土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)教學(xué)模式改革與創(chuàng)新★

韓 亮

(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京 101601)

0 引言

《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》是華北科技學(xué)院城市地下空間工程專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課，也是采礦工程、地質(zhì)工程等專業(yè)重要的選修課。本課程以土力學(xué)為理論基礎(chǔ)，涉及工程地質(zhì)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛，綜合性強(qiáng)。同時(shí)，本課程作為城市地下空間工程專業(yè)土力學(xué)課程群的核心課程，也是后續(xù)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程學(xué)、深基坑工程、地下工程施工等課程，完成對(duì)應(yīng)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。更重要的，本課程還是學(xué)生考研的指定專業(yè)課之一。其重要性可見(jiàn)一斑。

2017年2月，教育部開(kāi)始推進(jìn)新工科建設(shè)；2019年8月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳明確提出要整體推進(jìn)高校課程思政建設(shè)；2019年10月，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》；2020年3月，華北科技學(xué)院召開(kāi)“改革創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型發(fā)展”專題學(xué)習(xí)教育動(dòng)員會(huì)，全力推動(dòng)學(xué)校轉(zhuǎn)型升級(jí)改革發(fā)展。

在上述背景下，專業(yè)發(fā)展迎來(lái)了新的契機(jī)，《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》作為核心課程之一，在整個(gè)專業(yè)具有舉足輕重的地位。教學(xué)過(guò)程中不僅要加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，更要使其充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)前時(shí)代所賦予的責(zé)任，引導(dǎo)學(xué)生從“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變。因此，打破傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，開(kāi)展課程教學(xué)模式改革與創(chuàng)新研究，不僅是對(duì)課程本身的提升，更為專業(yè)后續(xù)其他課程提供了可借鑒參考的依據(jù)[1-4]。

1 教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》理論性強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、概念原理散、理論跨度大、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，上述特點(diǎn)給課程的教學(xué)帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)，具體反映在以下幾個(gè)方面：

1)理論學(xué)時(shí)偏少。本課程主要包括土的物理性質(zhì)及三相組成、土的滲透特性、土中應(yīng)力計(jì)算、土的壓縮變形、土的抗剪強(qiáng)度、土壓力、地基承載力和邊坡工程等章節(jié)。各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)多且零碎，部分章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，課程體系在實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的假設(shè)，既有抽象的理論推導(dǎo)，也有具象的工程實(shí)踐。隨著我校綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)方針的推行，教學(xué)大綱修訂時(shí)進(jìn)一步減少了理論學(xué)時(shí)。目前，我校2019版培養(yǎng)方案將《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》課程總學(xué)時(shí)由原來(lái)的48學(xué)時(shí)壓縮至40學(xué)時(shí)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，課程教學(xué)僅僅能夠滿足土力學(xué)基本理論的講解，根本無(wú)法給學(xué)生延伸足夠的工程案例，學(xué)生在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)中較難學(xué)以致用，以至造成概念、原理掌握程度較差。

2)講授方式單一。目前，本課程的講授方式仍是以多媒體及板書的形式展開(kāi)。多媒體教學(xué)生動(dòng)、形象，板書教學(xué)清晰、系統(tǒng)，二者互為補(bǔ)充。然而，為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，教師不得不加快講授速度，對(duì)于課程中概念、原理本質(zhì)的剖析只能大大縮減，更無(wú)暇與學(xué)生交流互動(dòng)。整堂課下來(lái)，學(xué)生被動(dòng)地填入大量課程內(nèi)容，卻仍未來(lái)得及思考、消化，即便理解也僅僅是對(duì)教學(xué)內(nèi)容粗淺、懵懂的掌握，很難達(dá)到熟練運(yùn)用的程度。

3)實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏。實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成，實(shí)踐教學(xué)能夠使學(xué)生更加深刻的理解課程內(nèi)容。豐富的實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于理論學(xué)習(xí)至關(guān)重要?！锻临|(zhì)學(xué)與土力學(xué)》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，大部分理論都是在現(xiàn)場(chǎng)工程、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅能夠激發(fā)學(xué)生興趣，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入課程的學(xué)習(xí)，最終也能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用。同時(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)還是本課程重要的研究手段和學(xué)習(xí)目標(biāo)。其重要性不言而喻。然而在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，實(shí)踐教學(xué)的效果并不明顯，很多學(xué)生并不了解課程所學(xué)內(nèi)容如何應(yīng)用于工程。分析原因，很大程度上是因?yàn)榻處煂?duì)于實(shí)踐教學(xué)的輕視，實(shí)踐與理論脫節(jié)，學(xué)生只重視理論學(xué)習(xí)，對(duì)于實(shí)際動(dòng)手能力并不在意，此外，由于學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備少，有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，無(wú)法保證所有同學(xué)都有足夠的時(shí)間來(lái)操作設(shè)備，很多學(xué)生，甚至對(duì)于實(shí)驗(yàn)流程都不甚了解。

