工程教育認(rèn)證背景下土力學(xué)課程線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：工程教育認(rèn)證以學(xué)生為中心、成果/產(chǎn)出/結(jié)果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)作為其三大核心理念，其中學(xué)生中心是宗旨，成果導(dǎo)向是要求，持續(xù)改進(jìn)是機(jī)制。三大核心理念滿足當(dāng)代工程教育人才培養(yǎng)的新需求，加強(qiáng)工程技術(shù)與人文、社會(huì)、法律、環(huán)境的融合，有利于實(shí)現(xiàn)整體培養(yǎng)，符合新時(shí)代對(duì)當(dāng)代大學(xué)生提出的全新要求。以此為背景，土力學(xué)作為土木工程專業(yè)力學(xué)原理與方法領(lǐng)域的五門核心課程之一，其少學(xué)時(shí)的課程安排不利于實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)高質(zhì)量的人才培養(yǎng)，同時(shí)給專業(yè)認(rèn)證要求課程目標(biāo)的達(dá)成帶來(lái)了不少挑戰(zhàn)。針對(duì)土力學(xué)課程學(xué)時(shí)的壓縮，筆者提出以線上線下混合式教學(xué)為突破口，突出學(xué)生的中心地位，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，建設(shè)課程思政案例庫(kù)；注重過(guò)程考核，將課程單元測(cè)試成績(jī)計(jì)入過(guò)程考核。相應(yīng)的教學(xué)改革措施已得到實(shí)踐并取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證土力學(xué)教學(xué)改革少學(xué)時(shí)線上線下混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434

ReformandPracticeofHybridOnlineandOfflineTeachinginSoilMechanicsCoursesUndertheBackgroundofEngineeringEducationCertification

YUXianbin*LIWeiZHUDengyuanSONGXiaoyuan

SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，LinyiUniversity，Linyi，ShandongProvince，276003China

Abstract：Engineeringeducationcertificationfocusesonthreecoreconcepts：student-centered，outcomeoriented，andcontinuousimprovement.Amongthem，student-centeredisthepurpose，outcomeorientedistherequirement，andcontinuousimprovementisthemechanism.Thethreecoreconceptsmeetthenewrequirementsoftalentcultivationincontemporaryengineeringeducation，strengthentheintegrationofengineeringtechnologywithhumanities，society，law，andenvironment，whichisconducivetoachievingoverallcultivationandmeetthenewrequirementsoftheneweraforcontemporarycollegestudents.Againstthisbackdrop，SoilMechanics，asoneofthefivecorecoursesinthefieldofmechanicalprinciplesandmethodsinCivilEngineering，isnotconducivetoachievinghigh-qualitytalentcultivationinCivilEngineeringduetoitsshortageofclasshours.Atthesametime，itposessignificantchallengestoachievingthecourseobjectivesrequiredforprofessionalcertification.InresponsetothecompressionofclasshoursinSoilMechanicscourses，thisarticleproposestouseahybridonlineandofflineteachingapproachasabreakthroughpoint，highlightingthestudent-centeredposition，reconstructingtheteachingcontentofthecourse，andconstructingacaselibraryofideologicalandpoliticaleducationinthecourse.Itemphasizesprocessassessment，andtheresultsofcourseunittestsareincludedintheprocessassessment.Thecorrespondingteachingreformmeasureshavebeenputintopracticeandhaveachievedgoodresults.

KeyWords：Engineeringeducationcertification;SoilMechanics;Teachingreform;Shortageofclasshours;Hybridonlineandofflinelearning

《土力學(xué)》課程作為土木工程專業(yè)力學(xué)原理與方法領(lǐng)域的五門核心課程之一，其課程內(nèi)容結(jié)合了理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)研究和工程經(jīng)驗(yàn)，是基礎(chǔ)工程、地基處理等課程的先修課程，在課程體系中發(fā)揮著舉足輕重的作用。本課程以學(xué)生掌握理論知識(shí)作為低階目標(biāo)，以學(xué)生掌握工程實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)研究作為高階目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生利用土力學(xué)的基本理論和研究方法解決土工結(jié)構(gòu)物或地基存在的有關(guān)土的強(qiáng)度、變形及滲透問(wèn)題，達(dá)到土木工程專業(yè)按工程師能力指向培養(yǎng)學(xué)生的畢業(yè)要求[1-2]。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，學(xué)生獲取知識(shí)的渠道更為廣泛，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的線上自主學(xué)習(xí)和線下課堂互動(dòng)已成為新的學(xué)習(xí)方式，填鴨式的課堂教學(xué)已不符合新的時(shí)代背景。線上線下的混合式教學(xué)模式符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大教學(xué)理念[3]。以此為背景，筆者融入課程思政元素，完善土力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)，重塑課程教學(xué)內(nèi)容；結(jié)合學(xué)時(shí)少的實(shí)際情況，以學(xué)生為中心，探索土力課程線上自學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)線下課堂教學(xué)內(nèi)容和組織形式；加強(qiáng)過(guò)程考核，除考查平時(shí)作業(yè)、課堂討論、考勤等指標(biāo)外，將單元測(cè)試也列入過(guò)程考核，增強(qiáng)任課教師對(duì)學(xué)生一定階段學(xué)習(xí)效果的掌握，利于課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

