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新工科背景下“土力学”课程教学创新设计与实践

2024-09-19 3 上传者：管理员

摘要：本文探讨了在新工科背景下改进“土力学”课程教学的方法，旨在培养应用型人才。通过提出创新教学理念、优化课程目标、重新设计内容、采用有效教学方式和建立多元化考核体系等策略，旨在提高教学效果，确保学生掌握“土力学”基础理论和实际应用技能。文章还强调了持续改进和评估的重要性，以提高课程质量和满足学生需求。这些举措将使“土力学”课程更好地适应现代产业需求，培养全面素质的工科人才，推动科技创新，增强国家竞争力，并为学生提供更多就业机会。

关键词：
土力学
就业机会
教学创新
新工科
科技创新
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自2017年以来，为适应产业需求、提高人才培养质量、推动科技创新、增强国家竞争力和创造更多就业机会，教育部积极推进新工科建设，培养适应社会发展需要的高素质工科人才，促进经济社会的可持续发展。尽管“土力学”属于传统工程学科，却与新工科建设有着相互关联和互动。新工科的发展为“土力学”的研究和应用提供了更多技术和方法，反之，“土力学”的理论与实践也为新工科提供了基础支持和实用技术。“土力学”通常是土木工程、岩土工程、土地资源与环境工程等专业的必修课程[1],为学生提供了土壤力学的基础理论、工程实践中运用土壤力学知识的技能。然而，由于“土力学”涉及多学科知识[2],需要结合力学理论与实际工程问题，建立数学模型描述土壤力学行为，进行实验室实践和实地调查，因此学生掌握“土力学”知识可能存在难度。在教学过程中，需要适当改善教学策略，优化教学目标，重新构建教学内容、组织方式以及改善考核评价制度，以提升教学效果和质量，以应对这些挑战。

1、革新教学理念和方法，以培育应用型人才为核心目标

要重新塑造“土力学”教学的理念，培养具有应用能力的人才，可以考虑以下几个方面：

(1)实践导向：

重视解决实际工程问题和培养实践操作能力的意义。通过案例分析、实地考察、实验实践等方式，使学生能够将所学的理论知识应用到实际工程中解决问题。

(2)跨学科整合：

“土力学”涉及多个学科的知识，如力学、材料力学、地质学等[3]。要培养应用型人才，需要将“土力学”与相关学科进行整合，提供跨学科的教学内容和实践项目，让学生全面了解和应用相关知识。

(3)项目驱动：

通过项目驱动的教学方法，让学生参与实际的工程项目，进行工程设计和解决实际问题的实践，这样可以培养学生的问题解决能力、团队合作能力和创新思维[4]。

(4)现代技术应用：

将现代技术应用于“土力学”教学中，如数值模拟、计算机辅助设计等。通过引入相关软件和工具，使学生能够熟练运用现代工具解决“土力学”问题。

(5)规范化培养：

注重培养学生的规范意识、工程伦理和安全意识。通过教学中强调规范要求，引导学生养成严谨、负责的工程态度，培养他们成为德才兼备的应用型人才。

2、优化课程教学目标，以有效地支持毕业要求

优化“土力学”课程教学目标并有效支撑毕业要求可以考虑以下几个方面：

(1)确定清晰的教学目标：

明确定义“土力学”课程的核心内容和学习目标，确保学生在学完课程后能够掌握“土力学”的基本理论、分析方法和应用技能。

(2)强调实践应用：

将理论知识与实际工程案例有机结合，通过案例分析、实验实践等手段深化学生对“土力学”原理的理解程度，锻炼学生处理实际“土力学”问题的能力和技巧。

(3)多样化的教学方法：

采用多样化的教学方法，如课堂授课、团队讨论、实际操作、案例分析、模拟软件等，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。

