基于微信小程序的巖土測試技術教學模式改革

劉萍 李彥榮 唐莉 李欣芮 賈翔茹

[摘 要] 巖土測試技術是土木工程類專業本科生教育重要的專業課程，課程內容涵蓋工程地質學、土力學、基礎工程等方面。隨著市場經濟的發展，當前我國建筑、道橋、水利、市政等工程行業越來越趨向綜合化，不同行業間的合作也日益密切，行業壁壘破除的趨勢明顯。巖土測試技術作為跨行業、跨專業的重要課程之一，其傳統教學存在教程、課程、實踐、學時、考核等方面的問題，結合新興教育模式對巖土測試技術課程進行改革是課程教育發展的必然趨勢。

[關鍵詞] 巖土測試技術;教學模式;改革;微信小程序

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）04-0056-04? ? [收稿日期] 2020-05-03

隨著我國經濟及科學技術的高速發展，巖土工程測試技術應用領域越來越廣，規模也逐步擴大[1]。21世紀被稱為地下空間發展的世紀，巖土測試技術在水電、鐵路、公路、礦山、國防等專業領域發揮著重大作用[2]。新經濟、新技術、新思維的發展對傳統工科專業人才提出了挑戰，未來新興產業和新經濟所需的高素質復合型“新工科”人才應具備工程實踐能力、創新思維、國際競爭力等特性。此類人才不僅在某一具體行業學科上專業性強、學業精深，還具有學科交叉融合的特點[3，4]。可以說，“新工科”人才的新目標定位與新需求同時為“新工科”提供了發展契機。新經濟、新技術、新思維的發展培育出“新工科”，高校應順應時代需求，培養新興技術人才，以滿足社會多元化的需要[5，6]。

一、教學中存在的問題

巖土測試技術課程教學中存在的問題主要集中在教程、實踐、學時與考核等方面。

教程方面。現階段巖土測試技術教程繁多，能夠完全滿足工程實際需求的卻較少，大部分教程中的理論知識描述專業性強，學生的閱讀興趣不高，實踐與實驗性的說明或案例介紹較少。同時教學學時有限，教學內容不夠深入，與實際的專業知識需求存在差距。大多數教材的編著者注意到這些客觀問題，也做了一些改進，但還需繼續推進解決理論知識與實踐實驗的融合問題。

課程方面。巖土測試技術涵蓋面較廣，涉及諸多領域的知識點，專業課之間教師交流較少，不同課程間的部分授課內容有交叉重復現象。相同知識點重復講解一方面浪費課時，另一方面占用了其他重要知識點的學時。例如農業水利工程中有關土壤基本性質的章節內容在其他課程內容中也有介紹。

實踐方面。新版培養計劃實施后，為了滿足國家培養計劃編制要求，許多專業課教學的學時大幅度減少，其中實驗學時壓縮較多，導致實踐環節的教學更加薄弱。實踐有助于加深學生對理論知識的了解和掌握，減少實驗和實踐的學時使得工程類科目的學習效果大打折扣。

學時和考核方面。在培養計劃的總學時不變的情況下，基礎課的學時有所增長，專業課的學時隨之減少[7，8]，也造成專業課存在教學學時少而教學內容多的客觀矛盾。傳統的課程結課方式一般為考試，可體現20%左右的平時成績。課程考核方式單一，對于學生的實踐能力和素質沒有形成考核標準，這也正是應試考核的弊端。

二、教學改革措施探討

針對巖土測試技術課程教學的現狀，提出五個方面的教學改革措施。

第一，針對現階段巖土測試技術教程繁多的問題。結合學生實際需求編寫更系統的教材，教程內容包含理論分析、實驗教學、數據分析等模塊，教學形式包括課堂講授、視頻學習、引導思考總結等。通過在教材中加入大量的實驗內容，并對實驗具體結果進行數據分析講解，得出合理結論，進一步提高學生對課程知識點的理解掌握程度。

第二，針對不同課程內容交叉重復的問題。教材進一步細化了課程內容的目錄，理論知識和實驗案例講解更細致、更精準，便于查找目標內容，有目的地學習。同時舉辦專業課教師交流會，邀請專家做點評、提建議，按不同專業的培養要求，并結合其他專業課程的內容，劃分主體知識點，做出必要的刪減，減少和避免專業知識的重復交叉，優化課程的個性化專業培養目標。

