基于信息網絡技術的《土力學與地基基礎》課程教學模式創(chuàng)新研究

路維，楊建功

（北京科技大學天津學院，天津）

一 引言

近年來，在創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略和教育改革發(fā)展規(guī)劃的指引下，我國高等學校課堂教學模式一直在嘗試進行各種變革。隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，在線教育迅速崛起，改變了傳統(tǒng)教育的教學模式，尤其以微課、翻轉課堂等在線教育模式的改革成效較為突出[1]。《土力學與地基基礎》課程是一門土木工程專業(yè)必修基礎課，是通過研究土的滲透性、土的變形、土的強度的問題，為工程安全提供科學對策，既屬于應用學科又屬于工程技術，是一門實踐性和理論性均較強的課程。傳統(tǒng)教學模式下，《土力學與地基基礎》課程授課課時少、內容多，課堂教學拓展空間嚴重受限。

二 《土力學與地基基礎》課程教學難點

1925年太沙基出版了世界上第一本《土力學》專著，開創(chuàng)了土木工程這一新的學科。幾十年來，這門學科蓬勃發(fā)展，形成了完整的理論體系，并在工程實踐中發(fā)揮了重大作用[2]。歷時70多年的學科歷史，土力學盡管已有一些成熟的理論，但仍有亟待完善、深入研究的方向。同時，土體是一個復雜的主體，使得以其為研究對象的土力學學科注定不能一成不變，需要結合實際不斷地完善及發(fā)展自身理論[3]。

（1）課堂教學既要保持知識體系完整性和系統(tǒng)性，遵守循序漸進的教學規(guī)律，又要與時俱進的結合現(xiàn)代工程實踐案例輔助完成理論教學任務。由于現(xiàn)代工程實踐案例大多具有學科交叉性，技術的綜合性，形態(tài)的多樣性，結合課程內容萃取案例，營造理論聯(lián)系實際的創(chuàng)新教學生態(tài)，是本課程教學創(chuàng)新的主要難點。

（2）《土力學與地基基礎》傳統(tǒng)的課堂的教學方式對于超過100人的大班授課存在較為明顯的問題。突出體現(xiàn)在課堂教學管理難度變大、課堂教學互動性組織困難，導致部分學生學習興趣降低，學習的主動性和積極性難以維持和提高，是本課程教學創(chuàng)新的另一難點。

（3）“小組式”實驗教學，模式陳舊固化，問題突出，亟待解決。

本課程配套的實驗課程由于客觀原因一直是以學生分組形式開展。“小組式”實驗教學雖然做到了訓練覆蓋全面，但由于模式陳舊固化，存在實驗報告抄襲、教學效果反饋不真實，造成教學中實驗能力、解決問題能力的培養(yǎng)缺失。

三 課程教學改革措施

為解決以上教學難點問題，依托互聯(lián)網，突破傳統(tǒng)“灌入式”課堂教學，創(chuàng)新教學模式，引導學生全時空、全過程學習，以實現(xiàn)掌握課程重要知識點及專業(yè)技能的目標。擬采用工程實踐與課堂教學緊密結合為特點的教學方法，來提高學生學習興趣，加深學生對知識的理解程度，培養(yǎng)學生快速學習、終身學習和批判性思維的能力和素養(yǎng)，從而達到人才培育的目的，同時為其他專業(yè)課程提供教學改革和創(chuàng)新的經驗。

（1）教學模式創(chuàng)新。立足于兩性一度的金課標準，以“從工程中來，到工程中去”為設計依據(jù)，創(chuàng)新構建課堂教學“內循環(huán)”模式，形成以“案例引入-問題分析-例題講解-工程應用-小結思考”為板塊的課堂教學“內循環(huán)”新模式。首先以案例引入為導向，注重案例的實效性與時政性；以問題分析為核心，分析過程中注重線上線下混合互動；以例題講解為鞏固，強化知識的掌握；以工程應用為深化，注重理論與實踐相結合。

