基于工程教育认证的土力学课程混合式教学模式探讨

刘小军 胡建林

摘要：工程教育认证作为我国工程教育与世界工程教育接轨的桥梁，是提高工程教育质量、培养国际化工程人才的重要保证，其倡导的“以学生为中心”“以成果为导向”“坚持持续改进”的理念与新时代背景下的现代工程教育相契合。土力学课程组根据土力学课程学习特点以及工程教育认证要求，分析当前教学过程中的突出问题，梳理课程目标，反向设计土力学课程的混合式教学过程，提出将“课前线上自学”“课堂重点讲解”“课后持续改进”相结合的教学方法引入土力学混合式教学，通过以上混合式教学，优化学生学习过程，不断改进教学质量，以达到工程教育认证要求。

关键词：工程教育认证；土力学；混合式教学；教学设计

中图分类号：G420文献标识码：A文章编号：1673-7164（2021）03-0045-02

基金项目院本文系河北省教育厅高等教育教学改革与实践项目（项目编号：2019GJJG332）研究成果。

一、工程教育认证标准下的土力学课程概况

（一）工程教育认证介绍

1989年美国、英国、加拿大等6国签署了国际工程教育学位互认协议———《华盛顿协议》，各会员国均承认加入该协议的国家其工程教育本科的毕业生学历。2016年6月，我国正式成为会员国之一，标志着我国工程教育的标准、程序与国际同步[1]。我国工程教育认证工作由中国工程教育认证协会组织开展，截止2020年，中国工程教育专业认证协会已认证通过了全国高校1500多个工科专业。

《工程教育认证办法》规定了认证工作的组织体系、认证标准、认证程序等工作，保证了认证过程的公平、公开、公正。《工程教育认证通用标准解读及使用指南》作为认证的依据，从学生、培养方案、毕业要求等七个方面对认证工作做了严格要求，体现了工程教育认证“以学生为中心、以成果为导向，坚持持续改进”的理念[2]。

（二）土力学课程的地位与特点

土力学课程是土木工程专业课程体系中的重要组成部分，作为专业基础课程，既是高等数学、材料力学等课程知识的深入应用，又为后续深基坑工程、基础工程等专业课夯实了基础，具有承前启后的作用。

土力学课程包括理论与实验两部分，理论部分主要研究土体的力学、变形、强度、长期稳定性，需要学生掌握土的基本物理性质，理解变形、强度及稳定问题的计算原理，内容设置上具有前后联系、逐层递进的特点，同时数学、力学等分析方法的应用侧面说明该课程具有较强的理论性；实验部分主要有液塑限试验、压缩试验、三轴试验等，通过开展土力学实验培养学生实验的基本技能，巩固学生对理论知识的掌握，加深对课堂教学内容的理解。可以看出，土力学作为理论与实验相结合的课程，不仅需要严密的理论推导，还要紧密联系实际。工程教育认证要求掌握土力学的基本原理和方法解决实际工程中的土压力、地基稳定和变形等问题，培养学生综合运用土力学原理分析、解决实际工程问题的能力[3]。

二、土力学课程混合式教学模式的需求及优势

（一）认证毕业要求与课程目标的对应关系

理论教学目标：

（1）理解土的组成，了解土的结构、工程分类方，掌握土的基本物理性质指标计算。

（2）掌握土中自重应力、基底压力和地基附加应力的概念及其计算方法。

（3）掌握土的压缩性指标计算方法，理解应力历史对土压缩性的影响，掌握基础最终沉降量按分层总和法单向压缩的基本公式，理解饱和土的一维固结理论。

（4）掌握土的抗剪强度理论，黏性土的抗剪强度指标的测定和选择。

（5）掌握静止土压力计算方法，朗肯土压力理论计算主动土压力、被动土压力的方法，理解两种经典土压力理论的不同。掌握地基的承载规律、浅基础的地基破坏模式，理解地基临界荷载、极限承载力的概念及确定方法；理解黏性土坡稳定分析的整体圆弧滑动法等。

实验教学目标：

（1）掌握土的基本物理性质测定实验方法，包括土体密度、含水量、液塑限的测定；掌握土的力学性质指标测定实验方法：包括压缩实验、直剪实验、三轴剪切实验。

根据以上教学目标，结合工程教育认证毕业要求，土力学课程组制定了教学目标与毕业要求的支撑关系，见表1、表2。

（二）當前土力学课程教学中存在的问题

工程教育认证注重培养学生的知识、能力与素养，要求学生毕业后具备相应的专业技能与发展能力。一直以来，土力学课程的教学主要以板书或PPT形式为主，对学生综合能力的培养有限。

