以工程设计能力为核心的边坡工程教学体系改革

史文兵，田 馨，赵 娟，梁 风，左双英

1.贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 管理学院，贵州 贵阳 550025；3.贵州大学 明德学院，贵州 贵阳 550025

特殊的山区地形地貌和地质构造使得贵州省面临着大量的边坡问题，尤其自2011年以来贵州省的经济走向了快车道，大量工业厂房、公路、铁路等项目得以实施，导致大量的边坡问题需要评价、分析和治理。因此，我省建设、勘察、设计、施工、监理等单位亟须能够解决边坡问题的人才。

“边坡工程”课程主要解决建筑边坡、公路边坡、水利水电边坡、地质灾害（滑坡、泥石流、危岩崩塌）、基坑边坡等稳定性、勘查和设计、施工问题[1]。该课程自2000年在贵州大学开设以来，已经成为我校地质工程、岩土工程及相关专业的本科生必修的一门专业核心课,课程旨在使学生掌握边坡稳定性分析的基本理论和方法、边坡加固的基本原则，熟悉当前边坡工程的研究前缘以及边坡加固的先进技术，培养学生分析和解决边坡工程实际问题的能力，激励创新意识[2]。该门课程已成为我校的特色课程并为我省边坡人才的培养作出了一定贡献。

基于贵州省边坡工程行业人才需求和贵州大学地质工程、岩土工程学科的特色优势。从2012年以来，边坡工程课程组依托贵州大学自然资源部喀斯特环境和地质灾害重点实验室、地质资源与地质工程省级重点学科、校外大学生实践基地，围绕边坡工程领域目前国内教材不成熟、教学内容和本科生的认知上有差距的现状，结合我省特点和实际生产要求，以培养学生工程设计能力为核心目标，构建了符合我省实际需求的教学内容体系[3]；形成了新的教学模式[4]；引入多元化教学方法，启发、引导学生以工程思维考虑问题，培养学生解决实际工程问题的意识和能力[5]。经过7年的持续教学研究和实践，取得一定的效果。

一、以培养工程设计能力为核心，创新课程教学体系

本课程以“培养学生工程设计能力为核心”的理念来构建教学体系，即以全面提高学生工程素养和工程设计能力为目标，构建了“理论教学、实践教学、课程设计、课程实习和毕业设计”五位一体的边坡工程人才培养体系，重点解决工程设计能力培养的关键问题，为边坡工程行业的持续发展提供卓越的工程人才。

改革前，“边坡工程”课程分理论教学、实践教学和课程设计三个教学环节，各环节相对独立，学生学完本课程后，不能独立地进行工程设计，计算与制图能力及知识体系也不能与社会经济发展相适应[6]。近年来，我省陆续提出了“三化同步”“5个100”“生态文明省”等发展战略，边坡工程行业变化较大。我省边坡工程行业对人才在理论知识、专业能力和综合素质方面的要求发生了巨大转变，教学团队结合边坡工程行业的内在规律，重新确立了“边坡工程”课程改革的目标和教学定位，提出了以边坡工程设计能力培养为核心的“理论教学、实践教学、课程设计、课程实习和毕业设计”五位一体的有机融合型课程体系（图1）。该体系分理论教学体系和实践教学体系两大部分。

理论教学体系采用“模块化、相对集中、教学内容与当前边坡行业需求相结合”的原则，构建了融合边坡评价、勘查、设计、施工、监测等技术环节，集成了边坡工程行业科技、设计与市场的全产业链人才培养体系，由5个技术环节（评价、勘查、设计、施工、监测）、6个知识领域（工程地质、水文地质、岩土力学、支护结构、锚固技术、施工及监测）、32个核心知识单元以及每个知识单元下的若干知识点等构成的知识体系，突出应用性（如图2所示）。

实践教学体系按照“面向工程、突出能力培养”的教学改革思路，将课程实验、课程设计、课程实习、创新活动与毕业设计五部分内容进行优化整合，增加自主设计项目比例，编写课程设计指导书，鼓励学生开展边坡稳定性分析、挡土墙设计、抗滑桩设计、锚索设计等程序编制，譬如课题教学内容上引入商业软件（理正岩土、GEOslope等），鼓励学生利用所学知识自行编制边坡稳定性分析、挡土墙设计、抗滑桩设计等软件，培养学生工程思维和工程设计能力素养。在课程实习与毕业设计中，采用校企联合培养的模式，邀请企业的专业技术人员参与课程教学和实习，从而实现对学生的工程设计能力和创新能力的培养。两大体系相互渗透、相辅相成，重组后的课程教学内容和知识结构更加科学合理，先进实用。

