摘要:本文探討了在新工科背景下改進(jìn)土力學(xué)課程教學(xué)的方法,旨在培養(yǎng)應(yīng)用型人才。通過提出創(chuàng)新教學(xué)理念、優(yōu)化課程目標(biāo)、重新設(shè)計(jì)內(nèi)容、采用有效教學(xué)方式和建立多元化考核體系等策略,旨在提高教學(xué)效果,確保學(xué)生掌握土力學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用技能。文章還強(qiáng)調(diào)了持續(xù)改進(jìn)和評(píng)估的重要性,以提高課程質(zhì)量和滿足學(xué)生需求。這些舉措將使土力學(xué)課程更好地適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求,培養(yǎng)全面素質(zhì)的工科人才,推動(dòng)科技創(chuàng)新,增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力,并為學(xué)生提供更多就業(yè)機(jī)會(huì)。
關(guān)鍵詞:新工科;土力學(xué);教學(xué)創(chuàng)新
自2017年以來,為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、推動(dòng)科技創(chuàng)新、增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)造更多就業(yè)機(jī)會(huì),教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè),培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)工科人才,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。盡管土力學(xué)屬于傳統(tǒng)工程學(xué)科,卻與新工科建設(shè)有著相互關(guān)聯(lián)和互動(dòng)。新工科的發(fā)展為土力學(xué)的研究和應(yīng)用提供了更多技術(shù)和方法,反之,土力學(xué)的理論與實(shí)踐也為新工科提供了基礎(chǔ)支持和實(shí)用技術(shù)。《土力學(xué)》通常是土木工程、巖土工程、土地資源與環(huán)境工程等專業(yè)的必修課程[1],為學(xué)生提供了土壤力學(xué)的基礎(chǔ)理論、工程實(shí)踐中運(yùn)用土壤力學(xué)知識(shí)的技能。然而,由于土力學(xué)涉及多學(xué)科知識(shí)[2],需要結(jié)合力學(xué)理論與實(shí)際工程問題,建立數(shù)學(xué)模型描述土壤力學(xué)行為,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和實(shí)地調(diào)查,因此學(xué)生掌握土力學(xué)知識(shí)可能存在難度。在教學(xué)過程中,需要適當(dāng)教學(xué)策略、優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)、重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容、組織方式以及改善考核評(píng)價(jià)制度,以提升教學(xué)效果和質(zhì)量,以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
1革新教學(xué)理念和方法,以培育應(yīng)用型人才為核心目標(biāo)
要重新塑造土力學(xué)教學(xué)的理念,培養(yǎng)具有應(yīng)用能力的人才,可以考慮以下幾個(gè)方面:
(1)實(shí)踐導(dǎo)向:重視解決實(shí)際工程問題和培養(yǎng)實(shí)踐操作能力的意義。通過案例分析、實(shí)地考察、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等方式,使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程中解決問題。
(2)跨學(xué)科整合:土力學(xué)涉及到多個(gè)學(xué)科的知識(shí),如力學(xué)、材料力學(xué)、地質(zhì)學(xué)等[3]。要培養(yǎng)應(yīng)用型人才,需要將土力學(xué)與相關(guān)學(xué)科進(jìn)行整合,提供跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐項(xiàng)目,讓學(xué)生全面了解和應(yīng)用相關(guān)知識(shí)。
(3)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng):通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法,讓學(xué)生參與實(shí)際的工程項(xiàng)目,進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的實(shí)踐。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維[4]。
(4)現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用:將現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于土力學(xué)教學(xué)中,如數(shù)值模擬、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。通過引入相關(guān)軟件和工具,使學(xué)生能夠熟練運(yùn)用現(xiàn)代工具解決土力學(xué)問題。
(5)規(guī)范化培養(yǎng):注重培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識(shí)、工程倫理和安全意識(shí)。通過教學(xué)中強(qiáng)調(diào)規(guī)范要求,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的工程態(tài)度,培養(yǎng)他們成為德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才。
2優(yōu)化課程教學(xué)目標(biāo),以有效地支持畢業(yè)要求
優(yōu)化土力學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)并有效支撐畢業(yè)要求可以考慮以下幾個(gè)方面:
