土质学与土力学教学模式改革与创新★

韩 亮

(华北科技学院安全工程学院，北京 101601)

0 引言

《土质学与土力学》是华北科技学院城市地下空间工程专业重要的学科基础课、专业核心课，也是采矿工程、地质工程等专业重要的选修课。本课程以土力学为理论基础，涉及工程地质、材料力学、弹性力学、流体力学等学科领域，内容广泛，综合性强。同时，本课程作为城市地下空间工程专业土力学课程群的核心课程，也是后续学习基础工程学、深基坑工程、地下工程施工等课程，完成对应课程设计和毕业设计等实践环节的基础。更重要的，本课程还是学生考研的指定专业课之一。其重要性可见一斑。

2017年2月，教育部开始推进新工科建设；2019年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅明确提出要整体推进高校课程思政建设；2019年10月，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》；2020年3月，华北科技学院召开“改革创新、转型发展”专题学习教育动员会，全力推动学校转型升级改革发展。

在上述背景下，专业发展迎来了新的契机，《土质学与土力学》作为核心课程之一，在整个专业具有举足轻重的地位。教学过程中不仅要加强学生理论知识与实践能力的培养，更要使其充分认识到当前时代所赋予的责任，引导学生从“要我学”向“我要学”转变。因此，打破传统的教学观念，开展课程教学模式改革与创新研究，不仅是对课程本身的提升，更为专业后续其他课程提供了可借鉴参考的依据[1-4]。

1 教学过程中存在的问题

《土质学与土力学》理论性强、专业性强、实践性强、概念原理散、理论跨度大、数学推导多，上述特点给课程的教学带来了很大挑战，具体反映在以下几个方面：

1)理论学时偏少。本课程主要包括土的物理性质及三相组成、土的渗透特性、土中应力计算、土的压缩变形、土的抗剪强度、土压力、地基承载力和边坡工程等章节。各章节知识点多且零碎，部分章节之间关联性不强，课程体系在实验分析的基础上，进行了大量的假设，既有抽象的理论推导，也有具象的工程实践。随着我校综合应用型人才培养方针的推行，教学大纲修订时进一步减少了理论学时。目前，我校2019版培养方案将《土质学与土力学》课程总学时由原来的48学时压缩至40学时，在有限的学时内，课程教学仅仅能够满足土力学基本理论的讲解，根本无法给学生延伸足够的工程案例，学生在理论知识的学习中较难学以致用，以至造成概念、原理掌握程度较差。

2)讲授方式单一。目前，本课程的讲授方式仍是以多媒体及板书的形式展开。多媒体教学生动、形象，板书教学清晰、系统，二者互为补充。然而，为了在有限的学时内完成大纲规定的教学内容，教师不得不加快讲授速度，对于课程中概念、原理本质的剖析只能大大缩减，更无暇与学生交流互动。整堂课下来，学生被动地填入大量课程内容，却仍未来得及思考、消化，即便理解也仅仅是对教学内容粗浅、懵懂的掌握，很难达到熟练运用的程度。

3)实践环节缺乏。实践教学与理论教学相辅相成，实践教学能够使学生更加深刻的理解课程内容。丰富的实践环节对于理论学习至关重要。《土质学与土力学》是一门实践性较强的课程，大部分理论都是在现场工程、实验的基础上发展起来的。实践环节不仅能够激发学生兴趣，带领学生进入课程的学习，最终也能引导学生学以致用。同时，实践环节还是本课程重要的研究手段和学习目标。其重要性不言而喻。然而在实际教学过程中，实践教学的效果并不明显，很多学生并不了解课程所学内容如何应用于工程。分析原因，很大程度上是因为教师对于实践教学的轻视，实践与理论脱节，学生只重视理论学习，对于实际动手能力并不在意，此外，由于学生人数多、实验设备少，有限的教学时间内，无法保证所有同学都有足够的时间来操作设备，很多学生，甚至对于实验流程都不甚了解。

4)学习主动性差。教学目标的达成，取决于师生双方在教学过程中所产生的“化学反应”。对学生而言，学习的主观能动性将极大影响学习效果。本课程理论跨度大，数学推导多，在缺乏工程经验的背景下，仅靠单调、乏味的理论授课很难提起学生的学习兴趣。学习前，学生并不清楚学习相关知识的目的和作用，在学习知识点分散、理论性、推导性较强的章节时，往往表现消极，自主学习的积极性不高。

2 教学模式改革创新研究与应用

为了解决《土质学与土力学》教学过程中存在的各类问题，由笔者牵头，对课程教学模式进行了大胆的改革与创新，以激发学生兴趣为前提，创新教学手段为依托，提升教学效果为目标，探索出一套适用于《土质学与土力学》课程的全新教学模式[5-9]。

