基于四模式協(xié)同的基礎(chǔ)工程科普教學方法研究

［摘 要］ 在科教興國戰(zhàn)略背景下，科普工作受到國家和社會的高度重視。目前，我國交通事業(yè)圍繞智慧、安全、綠色三個維度重點發(fā)展。但基礎(chǔ)工程作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，鮮有學者針對其開展科學普及工作。因此，面向中小學生開展基礎(chǔ)工程科普工作，樹立強國意識、培養(yǎng)創(chuàng)新和工匠精神、提升生態(tài)保護意識，顯得尤為迫切。基于此，擬定了基礎(chǔ)工程科普教學方法：以基礎(chǔ)工程發(fā)展歷程和建設(shè)需求為切入點，展開知識點整理并融入新的科研成果，搭建時空三維基礎(chǔ)工程科普知識框架；以思政建設(shè)為引領(lǐng)，構(gòu)建基礎(chǔ)工程科普知識體系，讓中小學生輕松自然地接觸相關(guān)知識點；深入受眾群體，通過座談?wù){(diào)研等方式獲得基礎(chǔ)工程科普知識體系的前置性反饋修改意見，進一步修改完善科普知識體系，形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協(xié)同的科普教學方法。

［關(guān)鍵詞］ 基礎(chǔ)工程；科普教學；四模式協(xié)同

［基金項目］ 2021年度中國交通教育研究會教育科學研究課題“基于微課模式的‘基礎(chǔ)工程’課程思政教育研究”（JTYB20-111）；2022年度長安大學國際教育教學改革項目“面向來華留學生‘土力學’專業(yè)名詞中英對照微課視頻設(shè)計研究”（300108221106）

［作者簡介］ 薛志佳（1990—），男，遼寧義縣人，博士，長安大學公路學院副教授，主要從事土力學與基礎(chǔ)工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）33-0132-04 ［收稿日期］ 2023-05-24

引言

科普工作是提高全民族科學文化素質(zhì)、弘揚科學精神的重要舉措，是實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵路徑，受到了國家和社會的高度重視［1］。我國科普事業(yè)蓬勃發(fā)展，公民科學素質(zhì)快速提升。與此同時，當今科普越來越呈現(xiàn)出理念、手段、方式、機制的新變化，人們對科普的需求也日趨前沿化、精細化、分眾化［2］。這就要求我們在進行科普時要更加注重科普內(nèi)容的及時更新、科普方向的多元化及科普受眾的分類精細化［3］。截至目前，中國綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施總規(guī)模已位居世界前列［4］。但是，如果在對基礎(chǔ)工程進行設(shè)計時未充分重視一些有可能影響建筑物穩(wěn)定性的因素，則會導致一系列工程災害問題。例如，上海展覽中心館在建成之后由于中央大廳實際沉降遠大于預計沉降，導致室內(nèi)外連接的水、暖、電管道斷裂，影響了展館的使用；上海閔行區(qū)一在建13層樓水平力超過樁基抗側(cè)能力，導致了房屋整體傾倒倒塌［5］。以上述事例為科普引入點，能夠極大地激發(fā)中小學生的學習興趣。根據(jù)上述背景，本文剖析了目前關(guān)于基礎(chǔ)工程科普的缺失，以基礎(chǔ)工程發(fā)展歷程和建設(shè)需求為切入點，搭建時空三維基礎(chǔ)工程科普知識框架，構(gòu)建基礎(chǔ)工程科普知識體系，最終形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協(xié)同的科普教學方法。通過面向中小學生開展基礎(chǔ)工程科普工作，樹立強國意識，培養(yǎng)創(chuàng)新和工匠精神，提升生態(tài)保護意識。

一、加強中小學生科普教育的緊迫性和可行性

（一）加強中小學生科普教育的緊迫性

改革開放以來我國創(chuàng)造的經(jīng)濟奇跡，既得益于國家方針政策，也得益于科學技術(shù)的進步。“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力”這一思想已被人們普遍接受。然而目前，我國部分科技水平還處于跟跑狀態(tài)，核心科技創(chuàng)新還處于“卡脖子”狀態(tài)［6］。在這種背景下，要培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力的全面發(fā)展人才，必須從中小學生抓起，這是我國新時代現(xiàn)代化建設(shè)的迫切需要，也是國民教育培養(yǎng)人才目標的必然選擇。同時，加強中小學生科普教育也可以使學生處于科學的氛圍環(huán)境中，有效地彌補中小學生缺乏獨立思考和創(chuàng)新精神的弊端［7］。另外，中小學生正處于世界觀、人生觀、價值觀的形成階段，開展科普教育活動不僅有助于培養(yǎng)他們科學地看待事物的態(tài)度，還可以增強愛國主義情感，為我國培養(yǎng)一大批具有科學家潛質(zhì)的群體提供一定的基礎(chǔ)［8］。

（二）開展中小學生科普教育的基礎(chǔ)

