新工科背景下地基處理課程混合式教學(xué)模式研究

趙娟 王曉林 張云飛

［摘 要］地基處理是土木工程學(xué)科的一門專業(yè)課，具有理論內(nèi)容多、工程案例多、技術(shù)更新快、地域性強的特點。文章針對該課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，提出線上線下混合式教學(xué)模式。線上基于教育平臺開發(fā)了線上課程、案例庫等；線下除傳統(tǒng)授課外，加入了專題小組匯報討論及工地現(xiàn)場教學(xué)，改革教學(xué)考核機制，形成了多元化的考核模式，打造出一種適合應(yīng)用性強、運用新技術(shù)和新材料的新工科專業(yè)課教學(xué)模式。

［關(guān)鍵詞］地基處理；新工科；土木工程；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.24.079

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］1673-0194（2023）24-0239-03

0? ? ?引 言

2017年“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”等吹響了“新工科”建設(shè)的號角，確定了高校工科人才培養(yǎng)的新目標，開拓了工程教育改革的新路徑［1］。新工科既是高等工科教育對未來工科發(fā)展新態(tài)勢和新需求的回應(yīng)，也是對工程教育領(lǐng)域依據(jù)國家、產(chǎn)業(yè)和科技領(lǐng)域重大需求的突破性變革［2］，對工科專業(yè)提出了新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系等“五個新”要求［3］。土木工程作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，發(fā)展的同時也迎來了轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。

地基處理是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)課，通過課程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握各種地基處理方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力，具有理論內(nèi)容多、工程案例多、技術(shù)更新快、地域性強的特點。地基處理往往應(yīng)用到前沿的新材料、新能源、新技術(shù)，人才培養(yǎng)過程以學(xué)生為中心，培養(yǎng)理念以產(chǎn)出為導(dǎo)向，同新工科倡導(dǎo)的培養(yǎng)理念一致。因此，地基處理課程教學(xué)模式的創(chuàng)新改革有助于推動復(fù)合新工科土木工程人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，對新工科背景下傳統(tǒng)工科的建設(shè)也有借鑒意義。

1? ? ?混合式教學(xué)模式

隨著高等教育改革的深入，各專業(yè)課程課時一再壓縮，單一的線下教學(xué)模式難以滿足需求。如何將信息技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)中，是高校一線教師迫切需要解決的問題。線上教育平臺是對線下教學(xué)強有力的補充，可實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，還可根據(jù)課程特點、授受對象、培養(yǎng)目標等開發(fā)個性化的課程。在線教育平臺可實現(xiàn)師生、生生及學(xué)生和教育環(huán)境、資源的多元交互，促進課堂教學(xué)中師生的深度交互［4］。線上教學(xué)具有靈活性好、可重復(fù)性強、形式多樣的優(yōu)點，但也存在對學(xué)生自覺性要求高、課堂互動性不強的缺點。現(xiàn)有各平臺的線上教學(xué)無法完全替代線下教學(xué)，難以完全滿足專業(yè)知識的學(xué)習(xí)要求，學(xué)習(xí)效果得不到保證。在此情況下，線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式應(yīng)運而生。

混合式教學(xué)是指學(xué)生學(xué)習(xí)方式的混合，教師教學(xué)平臺的混合［5］。學(xué)習(xí)方式的混合是指線上和線下學(xué)習(xí)活動的混合，學(xué)生既有線上學(xué)習(xí)行為，又有線下學(xué)習(xí)行為。教學(xué)平臺的混合是指線上資源和線下資料的混合，教師需要建設(shè)線上資源或者整合既有精品課程資源，同時對線下教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整。這種方式實現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，提升了學(xué)生積極性，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中起到補充和監(jiān)督作用，彌補了單純“面對面教學(xué)”和“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”的不足。采用線上線下混合式的教學(xué)模式是符合當下高等教育發(fā)展背景的一種新型模式，對傳統(tǒng)工科專業(yè)教學(xué)有較好的效果［6］。

