“互联网+”背景下交通工程专业
《土力学》教改探讨
吴珺华
南昌航空大学 土木建筑学院,江西 南昌330063
[摘 要]土力学是一门实践性很强的专业课程,也是交通工程专业学生的必修课程。针对该课程教学现状,分析总结了该课程教学中存在的问题。提出了在“互联网+”背景下交通工程专业的土力学教改工作要点,主要包括开发专业特色教材、增加工程实践环节、调整考核评价体系、提升教师教学水平、网络共享教学成果等六方面,实现土力学教学质量的新突破。
[关键词]土力学;互联网+;教学改革;交通工程
[作者简介]吴珺华(1985—),男,江西吉安人,副教授,博士,硕士生导师,从事岩土工程教研工作。
[中图分类号] [文献标识码] [文章编号]
Discussion on the teaching reform of "Soil Mechanics" for traffic engineering under the background of "Internet +"
WU Junhua
College of Civil Engineering and Architecture, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China
Abstract: Soil mechanics is a practical professional course and as a compulsory course for traffic engineering students. According to the teaching status of this course, the problems in teaching are analyzed and summarized. The main points of the teaching reform of soil mechanics under the background of "internet +" are mainly included, including the development of specialty textbooks, addition of engineering practice links, adjustment of the evaluation system, improvement of teachers' teaching level, and sharing of teaching achievements on the internet. All the analysis can make the teaching quality of soil mechanics to achieve a new breakthrough.
Key words: Soil mechanics; Internet+; Teaching reform; Traffic engineering
1 引言
土力学是交通工程专业的专业必修课,尤其是针对交通土建方向而言,其重要性不明而喻,是相关从业人员在长期工程实践过程中形成的一门多学科交叉的专业课程
[1]。土力学的研究对象是土,研究内容是力学,因此其既具有一般力学课程的特征,又具有研究对象特殊性的特点
[2]。绝大多数土力学教材都认为土是三相体介质,即固-液-气的混合物,其比例的不同影响着土的基本性质。因此,土力学既包含了连续介质力学的基本内容,又涵盖了非连续介质力学的部分内容,同时还具有大量工程实践的概率统计结论。可以说,土力学是一门半经验半理论的专业课,存在“入门易,精通难”的特点。在南昌航空大学2019版交通工程本科专业的培养方案中,课程开设学期为第五学期,教学总学时为38学时,其中理论占34学时,实验占4学时。根据专业特色和总体安排,理论课主要讲授土的物理性质及工程分类、应力与压缩变形、抗剪强度与地基承载力、渗透性与固结、土压力及土坡稳定等传统知识点,实验课主要介绍液塑限联合测定试验、常水头渗透试验及直剪试验等。但总体来看,目前土力学课程的教授仍停留在理论层面,工程实践等提升学生动手能力、感知能力和实践能力的培养过程较为匮乏。在交通工程领域,土力学所介绍的知识点都是终生受用的,对交通工程专业学生来说有着重要意义。
2 当前存在问题
2.1 学生基础偏弱,先修力学课程挂科多
土力学的先修力学课程主要有理论力学、材料力学、结构力学等课程,这些先修课程是工科专业学生的主要挂科课程。在土力学课程授课前,本人针对学生上述先修课程学习情况进行了粗略统计,发现仍有10余人次不及格,60~70分之间的有20余人次,占到专业总人数的近1/2。这表明学生的力学基础相对偏弱,这就导致在学习某些涉及到力学概念的知识点时,比如说“平面应力和应变问题”、“莫尔应力圆”等概念在先修课程里都是作为重点介绍的,因此在土力学中可能就会一笔带过,不再花大量时间重复讲解,导致部分原本就未理解的学生学习起来更为困难,进而影响其后续内容的深入学习,无法有效提升学生的学习兴趣,形成恶性循环,课程培育质量明显下降。
