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双创维度上的《土力学与地基基础》课改实践
发布时间:2014年06月12日 09:46 点击: 32 发布:惠州学院
双创维度上的《土力学与地基基础》课改实践 
赵熙
(惠州学院,建筑与土木工程学院,广东 惠州 516007)
[  ]为将创新创业发展战略落实在专业教学上,探讨了《土力学与地基基础》的教改思路,形成了双创维度上的课程总体设计。首先,根据本课程特点,将教学内容整合成若干模块,在充分保证传统教学目标完成的基础上,着重探索双创能力的培养机制。分别在课堂革新与场景化活动创建等方面做出尝试,特别注重科学思维方式的锻炼,从而促进学生双创能力的培养,并为相关课程的改革提供参考。
[关键词]双创教育;土力学与地基基础;模块化教学;课堂革新;场景化教学
[基金项目]2017惠州学院精品资源共享课《土力学与地基基础》(JPZY2017002);2018广东省教育教学研究和改革项目“工程教育认证与专业评估双重驱动的土木工程专业人才培养模式研究”(151100196);2018惠州学院精品资源共享课《混凝土结构设计原理》(JPZY2018002)。
[作者简介]赵熙(1979-),女,黑龙江齐齐哈尔人,惠州学院建筑与土木工程学院讲师,工学博士,从事土木交通与数值模拟方面的教学与研究。
[中图分类号]G642.0      [文献标识码]A      [文章编号]    
高校是向社会输送人才的重要阵地,不断培养出既具备扎实的专业功底又具有创新、创业精神与能力的高质量人才,关系到国家发展的活力与可持续性,是时代对我们提出的必然要求。双创教育,理应成为新时代一线教学工作者的自觉选择,它让我们以一种全新的思维和角度,去思考和改革专业教学,真正做到与具体的专业课程相融合,落在教学的实处。《土力学与地基基础》课程组反复摸索双创思维在课堂的落地方式,将教学内容整合为若干模块,并在课堂革新与场景化活动创建等方面做出探索,力求建立一个全新维度上的课程总体设计与教学机制。
1双创维度上的课程总体设计
双创维度上的课程教学,首先应该是一种成果导向的教学。所讲授的教学内容不但要使学生获得相应的专业技能,还应服务于双创技能的提升。为适应创新创业活动综合化项目化的特点,我们尝试将分散的课本章节整合成若干教学模块,引入启发式翻转课堂和适当的思维方式训练打造学生创新活跃的学习与思考习惯,且每进行完一个模块的教学,就量体裁衣地以场景化教学的形式引入系列双创活动,使得课堂学到的知识马上就能用起来,去创新性地解决问题。这样,原有的实验与设计环节就不仅仅是课程的补充,而是升级改造成为双创教学的有力抓手。必要地,我们也通过不同成果形式的设置,有侧重地去培养学生不同方面的创新创业能力。这就构成了双创维度上的《土力学与地基基础》课程总体设计,如图1所示。
 
图1 双创维度上的课程总体设计
 
2模块化教学
在教学内容上,将僵化分散的课本章节整合成若干教学模块[1,2],这样做的好处是:(1)帮助学生从更系统更有高度的视角去理解课程的结构与关系;(2)方便综合性工程问题的引入;(3)彻底改变学生惯有的学习思维,要让他们认识到,学习一门课程,不是书本知识点的堆砌和记忆,而是要用来解决实际问题的。这样的观念,对于双创思想的萌生和发展,无疑是大有裨益的。因此我们将《土力学与地基基础》教学内容划分为土的物理性质、土的力学性质、基础设计和拓展知识四大模块。其中,拓展知识这一模块,完全脱离了课本制约,采用 “以赛代学”或加入教师科研团队的方式,进行知识的摄取、联结与深化。
3课堂革新
《土力学与地基基础》是一门理论复杂、公式概念多的专业课。传统课堂多是简单粗暴的输入式教学,老师疲于在有限的教学时间内完成较多较难的教学内容,越是担心学生听不懂,自己讲的越多,时间越是不够用,学生的掌握情况就越是被动,越不理想,这显然与创新创业教育的宗旨是背道而驰的。在深入学习了双创教育的理念之后我们认识到,真正有效率的教育应该是一种交互式的教育,如《创造力—心流与创新心理学》一书的作者米哈里·希斯赞特米哈伊所说[3],创造力不是发生在单个人头脑中的思想活动,而是发生在互动中。我们的课堂需要转变得更为灵活和开放,较大程度地鼓励师生之间、学生之间的交流、借鉴,甚至是交锋与冲突。
因此,课程组尝试引入了翻转课堂教学模式[4,5]。翻转课堂,表面上看是将课上学习、课后作业的教学模式颠倒过来,实质上却绝非仅是教学顺序和形式的翻转。以土的物理性质这一部分为例,我们在教学中是这样操作的:课前通过微课等形式将一些基本概念传递给学生,课堂上则可以直接展示出一篇实际工程的地质勘察报告,对于物理性质指标这一部分进行讨论和深化,“孔隙比在工程上有怎样的意义?”“稍湿、很湿对于具体工程分别意味着什么?”“你能看出这一工程可能遇到的问题吗?”“ 后续的地基处理方法有哪些?”……传统课堂中干巴巴的几个概念,在师生讨论中变得生动起来,课堂的丰富程度、学生的参与程度、对知识的理解程度能够都得到明显的提高与促进。实践表明,这一学习模式,能够更好地诱发学生思考、讨论,进而使每个人都能在自己的程度上,沿着自己的思路和角度进入个性化的学习,这样将教师的“外部”指导转化为学生的“内部”能动活动,创新创业意识与能力随之得到锻炼与提升。当然, “教”与“学”的转换与调整始终是一个动态的过程,我们采取翻转课堂的教学内容和方式是多样的,不能搞“一刀切”。实践中我们也发现,尽管学生之间有着各自不同的学习节奏和风格,但在老师的引导下,教学内容能够一直保持在既定框架内,小组合作的方式也能保证进度不会被拖慢。
对于有一定难度的教学内容,如朗肯主动土压力公式部分,我们发现,很多学生惯于套用公式去解决问题,而不做深入思考,心理学上将这类并不完全理解,仅通过机械记忆进行加工学习的信息称为惰性知识,显然,这类知识的获取不能满足双创教育的培养目标。因而我们从思维方式的层面入手,去养成学生肯于思考、善于思考的习惯与能力。美国学者理查德保罗和琳达埃尔德曾经在《批判性思维工具》[6]中,用图2解构了思维过程的八种要素,书中指出,我们思考的过程,都是发生在一定的情境中的,思考者从一定立场出发,根据一些理由、信息或假设,运用一些概念知识,来解答问题,最终指向结果和意义。人们也只有了解了思维的结构和要素,才能规避惯常思考中的疏漏,保证思维过程的清晰性与逻辑性。
 
