新工科背景下基于OBE理念的“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程建設(shè)研究

徐 慧 （廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

“新工科建設(shè)”[1]意在培養(yǎng)一大批多樣化、創(chuàng)新型的工程科技人才，為我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供有效的人才支撐。“OBE 教育理念”[2]是以結(jié)果作為導(dǎo)向，同時(shí)強(qiáng)調(diào)個(gè)人能力、績(jī)效責(zé)任以及個(gè)性化評(píng)定等。新工科背景下，人才培養(yǎng)成果導(dǎo)向教育理念在建筑工程技術(shù)及管理人才的教育領(lǐng)域越來越受到重視并獲得了較為明顯的育人質(zhì)量提升效果，其關(guān)注的是教育的“產(chǎn)出”，內(nèi)外需求決定目標(biāo)，目標(biāo)決定畢業(yè)要求，要求決定課程體系。

地基與基礎(chǔ)是房屋的根基，土力學(xué)是地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算的基礎(chǔ)科學(xué)，在地基及基礎(chǔ)的強(qiáng)度、變形、可靠性與穩(wěn)定性以及對(duì)結(jié)構(gòu)安全起著相當(dāng)重要的作用。“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程是眾多課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是一門較難掌握的課程。在新工科背景下基于OBE 理念“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程建設(shè)[3]的教育教學(xué)改革，對(duì)推動(dòng)工程管理專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的各類課程的高質(zhì)量發(fā)展具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 “土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程建設(shè)現(xiàn)狀

“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”是通過研究土和土體在自重與外荷載作用下的強(qiáng)度及變形規(guī)律，屬于應(yīng)用學(xué)科的同時(shí)又屬于工程技術(shù)，是集實(shí)踐性和理論性于一身的課程，目前課程建設(shè)狀況[4]如下。

1.1 課程內(nèi)容多學(xué)時(shí)少，學(xué)習(xí)難度大

“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程的理論與實(shí)踐的綜合性，決定著該課程的授課老師應(yīng)具備扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)。該課程內(nèi)容涉及土力學(xué)、地基處理、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等多方面的內(nèi)容，各章節(jié)內(nèi)容需要學(xué)習(xí)到一定深度后方能發(fā)掘其內(nèi)在聯(lián)系。而本課程學(xué)時(shí)量較少，教師很難將所有內(nèi)容細(xì)致深入地進(jìn)行講解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易感覺到吃力。

1.2 課程定位不夠準(zhǔn)確，課程內(nèi)容構(gòu)建與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)接薄弱

本課程的土力學(xué)相關(guān)知識(shí)體系是土木工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程內(nèi)容，與工程實(shí)際聯(lián)系較為密切，尤其是課程中涉及的土工試驗(yàn)直接應(yīng)用于工程實(shí)際。但學(xué)生普遍缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫鉤，課程內(nèi)容的更新又遠(yuǎn)不及專業(yè)技術(shù)發(fā)展步伐。

1.3 優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化資源欠缺，無法滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要

目前該課程的教學(xué)基本以教師口訴及課后案例閱讀為主，但部分課程內(nèi)容，例如邊坡的穩(wěn)定性分析計(jì)算、土體的變形以及地基處理方法等內(nèi)容均需要結(jié)合空間想象去學(xué)習(xí)，僅依靠學(xué)生有限的想象力很難掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，傳統(tǒng)單一的口訴教學(xué)方式在某種程度上對(duì)教學(xué)質(zhì)量是有著一定阻礙，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力得不到積極的發(fā)展。

1.4 課程考核評(píng)價(jià)方式單一，無法反映學(xué)生真實(shí)能力及水平

目前課程成績(jī)?cè)u(píng)定基本采用平時(shí)成績(jī)30%+期末考核70%來評(píng)定成績(jī)，這樣的評(píng)價(jià)方式，更多以期末的試卷來展現(xiàn)具體成績(jī)，而實(shí)際上該課程實(shí)踐和平時(shí)積累能更多地體現(xiàn)學(xué)生的能力和水平。