(1)確定清晰的教學(xué)目標(biāo):明確定義土力學(xué)課程的核心內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo),確保學(xué)生在學(xué)完課程后能夠掌握土力學(xué)的基本理論、分析方法和應(yīng)用技能。
(2)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用:將理論知識(shí)與實(shí)際工程案例有機(jī)結(jié)合,通過案例分析、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等手段深化學(xué)生對(duì)土力學(xué)原理的理解程度,鍛煉學(xué)生處理實(shí)際土力學(xué)問題的能力和技巧。
(3)多樣化的教學(xué)方法:采用多樣化的教學(xué)方法,如課堂授課、團(tuán)隊(duì)討論、實(shí)際操作、案例分析、模擬軟件等,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們的學(xué)習(xí)效果。
(4)鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作:引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索學(xué)習(xí)資源,培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的能力。同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作,通過合作解決問題,促進(jìn)彼此之間的交流與學(xué)習(xí)。
(5)定期評(píng)估與反饋:定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核和評(píng)估,及時(shí)了解他們的學(xué)習(xí)情況和問題,給予及時(shí)的反饋和指導(dǎo),幫助他們及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略,提高學(xué)習(xí)效果。
通過以上優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)和支撐畢業(yè)要求的措施,可以提高土力學(xué)教學(xué)的實(shí)效性與質(zhì)量,幫助學(xué)生在畢業(yè)時(shí)擁有堅(jiān)實(shí)的土力學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力。
3重新設(shè)計(jì)課程內(nèi)容,以提升課程的高階性
對(duì)于土力學(xué)課程的內(nèi)容重構(gòu),可以考慮以下幾個(gè)方面,以提升課程的高階性:
(1)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合:加強(qiáng)實(shí)際案例、實(shí)驗(yàn)、工程應(yīng)用等實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排,培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程問題解決的能力,增加課程的實(shí)用性和高階性。
(2)深入剖析經(jīng)典理論:針對(duì)土力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典理論和方法,進(jìn)行深入講解和分析。引導(dǎo)學(xué)生理解其基本原理、適用范圍和局限性,培養(yǎng)學(xué)生具備批判性思維和獨(dú)立解決問題的能力。
(3)引入前沿研究和工程實(shí)踐:關(guān)注當(dāng)前土力學(xué)領(lǐng)域的前沿研究成果和工程實(shí)踐案例,引導(dǎo)學(xué)生了解最新的研究動(dòng)態(tài)和工程應(yīng)用趨勢(shì),培養(yǎng)他們的專業(yè)眼光和創(chuàng)新思維。
(4)開展小組討論和項(xiàng)目研究:組織學(xué)生進(jìn)行小組討論、研究項(xiàng)目等互動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)活動(dòng),讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中探索、分析和解決實(shí)際土力學(xué)問題,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和問題解決能力。
(5)引入跨學(xué)科內(nèi)容:將土力學(xué)與其他相關(guān)學(xué)科進(jìn)行交叉融合,如巖土工程、地震工程等,讓學(xué)生了解土力學(xué)在跨學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用,培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)和跨學(xué)科思維能力。
通過重構(gòu)土力學(xué)課程內(nèi)容,加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、強(qiáng)調(diào)理論深度、引入前沿研究和工程實(shí)踐,可以提升課程的高階性,對(duì)學(xué)生的學(xué)術(shù)和專業(yè)能力發(fā)展有更積極的促進(jìn)作用。
4采用有效的教學(xué)組織方式,以高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)
要實(shí)施有效的土力學(xué)課程教學(xué)組織,以高效達(dá)成教學(xué)目標(biāo),可以考慮以下幾個(gè)方面:
(1)設(shè)計(jì)清晰的課程結(jié)構(gòu):制定明確的教學(xué)大綱和課程計(jì)劃,將課程內(nèi)容進(jìn)行合理的模塊劃分和安排,確保各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和技能的有機(jī)銜接,以達(dá)成整體的教學(xué)目標(biāo)。
(2)采用多元化的教學(xué)方法:結(jié)合教材講授、案例分析、實(shí)驗(yàn)、討論、模擬軟件等多種教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,提供多樣化且豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn),使學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合,更好地掌握土力學(xué)的知識(shí)和技能。
