土力學課程線上線下混合式教學改革研究

崔 猛，夏志凡，盛國君

（南昌工程學院土木與建筑工程學院 江西 南昌 330099）

土力學是土木、水利類專業的基礎核心課程，該課程在專業人才培養方案中具有承上啟下的作用[1]，其重要性不容忽視。該課程涉及的知識點、圖表、公式眾多[2]，傳統教學略顯枯燥，且課程的理論性和實踐性聯系緊密，這給實際教學帶來了較大難度[3]。同時，筆者通過調研發現，各高校的教學內容與教學方式差異不大，主要包括理論教學與實驗教學兩部分，且以理論教學為主，教學方式以線下教學為主。社會在不斷進步，各類技術也在持續更新，教學方式也應該與時俱進。為了進一步提升土力學課程教學水平，建設適應新時代要求的一流本科課程，我們需要深刻剖析目前教學中存在的問題，并在此基礎上制訂能夠有效解決問題的改革措施。

1 土力學課程教學現狀分析

土力學課程主要圍繞土的強度、變形、滲透特性展開，一般開設于第4―5 學期，前修課程包括理論力學、材料力學、結構力學、水力學等。多年來，土力學課程一直采用傳統的線下教學模式，近年來，線上教學也得到了較大范圍的推廣。無論是傳統線下教學還是線上教學，目前都存在較多問題，主要體現在以下四個方面。

1.1 課程學時不充足

筆者結合南昌工程學院（以下簡稱 “我校” ）的教學實際與其他高校的調研發現，土力學課程普遍開設于土木、水利類專業，如土木工程、水利水電工程、道路橋梁與渡河工程、城市地下空間工程、地質工程、水文與水資源工程、交通工程等，因專業需求不同，課程學時分配略有差異，但課程總時長普遍在40―50 學時之間，其中理論教學時長多在32―40 學時之間。然而，土力學的知識點較多，既有理論知識，又有工程應用，學生的理解難度相對較大，尤其是附加應力、土的壓縮與變形、抗剪強度、土壓力、地基承載力等章節內容，要想講得透徹，對于傳統線下教學方式而言，目前的課程學時可謂是捉襟見肘。

1.2 學生學習參與度不高

傳統的線下教學基本是以PPT+板書的教學模式為主，且現在的中青年教師容易忽略板書，多是對照PPT進行理論知識講解，這種授課方式能保證教學進度，但授課過程單調，學生走神、低頭、睡覺的現象普遍存在，教學效果不理想。

在線上教學過程中，教學素材、演示、視頻能夠很快插入教學中，豐富了教學內容，甚至可利用國家一流課程的線上資源輔助授課。但線上教學也存在弊端，比如，教師不能實時監督學生、學生易開小差、聊天、打游戲等。近年的線上教學經驗表明，全程線上教學的效果不理想，學生卷面成績較低。

1.3 理論教學與工程應用結合不緊密

土力學既有前修課程的理論知識，又包括有效應力原理、摩爾庫倫強度理論、朗肯/庫倫土壓力理論等土力學理論，知識點多且分散。同時，這些知識點都有具體的應用場景，能夠與工程實際結合起來。但受制于課程學時與教師自身水平，授課內容多以理論知識為主，工程案例尤其是當下典型的工程案例很少在實際教學中引用，這讓學生覺得理論知識抽象、難以理解，且在課程結束后容易忘記。同時，學生不能將所學知識與工程應用聯系起來，造成學生解釋工程現象、解決工程問題的能力太過薄弱。

1.4 課程考核不全面

課程考核是檢驗課程教學效果和教學質量的一種重要反饋形式[4]，考核方式也會在很大程度上影響學生的學習態度[5]。土力學課程的最終成績一般由試卷成績與平時成績兩大部分組成，其中試卷成績占比在70%左右，平時成績占比在30%左右，平時成績主要包括課后作業、課程實驗、考勤三部分，且線上教學與線下教學的考核方式差異不大，這種傳統的考核方式存在重結果、輕過程，評價指標不全面的問題，忽視了學生的自主學習，不利于學生學習興趣與學習熱情的培養。

上述問題的存在使得土力學的教學效果與教學質量仍有較大的提升空間，而這些問題的解決需要通過開展課程改革與教學設計來完成，并通過教學考核來驗證。

2 土力學課程線上線下混合式教學改革

線上線下混合式教學可以兼顧線上和線下教學的優點，既可以充分滿足學生的自主化、個性化學習需求，又可以發揮教師的引導作用，同時還克服了時空的限制。因此，本文也將基于線上線下混合式教學方式，對土力學課程進行如下改革與教學設計。

2.1 線上教學設計

線上教學是為了解決課程學時不足、授課內容不深、理論與實際聯系不緊密等問題，教師依托線上教學資源與學生的自主學習能力，對課程主要知識點進行系統講授，為線下教學的順利開展奠定基礎。為了增強學生線上學習的課堂代入感，強化線下教學與線上教學風格的統一性，筆者所在的教學團隊對土力學課程知識點進行了全面梳理與歸納，統計了22 個知識點，依次為：1.1 緒論、2.1 土的形成及礦物成分、2.2 土的三相組成、2.3 土的物理指標、2.4土的工程分類及土的壓實性、3.1 滲透現象及滲透規律、3.2滲透系數的測定及影響因素、3.3 二維流網及滲透力、3.4 滲透破壞及防治措施、4.1 自重應力與基底壓力、4.2 地基附加應力、4.3 飽和土體的有效應力原理、5.1 土的壓縮與固結、5.2 土的應力歷史和對壓縮曲線的修正、5.3 一維固結理論及固結度、6.1 土體抗剪強度及理論、6.2 土體抗剪強度試驗、6.3 飽和黏土與無黏性土的抗剪強度、7.1 土壓力基本概念、7.2 土壓力理論與計算、8.1 邊坡的基本概念、8.2邊坡穩定性分析。

