新工科背景下課程教學創(chuàng)新及考核改革探索

肖南 何麗紅 黃阜 凌同華 徐澤沛

1.長沙理工大學土木工程學院 湖南長沙 410114；2.長沙市第一醫(yī)院超聲科 湖南長沙 410005

一、概述

以新技術、新產業(yè)、新模式為特點的世界范圍內新一輪的科技與產業(yè)革命迫使工科教育培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型的科技人才，因此，新工科建設日趨成為工程教育創(chuàng)新改革的主流[1]。新工科中的新包含“新興”“新型”和“新人”三個方面的含義[2-3]。新工科特點在于引領性、創(chuàng)新性、交融性，其建設目標是：服務國家戰(zhàn)略和未來產業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)造就一批具有創(chuàng)新能力、跨界整合能力、高素質的復合型卓越工程科技人才[4]。

“土力學”是土木、建筑、交通、水利、采礦和地質工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，受眾面廣，對于在校生學習和社會專業(yè)工程人員參考都具有重要作用。在工程建設中，建筑物地基、路堤、隧道、地鐵、邊坡穩(wěn)定等都要應用“土力學”的理論和方法解決。在筆者所在的學院，針對“土力學”該門課程制定的教學目標是使學生掌握“土力學”的有關概念、基本原理和主要的計算方法，掌握土的物理力學性質指標的室內試驗與現場測試方法，達到能應用“土力學”的基本知識、原理和方法解決與土有關的實際工程問題的初步能力。教學方式是課堂講授為主，現場參觀、提問與案例式或研討式教學相結合。

“土力學”課程的教學效果直接關系到學生的知識結構和能力。為了提高學生的知識結構和能力，許多高校進行了相應的改革探索。本文以社會需求為導向，理論教學與能力培養(yǎng)并重，使學生系統(tǒng)地掌握基本理論，具有良好的能力和素質，教學內容創(chuàng)新、教學方法改革、考核方法改進和課堂內外培訓相結合，對新工科背景下的“土力學”課堂教學模式改革進行探索。

二、“土力學”教學實踐中存在的主要問題

“土力學”在教學實踐中存在以下主要問題：

(1)理論教學課程的知識體系框架不夠清晰，導致學生不容易掌握整門課程的基本概念和流程。例如，在土的物理性質及工程分類這一章中，常規(guī)的講法就是按照土的三相組成和三相比例指標→無黏性土的密實度和黏性土的物理特征→地基土的分類順序來講，但是在該章節(jié)中，并未建立起課程知識體系框架，學生在學習方面也比較吃力。

(2)每個章節(jié)的教學內容相對獨立，沒有很好地挖掘和建立章節(jié)與章節(jié)之間的關聯性。例如，在土的物理性質及工程分類這一章后，接著就是地下水與土的滲透性，這兩章之間的轉折很突兀，沒有建立起土的物理性質和土的滲透性方面的關聯性。

(3)在課程的實驗方面，實驗的課程安排不合理，實驗內容和項目相對單一，綜合性和設計性的實驗較少且過于簡單。這些實驗不能很好地培養(yǎng)學生的能力，不能有效地發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。實驗與實驗之間也沒有相關性，實驗內容的安排沒有考慮到如何跟所學習的課程銜接，沒有使用系統(tǒng)的概念來設計整個課程的實驗。

(4)由于學生不理解專業(yè)基礎課和專業(yè)課之間的關系，也不理解專業(yè)基礎課對于他們所學專業(yè)的重要性，所以他們對學習專業(yè)基礎課并沒有多重視，也就沒有投入他們百分之百的注意力。學生對于“土力學”這門課程的興趣也是一個值得考慮的問題，有很多學生的積極性并沒有被充分調動起來。

(5)在教學模式及考試方式上也有一些問題，理論性的內容偏多，理論聯系實際方面的內容遠遠不夠，特別是在能力、技能、培養(yǎng)創(chuàng)新等方面還有很大提高?？荚嚪矫嫫鎻娬{概念，客觀記憶題占多數，出現了學生死記硬背，不求甚解的錯誤導向。

三、“土力學”教學改革與探索的主要內容

針對以上問題，急需改革“土力學”的課程體系，完善“土力學”的培養(yǎng)目標，為學生提供一個科學、實用、系統(tǒng)的“土力學”課程體系。探索“土力學”理論與實踐相結合，創(chuàng)新“土力學”的教學方法，改革考試方法。