工程教育认证倡导以成果为导向，因此土力学课程体系可采用成果导向教育（简称OBE）的理念进行反向设计，即：培养目标→毕业要求→教学目标→知识点目标→教学设计。土力学课程组以专业培养目标为核心，坚持反向设计、正向执行原则，提出当前土力学课程存在的问题：（1）土力学课程支撑哪些毕业要求指标点？（2）根据毕业要求指标点如何确定土力学课程的教学目标？（3）通过怎样的教学设计来实现教学目标？（4）如何持续改进？

（三）混合式教学的优势

近几年，随着互联网技术的发展，出现了大批“雨课堂”、“超星”、“MOOC”等线上教学平台，混合式教学是将线上教学与课堂教学相结合的教学模式，学习过程以学生的自主学习为核心、以教师的教学为指导，改变传统的教学模式，因此可允许教师采用多样化的教学形式，如任务式、讨论式、翻转课堂等[4]，加强学生与教师之间的交流强度，锻炼学生多种方式解决问题的思维。

土力学课程作为理论与实践相结合的专业基础课，采用混合式教学具有一定的优势。在理论教学中，提前安排预习任务让学生展开线上自主学习，线上学习过程中学生可与同学、教师多交流互动，课堂上以概念、原理的讲述与讨论为主，高质量地完成线上学习内容可为课堂教学做好铺垫；在实验部分，教师利用线上土力学实验的演示视频，让学生对整个实验过程与实验设备有全面的了解，再通过教师原理讲解与学生动手操作，保证高质量达成实验教学的目标。

三、土力学课程的混合式教学模式设计

土力学课程组依据从培养目标→···→教学设计的反向设计原则，以土压力教学为例，提出土力学课程的混合式教学应按照以下步骤进行：

第一步，课前线上预习。

对于课前任务安排，教师在设置预习任务时应充分考虑学生前置知识的掌握情况以及本章节的教学目标，以小组为单位分配任务，尽可能保证全部学生都能完成预习目标。如在土压力学习中，预习任务可设置为：土压力的概念与类型；回顾土中一点的应力状态与极限平衡状态知识点，预习两大土压力计算理论的原理；特殊情况下的土压力计算（存在地下水等），通过“雨课堂”等平台发布预习作业，其成绩作为学生线上学习情况的依据。

第二步，课上翻转课堂。

教师上课前在平台查看预习结果，课堂上对各组进行提问，了解学生各知识点的掌握情况，应重点讲解学生预习效果不佳的知识点，对学生持不同观点的案例，通过翻转课堂的形式让学生与教师、学生与学生进行讨论。对土压力的学习，教师可列举几个因土压力造成破坏的工程实例，如基坑的倾覆、挡土墙的破坏等，为学生分析作用在结构上的土压力类型以及讨论破坏的原因，加深学生对土压力的理解。

第三步，课下持续改进。

课堂教学结束后，教师布置课后作业，在题目设置上应难易结合、突出重点，即考查全班学生基本知识的掌握又激励少数学生的钻研。教师根据学生预习成绩与课后成绩综合评价学生，通过对全班成绩进行分析，检查教学环节上存在的问题并及时进行调整，做到持续改进[5]。土压力的作业可从易到难按照7：2：1的比例设置题目，如三种土压力的大小关系，不同土压力下土体的状态分析，土体摩擦角、内聚力参数对主动与被动土压力的影响，多层填土、存在地下水时土压力的计算，有难度的题目可讨论两大土压力理论的计算误差以及复杂情况下的土压力计算。

参考文献：

[1]周应国，孙小梅.高等工程教育人才培养质量评价体系构建———国际专业认证背景下的思考[J].大学教育，2019，107（05）：152-155.

[2]中国工程教育专业认证协会秘书处.工程教育认证通用标准解读及使用指南（2020）[Z]. 2020.

[3]于林平，刘峰，牟瑛娜.基于土木类专业转型发展的“土力学实验”教学改革[J].中国建设教育，2017（05）：21-23.

[4]王达诠，陈朝晖.面向工程教育认证的结构力学课程混合式教学设计[J].高等建筑教育，2020，29（01）：110-118.

[5]蘇原，孙峻.基于工程教育认证理念的土木工程专业课程建设探讨[J].高等建筑教育，2019，28（04）：73-78.

（荐稿人：崔宏环，河北建筑工程学院土木工程学院教授，硕士生导师）

（责任编辑：莫唯然）