新工科背景下“基礎工程”課程教學改革

摘"要：基礎在整個建筑中起到“承上啟下”的作用，是建筑物穩定性的關鍵。“基礎工程”是地質工程、土木工程、鐵道工程等專業的核心課，在專業人才培養體系中具有舉足輕重的地位。我國教育改革持續推進，但“基礎工程”課程在教與學關系難以轉變、教學焦點尚不明確和育人方式等方面仍存在諸多問題。本文首先闡述了“基礎工程”課程改革的必要性；其次針對目前課程教學中存在的問題，任課教師結合高質量人才培養需求，從構建課程體系、打造產學融合協同育人平臺、教學方法改革與創新、引入現代教學技術等環節對課程教學進行了改革探索，最終達到“基礎工程”課程的教改目標，同時可為大學本科類似課程改革提供一定的參考價值。

關鍵詞：基礎工程；產學融合；教學方法改革；現代教學技術

中圖分類號：G642""文獻標識碼：A

1"概述

隨著我國基建工程的興起，在各大城市，高樓大廈不斷聳起，其中住宅工程也隨之日益增多。住宅工程的安全穩固關系到住民的生命安全，而基礎工程作為住宅工程的下部結構關系到住宅工程的牢固。“基礎工程”是地質工程專業研究地基基礎設計和施工方面問題的專業核心課程［1］。河北工程大學地球科學與工程學院及土木學院的地質工程和土木工程專業均設有“基礎工程”課程。基礎工程在設計、勘察、施工和地基處理的質量直接決定著上層建筑的安全和使用性能，也與人民的生命財產安全息息相關。因此，全面學習本課程對今后土木工程施工實踐具有重要意義。基礎工程主要研究土與地下結構相互作用而引起的變形與穩定問題，其包含的知識面廣而散，且涉及的理論計算難而繁多，學生真正地掌握這門課的基本原理是十分困難的，繼而限制了學生將理論與實際工程相結合［23］。尤其在遇到實際工程問題時，學生難以開展工作，無法真正具備分析和解決地基基礎問題的能力。因此，開展“基礎工程”課程教學改革尤為重要。

探索工程技術人才培養方式的改革，是適應社會和科技發展需要的必然過程［4］。“基礎工程”是地質工程專業一門重要的基礎課程，對學生的實踐能力要求較高。因此，必須尋求一種新的教學模式，以確保所培養的工程技術人才能適應當今科學技術的發展。本文指出了“基礎工程”課程傳統的教學模式與新工科背景下新型教育模式的差異，并對傳統教學模式和思維的改革提出了幾點建議。

2"“基礎工程”課程教學改革的必要性

以新工科教育背景下河北工程大學地質工程專業的培養目標為例，闡述了“基礎工程”課程教學改革的必要性。新工科教育以新技術、新業態、新產業和新模式為特征，要求工程技術人才具備良好的創新能力和新技術應用能力［5］。

隨著新型建筑的不斷涌現和機械化水平的不斷提升，對基礎工程的質量和類型有了更高要求。傳統的基礎工程課程主要包括常見的淺基礎、樁基礎、深基坑基礎和地基處理工程，隨著新施工技術的發展，高強度預應力混凝土管樁（PHC樁）、現澆混凝土大直徑管樁（PCC樁）、擴底抗拔樁和抗液化排水剛性樁等新型基礎類型已經得到了廣泛應用，然而，傳統的“基礎工程”教學中尚未包含以上新型基礎及其相關內容，也未曾出現相關的理論計算。顯然，在新工科教育背景下，傳統的“基礎工程”課程已經落后于實際工程實踐。因此，為適應科技進步和社會快速發展的需要，開展“基礎工程”課程教學改革尤為迫切。

3"新工科背景下“基礎工程”課程教學改革

圍繞新工科教育理念，應主動對傳統的工科人才培養模式和課程體系進行改革，為主動對接國家戰略和區域產業轉型升級，應瞄準新工科產業對人才的新要求，以新工科理念升級傳統工科專業，大力開展“基礎工程”課程教學改革，探索培養適應科技和經濟發展需求的新工科人才。傳統的“基礎工程”課程教學模式已經不足以應對時代變革，如何做好新老教學模式協調，讓專業建設符合新時代需求，是高校新工科建設的重要內容。河北工程大學為了培養專業知識強、能吃苦、善創新、可實踐的新型復合型人才，精準把握新工科建設的要求，改造升級傳統工科專業，將新工科教育理念融入創新教育，構建了面向未來的新工科背景下地質工程專業培養體系，重點培養“高精尖”應用型地質工程專業人才。