图1 以培养工程设计能力为核心的“五位一体”课程体系

新课程体系在2010～2014级本科生中推广与实践，有效提高了学生的专业知识水平，增强了学生的工程能力。通过对毕业生的跟踪调查，学生的知识与技能，也得到了用人单位的认可和好评。

图2 以培养工程设计能力为核心的理论知识体系

在课程组老师的引导下，每年都有40%～60%的毕业生以边坡工程方面的内容开展毕业设计，立项的创新计划中和边坡工程有关的占30%～40%。此外，本科生还积极参加各类竞赛，获得挑战杯、课外学术科技大赛等奖项。

二、改革教学模式，注重能力培养

“边坡工程”课程具有很强的理论性、工程性、实践性和应用性，概念多、计算繁、推导难，为了化解“多、繁、难”，课题组提出了“一主线、二并重、三结合”的教学模式。

“一主线”即强调教学内容以常规计算为主线，内容包括边坡稳定性计算、挡土墙设计计算及抗滑桩设计计算，注重学生对计算方法的学习和理解。

“二并重”即理论与实践并重，知识与能力并重。在阐述基本概念和基本理论的基础上，注重从计算机的角度进行计算理论、方法的应用。

“三结合”即理论教学与课外实践教学相结合、课程设计与课程实习相结合、工程设计与课外科技创新活动相结合。按 “从实践中来、到实践中去”的原则，要求学生多参加教师的设计生产项目或企业的工程设计项目，实现学生的专业知识应用、工程素质训练与创新能力培养的有机结合。

在课程学习后，有的学生就以主要设计人员身份参与企业的边坡工程生产项目，还有的学生在参加教师的相关项目后成功申报了多项专利。

三、改革教学方法，提高教学效果

1.BOPPPS教学方法

课程组设计了“兴趣培养—课程教学—工程实践”多层级融合的《边坡工程》教学理念，引入BOPPPS教学方法，实施模块化教学，并录制了全课程视频录像。

BOPPPS教学方法构建了引言（B）、教学目标（O）、前测（P）、参与式互动学习（P）、后测（P）和总结（S）等六大环节[8]，改变了传统的“灌输式”教学局面，采用灵活多变、形式多样的教学手段来调动学生参与学习，实现教学目标。它让课堂开头像“凤头” 一样吸引学生注意，调动学生学习热情；课堂过程像“猪肚”般饱满，以现场教学、案例教学、讨论式等教学方式让学生参与互动；课堂结尾像“豹尾” 一样短促有力，凝练课堂学习内容，帮助学生理清知识脉络。

2.教学手段改革

采用现代化教学手段加传统教学手段，即多媒体与板书教学相结合。课程组录制了6个关于边坡工程的录像。并将收集到的不同类型和行业的边坡工程项目的勘察、设计、施工等图文资料，有机地嵌入到课堂教学内容中，极大丰富了课堂教学的形象性及趣味性。此外，在课程借助相关软件，便于学生直观深入的学习。课后，鼓励学生尝试自行编制边坡稳定性分析、挡土墙设计、抗滑桩设计等程序来进行工程设计。

3.专兼结合

采用专兼结合的教学方法，即专业教师教学为主，校外技术人员教学为辅的方式，定期从生产单位邀请边坡工程设计专家为学生开展讲座，培养其工程设计思维和能力。

四、结语

课程组基于贵州省行业发展及现代高等教育规律，对“边坡工程”课程进行了创新改革和发展，构建了以培养工程设计能力为核心的“理论教学、实验教学、课程设计、课程实习、毕业设计”五位一体有机融合型课程体系，创造了“一主线、二并重、三结合”的课程创新教学新模式，创建了“兴趣培养 — 课堂教学 — 工程实践”多层级融合的教学理念，构建了基于BOPPPS教学方法的课程教学设计，实现了课程教学模块化，形成了具有一定风格和模式的课程，有效激发了学生学习兴趣，取得了良好的教学成果。为贵州省培养出一大批具备解决边坡工程问题的人才。同时也促进了教师教学与科研水平的提升，近5年来，团队成员承担了省级教研项目2项、科研项目6项，发表教研论文5篇。