《土力學(xué)》課程混合式教學(xué)改革的探索與實踐

王麗琴，黨發(fā)寧

(西安理工大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

社會在不斷地進(jìn)步，教學(xué)形式也在與時俱進(jìn)，除課堂教學(xué)外，出現(xiàn)了很多新的形式，如：慕課[1]、微課[2]等，但目前課堂教學(xué)還是大學(xué)教育的主流，課堂教學(xué)的效果在一定程度上決定著大學(xué)教育的質(zhì)量。為提高教學(xué)質(zhì)量，2019年教育部發(fā)布了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》[3]，以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，貫徹落實黨的十九大精神，落實立德樹人根本任務(wù)，深入挖掘各類課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育元素，建設(shè)適應(yīng)新時代要求的一流本科課程。各高校響應(yīng)號召，積極進(jìn)行課堂教學(xué)形式的改革，進(jìn)行線上、線下及線上線下混合式[4-6]等多種形式的一流課程建設(shè)。

《土力學(xué)》是土木水利類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及的專業(yè)多，理論與實踐聯(lián)系緊密，因此該課程非常適合進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。本文以《土力學(xué)》課程混合式教學(xué)改革為例，深入研討線上與線下教學(xué)的優(yōu)勢，將兩者相結(jié)合，使學(xué)生掌握《土力學(xué)》的基本概念、土的基本性質(zhì)及其滲透、變形、強(qiáng)度三大基本理論與方法的同時，通過案例教學(xué)和科教融合等方式，豐富教學(xué)資源、改革教學(xué)方法，多元性評價考核，體現(xiàn)課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，擴(kuò)大學(xué)生視野，增強(qiáng)其分析、解決復(fù)雜工程問題的能力；充分挖掘課程思政元素，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)精神、家國情懷、創(chuàng)新意識及辯證思維能力，引導(dǎo)其樹立社會主義核心價值觀，達(dá)到立德樹人的教育目標(biāo)。

1 《土力學(xué)》課程教學(xué)設(shè)計

土木水利類工程日益向著深基、重載等方向發(fā)展，學(xué)生對《土力學(xué)》知識的掌握程度影響著工程的質(zhì)量與安全。因此，傳統(tǒng)《土力學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價方式都應(yīng)適時進(jìn)行改革。

1.1 教學(xué)內(nèi)容

《土力學(xué)》課程主要系統(tǒng)闡述《土力學(xué)》的基本原理與方法，主要包括土的物理性質(zhì)、土中應(yīng)力、土的滲透、變形及強(qiáng)度理論及應(yīng)用等理論和實踐教學(xué)內(nèi)容。隨著時代的發(fā)展，課程內(nèi)容需與時俱進(jìn)，結(jié)合國家重大工程建設(shè)中的深大基坑、高陡邊坡、超高堆填等工程中的土力學(xué)問題進(jìn)行重塑，融入思政教育元素、最新的國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及巖土工程學(xué)科的前沿研究成果，引導(dǎo)學(xué)生不斷深化對創(chuàng)新性知識內(nèi)容的理解和掌握，達(dá)到豐富課程內(nèi)容、增加課程難度、提高課程挑戰(zhàn)度，并培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感、自信心與專業(yè)責(zé)任感的目的。

1.2 教學(xué)方法

傳統(tǒng)的課堂往往是老師單向灌輸、學(xué)生被動接受的模式，其缺陷在于作為認(rèn)知主體的學(xué)生在整個教學(xué)過程中基本處于被動接受知識的狀態(tài)，學(xué)習(xí)的主動性不足，這與現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的要求是不符的。因此，應(yīng)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，由“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，“快樂教學(xué)”[7]，打造適應(yīng)新課改要求的高效課堂。為此，在實際教學(xué)中，探索線上學(xué)習(xí)[8-9]、線下討論的混合式教學(xué)模式，針對不同的知識點，采用啟發(fā)式[10-11]、探究式[12]、案例式、交互式[13]等靈活的教學(xué)方法，充分利用多媒體、互聯(lián)網(wǎng)，讓學(xué)生身臨其境地感受與土力學(xué)有關(guān)的工程案例，分析其中蘊(yùn)藏的土力學(xué)知識，將教師的單向灌輸變?yōu)閹熒菜?，相互討論，共同成長，同步提高，形成“教”與“學(xué)”良性互動、線上線下反饋迭代的新機(jī)制。