1土力學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題

在本校新修訂的土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中土力學(xué)課程理論課時(shí)縮減至32學(xué)時(shí)。在此背景下，如何在十分有限的理論學(xué)時(shí)內(nèi)讓土木工程專業(yè)學(xué)生更高效地掌握專業(yè)所需的土力學(xué)基礎(chǔ)理論和知識(shí)，并獲得分析和解決巖土工程問(wèn)題所涉及的土力學(xué)工程問(wèn)題的能力，成為少學(xué)時(shí)土力力學(xué)教學(xué)安排和設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。當(dāng)前，大學(xué)土力學(xué)的教學(xué)大多以課堂教學(xué)為主，課堂教學(xué)以教師為主導(dǎo)，組織課堂教學(xué)實(shí)施，學(xué)生作為聽(tīng)眾，參與度不高，填鴨式的教學(xué)模式不符合以學(xué)生為中心的教育理念[4]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式導(dǎo)致對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)過(guò)于單一，授課教師的一張?jiān)嚲?課下作業(yè)決定了學(xué)生是否能順利獲取本課程的學(xué)分，評(píng)價(jià)手段、評(píng)價(jià)主體、評(píng)價(jià)內(nèi)容等不夠豐富，忽略了學(xué)生的主體地位，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生全過(guò)程的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，無(wú)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)，違反了工程教育專業(yè)認(rèn)證的初衷[5]。土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)重視對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，不僅局限于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，更注重培養(yǎng)學(xué)生如何利用基礎(chǔ)知識(shí)解決工程中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)5年后達(dá)到工程師的專業(yè)素養(yǎng)，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)不但包括基礎(chǔ)知識(shí)的考查，也要注重對(duì)學(xué)生綜合能力的考核。

2以學(xué)生為中心，開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)

2.1以混合式教學(xué)為突破口，重構(gòu)課程內(nèi)容

工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，土木類專業(yè)（如土木工程）培養(yǎng)方案進(jìn)行了大刀闊斧的改革和修訂。相較于傳統(tǒng)培養(yǎng)方案，實(shí)踐類課程占比大幅增加，更注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生有更多機(jī)會(huì)接觸實(shí)際工程案例，與此同時(shí)，部分專業(yè)基礎(chǔ)課的理論課時(shí)縮減，以保證專業(yè)整體培養(yǎng)方案總學(xué)時(shí)和總學(xué)分的合理性[6]。以線上線下混合式教學(xué)為突破口，筆者按照土力學(xué)課程內(nèi)容涉及的有關(guān)土三大工程問(wèn)題和土的三大特性，將課程線下內(nèi)容分為強(qiáng)度模塊、變形模塊和滲透模板，其他教學(xué)內(nèi)容列為線上自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時(shí)將工程師應(yīng)該具備的職業(yè)道德、家國(guó)情懷、大國(guó)工匠精神、可持續(xù)發(fā)展理念及環(huán)保節(jié)能意識(shí)等思政元素融入課堂教學(xué)，在實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)課程的育人目標(biāo)。土力學(xué)中的課程思政教育分為工程案例部分、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分及課程知識(shí)理論體系三大模塊。下面以第三章第三節(jié)地基中自重應(yīng)力的計(jì)算為例做一說(shuō)明。靜水條件下地下水位下降：地下水位下降孔隙水壓力減小，根據(jù)有效應(yīng)力原理，有效應(yīng)力σ￠會(huì)增大，導(dǎo)致土體產(chǎn)生壓縮，這是城市抽水引起地面沉降的一個(gè)主要原因，在講解的過(guò)程中給學(xué)生播放多城市地面沉降的視頻，讓學(xué)生身臨其境，體會(huì)地面沉降的全過(guò)程。靜水條件下水位上升：地下水位上升，孔隙水壓力增大，同樣根據(jù)有效應(yīng)力原理，有效應(yīng)力σ￠會(huì)減小，導(dǎo)致土體會(huì)產(chǎn)生膨脹，直觀上地表會(huì)上升，但是現(xiàn)實(shí)情況實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)卻異常困難?；A(chǔ)知識(shí)：土體是彈塑性材料，部分變形是不可逆的。思政教育：必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念，在發(fā)展的同時(shí)需要保護(hù)自然。引導(dǎo)學(xué)生踐行土木工程師的責(zé)任與使命，利用所學(xué)知識(shí)為生態(tài)文明建設(shè)、文化建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)增磚添瓦。