图2 思维的要素
我们向学生示范了这个模式,来讲解朗肯主动土压力公式:
①基本目的:获得主动土压力计算公式。
②基本观点:可利用土的极限平衡条件  进行推导。
③推理假设:为确保大小主应力的受力方向满足极限平衡条件的要求,假设墙背垂直光滑、填土表面水平、墙体不变形。
④推理的意义:了解土与挡土结构物之间力学行为与响应。
⑤需要的信息:研究对象即墙后土体受力单元,所受大小主应力情况,谁是大主应力,谁是小主应力。在本次推导中,竖向力为大主应力,主动土压力为小主应力
⑥得到的推论或结论:令常量为主动土压力系数,则得到主动土压力
⑦基本概念:问题中涉及到的基本概念有两个,即极限平衡条件和主动土压力,所做推导建立在对这两个概念的正确理解上。
⑧解决问题:特定条件下主动土压力的求解。
上述①-⑧即是一个在特定问题中的思维解构。它看上去是一个自发的过程,却是可以被规范与训练的。当学生获得了这种科学思考的能力,它就可以自动复制到其它问题情境的应对与解决中。将惰性知识转变成为以深度理解为基础的,有活力的、可建构的、既能相互联结又能解决问题,以致于发展出新的认识的活性知识。
4活动场景创建
《中庸》中有最一句最著名的话,“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”,讲的就是知识获取、思维训练和实实在在的践行之间的关系。如果说在课堂上,学生对知识点的吸收以及在思维方式上的锻炼,更多地还处于蓄能状态,那么从这一环节开始,则需要为他们的思考和创造力的培养打造更为实际的空间,即进入应用化场景化学习阶段,这是一个从输入转为输出的过程。美国学者布卢姆曾提出过一个认知模型[8],将人类的认知分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造6个层级,如图3所示。他认为前三个属于低阶层次的认知,后三个属于高阶层次的认知。从这个角度来看,双创场景创建,也应该是一个教学从低阶走向高阶的必要过程。
 