(4)鼓励自主学习和团队合作：

引导学生主动探索学习资源，培养他们自主学习的能力。同时，鼓励学生进行团队合作，通过合作解决问题，促进彼此之间的交流与学习。

(5)定期评估与反馈：

定期对学生进行考核和评估，及时了解他们的学习情况和问题，给予及时的反馈和指导，帮助他们及时调整学习策略，提高学习效果。

通过以上优化教学目标和支撑毕业要求的措施，可以提高“土力学”教学的实效性与质量，帮助学生在毕业时拥有坚实的“土力学”理论知识和实际应用能力。

3、重新设计课程内容，以提升课程的高阶性

对于“土力学”课程的内容重构，可以考虑以下几个方面，以提升课程的高阶性：

(1)强调理论与实践的结合：

加强实际案例、实验、工程应用等实践环节的安排，培养学生将理论知识应用于实际工程问题解决的能力，增加课程的实用性和高阶性。

(2)深入剖析经典理论：

针对“土力学”领域的经典理论和方法，进行深入讲解和分析。引导学生理解其基本原理、适用范围和局限性，培养学生具备批判性思维和独立解决问题的能力。

(3)引入前沿研究和工程实践：

关注当前“土力学”领域的前沿研究成果和工程实践案例，引导学生了解最新的研究动态和工程应用趋势，培养他们的专业眼光和创新思维。

(4)开展小组讨论和项目研究：

组织学生进行小组讨论、研究项目等互动性强的学习活动，让学生在团队合作中探索、分析和解决实际“土力学”问题，培养学生的团队合作和问题解决能力。

(5)引入跨学科内容：

将“土力学”与其他相关学科进行交叉融合，如岩土工程、地震工程等，让学生了解“土力学”在跨学科领域的应用，培养他们的综合素养和跨学科思维能力。

通过重构“土力学”课程内容，加强实践环节，强调理论深度，引入前沿研究和工程实践，可以提升课程的高阶性，对学生的学术和专业能力发展有更积极的促进作用。

4、采用有效的教学组织方式，以高效地实现教学目标

要实施有效的“土力学”课程教学组织，以高效达成教学目标，可以考虑以下几个方面：

(1)设计清晰的课程结构：

制定明确的教学大纲和课程计划，将课程内容进行合理的模块划分和安排，确保各个知识点和技能的有机衔接，以达成整体的教学目标。

(2)采用多元化的教学方法：

结合教材讲授、案例分析、实验、讨论、模拟软件等多种教学方法，激发学生对学习的兴趣，提供多样化且丰富的学习体验，使学生理论与实践相结合，更好地掌握“土力学”的知识和技能。

(3)提供充裕的学习资源：

为学生提供多样化且丰富的学习资源，包括教材、参考书籍、学术文献、网络资源等丰富的学习资料，提供更多选择和深入学习的机会，让学生能够充分发挥他们的潜力，同时提供必要的辅助材料和指导，帮助学生更好地理解和消化所学知识。

(4)鼓励师生互动和合作学习：

鼓励学生提问、讨论和思考，激发他们的主动学习能力。同时，教师要积极与学生互动，引导讨论，提供实时反馈和指导。此外，促进学生之间的小组合作学习，通过学生之间的合作，可以培养解决问题的能力，促进互相学习，从而提高整体学习效果。

(5)定期评估与反馈：

建立有效的评估机制，定期评估学生的学习进展，其中包括考试、作业、实验报告等形式，及时了解学生的学习进展和存在的问题，并提供适当的反馈和教导，协助学生适时调整学习方案，达到教学目标。

通过以上的教学组织措施，可以增进“土力学”课程教学的效果和效率，帮助学生更好地掌握“土力学”的知识和技能，高效达成教学目标。同时，教师的积极指导和学生的主动参与也是实现高效教学的关键。

5、建立一个多元化的学业考核评价体系，以提高课程的挑战性

建立多元化的课程考核评价体系可以帮助提升“土力学”课程的挑战难度和培养学生的综合能力[5]。下面是一个示例的图表，展示了可能的多元化评价方式和对应的评价指标：

这个评价体系包括了多个评价方式，涵盖了“土力学”学科的不同方面和能力要求。通过这样的评价方式，可以对学生的学习表现和能力进行全面评估，并提供有针对性的反馈和指导，帮助学生不断提升。

此外，为增加课程的挑战难度，可以在评价体系中加入一些更具挑战性的项目或任务，例如：

(1)高难度理论分析题：

设计一些复杂的理论分析题，要求学生深入理解“土力学”原理，并能灵活应用于实际问题的解决。

(2)综合性实验项目：

组织学生进行综合性实验项目，要求他们完成从实验设计到结果分析的全过程，并提出合理的结论和改进建议。

(3)开放性小组研究项目：

鼓励学生自主选择研究课题，组成小组进行深入研究和探索，要求他们提出创新性的观点和解决方案，并进行实践验证。

通过引入这些挑战性项目，能够激发学生对学习的热情和渴望获取知识，培养他们的独立思考和解决复杂问题的能力[6]。

6、教学改革的评估与成果

通过长期的教学创新设计与实践，“土力学”课程显著提升了教学水平并取得显著的教学效果。评估结果显示学生对该课程的满意度非常高，平均达到97分，清晰展示了学生在学习中获得了优质的体验并对教师表示积极肯定。这不仅是对教师职业道德和教学风范的认可，也证明了教师在专业能力和课堂教学上的出色表现。