2 基于新工科背景下協(xié)同OBE理念的課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

在新工科背景下，應(yīng)將提高教學(xué)期望值、設(shè)置合理的挑戰(zhàn)性目標(biāo)作為“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”本科教學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)基本維度和要求。以立德樹人為根本，以工匠精神為指引，以培養(yǎng)施工員崗位能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主線，以實(shí)際工程項(xiàng)目為培養(yǎng)載體，同步對(duì)接行業(yè)崗位需求，建設(shè)“單項(xiàng)能力→實(shí)踐能力→綜合能力”的“逐步遞進(jìn)式”的能力培養(yǎng)體系，如圖1所示。

圖1 “逐步遞進(jìn)式”能力培養(yǎng)體系

在“單項(xiàng)能力→實(shí)踐能力→綜合能力”逐步遞進(jìn)式能力培養(yǎng)體系要求下，培養(yǎng)的“單項(xiàng)能力”為巖土工程勘察報(bào)告閱讀、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案閱讀、地基基礎(chǔ)工程案例分析等能力；培養(yǎng)的“實(shí)踐能力”為土的各項(xiàng)特性測(cè)定及分析、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、常見地基處理方案編制等能力；培養(yǎng)的“綜合能力”為技能競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等能力。結(jié)合不同學(xué)期、不同班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時(shí)考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和層次水平，靈活設(shè)定教學(xué)目標(biāo)。

3 基于新工科要求協(xié)同OBE理念進(jìn)行教學(xué)模塊內(nèi)容優(yōu)化

新工科背景下“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程的教學(xué)要求時(shí)時(shí)督促學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)接受。因而，在授課時(shí)以學(xué)生接受情況及課程連貫性為基礎(chǔ)，將課程內(nèi)容進(jìn)行分模塊處理，對(duì)于重點(diǎn)模塊重點(diǎn)講授，對(duì)于非重點(diǎn)模塊以了解認(rèn)知為導(dǎo)向進(jìn)行學(xué)習(xí)，以重點(diǎn)掌握為基本要件，以導(dǎo)向?qū)W習(xí)為興趣引導(dǎo)，既能有助于學(xué)生在課堂上完成應(yīng)當(dāng)完成的教學(xué)任務(wù)，又能激發(fā)學(xué)生課下主動(dòng)延伸學(xué)習(xí)的積極性。

如表1 所示，將課程內(nèi)容進(jìn)行四個(gè)模塊處理，按照模塊內(nèi)容及目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)，既保證了知識(shí)的連貫性，又便于學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。這四個(gè)模塊體系在內(nèi)容上層層遞進(jìn)，理論知識(shí)由淺入深。模塊一是課程入門介紹及土力學(xué)基礎(chǔ)識(shí)的學(xué)習(xí)，模塊二是土力學(xué)變形理論分析及基礎(chǔ)工程學(xué)習(xí)，模塊三是土壓力理論知識(shí)及巖土工程勘察學(xué)習(xí)，模塊四是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算及地基處理學(xué)習(xí)，四個(gè)模塊環(huán)環(huán)相扣，邏輯連接強(qiáng)，方便課程教學(xué)和學(xué)習(xí)。

表1 授課內(nèi)容及目的模塊表

在模塊內(nèi)容中增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，明確教學(xué)期望，突出應(yīng)用地位。在模塊1 中加入土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定實(shí)踐實(shí)訓(xùn)，鍛煉學(xué)生對(duì)土的基本性質(zhì)的測(cè)定能力；在模塊2 中加入實(shí)際項(xiàng)目的地基土體壓縮沉降量的計(jì)算，鍛煉學(xué)生對(duì)土的壓縮性的理論知識(shí)和實(shí)踐項(xiàng)目聯(lián)系能力和實(shí)操能力；在模塊3 中加入土的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及實(shí)踐巖土工程勘察報(bào)告實(shí)訓(xùn)，鍛煉學(xué)生的實(shí)際試驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，鍛煉實(shí)踐巖土工程勘察報(bào)告的閱讀能力和分析能力；在模塊4 中引入典型的實(shí)踐工程案例講解分析，鍛煉學(xué)生對(duì)實(shí)踐工程勘察及地基處理的認(rèn)知能力。通過對(duì)不同工程的設(shè)計(jì)計(jì)算和案例分析，增加課程的實(shí)踐性，提高學(xué)生解決工程問題的應(yīng)用能力。