图3 布鲁姆认知层次模型
具体在实验课方面,我们除了原有基本实验外,增加并重视综合型实验和创新型实验[9,10]。学生以小组形式参与野外取土、试件制作、物理和力学指标实验全过程,这样下来既清除了土工实验流程中的盲点,更可以让学生从一个整体和全过程的视角去认识和思考自己的研究对象、形成知识串联,“取土方式对实验结果有怎样的影响?”“原位实验与实验室实验如何比较取舍?”“物理性质与力学性质有无关联?”……学生自然而然地就会提出这些问题,鼓励和指导他们去设计试验寻找答案就成为我们在这一阶段的主要任务。很多巧妙的想法也由此产生,比如在土的筛分试验这一部分,有的小组大胆采用干枣、玉米、红豆、大米、小米等易于获得的农作物,配置出连续级配、间断级配、均匀级配的“土样”,使得级配这样的一个抽象难懂的概念,变得直观、可视,充满趣味。相对于一个完美的实验结果,我们将注意力更多地放在试验过程,发生了哪些情况,产生了什么问题,在这样的地方做出适当的点拨、分析和讲解,给予持续的关注与帮助。随着提交上来的实验设计书和实验报告书越来越多样,也越来越专业,学生正一步步成为创新性学习与实践的主体。
课程设计环节,我们不再统一要求学生进行某种形式的,如独立基础设计、或桩基础设计,而是给出多种地质条件方案,允许他们去探索和选择最终呈现的基础设计类型,也因而出现了柱下条形基础、筏形基础等百花齐放的结果。进一步地,我们还分享了一些国外网站上的基础设计小程序,供同学们去进行尝试和比较,去评价和讨论国内外两种设计体系以及执行规范之中的异同。这样就促进了那些思路仅停留在“规范规定”上的同学,去做进一步的思考,“为什么要这样规定?”“考虑了怎样的因素?”“有没有局限?”……我们希望通过这样的设置与提问,将学生的关注点转移到原理的探究上来,转移到科学方法的学习上来。一些在理论课堂上无法细致讲解与引申的问题,学生可以在设计周这样一个不受课时限制的大段时间内,自主自由地学习,并能够较方便地寻求到指导和帮助,在巩固提高专业技能的同时,也发展出了他们团队合作的能力、使用数字工具的能力、科学思考的能力等创新创业技能。
对于能力更强的学生,还提供了创新创业大赛、专业设计大赛等平台,教师的科研团队也向他们开放。不断磨练这些学生的双创技能与素质,也因而产生了一些优秀的设计作品和研究论文。
5其他环节
在上述以双创能力作为重要培养目标的课程体系规范下,课程的改观是很明显的,学生的反映也是欢迎和积极的。但我们仍应在一个较长的周期内审慎地完善与检验反馈机制,确保课程的持续改进,并与不断发展的双创环境相适应。但凡提及能力的培养,总是一个综合性联动性的问题,有限的《土力学与地基基础》学时并不足够,与其它专业课程以及专业英语、专业文章读写等配套创新创业课程进行良好的配合与分工,进一步形成同步发展、互相促进的教学生态,将是创新创业教育发展的必由之路。
参考文献
[1]戴俊涛,王 峰,赵 莉,王艳华.基于模块化教学的土力学与地基基础课程改革探索[J]. 教育教学论坛,2019(6):168-169.
[2]高熙贺,吴 薇.“六位一体”教学模式在高职《工程地质与土力学》 课程中的探索与实践[J]. 延安职业技术学院学报,2017(12):70-72.
[3]米哈里·希斯赞特米哈伊.创造力—心流与创新心理学[M].杭州:浙江人民出版社,2014(12).
[4]赵熙,娄永忠,赵洁.基于IEET认证的《土力学与地基基础》课程改革实践[J].湖北开放职业学院学报,2020(33):140-141.

[5]Zhao Xi. Teaching Practices on the Course of " Soil Mechanics and Foundation Engineering "Based on Engineering Education Certification[c].2020 International conference on big date and informatization education,volume 1, April 2020:170-173.

[6]理查德保罗,琳达埃尔德.批判性思维工具[M].北京:机械工业出版社,2013(5).
[7]戴维珀金斯.为未来而教,为未来而学[M]. 杭州:浙江人民出版社,2015(8).
[8]单丹,王宁海 .“布鲁姆、布鲁纳教学理论”启示下的创新教育[J].课程教育研究,2018(10):5.
[9]赵熙.土木工程专业虚拟实验室构建初探[J].惠州学院学报(教育教学专刊),2012(32):88-91.
[10]祝恩阳,李晓强,杜亚楠.土力学教学实践中几个小问题的思考[J].力学与实践,2017(6):612-616.
[11]赵熙.地方高校《土力学与地基基础》双语教学的实践与思考[J].惠州学院学报(教育教学专刊),2013(33):66-67.
[12]徐峰,刘艳,刘文义等. 材料科学与工程研究生创新创业教学体系的探索与研究[J]. 教育教学论坛,2020(44):233-234.
The Course Reform on "Soil Mechanics and Foundation" in the Dimension of Innovation and Entrepreneurship
Zhao Xi
( The School of Architecture and Civil Engineering, Huizhou University, Huizhou 516007, Guangdong China)
Abstract: In order to implement the innovation and entrepreneurship development strategy in teaching, the reform ideas of "Soil Mechanics and Foundations" are discussed, and a new overall curriculum design is formed. First of all, according to the characteristics of this course, the teaching content is integrated into several modules, and on the basis of fully ensuring the completion of the traditional teaching objectives, which focuses on exploring the training mechanism of innovation and entrepreneurship ability. Explorations are made in the classroom innovation and the creation of scene style activities, with special emphasis on the exercise of scientific thinking mode, so as to promote the students' innovative ability and provide reference for the reform of related courses.
Key words: education of innovation and entrepreneurship; soil mechanics and foundation engineering; modularized teaching; classroom innovation; scene style activities
 
 
 

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