根据下图所示，在过去的三年里，“土力学”课程的学生平均成绩逐年上升。“土力学”是研究生考试中的一门专业课，学生的考试成绩表现出优异的水平，许多学生成功被各重点大学录取，如浙江大学、南京大学、武汉大学和天津大学等。除了在学业上的杰出表现，学生还踊跃参与了创新创业训练计划项目，共计参与了2项。他们以第一作者身份完成了一篇SCI论文的撰写，并且在权威的中文核心期刊上发表了2篇学术论文，另外，他们还贡献了3篇中文核心期刊论文的发表。这些成果不仅体现了学生在学术研究上的突出能力，还成功地提升了他们的综合素质和创新能力。

近三年“土力学”平均成绩图

教学督导认为，“土力学”课程注重以学生为中心的教学理念，突出了学生的主体地位和学习需求，专注于培养学生的综合素质、创新意识和专业责任感。教师备课充分，教学内容丰富、重点突出、思路清晰，讲解精练深入。教师同时熟练运用传统教学方法和现代教学技术，显著提高了课堂教学效果。用人单位对毕业生给予高度评价，认为他们具备扎实的理论基础，能够熟练运用“土力学”基本原理解决各类复杂工程问题。毕业生拥有优秀的实践和创新能力，并展现出较高的综合素质。

教师的辛勤付出和学生的努力是我们取得成绩的关键。教师不断提升教育水平和教学能力，注重创新教学理念和方法。学生在积极的教学环境中努力学习，不断提升自身综合素质和专业能力。我们将持续以学生为中心，推进教学改革，培养具备理论基础和实践能力的专业人才，以迎接工程挑战。

7、教学反思与不断改进

“土力学”课程教学的持续改进是一个重要的过程，能够持续提高教学效果和学生学习成果。以下是一些建议来进行反思和改进：(1)学生反馈：汇集学生对课程的反馈及建议信息，包括课程内容、教学方法、评估方式等方面。通过匿名问卷调查、小组讨论或个别面谈等方式收集反馈，了解学生的体验和意见，以指导改进。(2)教学观察和记录：做好教学观察和反思记录，关注学生参与度、理解程度和学习动态等方面。通过记录教学过程中的问题和难点，发现可能的改进点，促进教师教学方法的优化和提升。(3)同行评议与合作交流：与同事进行教学交流和评议，相互参观课堂教学，共享教学经验和资源。通过同行评议，获取对课程的不同视角和建议，有助于发现自身的不足和改进空间。(4)教学材料和资源更新：定期更新教学材料和资源，融合最新的研究成果和实际工程案例，保持与行业发展的紧密联系。引入新的教学资源，如交互式教材、模拟软件等，提供更生动、多样化的学习体验。(5)不断学习和进修：教师要积极参加学术研讨会、教学培训等活动，持续学习和更新个人知识和教学策略。跟踪发展中的“土力学”领域和教育教学的最新趋势，积极应用新的教学技术和方法。(6)持续改进和评估：根据反思和收集的反馈意见，制订教学改进计划，并进行定期的评估和反馈。通过比较前后的数据和学生表现，评估改进措施的有效性，不断调整和改进教学方法和内容。通过持续反思和改进，教师可以不断提高“土力学”课程的教学质量和学生的学习体验，推动学生全面发展，提高他们的专业能力和综合素养。

参考文献:

[1]陆勇,杨冬英,师文豪.以土力学为例探析专业课程的思政元素融入[J].高教学刊,2021,7(36):181-184.

[2]贺敏,滕珂,欧蔓丽,等.基于PBL模式的“土力学”课程教学探索与实践[J].科教导刊,2023(12):143-145.

[3]戴北冰,赵红芬,常丹,等.“虚实结合”在土力学教学中的探索与实践[J].高等建筑教育,2023,32(04):112-119.

[4]高慧颖,李艳青,周阳修,等.“新工科”背景下基于项目驱动教学法的“分析化学”课程教学改革[J].云南化工,2023,50(07):172-175.

[5]高晓红,彭世林,郑兴荣,等.混合式教育模式融合发展的路径改革研究与实践[J].陇东学院学报,2023,34(05):129-134.

[6]廖勇,周世杰,汤羽,等.面向新工科的软件工程专业核心课程体系建设[J].高等工程教育研究,2022(04):10-18.

基金资助:扬州大学教学改革研究课题(项目编号:YZUJX2022-D15､YZUJX2021-D16); 水利高等教育教学改革课题(项目编号:水教协高教[2023]8号-40);

文章来源:唐敏,王娟,张超.新工科背景下“土力学”课程教学创新设计与实践[J].科技风,2024,(26):91-93.