新工科背景下地基处理课程混合式教学模式研究

赵娟 王晓林 张云飞

［摘 要］地基处理是土木工程学科的一门专业课，具有理论内容多、工程案例多、技术更新快、地域性强的特点。文章针对该课程传统教学模式中存在的问题，提出线上线下混合式教学模式。线上基于教育平台开发了线上课程、案例库等；线下除传统授课外，加入了专题小组汇报讨论及工地现场教学，改革教学考核机制，形成了多元化的考核模式，打造出一种适合应用性强、运用新技术和新材料的新工科专业课教学模式。

［关键词］地基处理；新工科；土木工程；混合式教学；教学改革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.24.079

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］1673-0194（2023）24-0239-03

0     引 言

2017年“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等吹响了“新工科”建设的号角，确定了高校工科人才培养的新目标，开拓了工程教育改革的新路径［1］。新工科既是高等工科教育对未来工科发展新态势和新需求的回应，也是对工程教育领域依据国家、产业和科技领域重大需求的突破性变革［2］，对工科专业提出了新理念、新结构、新模式、新质量、新体系等“五個新”要求［3］。土木工程作为传统工科专业，发展的同时也迎来了转型的挑战。

地基处理是土木工程专业的一门专业课，通过课程学习，让学生掌握各种地基处理方法，培养学生解决实际工程问题的能力，具有理论内容多、工程案例多、技术更新快、地域性强的特点。地基处理往往应用到前沿的新材料、新能源、新技术，人才培养过程以学生为中心，培养理念以产出为导向，同新工科倡导的培养理念一致。因此，地基处理课程教学模式的创新改革有助于推动复合新工科土木工程人才培养目标的实现，对新工科背景下传统工科的建设也有借鉴意义。

1     混合式教学模式

随着高等教育改革的深入，各专业课程课时一再压缩，单一的线下教学模式难以满足需求。如何将信息技术应用于课程教学中，是高校一线教师迫切需要解决的问题。线上教育平台是对线下教学强有力的补充，可实现优质资源共享，还可根据课程特点、授受对象、培养目标等开发个性化的课程。在线教育平台可实现师生、生生及学生和教育环境、资源的多元交互，促进课堂教学中师生的深度交互［4］。线上教学具有灵活性好、可重复性强、形式多样的优点，但也存在对学生自觉性要求高、课堂互动性不强的缺点。现有各平台的线上教学无法完全替代线下教学，难以完全满足专业知识的学习要求，学习效果得不到保证。在此情况下，线上线下相结合的混合式教学模式应运而生。

混合式教学是指学生学习方式的混合，教师教学平台的混合［5］。学习方式的混合是指线上和线下学习活动的混合，学生既有线上学习行为，又有线下学习行为。教学平台的混合是指线上资源和线下资料的混合，教师需要建设线上资源或者整合既有精品课程资源，同时对线下教学内容作出调整。这种方式实现了以学生为中心的教学理念，提升了学生积极性，教师在学生学习过程中起到补充和监督作用，弥补了单纯“面对面教学”和“网络教学”的不足。采用线上线下混合式的教学模式是符合当下高等教育发展背景的一种新型模式，对传统工科专业教学有较好的效果［6］。

2     地基处理课程教学现状

地基处理教学内容主要包括特殊土地基处理、十多类地基处理方法的介绍等，传统教学模式见图1。

这种教学模式存在以下问题。①地基处理课程每章内容为一种地基处理方法，因此各章节内容相对独立，前后关联性不强。每种方法介绍的内容均包括概念、加固原理、设计计算、施工要点、质量检测、工程案例6部分，学生不易把握知识的主脉，且极易混淆。②地基处理课程涉及的知识体系庞杂，枯燥乏味。传统的授课方法单一，教学效果不佳，学生的创新意识和实践动手能力难以提升。③课时少、没有实践环节。地基处理课程教学往往偏重理论部分，忽视工程实践，真实完整的工程案例占比较少。对于一门工程实践性强的课程，学生不能“侵入式”体验大量的工程案例，显然不利于由“课堂”走向“工程”的应用型人才的培养。④技术更新快，教材落后于实际应用。地基处理技术发展较快，如化学电渗法、微生物固化技术、能源桩技术等新技术、新工艺及新方法不断涌现，但教材编写与出版滞后，往往不能反映领域内的最新发展技术。

3     混合式教学改革

本次教学改革对象为土木2019级和土木（专升本）2020级学生，在地基处理课程教学过程中，既有线上教学，又有线下授课，混合式教学模式效果得到了全面的验证。混合式教学模式课程教学设计见图2。

3.1   基于教育平台开发线上课程

（1）通过学习通App建立了课程班级群，将线上的资源下载整合，上传到班级群，包括精品课程、规范、课件、参考教材等，可实现讨论任务下达、作业下达批阅、线上授课等。充分利用线上平台，完成课程网站建立、教学组织管理、教学分析总结。借助平台科学精确地完成教学组织管理，监督学生线上课程的学习进度，检查作业的完成情况等；借助平台对教学效果进行全面的分析与总结。

