“岩土工程测试与监测技术”教学改革与应用

2024-05-19张建勇沈超赵云辉王伟乔峰梁金平

科技风 2024年9期

张建勇沈超赵云辉王伟乔峰梁金平

摘要：基于工程教育专业认证理念及国家一流本科课程建设要求，结合“岩土工程测试与监测技术”课程特点及课堂教学经验。本文总结了目前本课程教学改革的研究现状与发展趋势，梳理了本课程教学中存在的主要问题，并在教学设计、教学方法、课程建设、持续改进机制等方面提出了教学改革与探索措施。最后，从课程目标、教学内容与教学方式、课程考核与评价改进等方面提出了可供同行参考的实施方案。本研究可为相关课程教师在工程教育专业认证、国家一流课程建设等方面的教学研究与改革工作提供参考，也有助于授课效果的提升。

关键词：岩土工程测试与监测技术；工程教育认证；一流本科课程建设；教学改革

2022年，防灾科技學院地质工程专业获批国家级一流本科专业建设点，同年本专业工程教育专业认证获得受理，我院地质工程专业的发展迈入了新的台阶。工程教育专业认证基本理念包括：以学生为中心、产出导向教育、教学质量持续改进。而一流专业建设的主要内容包括：转变教学理念、课程目标导向、提升教师能力、改革教学方法、实施科学评价、强化课程管理、发挥政策激励。两项专业建设内容在理念上存在诸多相似之处，也对相关专业课程建设提出了新的要求。

“岩土工程测试与监测技术”是地质工程专业学生的专业课程，是从事岩土工程勘察、设计、施工和监理的工作者必需掌握的基本知识，同时也是从事岩土工程理论研究所必需具备的基本手段，主要包括原位测试、基坑监测、边坡监测和硐室监测等各方面的内容，对于地质工程专业的学生来说也是一门理论性和实践性较强的课程，具有实用性强、涉及面广的特点，可为今后的工作研究打下坚实的基础。特别是对于我校学生而言，该课程在理论教学、实验实践等方面具有明显的防灾减灾特色。因此，该课程在培养应用型、创新型人才方面具有重要作用。对照一流本科课程建设要求与工程教育专业认证理念，调研参考国内外教学改革与研究现状，本课程在教学改革与实验实践等方面仍需探索与研究。作者从研究现状与发展趋势、存在的主要问题、教学改革与探索、实施方案等方面提出了初步的改革与应用思路，供国内地质工程类高校同行参考，以起到抛砖引玉之用。

1 研究现状与发展趋势

作者通过文献调研、高校走访、与行业专家探讨，结合工程教育专业认证理念与国家一流课程建设要求，从以下几个方面简述研究现状与发展趋势。

1.1 以学生为中心的教育理念

当前的教育理念是“以学生为中心”，因此，“岩土工程测试与监测技术”课程教学改革宗旨也将学生作为教学主体，教师发挥主导作用。黄震等［3］针对课程章节，开展了学生对课程各部分感兴趣程度的调查问卷，以便在授课过程中有的放矢，提升学生的积极性；薛维培等［4］针对学生被动学习的问题，以提高学生上课主动性、积极性的教育理念，提出了相应的教学改革方案；刘永莉等［5］认为本课程应充分发挥学生的主体作用，注重学生认知方法的培养，引导学生通过发现、探究和构建的途径获取知识；沈超等［6］从提高课堂互动、合理运用多媒体教学、强调实践，引到学生主动学习等方面，丰富了以学生为中心的教育理念在本课程教学中的内涵。

“以学生为中心”不仅是诸多高校“岩土工程测试与监测技术”课程所贯彻的教育理念，同样也是一流本科专业建设与工程教育专业认证的要求，在今后的课程研究与改革中应深入贯彻落实。

1.2 以目标为导向的课程建设

“岩土工程测试与监测技术”课程目标要求学生掌握各类岩土测试方法及监测技术，具备现场测试与监测能力、数据分析应用能力、工程问题的判断与预测能力，这就要求高校教师以课程目标的实现为导向进行课程建设。当前各类岩土测试方法教学以PPT讲解为主，不直观、不生动，无法给学生留下深刻印象，针对该问题，谢建林等［7］认为本课程应充分利用多媒体资源，如工程现场原位测试的操作视频与最终结果、各类仪器的视频介绍等，直观生动地为学生留下深刻印象；刘永莉等［8］认为在实践教学中，应更多地购置实验测试设备，使每位同学能动手实操，而不是只旁听参观，在实践教学中培养学生现场测试与监测的能力；朱彬等［9］认为本课程教学中应注重先进测试技术的引入与讲解，使学生紧跟工程行业发展趋势。王春来等将测试系统的云端后台移植到本课程的实践教学内容中，使学生亲自动手分析和汇总监测数据，促进了本课程中提高学生数据分析能力目标的实现。

对照一流本科专业建设与工程教育认证，以毕业要求指标点、课程目标为导向，完善和丰富本课程各个教学环节的课程建设，是当前“岩土工程测试与监测技术”课程建设的发展趋势。