2.2線上線下混合式教學(xué)的具體實(shí)踐

基于學(xué)生的視角，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用線上和線下相結(jié)合的教學(xué)方式，以碎片化、問(wèn)題化、趣味性的方式錄制在線課程，并通過(guò)小組討論、工程案例及情景教學(xué)等授課模式進(jìn)行線下教學(xué)。在線課程保證了學(xué)生隨時(shí)隨地獨(dú)立學(xué)習(xí)，遇到疑問(wèn)與難點(diǎn)時(shí)可以多次觀看視頻，進(jìn)行思考和研究，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。線下教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思辨式、探究式學(xué)習(xí)；注重回答問(wèn)題和澄清疑慮，學(xué)生帶著問(wèn)題上課堂，教師進(jìn)行回答。這種授課模式突出了以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)的教育理念，而且提高了課堂效率，促進(jìn)了學(xué)習(xí)進(jìn)度。另外，這種教學(xué)方法通過(guò)能力和情緒的增強(qiáng)來(lái)促進(jìn)課后拓展活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生課后查缺補(bǔ)漏的習(xí)慣，將“要我學(xué)”轉(zhuǎn)化為“我要學(xué)”，提高混合學(xué)習(xí)的有效性。教師以學(xué)生為中心主導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過(guò)程，加強(qiáng)校內(nèi)外聯(lián)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)線上準(zhǔn)備、課堂線下學(xué)習(xí)、課后拓展改進(jìn)與提升[7]。

2.2.1課前線上自主階段

教師按照課程教學(xué)大綱及學(xué)情分析，制定本模塊教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和育人目標(biāo)，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的測(cè)試題，隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，利用持續(xù)改進(jìn)，學(xué)生線上作答對(duì)比如圖2所示。由圖2可知，2022級(jí)學(xué)生成績(jī)總體高于2021級(jí)，特別是80～99段的學(xué)生比例，2021級(jí)為46.67%，2022級(jí)增長(zhǎng)為65.63%。

2.2.2課中線下學(xué)習(xí)答疑階段

教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容選擇使用情景教學(xué)、案例教學(xué)及互動(dòng)式教學(xué)等教學(xué)手段，深入剖析學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)階段存在的疑問(wèn)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題、提出工程問(wèn)題及解決工程問(wèn)題的能力，同時(shí)將工程師的職業(yè)道德、民族自信、大國(guó)工匠精神及可持續(xù)發(fā)展理念融入課程教學(xué)過(guò)程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)并踐行土木工程師的責(zé)任與使命，學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)如圖3所示。

2.2.3課后拓展改進(jìn)提升階段

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課中教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行挖掘，采用將課中研討的工程案例進(jìn)行拓展與升華、結(jié)合所講授的主題設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等形式，增加與學(xué)生的交流，師生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究如圖4所示。

2.3加強(qiáng)過(guò)程考核，完善學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的變化，勢(shì)必導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)發(fā)生改變。本課程以小組為單位開(kāi)展課堂研討、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。評(píng)價(jià)體系除教師評(píng)價(jià)外，還包括課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)，評(píng)價(jià)體系更加完善[5]。評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)更加豐富，包括課前自主學(xué)習(xí)、課中學(xué)習(xí)答疑、平時(shí)作業(yè)、單元測(cè)試和期末考試5個(gè)組成部分。評(píng)價(jià)項(xiàng)目更加具體，包括課前線上測(cè)試、課中線下討論及考勤、作業(yè)完成情況、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)完成情況、單元測(cè)試和期末考試。

3結(jié)語(yǔ)

“土力學(xué)”作為一門理論、試驗(yàn)及工程實(shí)踐性很強(qiáng)的土木類專業(yè)核心課程，為培養(yǎng)土木工程優(yōu)秀人才起到了重要作用，也是工程教育認(rèn)證課程體系中的一門核心課程。針對(duì)目前教學(xué)中存在的一些主要問(wèn)題和學(xué)習(xí)內(nèi)容的重難點(diǎn)，筆者提出以線上線下混合式教學(xué)為突破口，完善土力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)，重塑課程教學(xué)內(nèi)容；以學(xué)生為中心，探索土力課程線上自學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)線下課堂教學(xué)內(nèi)容和組織形式；加強(qiáng)過(guò)程考核，將單元測(cè)試列入過(guò)程考核等措施。當(dāng)然，想取得良好的教學(xué)效果，前提是教師個(gè)人要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)、豐富專業(yè)知識(shí)、提高理論水平。只有這樣，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更好地掌握土力學(xué)知識(shí)。

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