第三，針對實踐性教學環節相對薄弱的問題。新教材中增加了實驗操作模塊，主要內容包括實驗操作說明、實操視頻、結果分析，并引入了前沿文獻研究成果。實踐教學內容更加完善、更具系統性，視頻實操課程還解決了學習者缺少實驗儀器設備的問題，同時提高了學生的學習興趣，使得實驗實踐的學習效果大大提升。

第四，針對課程學時少與內容多的矛盾問題。采取教程視頻化的措施，涉及實驗實踐環節的教學內容現場錄制教學視頻，并借助微信、網課等互聯網平臺，將視頻嵌入微信小程序中，方便學習者隨時隨地觀看學習。在培養計劃學時少的情況下，實驗視頻與教材中的理論知識高度契合，更方便學生在課外借助視頻教學鞏固學習內容。

第五，針對實踐學習的考核問題。建立學生實踐能力的考核體系和標準，通過規范考核可有效提高學生對實驗實踐的重視程度，激發學生的學習主動性和趣味性，促進課程教學目標與“新工科”人才培養要求的接軌。

三、巖土測試技術視頻課開發與設計

科技發展日新月異，新理論、新技術、新思維和新方法不斷涌現，本科教育教學面臨更大規模和更深入的改革創新，運用新技術、開拓新視野、建立新模式成為提高高等教學質量的必要途徑。堅持“以人為本”的教育理念，針對巖土測試技術教學現狀，發揮微信小程序的技術優勢，開發設計巖土測試技術微信視頻課程，是對傳統專業課程教學改革的有益嘗試。

（一）應用微信小程序的可行性分析

微信小程序運用于巖土測試技術課程教學的可行性可從優勢和劣勢兩方面進行分析。

第一，微信小程序在巖土測試技術課程教學改革中的優勢。微信小程序于2017年1月9日正式上線[9]。互聯網飛速發展的信息化時代，騰訊、微博、微信一系列的社交軟件在學生們的生活中扮演著重要的角色。據調查，學生全部擁有微信賬號且使用頻率很高，對于微信訂閱號及小程序也有較高的認可度。使用微信小程序開發學習平臺，既有利于推廣輕應用、開發新技術，而且可以創新國內教育軟件及學習平臺，推動巖土測試技術與各專業交叉融合，孕育形成新興交叉學科[10]。巖土測試技術課程的新教材包含眾多實驗操作與分析視頻，傳統的教學方式只能通過課堂視頻演示或者學生自主拷貝視頻的方式獲取課堂內容，一方面過程煩瑣、占用課時;另一方面文件存儲對硬件的要求較高，還需借助電腦等進行多媒體播放。

第二，微信小程序在巖土測試技術課程教學改革中的劣勢。微信小程序依附于微信平臺，內容的開放性必然導致隱私性降低。微信小程序有多種打開方式，一是通過微信中“發現”菜單的單獨入口直接進入;二是通過搜索、掃一掃等方式直達學習內容;三是學生可以通過微信賬號直接授權登陸小程序，無須注冊新賬號[11]，并能夠與微信通訊錄關聯。這幾種方式都增加了微信小程序的曝光率，微信小程序的方便快捷不利于科研成果知識產權的保護。

（二）平臺總體架構設計

在微信小程序的設計與開發中，為提高學習效率，我們將游戲化的學習思維引入設計體系。總體架構和流程結合“碎片化資源，結構化課程”的指導思想，把視頻課程按照教學目錄整理后上傳至線上學習平臺，學習者用微信登錄就可以選擇教程目錄獲取相應的教學視頻。