下面以講解土的抗剪強度理論知識點為例對板塊化教學進行闡述，以2020我國山體滑坡事故統(tǒng)計為例，引出本節(jié)課要解決的四個問題，如圖1所示；問題分析板塊首先給出抗剪強度的定義，然后通過摩爾-庫侖強度理論得到土體是否發(fā)生強度破壞的判據(jù)，并借助三軸實驗進行講解如圖2所示；例題講解板塊緊扣引入的案例，仍然以滑坡作為例題的背景如圖3所示，通過例題講解鞏固本節(jié)課所學的知識點；從邊坡穩(wěn)定性分析、擋土結構物破壞和地基承載力破壞三個方面進行工程應用的介紹，如圖4所示，加深本節(jié)課所學的知識。

圖1 案例引入

圖2 問題分析

圖3 例題講解

圖4 工程應用

5個模塊創(chuàng)新構建了課堂教學“內循環(huán)”模式。讓學生從自身專業(yè)的角度，去切實感受這門專業(yè)課在工程實踐中的重要性，提高學生應用專業(yè)理論解決實際問題的意識與能力，真正感受到知識的“力量”。

（2）選用多樣化信息技術進入課程教學。貫通課堂教學“外循環(huán)”，加強“課前-課中-課后”的緊密聯(lián)系，拓展學生學習空間，進一步激發(fā)學生學習專業(yè)課程的主觀能動性。

課前自主學習及智能化學情分析：教師通知學生進行線上課前預習，并在后臺查看學生自主學習情況(任務點完成情況、自主學習時長、單元測試答題情況)，根據(jù)統(tǒng)計結果對自主學習滯后的同學進行提醒督學。并根據(jù)“學情分析單”的真實反饋，將課程所需的知識回顧和背景，采取“照單下菜”的方式，依學生需求做好答疑解惑的充分準備，如圖5所示；課中依托信息技術，設立線上隨堂測試環(huán)節(jié)，實時掌控學生對知識的掌握情況，調動學生的學習興趣，提升學生課堂參與度，如圖6所示。課后為幫助學生回顧反芻課堂內容，開展課堂實錄，學生課后可回放實錄鞏固所學內容，提供線上線下“雙通道”教學服務支持。

圖5 課前學情調研分析

圖6 課中線上答題互動

（3）新形態(tài)實驗手冊引入實驗教學。土力學是一門實驗性很強的學科，在學習土力學基本概念、基本理論的同時，穿插進行一定數(shù)量的土工實驗課，可充分調動學生的學習主動性和學習興趣 鞏固和加深“土力學”課程的理論知識，有利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和研究創(chuàng)新能力，為今后從事工程設計、施工和研究工作奠定堅實的基礎[4]。

新形態(tài)實驗手冊依據(jù)國家標準《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999編制而成，除了包含常規(guī)的試驗目的、試驗原理、試驗設備、試驗步驟、成果整理方法等內容，以二維碼的形式增加了模擬試驗動畫，這樣學生在自學時就能對土力學試驗進行操作，大大提到了學習效率，并在一定程度上緩解了實驗儀器不足的缺陷。

四 成效

近三年，學生的課程平均成績、優(yōu)良率有顯著提高，不及格率在逐年下降。同時，也得到了學生們的高度好評，也提升了課程的滿意度。此外我們還通過校企合作，形成了“訂單式”人才的培養(yǎng)方式，近3年累計定向輸送畢業(yè)生208人，根據(jù)用人單位的反饋，部分畢業(yè)生成為技術骨干或重點培養(yǎng)對象，實現(xiàn)了教學中立德樹人的目標。

五 結語

“互聯(lián)網+教育”背景下，以“學生為中心”的教育理念正在不斷深入教學實踐中，課程團隊針對教學過程精心雕琢，反復打磨，旨在讓學生學的有興趣、有收獲、有啟發(fā)，教師教的有意思、有意義、有思想。牢固立足“以學生為中心”的理念，以“理論-實踐”一體化為目標導向，進行教學模式革新，將多樣化的教學方法與信息技術有機結合，激發(fā)學生學習熱情，吸引學生參與教學全過程，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，強化學生建立模型、知識綜合應用、實驗設計及理論分析的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，為后續(xù)學習和工作打下牢固的基礎。