3.1"教學內容改革

深化教學內容改革，不斷更新相關規范。在經濟飛速發展的洪流中，行業內部所涌現出的新技術、新方法如雨后春筍般層出不窮。同時，行業規范和標準也不斷更新，以適應新技術新發展。為避免教材內容與當下社會和實際工程需求脫節，教師在教學過程中應及時為學生講授地質工程領域的最新研究成果和相關理論，增加新型基礎類型的相關知識，豐富、拓展本課程的內容，讓學生能夠及時“補充營養”，如此培養出來的新工科人才才能與時俱進，緊跟行業發展的腳步。

此外，教師在教學內容上應形成獨特的課程體系，在授課時還需注重內容的層次性和重點的明確性。例如，地基處理設計是“基礎工程”課程的重點內容之一，傳統授課模式下教師通常僅限于針對置換法、加密法、膠結法與加筋法等對地基處理方法分類內容進行粗略講解，而不能結合實際典型工程案例對地基加固機理、承載特性、相關設計計算進行多元融合講解。因此，有必要將新行業新理念與課程教學融合，這樣才能使學生跟上行業的發展步伐，將理論與實際融會貫通，在未來的工作崗位上實現人生價值。對此，地質工程和土木工程行業的專家學者以及相關教材編著者應參照國內外最新的巖土工程專業規范，編寫新標準化的教材，并在開設“基礎工程”教學課程的高校中推廣使用。

3.2"打造產學融合協同育人平臺

在新工科教育背景下，需要培養學生較強的實踐能力。“基礎工程”課程的最終目標是培養和提升學生的應用能力，學生應做到將理論聯系實際，用課堂所學知識解決工程實際問題。實踐教學是培養學生實踐能力的重要環節，現場學習可以使學生對“基礎工程”課程理解得更加直觀、深刻。

2023年，河北工程大學地球科學與工程學院與中國煤炭地質總局第一水文地質隊、河北省煤田地質局物測地質隊等企業簽訂產學研合作協議，共建教學實踐基地，雙方合作建設多層次、模塊化、開放式的實踐教學體系，共同商討實踐性課程和教學環節的設計和實施，按照循序漸進的原則培養學生實踐創新能力。產學研協議簽訂后，企業定期進行新技術講座，幫助學生用較短時間學習到行業新發展，掌握行業新動態。對于一些實踐性較強的課程內容，企業工程師可以協助教師參與授課，讓學生“學練融合”提高實踐動手能力。

此外，河北工程大學還與多個企業開展合作，共建智能監測、智能防護和智能工程校外實踐平臺，增加學生的校外實踐環節，培養學生在企業真實工程環境下解決復雜工程問題的能力。同時，為激發學生的創新競爭意識，設立大學生科技創新基金項目，全面培養學生創新創業能力。高校與企業在平臺、人才、項目等方面的合作，是將“學校教育”變為“產學合作教育”的有效手段，可以有效地縮短高校人才培養與企業需求的距離，保證創新實踐基地發揮最有效的作用。

3.3"教學方法改革與創新

傳統教學法重視理論水平的培養和課本知識的灌溉，輕視學習過程的探索和解決實際復雜工程問題能力的培養［6］。針對“基礎工程”課程特點、學生認知水平以及具體教學內容，任課教師分別進行了基于問題導向的啟發—探究式課堂教學法和基于案例教學的互動式教學法的嘗試。

一是基于問題導向的啟發—探究式課堂教學法。興趣是學生學好“基礎工程”課程的關鍵因素之一，激發學生的學習興趣，調動學生學習的主動性和積極性，是提高教學質量的關鍵因素。任課教師以問題為導向，以學生為中心，建立起啟發—探索式的課堂，確保每個學生都帶著興趣去找問題，確保所有學生能夠得到合理的支持，促進理論知識與實際工程相結合、科學研究與解決實際問題相統一。任課教師在教學過程中也應提出啟發式問題，引導和培養學生獨立思考的能力，用項目激發學生的學習動力。“基礎工程”課程應以產出為導向，著力提升學生利用所學知識解決產業復雜工程問題的能力，真正實現貼近行業需求培養人才的辦學目標。

二是基于案例教學的互動式教學法。教師在講授課程知識點時，應將實際工程應用案例和賽題引入教學，可將企業專家請入課堂講解現場應用案例前沿動態，真正做到“產學結合”，讓學生對課程教學內容的相關問題進行討論，積極引導學生參與到課堂教學中，調動學生主動性。比如在講解樁的水平承載力時，引入一些具體工程案例，學生按分組進行討論，分析事故原因，引導學生能用所學理論知識去分析具體工程案例，讓學生對職業道德和使命責任有更深刻領悟。通過課程中“老師—學生、學生—學生”之間的互動，既能活躍課堂氣氛，又能加深對理論知識的理解，調動學生學習的主動性和積極性，從而提高學生的學習興趣。