2.2 教学方式传统,未能迎合新时代潮流
我校最新版的土力学培养方案中,基本沿袭了以往培养模式,即“教师课堂授课+布置课后作业+课堂出勤+实验考核”,通过上述形式来考核学生对知识点的掌握程度。受到课时的限制,难以开展真正的实践性教学,大多数是以视频或图片的形式来讲述知识点在工程中的应用,属于“离线式”学习模式,学生接受能力有限,大部分也是似懂非懂,只能被动地学习,应付作业和考试。另外,现有培养方案是参照土木工程专业来编制的,缺乏将其与交通工程专业相结合的创新意识,未能侧重于交通土建领域,导致学生学生目的性不强,不清楚学习土力学对自身专业有何用处。教材选用未能体现专业特色,与土木工程等专业学生所用教材完全一致。在教学模式方面,土力学一直都以理论教学为主,教学方式较单一。
2.3 课时安排欠妥,实践性课程严重不足
土力学主要有六大章,每一章节内容都有可能交通工程领域中涉及到,因此核心内容必须按要求讲授完成。我校该课程只有38学时,存在理论课时偏少、实践课时严重不足的情况。在有限课时的前提下要把核心内容介绍完,对授课教师和听课学生而言,都是较大考验。教师要花大量时间去精简授课内容,学生亦要花大量时间去及时消化所学知识。有时候一节课的内容包含了若干新的知识点,这对于基础偏弱的学生来说是很不适应的,内容多而学时少的矛盾较为突出。实验课时只有4学时,且局限于课堂45分钟,既要听老师讲解,又要立马动手操作,导致部分学生不清楚该如何下手,以至于有部分同学充当了“吃瓜群众”的角色,滥竽充数,只看不动,甚至不看。这样的培养效果可想而知。一旦缺乏足够的动手操作过程,学生理解理论知识也就会有一定的障碍,造成恶性循环。此外,课外实践性环节几乎没有,这也是土力学现有教学方式的弊端。
2.4 考核方式单一,未能体现学生多面性
我校2019版培养方案里,本课程以“平时成绩+实验成绩+考试成绩”的方式对学生进行考核。其中考试成绩占70%,以闭卷形式考查学生对知识点的掌握,考试题型主要有选择、填空、名词解释、简答及计算题。平时成绩占15%~20%,包括学生的课堂表现及课后作业完成情况。实验成绩占10%~15%,包括学生的课堂表现及实验报告完成情况。这种考核方式未能体现出学生的自主学习能力、动手操作能力以及与老师同学之间的讨论交流能力等,也难以体现学生初步解决工程问题的能力,形成了学生应付考勤和作业来获取平时成绩的现象。同时闭卷考试要求学生记忆大量的知识点,形成了死记硬背却未真正理解知识点的现象。这些现象在课堂提问环节时表现得尤为明显,很多作业做得不错的同学,在课堂上却对某些基本问题都回答不了,效果不佳。
2.5 线上教学缺乏,未体现线上模式优势
受2020年新冠肺炎疫情影响,线上教学模式迅猛推出,在各大高校如火如荼的开展。线上教学的优点主要有以下几方面:①不受地域限制。学生可通过移动终端即可开展教学活动;②丰富了学生的学习方式。现有网络平台很多,其上面的课程资源很丰富,且大部分都是免费视频,学生可根据自身安排选择合适的时间自主学习;③丰富了教师的教学模式。线上教学涉及各种直播和录播平台,如腾讯会议、钉钉等,这就促使教师与时俱进,勇于探索,接受新事物,掌握新方式;④提升了教师的教学水平。通过互联网可获得一些高质量教学视频,对提升教师自身专业课程的学习和讲授有极大促进作用。然而,受以下因素影响,线上教学仍处于探索阶段,所占份额仍是少数:①教师与学生缺少了面对面交流,教师认可感和获得感降低,学生则会产生倦怠和疲劳感,教学效果大打折扣;②线上教学缺乏对学生学习的主动管控,无法有效获知学生的学习情况,部分学生易出现不认真听课,甚至不听课的情况;③教学效果无法得到保证,学生对所学知识点不能及时反馈,教师无法及时掌握学生学习情况;④长期使用移动终端,对师生视力及身心健康都有一定影响。这些因素都是限制线上教学广泛推广的重要因素。
3 “互联网+”背景下土力学教改探讨
2015年7月4日,国务院印发《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》
[3]。这是国家层面首次提出“互联网+”的概念。2020年5月召开的全国两会上,李克强总理在《政府工作报告》中再次提及要全面推进“互联网+”
[4]。当今以互联网为代表的信息技术、数字技术正引领着社会各方面跳跃式发展,对当前高等教育传统模式产生了巨大冲击
[5]。土力学是一门实践性很强的课程,利用“互联网+”来提升教学质量势在必行。
3.1 精选教学实验内容,开发专业特色教材
智能手机、平板等便携式移动阅读工具十分普及,5G时代早已来临,公共WIFI也在大力推广。这为学生随时随地学习和掌握知识提供了更为便利的条件。“互联网+”的优势就在于取消了传统的硬性场所,不需要借助纸质资料来获取知识。目前出版的“十三五”普通高等教育本专科规划教材中,土建类“互联网+”创新规划教材已有土力学方面的教材。与传统教材的主要区别在于,针对每个章节中的重点难点都添加了二维码,通过扫码即可直接观看与知识点相关的感观内容,包括动画、视频、推导及知识点链接拓展等。例如,介绍达西渗透实验时,视频从实验原理、装置、材料等进行了详细介绍,展示了完整的渗透过程,并推导了计算公式。另外,可在此基础上增加一些经典工程事故的视频或动画,配上图文介绍事故发生的主要原因,与土力学中哪个知识点相关。