（2）通过学习通App建立了案例库，所选工程案例满足以下特点。①真实与准确性。选择的案例均取自实际工程，在教学过程中，学生能产生自主意识与专业自豪感。②典型与时代性。案例的选择围绕国内外重大工程实践或当下热点工程问题，激发学生的担当意识。③互动与启发性。案例分析紧扣地基处理技术的基本原理，考虑不同技术方案，学生在分析比较各种方案的技术可行性、工期及经济性后，考虑工程实践中决策的诸多影响因素，能在学生之间、学生与教师之间产生讨论、互动，并受到启发，进而坚定自己的选择，提高学生解决复杂工程技术问题的能力。教学过程中选择的案例是基于课程培养目标和教学理论要素的，除涵盖大纲中要求掌握的地基处理方法，还延伸了一些新方法、新技术、新手段等，对教材进行了有力的补充，不仅有成功的工程案例，还有典型的工程事故，以增强学生的工程意识，培养学生的责任心。

3.2   改革线下教学模式

（1）将课堂教学转为工地现场教学，实现教学环境的迁移。现场教学以实际工程为中心，将教学内容与现场实物相联系，具有直观性强、理论联系实际的特点。虽然课堂上会利用图片、视频来加深学生的理解，但“百闻不如一见”，利用现场教学直观讲解，让学生置身于工程实际中，既能拉近其与课本的距离，更能加深其对理论知识的理解，将抽象、枯燥的内容形象化。此外，组织学生进行工地现场教学。例如，参观的一个项目正在进行基坑支护沉降点观测，可以结合实际介绍该项目的地质条件、基坑支护的类型、结构的形式，基坑支护的施工工艺、检测方法、基坑失稳所造成的后果等。学生往往对实际工程更感兴趣，通过现场教学，能够更深刻地理解这部分内容，激发了学习的积极性，提高了学习效率。

（2）针对该门课程内容各种地基处理方法独立成章的特点，采用小组汇报互动式的教学模式。按照学号顺序，7～8人为一组，協作完成一种地基处理方法的概念、加固机理、设计计算、施工要点、质量检测、工程案例等6方面内容。学生需课前搜集大量的资料，详细了解该种方法。在学生准备期间，教师可以微信、钉钉等方式答疑沟通、检查进度。学生课堂展示的形式不拘泥于板书或PPT等传统手段，可制作施工动画、下载相关视频、文献检索相关案例、介绍最新研究进展等。同时，课堂上可与学生和教师提问、互动等。这项教学方式是“浸入式”的，由以“教”为中心转向了以“学”为中心，使学生成为教学活动的主体，学习活动成为教学活动的中心；教师的作用则从以课堂讲授为主，转向以教学设计、组织、指导、监督、考核为主。

3.3   考核方式的改革

将过去以期末考试卷面成绩为主的考核方式向更多元化的考核方式转变。首先，在平时成绩考核项目中加入小组汇报表现，可测评学生团队合作能力、自主学习能力。其次，在期末考核中加入案例设计部分，可考查学生综合应用能力、处理实际工程问题的能力。

4     教学改革成效

本次教学改革的成效体现在以下4个方面。

（1）基于线上教育平台开发的线上课程资源丰富，包括精品课程、名师风采等，可提升学生学习的内驱力；可融入图像、图形、声音、文字等多种形式，容易激发学生的兴趣；学生可打破时间、空间限制，实现学习内容自主、学习时间自主。线上学习反哺线下课堂教学，学生在自主学习后，往往在课堂上互动多，抬头率高。

（2）小组讨论环节，学生精心查阅资料，制作PPT，有的小组还进行了施工视频的剪辑、检索了大量的工程案例，不仅调动了学生的积极性，还提升了学生的沟通协作能力。

（3）工地现场教学使学生身临其境，感受到实际工程的复杂性，学生在现场提了很多问题，说明调动了学生的兴趣，同时启发了思考，真正做到了“重理论，强实践”。

（4）多元化的考核方式加大了平时成绩比例，丰富了考核项目，督促学生上课认真听讲、课后总结思考，有效改善了传统教学课堂上学生专注度低、考前突击的状况。期末考试中增加了案例设计比重，对学生提出了更高的要求，不仅需要掌握理论知识，还需要有解决实际工程问题的能力，能够更好地实现新工科理念下的培养目标。

5     结束语

线上线下混合式教学模式下实现了教学环境从教室到工地的迁移、教学手段从PPT到线上资源的调整、考核方式从期末理论考试到多元化考核机制的改变。这是一种“以学生为主体，以教师为主导，发挥学生主动性”的教学模式，转变了教与学的方式，符合新工科背景对人才的时代要求，有助于应用型、实践型、创新型人才的培养。

主要参考文献

［1］顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径［J］.高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

［2］姜晓坤，朱泓，李志义.新工科人才培养新模式［J］.高教发展与评估，2018（2）：17-24.

［3］阳令明，张俭民，周基.新工科土木工程专业人才培养模式构建的探索［J］.高等理科教育，2019（5）：96-102.

［4］李若天.基于在线学习平台的高校混合式教学模式探索与应用［J］.教师，2023（3）：90-92.

［5］祁鑫，宋会英，陈强.线上混合式教学新模式及策略研究

［J］.高教学刊，2020（32）：101-104.

［6］林拥军，李彤梅，潘毅，等.线上与线下融合的土木工程专业课混合式教学研究［J］.高等建筑教育，2020（1）：

94-104.