4 基于新工科背景下協(xié)同OBE理念的課程全方位立體化教學(xué)模式設(shè)定

“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程內(nèi)容多貼近工程實(shí)際，多門課程與教學(xué)內(nèi)容交叉融合，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為主線，以運(yùn)用課程理論知識(shí)解決復(fù)雜工程問題為教學(xué)目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)引入主動(dòng)化教學(xué)方法，建立線上教學(xué)及虛擬仿真教學(xué)資源，逐步形成線上線下相互融合的立體化教學(xué)模式。堅(jiān)持“學(xué)為根本、訓(xùn)為基礎(chǔ)、賽為助力、創(chuàng)為提升、服為延伸”，最終形成五位一體的課程教學(xué)模式，如圖2所示。

圖2 五位一體的課程教學(xué)模式

學(xué)為根本，也就是教師以基本課程內(nèi)容為依托，借助課堂內(nèi)的理論教學(xué)設(shè)計(jì)，采用多媒體PPT 與教室板書相結(jié)合的教學(xué)方法。多媒體PPT可向?qū)W生提供大量的工程圖片、動(dòng)畫和視頻，形象且直觀展示現(xiàn)場(chǎng)情況；對(duì)于一些較難的理論公式計(jì)算推導(dǎo)時(shí)，可以借助黑板板書書寫并記錄整個(gè)推導(dǎo)過程。與此同時(shí)，可向?qū)W生提供一些相關(guān)的精品課程網(wǎng)址，配合在線課程，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)全覆蓋式學(xué)習(xí)。同時(shí)，采用課程內(nèi)的作業(yè)練習(xí)以及線上小組任務(wù)的完成為驅(qū)動(dòng)，學(xué)做融合，課后可采取網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)進(jìn)行交流和答疑，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)后的融會(huì)貫通。

訓(xùn)為基礎(chǔ)，也就是以試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)為實(shí)操應(yīng)用。可通過錄制實(shí)驗(yàn)操作步驟、操作要求、計(jì)算結(jié)果分析等內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，播放給學(xué)生觀看，同時(shí)將各種范例圖片發(fā)送給學(xué)生，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。利用課堂試驗(yàn)演示性教學(xué)的同時(shí)，讓學(xué)生能夠?qū)嶋H接觸土工試驗(yàn)。為了避免因課時(shí)不足導(dǎo)致無法完整地按照規(guī)范要求進(jìn)行土工試驗(yàn)，可以借助虛擬仿真試驗(yàn)平臺(tái)。在借助校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)基地之余，也可以實(shí)現(xiàn)土工試驗(yàn)的模擬性操作、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析。

以賽促學(xué)，課內(nèi)外實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中小組間的評(píng)比賽和職能技能大賽都是以賽促學(xué)的最好方式。如土中應(yīng)力的計(jì)算分析、地基土體最終沉降量的計(jì)算、地基承載力計(jì)算、基礎(chǔ)底面尺寸設(shè)計(jì)和單樁豎向承載力計(jì)算等難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以設(shè)立“課前預(yù)習(xí)（提出問題）+課后解疑（生生互評(píng)）”的小組合作學(xué)習(xí)模式。學(xué)習(xí)小組可設(shè)置為3～5 人一組，課前根據(jù)具體任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)，并提交學(xué)習(xí)成果，小組間進(jìn)行評(píng)比打分，最后由教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)，此過程可結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)及在線課程進(jìn)行。小組比賽成績(jī)優(yōu)異者，可由教師推薦參加職能技能比賽。以學(xué)贏賽，相互配合，實(shí)施“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促創(chuàng)”的教學(xué)實(shí)踐模式，用以促進(jìn)學(xué)生職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，是依托于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的實(shí)踐訓(xùn)練，通過各類專題講座以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，讓學(xué)生了解建設(shè)行業(yè)熱點(diǎn)問題，鼓勵(lì)大學(xué)生組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)并參與科研，增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)及能力。通過專題講座、項(xiàng)目實(shí)踐、科研論文和技能大賽等，提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