(3)提供充裕的學(xué)習(xí)資源:為學(xué)生提供多樣化且豐富的學(xué)習(xí)資源,包括教材、參考書籍、學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源等豐富的學(xué)習(xí)資料,提供更多選擇和深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),讓學(xué)生能夠充分發(fā)揮他們的潛力,同時(shí)提供必要的輔助材料和指導(dǎo),幫助學(xué)生更好地理解和消化所學(xué)知識(shí)。
(4)鼓勵(lì)師生互動(dòng)和合作學(xué)習(xí):鼓勵(lì)學(xué)生提問、討論和思考,激發(fā)他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。同時(shí),教師要積極與學(xué)生互動(dòng),引導(dǎo)討論,提供實(shí)時(shí)反饋和指導(dǎo)。此外,促進(jìn)學(xué)生之間的小組合作學(xué)習(xí),通過學(xué)生之間的合作,可以培養(yǎng)解決問題的能力,促進(jìn)互相學(xué)習(xí),從而提高整體學(xué)習(xí)效果。
(5)定期評(píng)估與反饋:建立有效的評(píng)估機(jī)制,定期評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展,其中含括考試、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式,及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和存在的問題,并提供適當(dāng)?shù)姆答伜徒虒?dǎo),協(xié)助學(xué)生適時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方案,達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。
通過以上的教學(xué)組織措施,可以增進(jìn)土力學(xué)課程教學(xué)的效果和效率,幫助學(xué)生更好地掌握土力學(xué)的知識(shí)和技能,高效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。同時(shí),教師的積極指導(dǎo)和學(xué)生的主動(dòng)參與也是實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)的關(guān)鍵。
5建立一個(gè)多元化的學(xué)業(yè)考核評(píng)價(jià)體系,以提高課程的挑戰(zhàn)性
建立多元化的課程考核評(píng)價(jià)體系可以幫助提升土力學(xué)課程的挑戰(zhàn)難度和培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力[5]。下面是一個(gè)示例的圖表,展示了可能的多元化評(píng)價(jià)方式和對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo):
這個(gè)評(píng)價(jià)體系包括了多個(gè)評(píng)價(jià)方式,涵蓋了土力學(xué)學(xué)科的不同方面和能力要求。通過這樣的評(píng)價(jià)方式,可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和能力進(jìn)行全面評(píng)估,并提供有針對(duì)性的反饋和指導(dǎo),幫助學(xué)生不斷提升。
此外,為增加課程的挑戰(zhàn)難度,可以在評(píng)價(jià)體系中加入一些更具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目或任務(wù),例如:
(1)高難度理論分析題:設(shè)計(jì)一些復(fù)雜的理論分析題,要求學(xué)生深入理解土力學(xué)原理,并能靈活應(yīng)用于實(shí)際問題的解決。
(2)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:組織學(xué)生進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,要求他們從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到結(jié)果分析等全過程的完成,并提出合理的結(jié)論和改進(jìn)建議。
(3)開放性小組研究項(xiàng)目:鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇研究課題,組成小組進(jìn)行深入研究和探索,要求他們提出創(chuàng)新性的觀點(diǎn)和解決方案,并進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。
通過引入這些挑戰(zhàn)性項(xiàng)目,能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的熱情和渴望獲取知識(shí),培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考和解決復(fù)雜問題的能力[6]。
6教學(xué)改革的評(píng)估與成果
通過長(zhǎng)期的教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐,土力學(xué)課程顯著提升了教學(xué)水平并取得顯著的教學(xué)效果。評(píng)估結(jié)果顯示學(xué)生對(duì)該課程的滿意度非常高,平均達(dá)到97分,清晰展示了學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得了優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)并對(duì)教師表示積極肯定。這不僅是對(duì)教師職業(yè)道德和教學(xué)風(fēng)范的認(rèn)可,也證明了教師在專業(yè)能力和課堂教學(xué)上的出色表現(xiàn)。