1.3 以提升教学效果为目的的教学方法

一流课程建设要求课堂活起来，以提升教学效果为目的创新教学方法，这与工程教育认证中“持续改进”的理念不谋而合，即：持续改进教学方法以提高教学效果。强化课堂设计，解决好怎么讲好课的问题，杜绝单纯知识传递、忽视能力素质培养。强化现代信息技术与教育教学深度融合，解决好教与学模式创新的问题，杜绝信息技术应用的简单化、形式化。强化师生互动、生生互动，解决好创新性、批判性思维培养的问题，杜绝教师满堂灌、学生被动听的现象。注重学生信息反馈，针对性地设置教学方法新模式。黄震等［3］建立了“岩土工程测试与监测技术”的课程教学反馈优化机制，根据学生反馈调整授课内容，也让学生获得更多参与感和成就感；沈超等［6］认为应边学边做、边做边学，强调实践能力，引发学生主动思考，提高学生的学习与应用效果；刘永莉等［5］认为应将现代教育技术引入课程教学中，如网络技术、多媒体技术、虚拟现实与仿真技术，充分调动学生的学习兴趣，提高学生的学习效率及教学效果。

如何科学有效地评价学生学习效果，以提升学习效果为目的持续改进教学方法是当前“岩土工程测试与监测技术”课程改革的发展趋势。

2 存在的主要问题

针对“岩土工程测试与监测技术”教学研究现状与发展趋势，对标一流课程建设与工程教育专业认证，国内高校在本课程教学中突出存在如下几个方面的问题：

2.1 学生被动学习，主动性、积极性较低，课堂气氛活跃度较低

本课程内容涉及较多测试的原理、方法、操作、规程，若教师缺乏实践经验，则难以讲得生动精彩。因此，如何将授课内容以丰富多彩的形式讲解，加深学生印象，引发学生思考，提升学生的课堂参与度，是本课程较为突出的问题。

2.2 课程的高阶性、创新性、挑战度仍需提高

本课程所用课本为《岩土工程测试与监测技术》，由宰金珉主编，中国建筑工业出版社出版。课本整体来看难度较低，课程内容创新性仍需提升，对学生来说挑战性较低。这就需要授课教师加强课程建设，拓展教学内容，拔高课程难度，紧跟国内外先进技术与发展趋势，提高课程的高阶性、创新性、挑战性。

2.3 缺少学生可实操、实践的课程设计案例、数据分析工具

本课程内容较为全面，但缺乏可实操、实践的课程设计案例供学生练习。另一方面，本课程的突出问题在于测试与监测数据综合分析方法缺失，多种类型的测试与监测数据如何使用？如何统筹分析？如何得出结论？国内高校相关方面课程教学内容均有所缺失。

2.4 学生学习效果评价方式较为单一

本课程主要以提问、作业、考核等方式评价学生学习效果，应针对本课程侧重应用与实践的特点，增加相应的学习、实践效果评价方式。再者，课程考试大多以知识点记忆为主，这有违工程教育认证理念，如何将课程考核变得有难度、有深度、有新意，也是目前存在的问题。

3 教学改革与探索

结合教师的教学实践与目前存在问题，本文提出教学改革理念与措施如下：

3.1 以学生为中心的教学设计和教学方法改革

（1）结合多媒体资源及网络资源的理论教学内容与形式研究。单纯的多媒体图文讲授效果不佳，可通过网络视频搜索及视频录制，为测试与监测教学内容增加相应的视频介绍，包括仪器的使用及工作过程、监测仪器的布置以及监测工作过程等。合理设计不同形式教学内容占比，从而给学生更加直观、深刻的认识。

（2）学生充分参与的课程试验、实践内容设计研究。充分设置不同类型课程试验、实践内容，以分组的方式使学生动手开展各类测试与监测试验，充分利用防灾科技学院地下结构与工程地质试验场地。

（3）多种形式调动学生主观能动性。探索启发互动式教学、小组讨论、课程汇报、前沿探索等多种形式的教学方法，启发学生主动思考，主动发现问题、解决问题。

3.2 以目标为导向的课程建设，提高课程的高阶性、挑战性、创新性

（1）对照工程教育专业认证与一流课程建设，细化、深化课程目标，使其充分支撑毕业要求指标点，并能适应社会发展需求。

（2）针对课程中所缺乏的测试与监测数据综合分析开展相应的课程建设，提升课程的高阶性、挑战性。为不同的工程项目设置相应的数据分析方法，使学生针对不同工程案例、不同的测试与监测数据，合理地开展分析。

