基于“一流課程”建設的土力學教學方案設計探索

摘 要 “一流課程”建設對新工科時代的專業課程教學提出了更高的要求，高校應通過合理設計教學方案，達到知識傳授、能力培養、價值引領的目的。文章以土木工程專業核心課程土力學為例，從教學目標分析、教學重難點分析、教學策略和步驟、教學過程設計、板書設計、教學評價等方面，探討基于“一流課程”建設的教學方案設計，為提升專業課程教學質量提供參考。

關鍵詞 一流課程建設；教案設計；課程思政；土力學

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.23.014

Exploration of Soil Mechanics Teaching Plan Design Based on

the Construction of \"First Class Curriculum\"

ZHANG Weibing， TANG Lian， LYU Longlong

（1.School of Civil and Hydraulic Engineering， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021;

2.Efficient Utilization of Modern Agricultural Water Resources in Arid Areas， Engineering Research Center of the

Ministry of Education， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021）

Abstract The construction of \"first-class courses\" has put forward higher requirements for the teaching of professional courses in the new era of engineering. Universities should achieve the goals of knowledge imparting， ability cultivation， and value guidance through reasonable design of teaching plans. Taking the core course of soil mechanics in civil engineering as an example， this article explores the design of teaching plans based on the construction of \"first-class courses\" from the aspects of teaching objectives analysis， teaching key and difficult points analysis， teaching strategies and steps， teaching process design， blackboard design， and teaching evaluation， providing reference for improving the quality of professional course teaching.

Keywords first-class curriculum construction; lesson plan design; course ideology and politics; soil mechanics

立德樹人、提升課程的高階性、突出創新性、增加挑戰度、消滅“水課”是新時代一流本科課程建設的根本要求[1]。如何在專業課程的教學實踐中實質性體現“兩性一度”及有效地傳遞思政內容，是專業教師面臨的難題。教學方案設計（以下簡稱“教案設計”）是實現高質量教學的關鍵，也是課程思政元素成功融入的重要環節[2]。輕教案設計、重課堂講授，缺乏總體設計，尤其是課程思政視域下的教案設計，造成課程思政元素的融入生硬、牽強[3]。相較而言，工科專業課程教案設計有其自身的工程背景特點，需要教師在認真分析知識點的前后銜接、課堂要素分配及充分挖掘思政元素的前提下開展。

一份完整的教案設計應當包括教學目標分析、重難點分析、教學策略和步驟、過程設計、板書設計、教學評價6個部分。這里以《土力學》第三章土的滲透性與滲流穩定中第三節滲透力與滲透變形的內容為例，探索基于“一流課程”教學的教案設計。

1" 教學目標分析

教學目標分析要從知識、能力、素質及情感價值目標等方面進行。其中知識目標著重強調對理論知識的理解與掌握程度；能力目標則側重運用理論知識去解決工程問題的能力；素質目標主要體現為對工程師基本素養的要求。而情感價值目標則是結合課程思政元素培養學生樹立愛崗敬業、追求精益求精的工匠精神、嚴謹求實的工作作風、敢于質疑和探究的科學精神[4]。為此，在教學設計中要根據教學內容的契合度進行具體分析、恰當融入，達到“潤物無聲、鹽溶于水”的效果[5]。

滲流及其穩定性問題是土力學研究的三大問題之一，其目標包括：①讓學生掌握有關滲流的理論知識。②結合國內外典型工程事故案例，如美國Teton壩和我國九江大堤潰口事故，讓學生意識到滲流對工程安全的重要性，樹立敬畏之心，恪守職業道德，培養愛崗敬業，終身負責的職業態度。③結合典型成功案例介紹，如我國港珠澳大橋海底隧道，6.7公里滴水不漏，再一次創下了中國建造水準的巔峰，讓學生引起共鳴，從內心深處激發其專業自豪感和精益求精的大國工匠精神，同時培養學生樹立嚴謹、嚴肅、嚴格、嚴密的科學精神。