2.1 建立工程案例库，以实验作为教学导入口，聚焦学生关注度

教学最大的痛点是“学”与“用”分离，应试教育在大学课程中仍然普遍存在。对于土建行业，学生的固化认知便是艰苦的工地，简陋的板房，以及离家在外的漂泊，却没有意识到我们正承载着一个基建强国的复兴梦。兴趣是最好的老师，都不爱，何谈用心。

将课堂延伸进现场，将理论转化为工程。把具象、生动的工程案例介绍给学生，以实验为载体，从实验的设计、操作中复现真实的工程条件，验证诸多原理的正确性[10]。引入思政元素，提升学习使命感。让学生了解工程，热爱专业，在思考中动手，在实践中总结。

为达成上述目标，我校2019版培养方案已将实验学时由原来的6学时增至8学时，根据实验内容还会不同程度开设重复实验，在后续大纲修订时，还将适当提升实验学时的比重。对应实验，笔者团队凝练了相关性较高的工程案例及思政元素，力图从不同维度增强学生的专业认同感，聚焦学生的课程关注度，达到启发式教学的目的。表1为收集整理的工程案例、对应实验及思政元素。

表1 工程案例及对应实验和思政元素

2.2 建立作业习题库，以考研作为目标突破口，激发学习主动性

教学应始终围绕教学目标进行，恰当的、合适的教学目标对于激发学生的学习主动性有着积极意义。教学目标可根据层次归纳为课程目标、课堂目标、成才目标，分别对应了知识与技能、过程与方法、情感与价值观[11-12]。《土质学与土力学》不仅是城市地下空间工程专业的学科基础课，也是考研专业课，还是今后参加执业资格考试的基础必修课。鉴于此，笔者针对课程学习目标及掌握程度在学生中进行了分析与调研，梳理出一条符合学生预期的目标线，如表2所示。

表2 学生课程学习目标调研结果

从表2中不难看出，在设置了具体的学习目标后，40%的学生选择了通过研究生考试专业课，选择人数最多。在教学过程中，可以尝试以考研作为教学目标的突破口，通过习题来量化学生对于知识点的掌握程度，整个过程中，引导学生自发进入，激发学习主动性。建立作业习题库时，根据调研结果分层次、分难度、分题型的筛选题目，循序渐进，对应不同的学习目标，加强目标达成度。实际教学证明，上述方法对于学生学习主动性的提高，具有显著作用。

2.3 建立线上微课平台，翻转课堂，大力提升教学效率

教学手段是保证教学目标达成的根本措施，合理应用现代信息技术，可以优化教学结构、提高课堂教学效率。在总学时压缩、实践内容扩充、教学目标延伸的上述背景下，引入了笔者团队录制完成的线上微课。课程覆盖了大纲所有重难点，具有学时简短、重点突出、成果简化及交互灵活的特点。课前，教师根据大纲要求及课堂讨论内容，给学生布置任务，学生在对知识背景和知识结构有了一定具象了解后，通过线上微课的学习，自行思考，并根据微课内容进行归纳总结；课上，师生由传统的教学关系变为合作关系，采用翻转课堂的模式，共同学习探索，达到以学促教的目的；课后，根据学生对于知识点的掌握情况，及时补充和修正教学内容，实现动态教学。图1为本课程在智慧树平台的运行情况。

值得一提的是，在疫情期间，通过线上微课+远程直播的模式，学生的学习并未掉队，从各方反馈结果来看，这种“以学生为中心，以结果为导向”的教学方式能够极大提升教学效率。

2.4 制定质量保障措施，确保教学过程不偏航

教学质量是教学模式的成果体现，也是本次教学改革成败的直接反映。制定合理的质量保障措施，能够对教学过程中需要改进的方面做到及时纠偏[13]。

1)教学进度严格化。

在传统教学日历的基础上，列出关键节点，根据课程体系结构细化知识点，重新编排教案，并严格执行。

2)考评测验常态化。

以线上微课为载体，解决问题为目标，培养学生在开放环境下解决问题的能力。通过习题测验了解学生线上学习的效果，找出薄弱环节；通过交互问答、小组发言等形式了解学生线下学习的效果，动态调整教学,逐渐形成以过程为导向的教学理念。

3)教评反馈及时化。

利用数据信息技术，在完成每一章节内容教学后，通过电子调查问卷的形式，收集学生对于教学内容、教学形式、实践环节、习题作业等方面的反馈意见。根据教评反馈，扬长避短，确保教学过程不偏航。

3 结语

随着工程技术的日新月异，现代信息技术的高速发展，打破传统教学模式，构建全新教学理念，对于高等人才的培养势在必行。针对《土质学与土力学》教学过程中存在的理论学时偏少、教授方式单一、实践环节缺乏、学生主动性差等问题，本文以激发学生兴趣为前提，创新教学手段为依托，提升教学效果为目标，探索出一套适用于《土质学与土力学》课程的全新教学模式。从实际应用来看，教学效果理想，在提升学习兴趣、训练创新思维、培养专业人才等方面起到了积极的作用。