采用MINA（Apache Mina Server）技術框架進行微信小程序系統開發。MINA框架是網絡通信應用框架，操作簡單、開發快捷、擴展性高，具有調用微信提供的各種基礎功能的能力，幫助我們快速搭建學習平臺[12]。整體框架分為三層，分別是視圖層（View）、邏輯層（AppService）和系統層（Natice），可以實現數據與視圖非常簡單地保持同步，視圖層和邏輯層通過系統層JSBridge進行通信。視圖層中包含小程序的多個頁面，用Wxml文件和Wxss文件搭建頁面視圖結構和展現樣式;邏輯層用來處理思維邏輯，是整個框架的數據交互服務中心，為Yii框架提供服務，采用Java Script編寫，用底層提供的WAService.js文件來封裝各個API接口，處理學習平臺的頁面渲染和頁面交互，例如學習平臺的學習筆記數據、學習者交流數據等;系統層中介入微信能力、離線存儲、網絡請求等，微信能力包括微信用戶、微信公眾號、二維碼、掃一掃、微信支付等基礎功能，離線存儲包含平臺的頁面臨時數據、本地緩存、網絡存儲或調用等。進行學習平臺開發時，存儲學生的學習、課程等數據需開通騰訊云并和相關小程序關聯。

（三）小程序的功能

為保護巖土測試技術課程視頻教程的版權，需在微信小程序中進行公開性限制。教師在平臺上新建課程時，可對課程資源進行組織，將后臺上傳的視頻設置開通會員免費觀看，通過會員設置實現線上訪問限制。已設計的程序界面及服務類目見圖1。

（四）小程序的應用

由巖土測試技術教學中微信小程序的應用可行性分析可知，微信小程序在類似“巖土工程測試技術”這樣的專業知識面寬、與實際結合緊密、課時少、實踐內容豐富的課程中，可有效解決教學需求與傳統教學模式的客觀沖突。微信小程序在巖土測試技術課程教學中的開發應用是對傳統教學模式的重大改進，對于微信小程序教學創新模式的應用研究也是極為重要的。

微信小程序的應用流程見圖2。由圖2可知，任課教師作為整個應用過程中的主導，可將課堂教學與微信小程序教學結合，通過課堂問卷答題形式將學生對課下視頻的掌握程度進行檢驗，可有效判斷學生對課程知識點的掌握程度，從而能夠有針對性地調整課堂教學與視頻教學，同時也可為實踐學習考核提供一定的依據。

內存占用程度是學生手機學習時需考慮的一個因素，例如超星學習通等移動學習平臺都需要用戶安裝App，即使不運行使用也仍然占用手機存儲空間。微信小程序類似于微信公眾號存儲在微信里，是微信系統的云端應用，不耗費手機存儲空間，使用快速且便捷。微信擁有8億多黏性很高的用戶，微信小程序源于微信，很容易擁有微信的用戶群，開發產品時抵達用戶更簡便，同時微信操作譬如掃碼、分享、參與活動等無須再次教育培訓。

（五）小程序教學內容

為有效解決理論知識與實踐實驗的融合問題，本次教學改革借助微信小程序，以太原理工大學李彥榮教授所著《巖土測試標準、理論與方法體系》為基礎教材，進行視頻授課。課程大綱包含五大模塊：第一模塊為土的化學性質介紹，主要進行土的酸堿度、易溶鹽和有機質等化學性質的講解;第二模塊為土的基本物理性質介紹，包括土的三相組成、粒徑級配、土的稠度、容重以及壓實性等;第三模塊為土的力學特性介紹，主要了解土的破壞準則、強度測試方法及結構性和觸變性;第四模塊為巖石物理性質介紹，包含巖石的物理性質如巖石的空隙性、密度以及水理性;第五模塊為巖石力學特性介紹，主要理解巖石的力學性質及相關測試方法。

以上五大模塊為地質工程、巖土工程及相關領域高校學生、科研工作者和企事業單位工程技術人員提供了必備的核心知識，可有效提升實踐環節的教學，有助于加深學生對理論知識的了解和掌握，有助于加強學生數據分析、思考及總結能力。

四、結語

在新經濟大發展、“新工科”大需求的背景下，高校正以培養新興技術人才的高目標來適應和滿足社會多元化的需求。基于微信小程序開發的巖土工程測試技術線上教程可有效解決傳統教學中存在的客觀問題。運用微信小程序開發設計線上課程有助于學生較好地利用碎片時間，提高學習效率。創新的教學模式需要準確把握微信使用的利弊，做到揚長避短、順應需求，才能更好地運用微信平臺。

參考文獻

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