3.2 建立学生实习基地,增加工程实践环节
校企合作是培养工程实践型人才的重要方式之一,最直接有效的方法就是建立学生实习基地。在保证安全的前提下,增加学生到合作企业中参与实践项目的机会,让学生带着知识点和疑惑到现场直观感受施工过程,能让学生在一线真实做到学有所用,在实践中学习,在学习中实践,融会贯通,提高自身水平。这就需要在现有培养方案中增设一定学时的实践环节,严格考核,不走过场,让学生能够主动地学,快乐地学,带着兴趣学,最终达到解决简单工程问题的目的。
3.3 丰富教育教学方式,合理调整考核体系
教学方式主要包括教学方法、评价体系及学生学习方式等,是教改工作的重要内容之一。为实现人才培养目标,需要更新现有教学方式。首先要积极寻找合适的教学方法,将理论具体化,将概念通俗化。例如,在讲解新知识点之前,可通过播放一段小视频或生活中的小现象,让学生主动思考为什么,由浅入深,循序渐进,启发学生的主动思考能力。可邀请具有丰富实践经验的工程师到课堂为学生讲授与知识点相关的工程案例,辅以理论讲解,与学生互动交流。实验课应多让学生先思考,比如做某实验的目的何在、在交通工程中有哪些工程可以应用、实验误差对工程影响程度如何等等。可增设学生选择性实验项目,实验材料的选择、方案的设计等均由学生自由完成,教师加以技术性指导,提升学生的动手能力和学习意识。适时开展一些现场模型试验,增强学生对知识点的直观理解。传统考核方式难以完全体现学生的学习掌握程度。针对这种情况,可增加平时成绩的考核量,除了出勤率、课堂发言等之外,应重点考察学生的自主学习和动手能力。比如,作业不以简单的课后习题为主,可结合“互联网+”各种平台上的典型工程案例,让学生通过查阅书本、规范等多种途径去解决,答案形式不唯一,只要符合工程要求的答案均可。
3.4 转换角色融入教学,提升教师教学水平
现有专业课程教师,大部分都是硕士或博士毕业,其个人专业功底扎实。但是,自身学得好不代表教得好。教师面对的是初涉专业知识的大学生,一些看似简单易懂的概念和理论都有可能是学生前进的障碍。比如,应力在许多课程里都提及到,但由于学科的侧重点有所差异,其定义及使用都有所不同,导致部分学生对该概念似懂非懂,经常混淆,给深入学习带来困难。此外,部分教师尤其是新进教师,存在上课重点模糊、授课速度过快等现象,影响教学效果。
对此,可定期组织开展教师教学法活动,把教学中存在的问题摆出来讨论,共同出谋划策,补齐短板;组织教师观摩教学名师的现场授课,或线上观摩中国大学MOOC、超星慕课等“互联网+”各种平台中教学名师的授课;组织教师与学生面对面谈心交流,深入了解学生学习过程中的疑惑和困难,及时给予解决;可安排学生上台讲授某一知识点,学生通过“互联网+”各种平台上的名师讲解去准备好讲述内容,而教师去聆听学生讲授,互相转换角色,发现问题并及时解决问题,做到师生共赢共享。
3.5 积极构建网络平台,共享教学研究成果
现有土力学教学改革研究成果很多,但都较为分散,实用性和可操作性都受到限制。可以通过“互联网+”网络平台,将各高校的研究成果集中起来建成数据库,按类按需分区设置,加强教学研究成果的共享利用,建立一个统一网络平台以指导教学工作,极大地方便教师选择合适方式开展教学工作。
4 小结
大学的教学改革既要遵循大学的本质,又要与时俱进,采用多种方式提高课程质量。“互联网+”的优势不明而喻,利用“互联网+”融入到教学改革中势在必行。综上,土力学课程教改的主要方向包括:课堂教学多元化、理论学习自主化、工程实践通俗化、课程交流平台化。对教师的要求是大胆创新,利用“互联网+”来提升教学质量,实现课堂上教学内容的多元化;对学生的要求是虚心求学,不能浮躁和自暴自弃,利用“互联网+”来自主学习,激发学生学习的主动性;对学校的要求是丰富课外实践内容和方式,将晦涩难懂的知识通俗化。最后,借助“互联网+”平台,将课程资源有效整合,互惠共享,达到培养新时代社会需要的合格专业人才。
参考文献
[1] 张海涛, 冯松宝. 地质类专业土质学与土力学课程教改探索[J]. 科技经济导刊, 2018, 26(23): 136-137.
[2] 於昌荣, 李剑, 周清. “土力学与地基基础”多维化教学研究[J]. 中国电力教育, 2013, 22: 146-147.
[3] 中华人民共和国国务院. 国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[Z]. 2015.07.04
[4] 李克强. 2020年国务院政府工作报告[R]. 北京, 2020.
[5] 章金萍. “互联网+教育”背景下高职一体化教材建设[J]. 中国大学教学, 2017, (1): 84-87.