4)學(xué)習(xí)主動(dòng)性差。教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，取決于師生雙方在教學(xué)過(guò)程中所產(chǎn)生的“化學(xué)反應(yīng)”。對(duì)學(xué)生而言，學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性將極大影響學(xué)習(xí)效果。本課程理論跨度大，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，在缺乏工程經(jīng)驗(yàn)的背景下，僅靠單調(diào)、乏味的理論授課很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)前，學(xué)生并不清楚學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的目的和作用，在學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)分散、理論性、推導(dǎo)性較強(qiáng)的章節(jié)時(shí)，往往表現(xiàn)消極，自主學(xué)習(xí)的積極性不高。

2 教學(xué)模式改革創(chuàng)新研究與應(yīng)用

為了解決《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》教學(xué)過(guò)程中存在的各類問(wèn)題，由筆者牽頭，對(duì)課程教學(xué)模式進(jìn)行了大膽的改革與創(chuàng)新，以激發(fā)學(xué)生興趣為前提，創(chuàng)新教學(xué)手段為依托，提升教學(xué)效果為目標(biāo)，探索出一套適用于《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》課程的全新教學(xué)模式[5-9]。

2.1 建立工程案例庫(kù)，以實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)導(dǎo)入口，聚焦學(xué)生關(guān)注度

教學(xué)最大的痛點(diǎn)是“學(xué)”與“用”分離，應(yīng)試教育在大學(xué)課程中仍然普遍存在。對(duì)于土建行業(yè)，學(xué)生的固化認(rèn)知便是艱苦的工地，簡(jiǎn)陋的板房，以及離家在外的漂泊，卻沒(méi)有意識(shí)到我們正承載著一個(gè)基建強(qiáng)國(guó)的復(fù)興夢(mèng)。興趣是最好的老師，都不愛(ài)，何談?dòng)眯摹?/p>

將課堂延伸進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，將理論轉(zhuǎn)化為工程。把具象、生動(dòng)的工程案例介紹給學(xué)生，以實(shí)驗(yàn)為載體，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作中復(fù)現(xiàn)真實(shí)的工程條件，驗(yàn)證諸多原理的正確性[10]。引入思政元素，提升學(xué)習(xí)使命感。讓學(xué)生了解工程，熱愛(ài)專業(yè)，在思考中動(dòng)手，在實(shí)踐中總結(jié)。

為達(dá)成上述目標(biāo)，我校2019版培養(yǎng)方案已將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由原來(lái)的6學(xué)時(shí)增至8學(xué)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還會(huì)不同程度開(kāi)設(shè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在后續(xù)大綱修訂時(shí)，還將適當(dāng)提升實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的比重。對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)，筆者團(tuán)隊(duì)凝練了相關(guān)性較高的工程案例及思政元素，力圖從不同維度增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，聚焦學(xué)生的課程關(guān)注度，達(dá)到啟發(fā)式教學(xué)的目的。表1為收集整理的工程案例、對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)及思政元素。

表1 工程案例及對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)和思政元素

2.2 建立作業(yè)習(xí)題庫(kù)，以考研作為目標(biāo)突破口，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性

教學(xué)應(yīng)始終圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，恰當(dāng)?shù)?、合適的教學(xué)目標(biāo)對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性有著積極意義。教學(xué)目標(biāo)可根據(jù)層次歸納為課程目標(biāo)、課堂目標(biāo)、成才目標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)了知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感與價(jià)值觀[11-12]。《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》不僅是城市地下空間工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，也是考研專業(yè)課，還是今后參加執(zhí)業(yè)資格考試的基礎(chǔ)必修課。鑒于此，筆者針對(duì)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)及掌握程度在學(xué)生中進(jìn)行了分析與調(diào)研，梳理出一條符合學(xué)生預(yù)期的目標(biāo)線，如表2所示。

