通過了全國高校1500多個工科專業(yè)。

《工程教育認(rèn)證辦法》規(guī)定了認(rèn)證工作的組織體系、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證程序等工作，保證了認(rèn)證過程的公平、公開、公正?！豆こ探逃J(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南》作為認(rèn)證的依據(jù)，從學(xué)生、培養(yǎng)方案、畢業(yè)要求等七個方面對認(rèn)證工作做了嚴(yán)格要求，體現(xiàn)了工程教育認(rèn)證“以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向，堅持持續(xù)改進(jìn)”的理念[2]。

（二）土力學(xué)課程的地位與特點

土力學(xué)課程是土木工程專業(yè)課程體系中的重要組成部分，作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，既是高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)等課程知識的深入應(yīng)用，又為后續(xù)深基坑工程、基礎(chǔ)工程等專業(yè)課夯實了基礎(chǔ)，具有承前啟后的作用。

土力學(xué)課程包括理論與實驗兩部分，理論部分主要研究土體的力學(xué)、變形、強度、長期穩(wěn)定性，需要學(xué)生掌握土的基本物理性質(zhì)，理解變形、強度及穩(wěn)定問題的計算原理，內(nèi)容設(shè)置上具有前后聯(lián)系、逐層遞進(jìn)的特點，同時數(shù)學(xué)、力學(xué)等分析方法的應(yīng)用側(cè)面說明該課程具有較強的理論性；實驗部分主要有液塑限試驗、壓縮試驗、三軸試驗等，通過開展土力學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生實驗的基本技能，鞏固學(xué)生對理論知識的掌握，加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解?？梢钥闯觯亮W(xué)作為理論與實驗相結(jié)合的課程，不僅需要嚴(yán)密的理論推導(dǎo)，還要緊密聯(lián)系實際。工程教育認(rèn)證要求掌握土力學(xué)的基本原理和方法解決實際工程中的土壓力、地基穩(wěn)定和變形等問題，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用土力學(xué)原理分析、解決實際工程問題的能力[3]。

二、土力學(xué)課程混合式教學(xué)模式的需求及優(yōu)勢

（一）認(rèn)證畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系

理論教學(xué)目標(biāo)：

（1）理解土的組成，了解土的結(jié)構(gòu)、工程分類方，掌握土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)計算。

（2）掌握土中自重應(yīng)力、基底壓力和地基附加應(yīng)力的概念及其計算方法。

（3）掌握土的壓縮性指標(biāo)計算方法，理解應(yīng)力歷史對土壓縮性的影響，掌握基礎(chǔ)最終沉降量按分層總和法單向壓縮的基本公式，理解飽和土的一維固結(jié)理論。

（4）掌握土的抗剪強度理論，黏性土的抗剪強度指標(biāo)的測定和選擇。

（5）掌握靜止土壓力計算方法，朗肯土壓力理論計算主動土壓力、被動土壓力的方法，理解兩種經(jīng)典土壓力理論的不同。掌握地基的承載規(guī)律、淺基礎(chǔ)的地基破壞模式，理解地基臨界荷載、極限承載力的概念及確定方法；理解黏性土坡穩(wěn)定分析的整體圓弧滑動法等。

實驗教學(xué)目標(biāo)：

（1）掌握土的基本物理性質(zhì)測定實驗方法，包括土體密度、含水量、液塑限的測定；掌握土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)測定實驗方法：包括壓縮實驗、直剪實驗、三軸剪切實驗。

根據(jù)以上教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求，土力學(xué)課程組制定了教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，見表1、表2。

（二）當(dāng)前土力學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

工程教育認(rèn)證注重培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力與素養(yǎng)，要求學(xué)生畢業(yè)后具備相應(yīng)的專業(yè)技能與發(fā)展能力。一直以來，土力學(xué)課程的教學(xué)主要以板書或PPT形式為主，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有限。

工程教育認(rèn)證倡導(dǎo)以成果為導(dǎo)向，因此土力學(xué)課程體系可采用成果導(dǎo)向教育（簡稱OBE）的理念進(jìn)行反向設(shè)計，即：培養(yǎng)目標(biāo)→畢業(yè)要求→教學(xué)目標(biāo)→知識點目標(biāo)→教學(xué)設(shè)計。土力學(xué)課程組以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為核心，堅持反向設(shè)計、正向執(zhí)行原則，提出當(dāng)前土力學(xué)課程存在的問題：（1）土力學(xué)課程支撐哪些畢業(yè)要求指標(biāo)點？（2）根據(jù)畢業(yè)要求指標(biāo)點如何確定土力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)？（3）通過怎樣的教學(xué)設(shè)計來實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)？（4）如何持續(xù)改進(jìn)？

