基于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式創(chuàng)新研究

路維，楊建功

（北京科技大學(xué)天津?qū)W院，天津）

一 引言

近年來，在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和教育改革發(fā)展規(guī)劃的指引下，我國高等學(xué)校課堂教學(xué)模式一直在嘗試進(jìn)行各種變革。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在線教育迅速崛起，改變了傳統(tǒng)教育的教學(xué)模式，尤其以微課、翻轉(zhuǎn)課堂等在線教育模式的改革成效較為突出[1]?！锻亮W(xué)與地基基礎(chǔ)》課程是一門土木工程專業(yè)必修基礎(chǔ)課，是通過研究土的滲透性、土的變形、土的強(qiáng)度的問題，為工程安全提供科學(xué)對(duì)策，既屬于應(yīng)用學(xué)科又屬于工程技術(shù)，是一門實(shí)踐性和理論性均較強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程授課課時(shí)少、內(nèi)容多，課堂教學(xué)拓展空間嚴(yán)重受限。

二 《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》課程教學(xué)難點(diǎn)

1925年太沙基出版了世界上第一本《土力學(xué)》專著，開創(chuàng)了土木工程這一新的學(xué)科。幾十年來，這門學(xué)科蓬勃發(fā)展，形成了完整的理論體系，并在工程實(shí)踐中發(fā)揮了重大作用[2]。歷時(shí)70多年的學(xué)科歷史，土力學(xué)盡管已有一些成熟的理論，但仍有亟待完善、深入研究的方向。同時(shí)，土體是一個(gè)復(fù)雜的主體，使得以其為研究對(duì)象的土力學(xué)學(xué)科注定不能一成不變，需要結(jié)合實(shí)際不斷地完善及發(fā)展自身理論[3]。

（1）課堂教學(xué)既要保持知識(shí)體系完整性和系統(tǒng)性，遵守循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，又要與時(shí)俱進(jìn)的結(jié)合現(xiàn)代工程實(shí)踐案例輔助完成理論教學(xué)任務(wù)。由于現(xiàn)代工程實(shí)踐案例大多具有學(xué)科交叉性，技術(shù)的綜合性，形態(tài)的多樣性，結(jié)合課程內(nèi)容萃取案例，營(yíng)造理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新教學(xué)生態(tài)，是本課程教學(xué)創(chuàng)新的主要難點(diǎn)。

（2）《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》傳統(tǒng)的課堂的教學(xué)方式對(duì)于超過100人的大班授課存在較為明顯的問題。突出體現(xiàn)在課堂教學(xué)管理難度變大、課堂教學(xué)互動(dòng)性組織困難，導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性難以維持和提高，是本課程教學(xué)創(chuàng)新的另一難點(diǎn)。

（3）“小組式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，模式陳舊固化，問題突出，亟待解決。

本課程配套的實(shí)驗(yàn)課程由于客觀原因一直是以學(xué)生分組形式開展?！靶〗M式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然做到了訓(xùn)練覆蓋全面，但由于模式陳舊固化，存在實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲、教學(xué)效果反饋不真實(shí)，造成教學(xué)中實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、解決問題能力的培養(yǎng)缺失。

三 課程教學(xué)改革措施

為解決以上教學(xué)難點(diǎn)問題，依托互聯(lián)網(wǎng)，突破傳統(tǒng)“灌入式”課堂教學(xué)，創(chuàng)新教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生全時(shí)空、全過程學(xué)習(xí)，以實(shí)現(xiàn)掌握課程重要知識(shí)點(diǎn)及專業(yè)技能的目標(biāo)。擬采用工程實(shí)踐與課堂教學(xué)緊密結(jié)合為特點(diǎn)的教學(xué)方法，來提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，培養(yǎng)學(xué)生快速學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)和批判性思維的能力和素養(yǎng)，從而達(dá)到人才培育的目的，同時(shí)為其他專業(yè)課程提供教學(xué)改革和創(chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)。

（1）教學(xué)模式創(chuàng)新。立足于兩性一度的金課標(biāo)準(zhǔn)，以“從工程中來，到工程中去”為設(shè)計(jì)依據(jù)，創(chuàng)新構(gòu)建課堂教學(xué)“內(nèi)循環(huán)”模式，形成以“案例引入-問題分析-例題講解-工程應(yīng)用-小結(jié)思考”為板塊的課堂教學(xué)“內(nèi)循環(huán)”新模式。首先以案例引入為導(dǎo)向，注重案例的實(shí)效性與時(shí)政性；以問題分析為核心，分析過程中注重線上線下混合互動(dòng)；以例題講解為鞏固，強(qiáng)化知識(shí)的掌握；以工程應(yīng)用為深化，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。

