基于信息网络技术的《土力学与地基基础》课程教学模式创新研究

路维，杨建功

（北京科技大学天津学院，天津）

一 引言

近年来，在创新驱动发展战略和教育改革发展规划的指引下，我国高等学校课堂教学模式一直在尝试进行各种变革。随着互联网技术的发展，在线教育迅速崛起，改变了传统教育的教学模式，尤其以微课、翻转课堂等在线教育模式的改革成效较为突出[1]。《土力学与地基基础》课程是一门土木工程专业必修基础课，是通过研究土的渗透性、土的变形、土的强度的问题，为工程安全提供科学对策，既属于应用学科又属于工程技术，是一门实践性和理论性均较强的课程。传统教学模式下，《土力学与地基基础》课程授课课时少、内容多，课堂教学拓展空间严重受限。

二 《土力学与地基基础》课程教学难点

1925年太沙基出版了世界上第一本《土力学》专著，开创了土木工程这一新的学科。几十年来，这门学科蓬勃发展，形成了完整的理论体系，并在工程实践中发挥了重大作用[2]。历时70多年的学科历史，土力学尽管已有一些成熟的理论，但仍有亟待完善、深入研究的方向。同时，土体是一个复杂的主体，使得以其为研究对象的土力学学科注定不能一成不变，需要结合实际不断地完善及发展自身理论[3]。

（1）课堂教学既要保持知识体系完整性和系统性，遵守循序渐进的教学规律，又要与时俱进的结合现代工程实践案例辅助完成理论教学任务。由于现代工程实践案例大多具有学科交叉性，技术的综合性，形态的多样性，结合课程内容萃取案例，营造理论联系实际的创新教学生态，是本课程教学创新的主要难点。

（2）《土力学与地基基础》传统的课堂的教学方式对于超过100人的大班授课存在较为明显的问题。突出体现在课堂教学管理难度变大、课堂教学互动性组织困难，导致部分学生学习兴趣降低，学习的主动性和积极性难以维持和提高，是本课程教学创新的另一难点。

（3）“小组式”实验教学，模式陈旧固化，问题突出，亟待解决。

本课程配套的实验课程由于客观原因一直是以学生分组形式开展。“小组式”实验教学虽然做到了训练覆盖全面，但由于模式陈旧固化，存在实验报告抄袭、教学效果反馈不真实，造成教学中实验能力、解决问题能力的培养缺失。

三 课程教学改革措施

为解决以上教学难点问题，依托互联网，突破传统“灌入式”课堂教学，创新教学模式，引导学生全时空、全过程学习，以实现掌握课程重要知识点及专业技能的目标。拟采用工程实践与课堂教学紧密结合为特点的教学方法，来提高学生学习兴趣，加深学生对知识的理解程度，培养学生快速学习、终身学习和批判性思维的能力和素养，从而达到人才培育的目的，同时为其他专业课程提供教学改革和创新的经验。

（1）教学模式创新。立足于两性一度的金课标准，以“从工程中来，到工程中去”为设计依据，创新构建课堂教学“内循环”模式，形成以“案例引入-问题分析-例题讲解-工程应用-小结思考”为板块的课堂教学“内循环”新模式。首先以案例引入为导向，注重案例的实效性与时政性；以问题分析为核心，分析过程中注重线上线下混合互动；以例题讲解为巩固，强化知识的掌握；以工程应用为深化，注重理论与实践相结合。

下面以讲解土的抗剪强度理论知识点为例对板块化教学进行阐述，以2020我国山体滑坡事故统计为例，引出本节课要解决的四个问题，如图1所示；问题分析板块首先给出抗剪强度的定义，然后通过摩尔-库仑强度理论得到土体是否发生强度破坏的判据，并借助三轴实验进行讲解如图2所示；例题讲解板块紧扣引入的案例，仍然以滑坡作为例题的背景如图3所示，通过例题讲解巩固本节课所学的知识点；从边坡稳定性分析、挡土结构物破坏和地基承载力破坏三个方面进行工程应用的介绍，如图4所示，加深本节课所学的知识。

图1 案例引入

图2 问题分析

图3 例题讲解

图4 工程应用

5个模块创新构建了课堂教学“内循环”模式。让学生从自身专业的角度，去切实感受这门专业课在工程实践中的重要性，提高学生应用专业理论解决实际问题的意识与能力，真正感受到知识的“力量”。

（2）选用多样化信息技术进入课程教学。贯通课堂教学“外循环”，加强“课前-课中-课后”的紧密联系，拓展学生学习空间，进一步激发学生学习专业课程的主观能动性。

课前自主学习及智能化学情分析：教师通知学生进行线上课前预习，并在后台查看学生自主学习情况(任务点完成情况、自主学习时长、单元测试答题情况)，根据统计结果对自主学习滞后的同学进行提醒督学。并根据“学情分析单”的真实反馈，将课程所需的知识回顾和背景，采取“照单下菜”的方式，依学生需求做好答疑解惑的充分准备，如图5所示；课中依托信息技术，设立线上随堂测试环节，实时掌控学生对知识的掌握情况，调动学生的学习兴趣，提升学生课堂参与度，如图6所示。课后为帮助学生回顾反刍课堂内容，开展课堂实录，学生课后可回放实录巩固所学内容，提供线上线下“双通道”教学服务支持。

图5 课前学情调研分析

图6 课中线上答题互动

（3）新形态实验手册引入实验教学。土力学是一门实验性很强的学科，在学习土力学基本概念、基本理论的同时，穿插进行一定数量的土工实验课，可充分调动学生的学习主动性和学习兴趣 巩固和加深“土力学”课程的理论知识，有利于培养学生的工程实践能力和研究创新能力，为今后从事工程设计、施工和研究工作奠定坚实的基础[4]。

新形态实验手册依据国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123-1999编制而成，除了包含常规的试验目的、试验原理、试验设备、试验步骤、成果整理方法等内容，以二维码的形式增加了模拟试验动画，这样学生在自学时就能对土力学试验进行操作，大大提到了学习效率，并在一定程度上缓解了实验仪器不足的缺陷。

四 成效

近三年，学生的课程平均成绩、优良率有显著提高，不及格率在逐年下降。同时，也得到了学生们的高度好评，也提升了课程的满意度。此外我们还通过校企合作，形成了“订单式”人才的培养方式，近3年累计定向输送毕业生208人，根据用人单位的反馈，部分毕业生成为技术骨干或重点培养对象，实现了教学中立德树人的目标。

五 结语

“互联网+教育”背景下，以“学生为中心”的教育理念正在不断深入教学实践中，课程团队针对教学过程精心雕琢，反复打磨，旨在让学生学的有兴趣、有收获、有启发，教师教的有意思、有意义、有思想。牢固立足“以学生为中心”的理念，以“理论-实践”一体化为目标导向，进行教学模式革新，将多样化的教学方法与信息技术有机结合，激发学生学习热情，吸引学生参与教学全过程，培养学生发现和解决问题的能力，强化学生建立模型、知识综合应用、实验设计及理论分析的能力，培养创新意识，为后续学习和工作打下牢固的基础。