1.3 評價方式

由過去期末考試單一的終結(jié)性評價，改革為多維多元的過程性評價，充分調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)效果。學(xué)生的課程成績由平時成績與期末考試成績兩部分組成。平時成績占總成績的50%，其中學(xué)生線上學(xué)習(xí)、討論、練習(xí)成效等占20%；翻轉(zhuǎn)課堂[1,14]、小組討論、互動質(zhì)疑、隨堂測試等方式評價學(xué)生線下學(xué)習(xí)效果占20%；通過課內(nèi)實驗評定學(xué)生知識掌握、動手能力及團(tuán)隊協(xié)作能力占10%；通過期末考試綜合評定學(xué)生知識掌握和應(yīng)用能力，占總成績的50%。總之，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為評價標(biāo)準(zhǔn)，采用線上學(xué)習(xí)、線下研討相結(jié)合方式，建立理論知識可考核、實踐能力可衡量、綜合素質(zhì)可評價的多元化課程學(xué)習(xí)成效評價體系，貫徹以學(xué)生為中心的成果導(dǎo)向(OBE)理念。

2 《土力學(xué)》課程混合式教學(xué)改革

西安理工大學(xué)《土力學(xué)》課程面向水利水電工程、土木工程、城市地下空間工程、農(nóng)業(yè)水利工程、工程管理等專業(yè)開設(shè)，最大為64學(xué)時，故設(shè)線上16學(xué)時，線下48學(xué)時，主要教學(xué)內(nèi)容為土的基本物理性質(zhì)、土中應(yīng)力、土的強(qiáng)度、變形、滲透等基本土力學(xué)知識及最新的相關(guān)成果，教學(xué)案例體現(xiàn)不同專業(yè)特點。通過實驗課，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，通過生產(chǎn)實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。線上教學(xué)主要安排學(xué)生學(xué)習(xí)《土力學(xué)》的概念、原理，教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的程度；線下課堂通過課堂講述、課間討論、課后練習(xí)、現(xiàn)場實訓(xùn)等，補(bǔ)齊薄弱環(huán)節(jié)、升華理論知識、增強(qiáng)理論與實踐認(rèn)知。在線上線下教學(xué)中通過工程中成功或失敗的典型案例，如鹽入水般進(jìn)行思政教育，提升學(xué)習(xí)內(nèi)動力，培養(yǎng)學(xué)生工匠精神與社會主義核心價值觀。

2.1 線上教學(xué)

當(dāng)今社會，信息化技術(shù)的發(fā)展日新月異，網(wǎng)上資源豐富多彩，手機(jī)、電腦已經(jīng)成了大學(xué)生的標(biāo)配，因此線上學(xué)習(xí)已成為可能。2020年初，新冠疫情突如其來，線上教學(xué)迫在眉睫，智慧樹、中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等平臺紛紛推出了在線課程。西安理工大學(xué)根據(jù)學(xué)校實際情況，建設(shè)了土力學(xué)云課堂，整合了課程教學(xué)的線上資源，包括教學(xué)錄像、演示文稿、工程案例、課程習(xí)題、討論分析等，并每年進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與更新，形成了特色鮮明的線上課程。線上課程主要要求學(xué)生對每一章節(jié)中敘述性與簡單計算的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，但不局限于此，學(xué)生們也可以根據(jù)自己的需求學(xué)習(xí)。另外，互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)土力學(xué)方面的優(yōu)秀資源都可作為學(xué)習(xí)資源，云課堂中給出了相應(yīng)的鏈接。學(xué)生的學(xué)習(xí)可以不拘一格，只要可以達(dá)到掌握教學(xué)計劃中所學(xué)知識的目的，可以自主選擇平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣無形中培養(yǎng)了學(xué)生終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣與能力。對于線上課內(nèi)討論環(huán)節(jié)，設(shè)置了一些高階性的問題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)后，通過深入思考，將自己的認(rèn)識表達(dá)出來。由此，教師可準(zhǔn)確分析學(xué)生對知識的掌握程度。如：在學(xué)習(xí)了土壓力的知識后，為啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維，設(shè)置了“在隧道(洞)設(shè)計中，允許圍巖發(fā)生一定的位移對圍巖穩(wěn)定是否有利？為什么？”這一問題，雖然這是屬于地下工程中的知識范疇，但其知識背景可在《土力學(xué)》中找到解答。同學(xué)們都給出了“有利的”回答，且基本上都能根據(jù)土壓力與位移的關(guān)系正確分析，說明學(xué)生不僅掌握了土壓力的基本概念與知識，而且通過學(xué)習(xí)能夠?qū)⑵湓碚_遷移應(yīng)用于工程問題的分析中，達(dá)到了知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育的目的。圖1為2021年6月云課堂中對《土力學(xué)》教學(xué)方式問卷調(diào)查的截圖，結(jié)果顯示學(xué)生的總體滿意度為99.99%。