(1)基于工程實踐能力培養(yǎng)的“土力學”整合課程體系。通過“土力學”課程教學內容的研究和分析，理順了各知識點之間的關系，建立起“土力學”課程知識體系框架。以土的物理性質及工程分類這一章為例，將土的生成、土的三項組成及土的結構組成一個知識點，根據此知識點推出液相、固相、氣相的概念，最終導出土的粒徑級配這一概念，將土的物理性質指標、土的工程性質、土的壓實性組成一個知識點，推出無黏性土的特性與黏性土的特性概念，再結合上面土的粒徑級配的概念，最終推導出本章的最后的內容，也就是土的工程分類。以土的壓縮性和地基沉降計算這一章為例，將側限壓縮試驗，壓縮性指標及壓縮性原位測試組成一個知識點，根據此知識點推出壓縮系數、壓縮指數、壓縮模量和變形模量的計算方法，從而得出地基沉降量的計算方法，再對該計算方法進行分析，導出應力歷史對地基沉降的影響、地基沉降與時間的關系等內容，最終導出飽和土的單向固結理論。

(2)通過教學內容和進度調整，實現“土力學”課程教學內容的優(yōu)化整合，避免“土力學”課程教學內容脫節(jié)或重復，使得“土力學”課程內的章節(jié)突破單一的課程建設模式，采用以章節(jié)為主線的項目教學法，培養(yǎng)學生的學習研究能力，形成了從局部到整體的系統(tǒng)性的“土力學”課程體系。例如，在土的物理性質及工程分類這一章中，當講到土的三項比例指標時，創(chuàng)新性地將土中水的概念進行延伸，使學生初步接觸到地下水與土的滲透性這一章里面的部分內容，形成一定的記憶，從而使得學生學習后面一章節(jié)的時候，理解更加深刻，記憶更加牢固。

(3)實驗教學內容整合整改及其綜合應用?！巴亮W”試驗課程教學旨在十分密切地配合“土力學”理論課程的教學大綱要求，在其理論教學內容的基礎上開設的基本試驗教學課。通過這些相關試驗課的開設，加強其專業(yè)理論的進一步深化理解和掌握，提高本專業(yè)學生的實驗技能和動手能力，從而為今后后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。試驗教學要求本專業(yè)學生學好理論的同時，熟練地掌握“土力學”試驗的基本原理、方法和基本儀器的操作技能，完成規(guī)定的試驗課及試驗報告的數據填寫和整理工作。根據“土力學”課程的特點，從系統(tǒng)的角度對實驗教學中課程的實踐環(huán)節(jié)進行了對內容統(tǒng)一且合理的安排，建立了基礎研究實踐能力培養(yǎng)信息平臺。例如，在土的液限和塑限實驗中，采用了涇陽某工程現場的土樣為例，作出圓錐下沉深度和相應的含水量的關系圖，最終使學生總結得出液限、塑限和塑性指數。在學習土體抗剪強度試驗方法中，通過對“土力學”學科的理解以及對土體抗剪強度的理解，首先對試驗前期的流變固結進行理解，得出測量土體抗剪強度的方法，分析不固結不排水試驗和固結不排水試驗參數特性，以及在不同飽和度情況對土的強度的影響規(guī)律，從而使學生理解土體應力強度指標的含義以及在試驗和工程活動中抗剪強度指標的重要性。

(4)以教學內容為導向的研究性設計類型整合。采用“興趣、理解、實踐、應用”循序漸進的方式，逐步培養(yǎng)學生的學習興趣和實踐能力，促進創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新課程分組教學方法，使學生達到情感與理性的統(tǒng)一。在教學方法上，從單一的“填鴨式”課堂教學轉向積極的啟發(fā)式討論式教學，注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。除此之外，教師還需要充分備課，根據學生的反應，不斷修改教學計劃，因人而異，改進教學方法。除了原有的師生問答等傳統(tǒng)教學方法外，還采用了一些新的教學方法，如小組學習、小組討論、學生教學、案例教學等。教師也需要充分利用現代信息技術，以多媒體課件的形式實施教學內容。通過視頻、動畫、仿真演示等，教師對基本概念和理論及其工程含義進行了清晰的闡述和展示。還可以將學?；驅W校周圍的項目施工作為平臺，將課堂搬到工地，全程跟蹤工程項目施工進行全真教學，直接使課堂教學內容與實際工作相對接，實現學習過程與工作過程的無縫對接。這些生動的教學方法明顯提高學生學習的積極性和主動性，學生們的學習興趣和課堂抬頭率有較大的提升。