《中華人民共和國科學技術(shù)普及法》（以下簡稱《科普法》）于2002年6月29日頒布實施。經(jīng)過20多年對《科普法》的實施和宣傳，我國的科普事業(yè)得到了快速的發(fā)展，科普領(lǐng)域已經(jīng)具備一定數(shù)量的科普基礎(chǔ)設(shè)施，科普活動也逐漸豐富。我國科普法律體系持續(xù)不斷完善，為有效開展科普活動、提升中小學生科學素質(zhì)水平提供了堅實的基礎(chǔ)［9］，除在固定科普場所進行科學知識的傳播外，還有網(wǎng)絡(luò)視頻等的傳播方式［10］，都為開展中小學生科普教育提供了基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)工程科普教學研究團隊成員既有科普經(jīng)驗豐富（發(fā)布知識類視頻共8 000萬點擊量）的青年骨干教師，又有從事基礎(chǔ)工程科研與教學工作20余年的資深教授，也有從事智能綠色交通的青年骨干教師；既有公路交通博物館的固定人員，又有從事中小學一線教學和管理人員，包括偏遠鄉(xiāng)村小學的一線教師和管理人員。長安大學公路交通博物館入選了國家交通運輸科普基地和全國科學教育基地，可為本教學方法提供虛實結(jié)合的科普素材。

二、基礎(chǔ)工程內(nèi)容和科普教育總思路

（一）基礎(chǔ)工程的內(nèi)容

基礎(chǔ)工程是一門具有悠久的歷史的學科，主要包括淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)及沉井基礎(chǔ)三大類，每種基礎(chǔ)又有不同的類型、構(gòu)造、設(shè)計計算方法、施工程序等。基礎(chǔ)的選型不僅要因地制宜，而且要根據(jù)其上部結(jié)構(gòu)共同決定。雖然基礎(chǔ)工程有大量的基本理論和基本概念，但是基礎(chǔ)工程更加側(cè)重實踐，這就要求我們不僅要掌握基礎(chǔ)工程的理論部分，還要深入基礎(chǔ)工程的實踐。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，基礎(chǔ)工程也開始應用到海洋、交通、能源等領(lǐng)域，并且產(chǎn)生出了許多創(chuàng)新性的技術(shù)。例如，大直徑樁基礎(chǔ)及導管架基礎(chǔ)在海洋工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用；樁承式路堤技術(shù)在交通領(lǐng)域被廣泛采用；螺桿樁、螺紋樁基礎(chǔ)也應用到了能源領(lǐng)域［11］。

（二）基礎(chǔ)工程科普的總思路

目前，針對中小學生的專業(yè)性科普存在許多問題，比如，關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的科普講座較少；中小學課本存在關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容的科普不足；科普中思政元素融入較為生硬；缺乏實踐性的科普形式；科技創(chuàng)新與科學普及未能有效地融合等。由于基礎(chǔ)工程是一門理論內(nèi)容多且實踐性較強的學科，為了讓中小學生更好地理解基礎(chǔ)工程、激發(fā)其對基礎(chǔ)工程的求知欲，在科普中要增加實踐性的環(huán)節(jié)。根據(jù)基礎(chǔ)工程較難理解這一特點，在開展基礎(chǔ)工程科普時要采用淺顯易懂的方式。為增強中小學生的愛國主義情感，在科普中要注重結(jié)合具體工程的歷史背景，潤物無聲地融入思政元素。同時，在科普過程中也要結(jié)合具體工程實例，加強中小學生的工程倫理素養(yǎng)。

三、針對中小學生群體的基礎(chǔ)工程科普方案

基于基礎(chǔ)工程科普的總思路，結(jié)合中小學生科普面臨的問題，現(xiàn)提出針對中小學生的基礎(chǔ)工程科普方案，具體如下。

（一）堅持以思想政治教育為引領(lǐng)

擬選用能激發(fā)中小學生好奇心的時空穿越形式，以第一人稱視角、以具體工程為時空穿越主線，將各個知識點串聯(lián)在生動有趣的故事情節(jié)中，讓中小學生沉浸在故事情節(jié)中。與此同時，在故事背景、故事情節(jié)、結(jié)尾總結(jié)中適當?shù)厝谌胨颊兀瑢⑺颊逃┎逶谥R教育中，潤物無聲，做到堂堂有思政、課課有穿插［12］，以達到“寓教于樂、以德樹人”的作用。

（二）契合中小學生的認知程度

針對一些相對抽象且枯燥的基礎(chǔ)知識，如橋梁基礎(chǔ)的組成結(jié)構(gòu)及其各結(jié)構(gòu)的作用，可采用形象易懂的卡通圖片或手繪圖的形式來展示其結(jié)構(gòu)，輔以順口的歌謠進行描述，并在手繪圖中填充顏色，增強其趣味性和可讀性，有助于讀者充滿想象力地深入了解相關(guān)科學知識。針對在不良地質(zhì)或極端氣候下基礎(chǔ)工程維護與建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)知識，可結(jié)合現(xiàn)有的豐富科研資源和國內(nèi)外最新的科研成果并輔以現(xiàn)場圖片說明。

（三）以搭建時空三維基礎(chǔ)工程知識框架為基礎(chǔ)