產(chǎn)學(xué)服務(wù)，是指借助合作企業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)社會(huì)的能力，提升課程的服務(wù)產(chǎn)業(yè)能力。在畢業(yè)實(shí)習(xí)或寒暑假期，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、比賽能動(dòng)性、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等，借助校企合作平臺(tái)，到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)，以學(xué)服崗，以崗促學(xué)。

5 基于新工科背景下協(xié)同OBE理念的課程合理考核評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程是理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅單純地參考平時(shí)考勤、作業(yè)、期末試卷成績(jī)疊加的考核形式顯然是不合理的。因此，根據(jù)課程性質(zhì)，采用“理論基礎(chǔ)知識(shí)掌握度+平時(shí)表現(xiàn)+土工試驗(yàn)操作能力”三個(gè)方面整合考核評(píng)價(jià)。具體各方面考核內(nèi)容及占比如表2所示。

表2 課程考核評(píng)價(jià)體系

課程理論知識(shí)是所有能力的基礎(chǔ)，根據(jù)土的基本物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、常見地基處理方式等內(nèi)容，將隨堂練習(xí)、在線課程學(xué)習(xí)結(jié)合具體模塊內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合測(cè)驗(yàn)考核，每次作業(yè)或測(cè)驗(yàn)滿分均為100 分，再根據(jù)占比綜合打分。

平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生在各項(xiàng)活動(dòng)的參與情況，每項(xiàng)活動(dòng)滿分設(shè)置為100 分，按照活動(dòng)參與活躍度進(jìn)行考量，具體分值由小組組長(zhǎng)記錄，由小組間互相核查，既促進(jìn)學(xué)生參與積極性，也便于學(xué)生之間相互參考比較。

為加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)際上手操作能力[4]，在考核評(píng)價(jià)過程中考慮土工試驗(yàn)操作能力。從基礎(chǔ)土工實(shí)驗(yàn)中選出具有代表性[5]的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如土的密度實(shí)驗(yàn)、土的比重實(shí)驗(yàn)、土的天然含水率實(shí)驗(yàn)、土的界限含水率實(shí)驗(yàn)、土的直接剪切實(shí)驗(yàn)、土的側(cè)限壓縮固結(jié)實(shí)驗(yàn)以及土的三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行單項(xiàng)計(jì)分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核中將基礎(chǔ)知識(shí)、儀器操作、數(shù)據(jù)處理以及職業(yè)素養(yǎng)等內(nèi)容納入其中。由于每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)及重要性各不相同，可根據(jù)所選實(shí)驗(yàn)的重要程度和難易性對(duì)每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置權(quán)重系數(shù)。每項(xiàng)試驗(yàn)滿分均設(shè)置為100 分，實(shí)驗(yàn)前對(duì)學(xué)生隨機(jī)提問，專業(yè)理論知識(shí)分值為20 分，按《土工實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GBT 50123-2019）評(píng)定，儀器操作分值為30分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫規(guī)范程度分值為25 分，職業(yè)素養(yǎng)分值為15 分，考勤分值為10 分，最終結(jié)合權(quán)重系數(shù)，計(jì)算實(shí)踐考核分值。

6 結(jié)語

本文對(duì)“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程采用OBE 教育理念進(jìn)行課程建設(shè)，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，從實(shí)際崗位要求出發(fā)，以成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核評(píng)價(jià)。充分利用各方位的教學(xué)資源，最大化地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，提高教育教學(xué)的效果，更好地響應(yīng)國(guó)家推行“新工科”建設(shè)的號(hào)召，為學(xué)生走向社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展。