3.4"引入現代教學技術

為了提高“基礎工程”課程的教學效果，教學改革設計中引入了現代教學技術與資源。現代教學技術包括虛擬仿真實驗室、計算機輔助教學、“學習通”線上—線下混合教學等。

虛擬仿真實驗室是通過FLAC3D模擬軟件模擬工程現場的施工過程中結構應力應變、地基變形規律、基坑支護效果等，讓學生在沒有現場施工條件和設備條件下進行模擬計算，提供更加安全、更加便捷、成本更低的學習機會。采用團隊協作方式完成一個仿真設計任務，對仿真結果進行分析，匯總各分區遇到的問題，并進行優化。學生在仿真過程中可以一起討論問題，不斷進行嘗試，激發學生探索熱情。如下圖所示，利用仿真模擬軟件可以模擬地鐵車站導洞開挖地層的位移分布。教師在教學過程中應傳授學生掌握基本的軟件操作和命令流編寫，為以后學生做科學研究或解決工作中的工程問題打下扎實的基礎。

“基礎工程”課程規范和公式繁多，且授課內容多與工程設計計算有關，略感枯燥，因此，可通過計算機輔助教學調動學生積極性。例如，通過PPT、視頻、動畫等多種媒體信息有機結合，讓原本枯燥無趣的課程內容變得生動有趣，激發學生的學習熱情和興趣。“基礎工程”課程設計到的淺基礎設計、樁基礎與深基礎設計、地基處理設計、基坑支護設計等內容，對于學生而言接觸機會較少，內容知識抽象難懂，為了拓寬學生的視野，可建立相關知識最新的“視頻庫”，以視頻播放的形式拓寬學生了解度和知識面，掌握行業發展新動態。

充分利用“學習通”平臺，建立“基礎工程”精品課程內容資源庫，將改革后的教學內容課件及教學錄播及時上傳至平臺，以實現學生課前預習和課后復習的要求。在線下講課過程中利用“學習通”軟件布置隨堂測試，讓學生當堂練習，并以此練習成績作為平時成績的一部分。

結語

“基礎工程”作為地質工程和土木工程專業的核心課程，是一門以新理論、新技術、新工藝為發展方向的重要專業課程，對于培養專業人才的綜合素質具有不可推卸的使命和責任。然而，在實際教學過程中，該課程卻暴露出了許多懸而未決的問題。首先，教材內容過于陳舊、規范更新較慢，跟不上工程實際實時新發展的步伐，造成學生所掌握知識和工程實踐需求脫節。其次，教學內容和方法缺乏多樣性，難以激發學生的興趣和熱情。因此，任課教師必須對“基礎工程”課程進行深入改革和創新，以更好地適應地質工程專業人才培養的需求。對此，本文針對以上問題，提出了構建獨特課程體系，打造產學融合協同育人平臺，研究了基于問題導向的啟發—探究式課堂教學法和基于案例教學的互動式教學法，引入現代教學技術等教學改革措施。通過這些措施，可以提高“基礎工程”教學質量，將理論知識與工程實踐緊密聯系起來，培養具有創新能力和新技術應用能力的一流專業人才。

參考文獻：

［1］宮亞峰，康磊，張禹維，等.新工科背景下“基礎工程”課程的教學改革與發展創新［J］.科技風，2024（11）：8890.

［2］董旭光，李宏波，張衛兵，等.“新工科”背景下土木工程專業巖土類課程教學改革探討［J］.西部素質教育，2024，10（10）：147150.

［3］曲鵬舉，黎書文，楊建強.高校“基礎工程訓練”課程中的“虛+實”探索［J］.貴州農機化，2024（01）：4244.

［4］高笑娟，李躍輝.基于學生實踐能力培養的基礎工程課程教學改革［J］.中國現代教育裝備，2023（21）：126129.

［5］陳瀟，殷志強，張向陽，等.新工科背景下采礦工程專業課程思政建設研究：以“智能采掘”課程為例［J］.山西能源學院學報，2024，37（02）：4648.

［6］張海燕，季靜，潘建榮，等.新工科背景下土木工程專業畢業設計教學模式改革與實踐［J］.高等建筑教育，2024，33（03）：98105.

項目來源：河北省第二批新工科研究與實踐項目“新工科背景下多學科交叉融合的地學工程人才培養模式探索與實踐”（項目編號：2020GJXGK024）；河北工程大學教育教學改革研究與實踐項目“新工科建設背景下工程應用型高校地質工程專業教學模式改革與實踐”（項目編號：JG2024018）；河北工程大學研究生教育教學改革研究項目“產教融合背景下地方高校‘資源與環境’專業學位研究生教學改革與評價機制探索”（項目編號：XYJG20240014）

作者簡介：仝瀟（1993—"），男，漢族，山西運城人，博士研究生，講師，研究方向：巖石力學與巖土工程。

*通信作者：劉楠（1993—"），女，漢族，河北邯鄲人，博士研究生，講師，研究方向：城市地下空間。