在此基礎上，筆者所在的教學團隊錄制了各知識點的授課視頻，考慮到學生的注意力，每個知識點的視頻時長都控制在15 分鐘左右，在視頻內容上設計了問題導入、知識點講授、思考問題等環節。同時借助微信、QQ 等網絡工具，加強與學生的互動，及時跟蹤并掌握學生的線上學習效果，并在此基礎上確定線下教學內容。

錄制線上教學視頻時需要在相應知識點處插入實驗教學內容，線下實驗教學前學生通過視頻回顧相關原理與基本操作，線下教學時授課教師只需簡單闡述實驗原理、回答學生提問后即可讓學生快速進入實驗操作，留下更多時間讓學生去接觸，培養學生的動手能力和創造能力，通過感性認知加深對土性的了解，提升教學效果。

2.2 線下教學設計

線上線下混合式教學模式已經在很多課程的教學中得到使用，但普遍存在線上教學與線下教學側重點不明晰的問題，線上教學常作為線下教學的預習環節，線下教學與傳統 “灌輸式” 的教學方式差異不大，導致實際教學效果與預期存在較大差距。這一問題的出現實質上是因為沒有對教學內容進行系統設計，線下教學不能是線上教學內容的重復，而應該是線上教學的拓展與深入。

土力學課程教學要充分貫徹OBE 理念，即以學生需求為中心。因此，線下教學需要根據學生的線上學習效果，以及在互動過程中學生反饋的問題，有針對性地確定線下教學內容，包括對線上教學內容的補充說明、相關工程案例的收集等。線下教學內容不是固定不變的，尤其是工程案例，需要結合當下有代表性的工程、網絡事件、巖土工程學科熱點研究方向，以及寓言故事等，建立工程案例庫并及時更新，根據學生需求調取案例。

在具體授課方式上，線下教學需基于翻轉課堂的形式，采用問題導向、任務驅動、案例分析、技能展示等方法開展教學內容的設計。比如在課堂小組討論環節中，教師要提前準備并布置題目，明確討論方式，討論過程中教師要將討論內容向行業規范、工程實際進行引導。再如翻轉課堂環節，教師圍繞土的工程應用進行設計，如洪澇時堤防的滲透與加固、交通荷載作用下地基的沉降與變形、外部荷載作用下擋土結構的位移與失穩、降雨作用下的邊坡穩定、上部荷載作用下基礎的變形與破壞等，教師需要給出工程案例的具體信息與參考資料，明確學生分組要求、時間分配、課堂任務目標、評分標準等要素，課堂教學中要以學生為主導，教師在必要時進行引導，最終給出分析過程與解決方案。總之，線下教學內容要在線上教學的基礎上不斷完善、逐步深入、強化應用、加深了解，讓學生在掌握理論知識的基礎上，學會分析、解決工程問題，將所學知識做到有的放矢，提升課程吸引力，提高學生學習的興趣與主動性，改善教學效果。

2.3 線上線下混合式教學考核設計

土力學課程線上線下混合式教學考核包括期末考試（50%）、線上學習表現（20%）、線下課堂學習表現（20%）、實驗表現（10%）四大模塊。期末考試采用閉卷形式，試卷內容包含識記、理解、應用三個層次，設置填空題、選擇題、簡答題、計算題四種題型；線上學習表現包括知識點視頻自主學習時長與進度、簽到時間與次數、習題完成情況、互動次數與質量；線下課堂學習表現包括線下考勤情況、小組討論參與次數與質量、翻轉課堂參與次數與完成質量、課后作業完成情況；實驗表現包括實驗設備操作情況、實驗報告完成質量、課堂表現情況。土力學課程線上線下混合式教學考核體系如表1 所示。

表1 “土力學” 課程混合式教學考核體系

3 結語

土力學課程是土木、水利類專業的一門重要的專業基礎課，該課程知識點繁雜，具有較強的理論性與實踐性，教學難度大。筆者經過多年的一線教學實踐，認為線上線下混合式教學模式對土力學課程教學有更好的適用性，也將是時代所需。基于這一認識，本文對土力學課程教學現狀進行了全面分析，指出了目前教學中存在的問題，并結合這些問題開展了線上線下混合式教學設計。首先，對土力學課程內容進行了梳理與歸納，總結了22 個知識點，并針對各知識點自主錄制了線上教學視頻；其次，根據線下教學與線上教學間的完善、強化、拓展關系，明確了線下教學的內容與方式；最后，給出了線上線下混合式教學的考核體系，量化了各考核內容的成績占比，提高了教學過程中的成績占比，增強了學生學習的熱情與主觀能動性。

同時，教學是一個動態的過程，建議任課教師密切關注工程前沿技術與學科發展方向，以學生需求為核心，不斷更新完善線上、線下教學資源，改進教學設計與課程考核體系，持續提升土力學課程的教學效果與人才培養質量。