下面以講解土的抗剪強(qiáng)度理論知識(shí)點(diǎn)為例對(duì)板塊化教學(xué)進(jìn)行闡述，以2020我國山體滑坡事故統(tǒng)計(jì)為例，引出本節(jié)課要解決的四個(gè)問題，如圖1所示；問題分析板塊首先給出抗剪強(qiáng)度的定義，然后通過摩爾-庫侖強(qiáng)度理論得到土體是否發(fā)生強(qiáng)度破壞的判據(jù)，并借助三軸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解如圖2所示；例題講解板塊緊扣引入的案例，仍然以滑坡作為例題的背景如圖3所示，通過例題講解鞏固本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)；從邊坡穩(wěn)定性分析、擋土結(jié)構(gòu)物破壞和地基承載力破壞三個(gè)方面進(jìn)行工程應(yīng)用的介紹，如圖4所示，加深本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)。

圖1 案例引入

圖2 問題分析

圖3 例題講解

圖4 工程應(yīng)用

5個(gè)模塊創(chuàng)新構(gòu)建了課堂教學(xué)“內(nèi)循環(huán)”模式。讓學(xué)生從自身專業(yè)的角度，去切實(shí)感受這門專業(yè)課在工程實(shí)踐中的重要性，提高學(xué)生應(yīng)用專業(yè)理論解決實(shí)際問題的意識(shí)與能力，真正感受到知識(shí)的“力量”。

（2）選用多樣化信息技術(shù)進(jìn)入課程教學(xué)。貫通課堂教學(xué)“外循環(huán)”，加強(qiáng)“課前-課中-課后”的緊密聯(lián)系，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的主觀能動(dòng)性。

課前自主學(xué)習(xí)及智能化學(xué)情分析：教師通知學(xué)生進(jìn)行線上課前預(yù)習(xí)，并在后臺(tái)查看學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況(任務(wù)點(diǎn)完成情況、自主學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、單元測(cè)試答題情況)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)自主學(xué)習(xí)滯后的同學(xué)進(jìn)行提醒督學(xué)。并根據(jù)“學(xué)情分析單”的真實(shí)反饋，將課程所需的知識(shí)回顧和背景，采取“照單下菜”的方式，依學(xué)生需求做好答疑解惑的充分準(zhǔn)備，如圖5所示；課中依托信息技術(shù)，設(shè)立線上隨堂測(cè)試環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)掌控學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生課堂參與度，如圖6所示。課后為幫助學(xué)生回顧反芻課堂內(nèi)容，開展課堂實(shí)錄，學(xué)生課后可回放實(shí)錄鞏固所學(xué)內(nèi)容，提供線上線下“雙通道”教學(xué)服務(wù)支持。

圖5 課前學(xué)情調(diào)研分析

圖6 課中線上答題互動(dòng)

（3）新形態(tài)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。土力學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，在學(xué)習(xí)土力學(xué)基本概念、基本理論的同時(shí)，穿插進(jìn)行一定數(shù)量的土工實(shí)驗(yàn)課，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣 鞏固和加深“土力學(xué)”課程的理論知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和研究創(chuàng)新能力，為今后從事工程設(shè)計(jì)、施工和研究工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

新形態(tài)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-1999編制而成，除了包含常規(guī)的試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)步驟、成果整理方法等內(nèi)容，以二維碼的形式增加了模擬試驗(yàn)動(dòng)畫，這樣學(xué)生在自學(xué)時(shí)就能對(duì)土力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行操作，大大提到了學(xué)習(xí)效率，并在一定程度上緩解了實(shí)驗(yàn)儀器不足的缺陷。

四 成效

近三年，學(xué)生的課程平均成績(jī)、優(yōu)良率有顯著提高，不及格率在逐年下降。同時(shí)，也得到了學(xué)生們的高度好評(píng)，也提升了課程的滿意度。此外我們還通過校企合作，形成了“訂單式”人才的培養(yǎng)方式，近3年累計(jì)定向輸送畢業(yè)生208人，根據(jù)用人單位的反饋，部分畢業(yè)生成為技術(shù)骨干或重點(diǎn)培養(yǎng)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)中立德樹人的目標(biāo)。

五 結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，以“學(xué)生為中心”的教育理念正在不斷深入教學(xué)實(shí)踐中，課程團(tuán)隊(duì)針對(duì)教學(xué)過程精心雕琢，反復(fù)打磨，旨在讓學(xué)生學(xué)的有興趣、有收獲、有啟發(fā)，教師教的有意思、有意義、有思想。牢固立足“以學(xué)生為中心”的理念，以“理論-實(shí)踐”一體化為目標(biāo)導(dǎo)向，進(jìn)行教學(xué)模式革新，將多樣化的教學(xué)方法與信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，吸引學(xué)生參與教學(xué)全過程，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，強(qiáng)化學(xué)生建立模型、知識(shí)綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及理論分析的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下牢固的基礎(chǔ)。