根據(jù)圖1所示,在過去的三年里,土力學(xué)課程的學(xué)生平均成績(jī)逐年上升。《土力學(xué)》是研究生考試中的一門專業(yè)課之一,學(xué)生的考試成績(jī)表現(xiàn)出優(yōu)異的水平。許多學(xué)生成功被各重點(diǎn)大學(xué)如浙江大學(xué)、南京大學(xué)、武漢大學(xué)和天津大學(xué)等錄取。除了在學(xué)業(yè)上的杰出表現(xiàn),學(xué)生們還踴躍參與了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目,共計(jì)參與了2項(xiàng)。他們以第一作者身份完成了一篇SCI論文的撰寫,并且在權(quán)威的中文核心期刊上發(fā)表了2篇學(xué)術(shù)論文。另外,他們還貢獻(xiàn)了3篇中文核心期刊論文的發(fā)表。這些成果不僅體現(xiàn)了學(xué)生們?cè)趯W(xué)術(shù)研究上的突出能力,還成功地提升了他們的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
教學(xué)督導(dǎo)認(rèn)為,土力學(xué)課程注重以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,突出了學(xué)生的主體地位和學(xué)習(xí)需求,專注于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和專業(yè)責(zé)任感。教師備課充分,教學(xué)內(nèi)容豐富、重點(diǎn)突出、思路清晰,講解精練深入。教師同時(shí)熟練運(yùn)用傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)技術(shù),顯著提高了課堂教學(xué)效果。這使得用人單位對(duì)畢業(yè)生給予高度評(píng)價(jià),認(rèn)為他們具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ),熟練運(yùn)用土力學(xué)基本原理解決各類復(fù)雜工程問題。畢業(yè)生擁有優(yōu)秀的實(shí)踐和創(chuàng)新能力,并展現(xiàn)出較高的綜合素質(zhì)。
教師的辛勤付出和學(xué)生們的努力是我們?nèi)〉贸煽?jī)的關(guān)鍵。教師不斷提升教育水平和教學(xué)能力,注重創(chuàng)新教學(xué)理念和方法。學(xué)生們?cè)谶@積極的教學(xué)環(huán)境中努力學(xué)習(xí),不斷提升自身綜合素質(zhì)和專業(yè)能力。我們將持續(xù)以學(xué)生為中心,推進(jìn)教學(xué)改革,培養(yǎng)具備理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力的專業(yè)人才,以迎接工程挑戰(zhàn)。
7教學(xué)反思與不斷改進(jìn)
土力學(xué)課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)是一個(gè)重要的過程,能夠持續(xù)提高教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)成果。以下是一些建議來進(jìn)行反思和改進(jìn):(1)學(xué)生反饋:匯集學(xué)生們對(duì)課程的反饋及建議信息,包括課程內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)估方式等方面。通過匿名問卷調(diào)查、小組討論或個(gè)別面談等方式收集反饋,了解學(xué)生的體驗(yàn)和意見,以指導(dǎo)改進(jìn)。(2)教學(xué)觀察和記錄:做好教學(xué)觀察和反思記錄,關(guān)注學(xué)生參與度、理解程度和學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)等方面。通過記錄教學(xué)過程中的問題和難點(diǎn),發(fā)現(xiàn)可能的改進(jìn)點(diǎn),促進(jìn)教師教學(xué)方法的優(yōu)化和提升。(3)同行評(píng)議與合作交流:與同事進(jìn)行教學(xué)交流和評(píng)議,相互參觀課堂教學(xué),共享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和資源。通過同行評(píng)議,獲取對(duì)課程的不同視角和建議,有助于發(fā)現(xiàn)自身的不足和改進(jìn)空間。(4)教學(xué)材料和資源更新:定期更新教學(xué)材料和資源,融合最新的研究成果和實(shí)際工程案例,保持與行業(yè)發(fā)展的緊密聯(lián)系。引入新的教學(xué)資源,如交互式教材、模擬軟件等,提供更生動(dòng)、多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。(5)不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)修:教師要積極參加學(xué)術(shù)研討會(huì)、教學(xué)培訓(xùn)等活動(dòng),持續(xù)學(xué)習(xí)和更新個(gè)人知識(shí)和教學(xué)策略。跟蹤發(fā)展中的土力學(xué)領(lǐng)域和教育教學(xué)的最新趨勢(shì),積極應(yīng)用新的教學(xué)技術(shù)和方法。(6)持續(xù)改進(jìn)和評(píng)估:根據(jù)反思和收集的反饋意見,制定教學(xué)改進(jìn)計(jì)劃,并進(jìn)行定期的評(píng)估和反饋。通過比較前后的數(shù)據(jù)和學(xué)生表現(xiàn),評(píng)估改進(jìn)措施的有效性,不斷調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容。通過持續(xù)反思和改進(jìn),教師可以不斷提高土力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn),推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展,提高他們的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)。
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基金項(xiàng)目:揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)改革研究課題(項(xiàng)目編號(hào):YZUJX2022?D15、YZUJX2021?D16);水利高等教育教學(xué)改革課題(項(xiàng)目編號(hào):水教協(xié)高教[2023]8號(hào)?40)
作者簡(jiǎn)介:唐敏(1990—),女,漢族,陜西安康人,博士,講師,研究方向:土質(zhì)學(xué)與土力學(xué);王娟(1988—),女,漢族,甘肅張掖人,博士,副教授,研究方向:農(nóng)田水利學(xué)。
*通訊作者:張超(1990—),男,漢族,陜西咸陽(yáng)人,博士,副教授,研究方向?yàn)樗Y源保護(hù)。