表2 學(xué)生課程學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)研結(jié)果

從表2中不難看出，在設(shè)置了具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)后，40%的學(xué)生選擇了通過(guò)研究生考試專業(yè)課，選擇人數(shù)最多。在教學(xué)過(guò)程中，可以嘗試以考研作為教學(xué)目標(biāo)的突破口，通過(guò)習(xí)題來(lái)量化學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，整個(gè)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)進(jìn)入，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。建立作業(yè)習(xí)題庫(kù)時(shí)，根據(jù)調(diào)研結(jié)果分層次、分難度、分題型的篩選題目，循序漸進(jìn)，對(duì)應(yīng)不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，加強(qiáng)目標(biāo)達(dá)成度。實(shí)際教學(xué)證明，上述方法對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提高，具有顯著作用。

2.3 建立線上微課平臺(tái)，翻轉(zhuǎn)課堂，大力提升教學(xué)效率

教學(xué)手段是保證教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的根本措施，合理應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，可以優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)、提高課堂教學(xué)效率。在總學(xué)時(shí)壓縮、實(shí)踐內(nèi)容擴(kuò)充、教學(xué)目標(biāo)延伸的上述背景下，引入了筆者團(tuán)隊(duì)錄制完成的線上微課。課程覆蓋了大綱所有重難點(diǎn)，具有學(xué)時(shí)簡(jiǎn)短、重點(diǎn)突出、成果簡(jiǎn)化及交互靈活的特點(diǎn)。課前，教師根據(jù)大綱要求及課堂討論內(nèi)容，給學(xué)生布置任務(wù)，學(xué)生在對(duì)知識(shí)背景和知識(shí)結(jié)構(gòu)有了一定具象了解后，通過(guò)線上微課的學(xué)習(xí)，自行思考，并根據(jù)微課內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)；課上，師生由傳統(tǒng)的教學(xué)關(guān)系變?yōu)楹献麝P(guān)系，采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式，共同學(xué)習(xí)探索，達(dá)到以學(xué)促教的目的；課后，根據(jù)學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)補(bǔ)充和修正教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)教學(xué)。圖1為本課程在智慧樹(shù)平臺(tái)的運(yùn)行情況。

值得一提的是，在疫情期間，通過(guò)線上微課+遠(yuǎn)程直播的模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)并未掉隊(duì)，從各方反饋結(jié)果來(lái)看，這種“以學(xué)生為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向”的教學(xué)方式能夠極大提升教學(xué)效率。

2.4 制定質(zhì)量保障措施，確保教學(xué)過(guò)程不偏航

教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)模式的成果體現(xiàn)，也是本次教學(xué)改革成敗的直接反映。制定合理的質(zhì)量保障措施，能夠?qū)虒W(xué)過(guò)程中需要改進(jìn)的方面做到及時(shí)糾偏[13]。

1)教學(xué)進(jìn)度嚴(yán)格化。

在傳統(tǒng)教學(xué)日歷的基礎(chǔ)上，列出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，根據(jù)課程體系結(jié)構(gòu)細(xì)化知識(shí)點(diǎn)，重新編排教案，并嚴(yán)格執(zhí)行。

2)考評(píng)測(cè)驗(yàn)常態(tài)化。

以線上微課為載體，解決問(wèn)題為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生在開(kāi)放環(huán)境下解決問(wèn)題的能力。通過(guò)習(xí)題測(cè)驗(yàn)了解學(xué)生線上學(xué)習(xí)的效果，找出薄弱環(huán)節(jié)；通過(guò)交互問(wèn)答、小組發(fā)言等形式了解學(xué)生線下學(xué)習(xí)的效果，動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué),逐漸形成以過(guò)程為導(dǎo)向的教學(xué)理念。

3)教評(píng)反饋及時(shí)化。

利用數(shù)據(jù)信息技術(shù)，在完成每一章節(jié)內(nèi)容教學(xué)后，通過(guò)電子調(diào)查問(wèn)卷的形式，收集學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、實(shí)踐環(huán)節(jié)、習(xí)題作業(yè)等方面的反饋意見(jiàn)。根據(jù)教評(píng)反饋，揚(yáng)長(zhǎng)避短，確保教學(xué)過(guò)程不偏航。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著工程技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建全新教學(xué)理念，對(duì)于高等人才的培養(yǎng)勢(shì)在必行。針對(duì)《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》教學(xué)過(guò)程中存在的理論學(xué)時(shí)偏少、教授方式單一、實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏、學(xué)生主動(dòng)性差等問(wèn)題，本文以激發(fā)學(xué)生興趣為前提，創(chuàng)新教學(xué)手段為依托，提升教學(xué)效果為目標(biāo)，探索出一套適用于《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》課程的全新教學(xué)模式。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，教學(xué)效果理想，在提升學(xué)習(xí)興趣、訓(xùn)練創(chuàng)新思維、培養(yǎng)專業(yè)人才等方面起到了積極的作用。