圖1 云課堂中對《土力學(xué)》教學(xué)方式的問卷調(diào)查截圖

2.2 線下教學(xué)

相比傳統(tǒng)的課堂講授，線下教學(xué)也發(fā)生了很大的變化。不同班級教學(xué)規(guī)模各有不同，卓越工程師班采用小班授課，普通班實行大班授課。在教學(xué)時，不再是單向的灌輸，而是雙向互動的活動。通過師生互動釋疑、探究研討、翻轉(zhuǎn)課堂、情景式教學(xué)等方式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，提高其學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生充分感受到自已發(fā)現(xiàn)土力學(xué)相關(guān)規(guī)律的興奮，獲得成就感，從而產(chǎn)生良性循環(huán)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。如：在學(xué)習(xí)完朗肯土壓力理論后，對“幾種常見情況下主動土壓力的計算”內(nèi)容，讓學(xué)生充分運(yùn)用已學(xué)知識點，以小組的形式對每一種情況分別展開討論、探究，在課堂上提出小組觀點，全體同學(xué)進(jìn)行再思考，最終對同學(xué)們正確的觀點加以肯定，沒有考慮周全的地方給予提示，同學(xué)們恍然大悟，增強(qiáng)了學(xué)生對知識理解的程度，加強(qiáng)了對知識記憶的水平。經(jīng)過例題的試做檢驗，說明學(xué)生掌握程度提高，教學(xué)效果得到了提升。為了擴(kuò)展學(xué)生的視野，引導(dǎo)學(xué)生思考工程中擋土墻土壓力確定的標(biāo)準(zhǔn)。本課程團(tuán)隊專注課程基本概念內(nèi)涵的挖掘與講授，在教學(xué)中既注重體現(xiàn)國家建設(shè)成就等思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感與對專業(yè)的向往度，也重視通過工程失敗的案例警示學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的職業(yè)精神和工作作風(fēng)。如：在介紹滲透變形問題時，以美國提堂(Teton)壩及1998年長江九江大堤決口為實例，說明一旦出現(xiàn)工程事故，將會關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，不可心存僥幸，而應(yīng)時刻心存敬畏，提高自己的專業(yè)能力與素質(zhì)，加強(qiáng)自身的職業(yè)道德建設(shè)，為實現(xiàn)中國夢而努力。

3 教學(xué)評價

西安理工大學(xué)《土力學(xué)》教學(xué)課程團(tuán)隊秉承優(yōu)良傳統(tǒng)、吸納優(yōu)秀成果、創(chuàng)新教學(xué)方法的教學(xué)模式，全面提升了教學(xué)質(zhì)量。課程的線上線下混合式教學(xué)改革，得到了學(xué)生、督導(dǎo)與同行的高度好評，教學(xué)評教成績及學(xué)生的學(xué)習(xí)成績均在提高，兩者成正比關(guān)系，見圖2。學(xué)生的成績優(yōu)良率超過70%，學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力明顯增強(qiáng)，得到校內(nèi)外專家的廣泛好評。課程所支撐的專業(yè)，除城市地下空間工程專業(yè)國家還未開展工程教育認(rèn)證外，其余四個專業(yè)(土木工程、水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程及工程管理)均通過工程教育認(rèn)證，且這五個專業(yè)均入選國家級一流本科專業(yè)。

圖2 評教成績與學(xué)習(xí)成績的關(guān)系

4 結(jié) 語

在《土力學(xué)》課程混合式教學(xué)改革中，將線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，每一位授課教師通力合作，教學(xué)形式的變化得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可，教學(xué)效果也得到了普遍提升?！锻亮W(xué)》的混合式教學(xué)模式既有利于學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)擴(kuò)大知識面，獲取更多的知識資源，也有助于學(xué)生認(rèn)識不深刻的知識點在線下課堂中得到及時的解答與深化。線上與線下相結(jié)合的教學(xué)方式，在一定程度上解決了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的依賴心理，激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的欲望，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力與終身學(xué)生的習(xí)慣，并在融入了思政教育元素后，使學(xué)生得到了心靈的洗禮，增強(qiáng)了其職業(yè)責(zé)任感。以上積極的信號充分說明教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)思路都必須與時代相銜接，因此《土力學(xué)》課程建設(shè)將不斷持續(xù)改進(jìn)，教學(xué)改革永遠(yuǎn)在路上。