2? ? ?地基處理課程教學(xué)現(xiàn)狀

地基處理教學(xué)內(nèi)容主要包括特殊土地基處理、十多類地基處理方法的介紹等，傳統(tǒng)教學(xué)模式見圖1。

這種教學(xué)模式存在以下問題。①地基處理課程每章內(nèi)容為一種地基處理方法，因此各章節(jié)內(nèi)容相對獨立，前后關(guān)聯(lián)性不強。每種方法介紹的內(nèi)容均包括概念、加固原理、設(shè)計計算、施工要點、質(zhì)量檢測、工程案例6部分，學(xué)生不易把握知識的主脈，且極易混淆。②地基處理課程涉及的知識體系龐雜，枯燥乏味。傳統(tǒng)的授課方法單一，教學(xué)效果不佳，學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐動手能力難以提升。③課時少、沒有實踐環(huán)節(jié)。地基處理課程教學(xué)往往偏重理論部分，忽視工程實踐，真實完整的工程案例占比較少。對于一門工程實踐性強的課程，學(xué)生不能“侵入式”體驗大量的工程案例，顯然不利于由“課堂”走向“工程”的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。④技術(shù)更新快，教材落后于實際應(yīng)用。地基處理技術(shù)發(fā)展較快，如化學(xué)電滲法、微生物固化技術(shù)、能源樁技術(shù)等新技術(shù)、新工藝及新方法不斷涌現(xiàn)，但教材編寫與出版滯后，往往不能反映領(lǐng)域內(nèi)的最新發(fā)展技術(shù)。

3? ? ?混合式教學(xué)改革

本次教學(xué)改革對象為土木2019級和土木（專升本）2020級學(xué)生，在地基處理課程教學(xué)過程中，既有線上教學(xué)，又有線下授課，混合式教學(xué)模式效果得到了全面的驗證?；旌鲜浇虒W(xué)模式課程教學(xué)設(shè)計見圖2。

3.1? ?基于教育平臺開發(fā)線上課程

（1）通過學(xué)習(xí)通App建立了課程班級群，將線上的資源下載整合，上傳到班級群，包括精品課程、規(guī)范、課件、參考教材等，可實現(xiàn)討論任務(wù)下達、作業(yè)下達批閱、線上授課等。充分利用線上平臺，完成課程網(wǎng)站建立、教學(xué)組織管理、教學(xué)分析總結(jié)。借助平臺科學(xué)精確地完成教學(xué)組織管理，監(jiān)督學(xué)生線上課程的學(xué)習(xí)進度，檢查作業(yè)的完成情況等；借助平臺對教學(xué)效果進行全面的分析與總結(jié)。

（2）通過學(xué)習(xí)通App建立了案例庫，所選工程案例滿足以下特點。①真實與準確性。選擇的案例均取自實際工程，在教學(xué)過程中，學(xué)生能產(chǎn)生自主意識與專業(yè)自豪感。②典型與時代性。案例的選擇圍繞國內(nèi)外重大工程實踐或當下熱點工程問題，激發(fā)學(xué)生的擔當意識。③互動與啟發(fā)性。案例分析緊扣地基處理技術(shù)的基本原理，考慮不同技術(shù)方案，學(xué)生在分析比較各種方案的技術(shù)可行性、工期及經(jīng)濟性后，考慮工程實踐中決策的諸多影響因素，能在學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間產(chǎn)生討論、互動，并受到啟發(fā)，進而堅定自己的選擇，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力。教學(xué)過程中選擇的案例是基于課程培養(yǎng)目標和教學(xué)理論要素的，除涵蓋大綱中要求掌握的地基處理方法，還延伸了一些新方法、新技術(shù)、新手段等，對教材進行了有力的補充，不僅有成功的工程案例，還有典型的工程事故，以增強學(xué)生的工程意識，培養(yǎng)學(xué)生的責任心。

3.2? ?改革線下教學(xué)模式

（1）將課堂教學(xué)轉(zhuǎn)為工地現(xiàn)場教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)環(huán)境的遷移?，F(xiàn)場教學(xué)以實際工程為中心，將教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)場實物相聯(lián)系，具有直觀性強、理論聯(lián)系實際的特點。雖然課堂上會利用圖片、視頻來加深學(xué)生的理解，但“百聞不如一見”，利用現(xiàn)場教學(xué)直觀講解，讓學(xué)生置身于工程實際中，既能拉近其與課本的距離，更能加深其對理論知識的理解，將抽象、枯燥的內(nèi)容形象化。此外，組織學(xué)生進行工地現(xiàn)場教學(xué)。例如，參觀的一個項目正在進行基坑支護沉降點觀測，可以結(jié)合實際介紹該項目的地質(zhì)條件、基坑支護的類型、結(jié)構(gòu)的形式，基坑支護的施工工藝、檢測方法、基坑失穩(wěn)所造成的后果等。學(xué)生往往對實際工程更感興趣，通過現(xiàn)場教學(xué)，能夠更深刻地理解這部分內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)習(xí)效率。