2" 教學重難點分析

教學重難點分析主要針對教學內容中的重、難點進行，并就如何幫助學生化解難點問題提出相應的處理措施。其中重點內容要能體現知識體系的完備和重要性，而難點則要體現一定的高階性及理論知識與工程實踐的有機融合。如“滲透力及滲透變形”這一節內容，學生已通過第2節“土的滲透性及滲透規律”的學習，掌握了滲透性的概念、土中產生滲流的驅動力以及滲流所遵循的基本規律（達西定律）。本節將重點討論在滲透作用下土體的變形與穩定。主要讓學生理解，在不同滲流梯度條件下水對土骨架作用力的大小與土體變形與穩定的關系，即如何認識滲透力的存在？它的作用對象是什么？如何計算它的大小？它會引起土體發生哪些破壞？搞清楚這些問題之后，才能確定工程防治措施。滲流問題是土力學的核心內容之一，且學生初次接觸滲流穩定問題，從知識體系的完備性來看，滲透力的概念、滲透變形的類型及其防治措施是教學重點。為此，教師首先通過動畫演示、實驗視頻資料播放、密集人群中“摩肩接踵”的形象比喻、學生討論互動，引發學生思考滲透力的存在，理解其對土骨架的作用方式。其次，通過板書推導，引導學生綜合運用靜力分析方法，得出滲透力的計算方法。最后，通過討論“當處于臨界狀態時土體的受力特征如何？能否根據此時的應力狀態作為判定破壞的依據？如何防治破壞？”讓學生帶著問題學習，從而加深對滲透變形及防治的理解。而基于有效應力原理來解釋滲透破壞機理及滲透變形的判別是教學的難點。首先，采取問題引導、學生討論互動與板書相結合，引導學生理解滲透力的特性及其計算方法。然后依據滲流土體處于臨界狀態時的靜力平衡條件，得出臨界水力坡降的表達式[6]及滲流破壞判別的一般條件。最后，通過分析臨界狀態時的有效應力變化，揭示滲透破壞的機理。由淺入深，由表及里，層層遞進，讓學生茅塞頓開，既使學生理解與掌握了知識，又體現知識的升華。

3" 教學策略與步驟

就教學策略和方法而言，提出問題―分析問題―解決問題的三步式教學是工科典型的教學策略，它具有思路清晰，學生易于接受的優點。根據學時內容不同，可采取案例式、討論式、翻轉課堂等教學方法。教學過程設計一般包括知識回顧、工程案例引入、新課引入、理論講解、互動討論、學習檢測、例題講解、研討部分及思政融入等內容，每一部分要求合理地分配時間。

“滲透變形與穩定”是土的滲透性與滲透穩定一章的教學難點，也是整個土力學課程的重點內容。總體思路是運用現代信息化教育技術手段，從課程導入開始到知識體系建立，再到知識運用過程中抽絲剝繭、層層遞進，逐步引導學生挖掘問題、分析問題、理解問題、解決問題，以體現“源于實踐，服務實踐”的土力學教學宗旨。同時，合理融入思政元素，實現“理論傳授與價值引領的同向同行”。教學過程根據知識點由淺入深按步驟進行。第一步，舊知回顧與新課導入。首先，簡單回顧土中水滲流的驅動力及滲流的基本規律（達西定律）后，" 通過工程實例和動畫演示，讓學生認識滲透破壞的危害，面對工程事故的嚴重后果，討論得到的教訓和啟示。然后，從工程倫理和社會責任的角度，談及工程技術人員所應具備的工程素養及執業精神。最后，通過對破壞過程的分析，引出與土力學有關的滲透變形與穩定問題。第二步，通過思維導圖，讓學生對滲透變形的有關知識脈絡形成概念化的認知和清晰的思路。第三步是理論知識主體部分，逐一解決為什么會產生滲透變形？其形式有哪些？如何判斷發生滲透破壞的條件？第四步是知識運用部分，運用臨界坡降和允許坡降的關系來判斷滲透變形的發生，提出合理的主、被動防治措施。通過分析、講解例題，提升學生解決實際問題的能力。第五步是分組研討、總結升華。深入研討滲透破壞機理，引導學生自主分析滲透破壞前后土中有效應力的變化，并結合板書推導，讓學生深層領悟滲透破壞的實質是土體中一點有效應力小于零，按其臨界狀態下推導出的臨界坡降與按濾網支持力為零時的水力坡降是等價的。這樣的討論過程不僅讓學生有眼前一亮、茅塞頓開的心靈體驗，激發了學生的學習興趣，還提升其知識運用能力，體現了教學的高階性。課程思政方面，介紹港珠澳大橋世界先進的防滲技術做到6.7公里海底隧道“滴水不漏”，讓學生通過互聯網搜索獲取信息，研討科學原理和工程智慧，激發學生的學習興趣和專業自豪感[7]。最后一步是結合線上自測及線下作業檢測學生的知識掌握程度，判斷教學目標達成度。另外，布置開放作業，讓學生收集國內外滲透問題的工程實例，組隊制作課件，分享交流工程事例中蘊含的土力學問題、工程問題解決的合理性與先進性、對工程實例的啟示和思考。