（3）引入先进的测试与监测手段及行业发展的最新动态，提升课程的创新性。通过前沿分享、案例分析等方式，引导学生聚焦前沿，关注行业进展。

3.3 设置多元化的学生学习效果评价方式，建立持续改进机制

（1）调整课程考核形式，提高实验课、实践课、课程设计、课程汇报在课程考核中的占比，同时改革试卷考察题目内容设计，使其符合工程教育认证理念。

（2）给予学生一定的上台讲述的机会，评价学生自主学习效果。发布开放性题目，学生自主寻找授课资源，自主制作课件，独立上台讲授，全方位地评价学生各方面的学习情况。

（3）建立学生学习反馈与互动机制。具体包括授课前的调研、讲授中的互动、课后的答疑与调查问卷，形成持续改进机制。

4 实施方案

4.1 课程目标

通过教研会议探究与讨论，对标工程教育专业认证与一流本科课程建设，本课程的课程目标归纳为以下三点，供国内教师同行参考：

（1）能够基于各类岩土测试与监测方法的基本原理、内容与手段，针对工程需求选用合理的岩土测试与监测方法。

（2）能够结合工程实际条件实施地基加固检验与检测、桩基础测试与检测、基坑工程监测、边坡工程监测和地下工程监测。

（3）能够依据相关测试与监测规范要求，采用信息技术工具和专业软件，分析监测数据，具备工程问题判断与预测评价能力。

课程目标对应学生毕业要求指标点及内容为：

（1）能够正确采集、处理、分析和评价实验数据，对地质、钻探、物探和工程等综合信息进行多源综合分析，获取合理有效的结论并应用于工程实践。

（2）能够了解、选择与使用恰当的现代仪器、信息技术工具、工程工具和专业模拟软件，对地质工程领域复杂工程问题进行预测与模拟分析，并能够理解其局限性。

4.2 教学内容及教学方式

（1）教学内容按照课本章节展开，应特别注意增加现场实操视频，增加授课生动性。同时，将科研成果引入教学中，在课程设计中增加测试与监测数据分析案例，使学生具备测试与监测数据分析能力。

（2）教学方式应坚持板书与多媒体课件相结合、讲授与讨论相结合，注重实验室以及现场教学。适时地开展翻转课堂，给予学生上台讲述的机会。

4.3 课程考核与评价改进

（1）课程考核应以课程目标达成度为指导思想开展，本文提供课程考核方式供相关同行参考：

课程的总成绩由期末考核成绩、平时成绩组成，期末考核成绩占50％，平时成绩占50％，期末以闭卷考试的方式作为本课程的评定成绩方式，平时成绩包括随堂测试、工程案例汇报、作业，最后给出综合成績作为本课程的最终学习成绩。总评成绩=平时成绩（作业、随堂测试、汇报，占50%）+期末成绩（笔试，闭卷，占50%）。其中，平时成绩（50%）=随堂测试（30%）+工程案例汇报（10%）+作业（10%）。

（2）双向评价机制。学生为教师授课情况评分，教师为学生学习情况打分，并互相提出优缺点与意见。

（3）持续改进机制。教师应根据课程目标点计算课程目标达成度，并进行达成情况分析，提出各个课程目标存在的问题，并给出改进措施。

结语

作者结合“岩土工程测试与监测技术”课程特点及课堂教学经验，对照工程教育专业认证理念与一流课程建设要求，介绍了本课程当前研究现状，分析了本课程教学中存在的问题，在教学设计、教学方法、课程建设、持续改进机制等方面提出了教学改革措施，并从课程目标、教学内容与教学方式、课程考核与评价改进等方面提出了可供同行参考的实施方案。相关措施的落实不仅有助于教师教学效果的提升，同时可培养学生的独立思考、语言表达、动手实践能力，引导学生树立正确的价值观和职业操守。

参考文献：

［1］刘奕祯，周崇松，刘卉，等.“工程教育專业认证+新工科建设”背景下环境监测课程教学改革的研究［J］.湘南学院学报，2021，42（05）：96100.

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［3］黄震，赵奎，钟文，等.一流学科建设下的“岩土工程测试技术”课程教学模式探讨——以江西理工大学为例［J］.中国地质教育，2022，31（02）：4851.

［4］薛维培，姚直书.基于“卓越计划”的《岩土工程测试技术》课程教学改革与实践［J］.教育教学论坛，2019（12）：1634.

［5］刘永莉.现代教育技术在高校《岩土工程测试与监测技术》课程教学中的应用［J］.人才资源开发，2016（06）：210.

［6］沈超，蔡晓光，王伟.关于高校岩土工程测试与监测技术课程教学的思考［J］.科技视界，2015（22）：30+294.

［7］谢建林，孙晓元.安全工程《岩土工程测试技术》课程教学改革模式研究［J］.高教学刊，2020（35）：1369.

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［9］朱彬，任建喜，谷拴成.岩土工程测试技术课程教学改革思路［C］.2009土木建筑教育改革理论与实践研讨会论文集，2009：326328.

［10］王春来，许沁舒，陈蔓.基于云平台的现代岩土测试技术实验教学改革与实践［J］.实验技术与管理，2019，36（05）：2124+31.

基金项目：防灾科技学院教育研究与教学改革项目（JY2023B08）