擬以中國基礎(chǔ)工程發(fā)展歷程、交通強國背景及公路工程建設(shè)需求為切入點，從基礎(chǔ)工程的角度整理基礎(chǔ)工程重要知識點。廣泛融入國內(nèi)外相關(guān)的最新科研成果，深入結(jié)合申請人團隊的豐富科研資源，綜合運用家族譜系及工程目標導向等方法，建立基礎(chǔ)工程核心知識框架。同時，應充分考慮中小學生的認知程度，兼顧趣味性，并以激發(fā)學生好奇心為目標。簡單來說，首先以時空穿越故事為背景，從未來（公元2100年）向秦朝時期穿越，隨后不斷穿越到不同時代；其次，在不同時代的重點工程中融入思政元素，以達到“寓教于樂、立德樹人”的作用；最后，形成基礎(chǔ)工程科普知識體系。

（四）打造書籍—視頻—公眾號—講座四模式協(xié)同的科普教學方法

將形成的科普知識體系初稿，分發(fā)給長安大學附屬學校、聚糧屯鎮(zhèn)中心小學等中小學生、學生家長、一線教師和管理人員。之后，項目團隊以問卷或者座談的形式向以上人員征求意見，形成一手的修改意見報告，進一步修改完善科普知識體系，形成科普知識體系定稿。基于該定稿，插入相關(guān)的繪圖，出版中小學生喜歡閱讀的科普圖書。科普視頻時長一般不超過3分鐘，需要對科普圖書中的文字內(nèi)容進行適當整理，形成新的視頻文案。同時，搜集與定稿相關(guān)的圖片和視頻素材，關(guān)鍵內(nèi)容輔以手繪和板書視頻等資料。根據(jù)文案錄制視頻，插入素材資料，剪輯后形成科普視頻；將科普視頻的文案內(nèi)容與關(guān)鍵內(nèi)容的圖片整理，形成科普公眾號文章；根據(jù)科普知識體系定稿內(nèi)容，深入長安大學附屬學校、聚糧屯鎮(zhèn)中心小學開展科普講座。通過以上手段全面形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協(xié)同的科普教學方法。

（五）擬達到的基礎(chǔ)工程科普目標

知識目標是能夠描述有關(guān)基礎(chǔ)等概念、能夠判別不同類型的基礎(chǔ)形式；能力目標是能夠?qū)A(chǔ)工程中的智慧和雙碳元素有奇思妙想的想法，能夠簡要分析1～2個基礎(chǔ)工程問題的成因；素養(yǎng)目標是了解中國基礎(chǔ)工程發(fā)展歷程，樹立基礎(chǔ)工程強國思維，提升生態(tài)保護意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，鑄造工匠精神，增強民族自豪感。將歷史背景強、涉及面廣、知識點多且不易直觀觀測的基礎(chǔ)工程知識點，構(gòu)建形成系統(tǒng)的核心知識框架。

結(jié)語

本文針對中小學生有關(guān)基礎(chǔ)工程的科普，提出了以搭建時空三維基礎(chǔ)工程知識框架為基礎(chǔ)，堅持以思想政治教育為引領(lǐng)，構(gòu)建基礎(chǔ)工程科普知識體系，打造書籍—視頻—公眾號—講座四模式協(xié)同的科普教學方法，形成了中小學基礎(chǔ)工程科普教育的新思路。在這種思路下，有助于提高基礎(chǔ)工程科普的水平，激發(fā)中小學生對基礎(chǔ)工程學習的興趣。同時，能幫助中小學生樹立基礎(chǔ)工程強國意識，培養(yǎng)創(chuàng)新和工匠精神。

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Teaching Method of Foundation Engineering Popularization of Science with Four Modes

XUE Zhi-jia1， DING Pan-pan1， MENG Yang2

（1. School of Highway， Chang’an University， Xi’an， Shaanxi 710064， China; 2. Juliangtun Town Central Primary School， Jinzhou， Liaoning 121113， China）

Abstract： Under the background of the strategy of rejuvenating the country through science and education， popularization of science has been highly valued by the country and society. At present， our transportation industry focuses on the development of wisdom， safety and green. However， as an important part of transportation infrastructure， few scholars carry out scientific popularization work on foundation engineering. Therefore， it is particularly urgent to carry out popularization of science of foundation engineering for primary and middle school students， establish a sense of power， cultivate innovation and craftsman spirit， and enhance the awareness of ecological protection. Therefore， this paper draws up the foundation engineering popularization of science teaching scheme： starting from the development history and construction needs of foundation engineering， the knowledge points are sorted out and integrated into new scientific research results to build the space-time three-dimensional basic engineering popular science knowledge framework; Guided by ideological and political construction， a knowledge system of science popularization of foundation engineering should be established so that primary and middle school students can easily and naturally contact relevant knowledge points; By going into the middle of the audience group and obtaining the pre-feed back and modification opinions on the popularization of science knowledge system of foundation engineering through discussion and research， etc.， the popularization of science knowledge system is further modified and improved to form the popularization of science teaching method of book-video-public account-lecture.

Key words： foundation engineering; popular science teaching; four-mode collaboration