（三）混合式教學(xué)的優(yōu)勢

近幾年，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大批“雨課堂”、“超星”、“MOOC”等線上教學(xué)平臺，混合式教學(xué)是將線上教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，學(xué)習(xí)過程以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為核心、以教師的教學(xué)為指導(dǎo)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，因此可允許教師采用多樣化的教學(xué)形式，如任務(wù)式、討論式、翻轉(zhuǎn)課堂等[4]，加強學(xué)生與教師之間的交流強度，鍛煉學(xué)生多種方式解決問題的思維。

土力學(xué)課程作為理論與實踐相結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課，采用混合式教學(xué)具有一定的優(yōu)勢。在理論教學(xué)中，提前安排預(yù)習(xí)任務(wù)讓學(xué)生展開線上自主學(xué)習(xí)，線上學(xué)習(xí)過程中學(xué)生可與同學(xué)、教師多交流互動，課堂上以概念、原理的講述與討論為主，高質(zhì)量地完成線上學(xué)習(xí)內(nèi)容可為課堂教學(xué)做好鋪墊；在實驗部分，教師利用線上土力學(xué)實驗的演示視頻，讓學(xué)生對整個實驗過程與實驗設(shè)備有全面的了解，再通過教師原理講解與學(xué)生動手操作，保證高質(zhì)量達(dá)成實驗教學(xué)的目標(biāo)。

三、土力學(xué)課程的混合式教學(xué)模式設(shè)計

土力學(xué)課程組依據(jù)從培養(yǎng)目標(biāo)→···→教學(xué)設(shè)計的反向設(shè)計原則，以土壓力教學(xué)為例，提出土力學(xué)課程的混合式教學(xué)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行：

第一步，課前線上預(yù)習(xí)。

對于課前任務(wù)安排，教師在設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)時應(yīng)充分考慮學(xué)生前置知識的掌握情況以及本章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，以小組為單位分配任務(wù)，盡可能保證全部學(xué)生都能完成預(yù)習(xí)目標(biāo)。如在土壓力學(xué)習(xí)中，預(yù)習(xí)任務(wù)可設(shè)置為：土壓力的概念與類型；回顧土中一點的應(yīng)力狀態(tài)與極限平衡狀態(tài)知識點，預(yù)習(xí)兩大土壓力計算理論的原理；特殊情況下的土壓力計算（存在地下水等），通過“雨課堂”等平臺發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)，其成績作為學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況的依據(jù)。

第二步，課上翻轉(zhuǎn)課堂。

教師上課前在平臺查看預(yù)習(xí)結(jié)果，課堂上對各組進(jìn)行提問，了解學(xué)生各知識點的掌握情況，應(yīng)重點講解學(xué)生預(yù)習(xí)效果不佳的知識點，對學(xué)生持不同觀點的案例，通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式讓學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生進(jìn)行討論。對土壓力的學(xué)習(xí)，教師可列舉幾個因土壓力造成破壞的工程實例，如基坑的傾覆、擋土墻的破壞等，為學(xué)生分析作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力類型以及討論破壞的原因，加深學(xué)生對土壓力的理解。

第三步，課下持續(xù)改進(jìn)。

課堂教學(xué)結(jié)束后，教師布置課后作業(yè)，在題目設(shè)置上應(yīng)難易結(jié)合、突出重點，即考查全班學(xué)生基本知識的掌握又激勵少數(shù)學(xué)生的鉆研。教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)成績與課后成績綜合評價學(xué)生，通過對全班成績進(jìn)行分析，檢查教學(xué)環(huán)節(jié)上存在的問題并及時進(jìn)行調(diào)整，做到持續(xù)改進(jìn)[5]。土壓力的作業(yè)可從易到難按照7：2：1的比例設(shè)置題目，如三種土壓力的大小關(guān)系，不同土壓力下土體的狀態(tài)分析，土體摩擦角、內(nèi)聚力參數(shù)對主動與被動土壓力的影響，多層填土、存在地下水時土壓力的計算，有難度的題目可討論兩大土壓力理論的計算誤差以及復(fù)雜情況下的土壓力計算。

參考文獻(xiàn)：

[1]周應(yīng)國，孫小梅.高等工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系構(gòu)建———國際專業(yè)認(rèn)證背景下的思考[J].大學(xué)教育，2019，107（05）：152-155.

[2]中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會秘書處.工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南（2020）[Z]. 2020.

[3]于林平，劉峰，牟瑛娜.基于土木類專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的“土力學(xué)實驗”教學(xué)改革[J].中國建設(shè)教育，2017（05）：21-23.

[4]王達(dá)詮，陳朝暉.面向工程教育認(rèn)證的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程混合式教學(xué)設(shè)計[J].高等建筑教育，2020，29（01）：110-118.

[5]蘇原，孫峻.基于工程教育認(rèn)證理念的土木工程專業(yè)課程建設(shè)探討[J].高等建筑教育，2019，28（04）：73-78.

（薦稿人：崔宏環(huán)，河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師）

（責(zé)任編輯：莫唯然）