4" 教學各環節時間的分配

面對理論課程的學時不斷縮減，如何高效利用有限的時間，兼顧專業知識講精、講透和合理融入思政內容，是專業課教師面臨的挑戰。教師需要結合學生的學習程度選擇合適的教學方法，做好各教學環節的時間規劃，有效把控課堂節奏，并不斷在教學實踐中加以完善。如簡單易懂的基礎知識可以通過線上視頻及前測環節讓學生自學掌握，課堂教學則針對難點、重點及易混淆的問題，通過精講保障重點。同時，適當的內容留白或限時課堂自學檢測以促進學生自學能力的提升。此外，在制作精良的多媒體課件基礎上，積極運用現代信息化教學平臺及混合式教學模式節約部分課堂教學時間。

5" 板書設計

板書設計在多媒體時代也是不可或缺的教學工具。合理的板書設計，內容上要少而精，達到提綱挈領、突出重點和層次，便于學生厘清思路。形式上力求簡潔、布局合理，體現課程的脈絡以及工科教學的嚴謹性。通常板書分為兩部分，左側用于表達課程結構、關鍵知識點，保留至每節課結束；右側用于零星知識表達、理論公式及結題過程的推演，根據需要隨時更新，并借助電子黑板的功能將板書內容傳給學生，便于課下回顧學習。

6" 教學評價

教學評價包括課前、課中和課后三方面。課前，教師通過教學平臺事先發布預習內容，統計分析學生學習情況，評價預習效果，找出預習中的難點，以便課堂教學中進行針對性講解，做到有的放矢；課中，適時推送試題，檢測學生對課堂知識的掌握程度，及時發現、解決問題；課后，通過作業及章節測試分析，評價學生最終學習效果，后續及時調整教學方法。此外，教師應重視對思政教學效果的評價。一方面，教師在講解滲透破壞工程案例中發生滲透破壞后的基礎設施損毀、生命財產損失及一線抗洪人員的艱辛時，及時觀察學生的情緒反饋，適時發起提問“合格工程師的社會責任是什么？”聽取學生的回答，引導其正向思考。

7" 結語

一流課程既要樹立“金課”標準，也要樹立信息時代教學的質量標桿[8]，課程目標要堅持知識、能力、素質有機融合，要求教師強化課堂設計，教學方法體現先進性與互動性，注重思政元素的恰當融入。科學合理的教學方案設計，要依據教學大綱，在深入分析學情及充分挖掘思政元素的基礎上制訂教學目標。教學重難點設計中，其重點內容要體現知識體系的完備和重要性，難點則要體現一定的高階性及理論知識與工程實踐的有機融合，同時還要考慮思政教學兼容。教學思路設計以引導學生挖掘―分析―理解―解決問題為主線，層層展開，有序推進。周密、合理的教學時間分配是有效達成教學目標的保證，合理、嚴謹的板書設計是輔助知識傳遞的有力工具。教學評價既是下一輪教學目標調整的依據，也是教學方法改進的指揮棒。教學方案設計的六大環節協同作用，環環相扣，才能形成一份良好的教學方案。

*通信作者：張衛兵

基金項目：寧夏回族自治區高等學校一流課程建設項目“土力學”；寧夏回族自治區高等教育教學改革研究與實踐項目“基于‘新工科’核心能力培養與‘課程思政’協同育人的《土力學》教學改革實踐” （J2022013）。

參考文獻

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[8] 曹迎.基于線上線下混合式的一流課程建設研究——以“大學英語”一流本科課程為例[J].教育教學論壇，2023（1）：161-164.