（2）針對該門課程內(nèi)容各種地基處理方法獨立成章的特點，采用小組匯報互動式的教學(xué)模式。按照學(xué)號順序，7～8人為一組，協(xié)作完成一種地基處理方法的概念、加固機理、設(shè)計計算、施工要點、質(zhì)量檢測、工程案例等6方面內(nèi)容。學(xué)生需課前搜集大量的資料，詳細了解該種方法。在學(xué)生準備期間，教師可以微信、釘釘?shù)确绞酱鹨蓽贤āz查進度。學(xué)生課堂展示的形式不拘泥于板書或PPT等傳統(tǒng)手段，可制作施工動畫、下載相關(guān)視頻、文獻檢索相關(guān)案例、介紹最新研究進展等。同時，課堂上可與學(xué)生和教師提問、互動等。這項教學(xué)方式是“浸入式”的，由以“教”為中心轉(zhuǎn)向了以“學(xué)”為中心，使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，學(xué)習(xí)活動成為教學(xué)活動的中心；教師的作用則從以課堂講授為主，轉(zhuǎn)向以教學(xué)設(shè)計、組織、指導(dǎo)、監(jiān)督、考核為主。

3.3? ?考核方式的改革

將過去以期末考試卷面成績?yōu)橹鞯目己朔绞较蚋嘣目己朔绞睫D(zhuǎn)變。首先，在平時成績考核項目中加入小組匯報表現(xiàn)，可測評學(xué)生團隊合作能力、自主學(xué)習(xí)能力。其次，在期末考核中加入案例設(shè)計部分，可考查學(xué)生綜合應(yīng)用能力、處理實際工程問題的能力。

4? ? ?教學(xué)改革成效

本次教學(xué)改革的成效體現(xiàn)在以下4個方面。

（1）基于線上教育平臺開發(fā)的線上課程資源豐富，包括精品課程、名師風(fēng)采等，可提升學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力；可融入圖像、圖形、聲音、文字等多種形式，容易激發(fā)學(xué)生的興趣；學(xué)生可打破時間、空間限制，實現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容自主、學(xué)習(xí)時間自主。線上學(xué)習(xí)反哺線下課堂教學(xué)，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)后，往往在課堂上互動多，抬頭率高。

（2）小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生精心查閱資料，制作PPT，有的小組還進行了施工視頻的剪輯、檢索了大量的工程案例，不僅調(diào)動了學(xué)生的積極性，還提升了學(xué)生的溝通協(xié)作能力。

（3）工地現(xiàn)場教學(xué)使學(xué)生身臨其境，感受到實際工程的復(fù)雜性，學(xué)生在現(xiàn)場提了很多問題，說明調(diào)動了學(xué)生的興趣，同時啟發(fā)了思考，真正做到了“重理論，強實踐”。

（4）多元化的考核方式加大了平時成績比例，豐富了考核項目，督促學(xué)生上課認真聽講、課后總結(jié)思考，有效改善了傳統(tǒng)教學(xué)課堂上學(xué)生專注度低、考前突擊的狀況。期末考試中增加了案例設(shè)計比重，對學(xué)生提出了更高的要求，不僅需要掌握理論知識，還需要有解決實際工程問題的能力，能夠更好地實現(xiàn)新工科理念下的培養(yǎng)目標。

5? ? ?結(jié)束語

線上線下混合式教學(xué)模式下實現(xiàn)了教學(xué)環(huán)境從教室到工地的遷移、教學(xué)手段從PPT到線上資源的調(diào)整、考核方式從期末理論考試到多元化考核機制的改變。這是一種“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生主動性”的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變了教與學(xué)的方式，符合新工科背景對人才的時代要求，有助于應(yīng)用型、實踐型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

主要參考文獻

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