(5)探索新的考試評價方式。為貫徹課程體系的框架理念，實現課程改革目標，促進學生全面發(fā)展，需要探索新的考試評價方式。在“土力學”考試改革與評價方法中，兼顧了學生學習的過程與結果。期末總分由常規(guī)成績、實踐成績、期末考試成績組成，其中常規(guī)成績通過平時課堂表現、作業(yè)、課堂考試成績、課堂討論、閱讀報告等多個方面來評估。常規(guī)成績和實踐成績總和占總成績的50%，其余的部分由期末考試組成，但期末試卷的題目會重視能力考核，主觀題占70%以上。

四、教學改革效果

筆者所在的長沙理工大學課題組的教師們通過長期堅持的教學改革，積極探索和嘗試先進的教學方法，形成了勤奮求實、不斷創(chuàng)新的教學模式，取得了一些良好的教學效果。

(一)學生的知識水平、創(chuàng)新能力和實踐能力顯著提高

通過對“土力學”課程的改革，學生的基礎理論、實驗操作技能和綜合能力得到明顯提高。學生的畢業(yè)設計質量、各類設計競賽獲獎情況和就業(yè)適應性也有明顯提高。在過去的幾年里，有學生的畢業(yè)設計被評為湖南省優(yōu)秀本科畢業(yè)論文，多名學生在多項競賽中獲得國家、省、部級獎項，國家發(fā)明專利和論文方面也多有建樹。

(二)就業(yè)率和考研錄取率穩(wěn)步上升

以社會需求為導向，注重提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。注重工程意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，加強專業(yè)核心課程建設。在過去3年中，畢業(yè)生的就業(yè)率一直保持在98%左右，學生受到各個設計、施工或者甲方單位的贊揚，有很多學生受雇于知名企業(yè)。通過教學改革，考研錄取率穩(wěn)步上升。

(三)教學研究成果豐碩

“土力學”課程教學改革以來，教師隊伍在教學研究方面取得了長足的進步和發(fā)展。在過去5年中，獲得了10余個教學研究項目，發(fā)表了20余篇基于課程教學改革研究的論文。

(四)培養(yǎng)優(yōu)秀教師隊伍

近年來，教師隊伍在年齡、學歷、職稱結構等方面得到了極大優(yōu)化，現有教授10余人，副教授及講師20余人，所有教師均具有碩士學位，其中20余人獲得博士學位。形成了一支學歷、職稱、年齡合理；富有創(chuàng)新精神、工作熱情、充滿活力的教師隊伍，教學效果良好。他們經常受到學校主管領導和學生的表揚，部分教師在國家級、省部級的青年教師基本教學技能競賽、青年教師演講比賽等教學競賽中名列前茅。

“土力學”課程是土木工程專業(yè)的基礎課程和重點課程，是學生掌握就業(yè)理論的必修課程，也是研究生考試的必學科目。經過多年的努力，“土力學”課程被評為我校優(yōu)秀課程。

(五)良好的改革效果反饋

改革效果得到了學生、教師、學校教學督導團的高度評價和認可，在“土力學”的授課過程中采用了清晰、靈活、先進的教學方法，取得了良好的教學效果，該種方法也被教師們廣泛接受?！巴亮W”課程的講師在教學評價中也被評為優(yōu)秀，由于教授的“土力學”課程可以集中調動學生的積極性，提高學生的實踐能力、創(chuàng)新意識及實際操作能力，受到了學生的好評和歡迎，也為湖南省乃至全國培養(yǎng)了一大批合格的土木工程專業(yè)領域人才。

結語

筆者以及筆者所在的課題組通過全面優(yōu)化“土力學”的課程體系，更新“土力學”的教學內容，構建了立體的教材和教學資源，并進行了一系列教學改革和探索，在“土力學”的教學中取得了良好的教學效果，并結合部分最新研究成果，使學生的創(chuàng)新能力和知識獲取能力得到提高，培養(yǎng)出高質量的土木工程專業(yè)人才。