新工科背景下“土建工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革初探

吳浩 譚英華

摘要 新工科建設(shè)是地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重大機(jī)遇，新工科背景下加強教學(xué)模式改革是工程教育的新方向和新要求。“土建工程基礎(chǔ)”是一門為環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)課，在當(dāng)前教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容繁多、教學(xué)方法和考核方式單一、實踐教學(xué)不受重視、課程思政的導(dǎo)入不充分等問題，文章從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)、考核形式、課程思政等五個方面，初步探討了一些改進(jìn)方法，為新工科背景下其他應(yīng)用型本科高校的專業(yè)課程教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞 新工科；環(huán)境工程；土建工程基礎(chǔ)；教學(xué)改革

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.7.041

為把握新工業(yè)革命帶來的時代機(jī)遇，教育部于2017年2月發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，要求全力推進(jìn)新工科建設(shè)[1]。新工科建設(shè)是地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重大機(jī)遇，在此背景下，加強教學(xué)模式改革是工程教育的新方向和新要求。

本文以山東建筑大學(xué)“土建工程基礎(chǔ)”課程為例，深入剖析了該課程在當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，為適應(yīng)新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)模式的要求，初步探討了一些改進(jìn)方法，旨在為實現(xiàn)新工科建設(shè)提供可行性方案，也為其他應(yīng)用型本科高校對專業(yè)課程的改革提供參考[2-3]。

1教學(xué)中存在的問題

“土建工程基礎(chǔ)”是一門為環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)課，在當(dāng)前教學(xué)中存在不少問題，主要表現(xiàn)在以下五個方面：

課程內(nèi)容多，學(xué)時少。本課程由土木工程材料學(xué)、房屋建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、土力學(xué)及地基基礎(chǔ)等學(xué)科的內(nèi)容組成，每個組成部分都有一個完整的內(nèi)容體系，各部分內(nèi)容之間相對獨立。對于土木工程專業(yè)的學(xué)生而言，每部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)需要至少32個學(xué)時，并配套實驗、實習(xí)和課程設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。但面向環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的這門專業(yè)課，只有40個授課學(xué)時，無實踐教學(xué)學(xué)時。這就導(dǎo)致教師不得不利用較少的學(xué)時講授大量的知識，學(xué)生學(xué)起來吃力，教學(xué)效果差。

先修課程的知識儲備不足。在對混凝土構(gòu)件進(jìn)行配筋計算時，需要具備對梁、柱、板等構(gòu)件進(jìn)行受力分析（拉壓彎剪）的能力，同時應(yīng)能理解多跨連續(xù)梁板的內(nèi)力圖。在對基底壓力進(jìn)行簡化計算時，需要理解彈性力學(xué)中的圣維南原理。因此，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)離不開扎實的力學(xué)功底，如理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)等，而環(huán)境工程的學(xué)生只學(xué)習(xí)過工程力學(xué)，力學(xué)知識儲備不足，學(xué)習(xí)效果無法保證，這也是其他非土木工程專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)土木類課程時遇到的共性問題[4-6]。

授課方式傳統(tǒng)。現(xiàn)階段的授課以口頭講解、多媒體課件（PPT）展示為主，板書為輔。相比于教材，課件上的內(nèi)容更直觀，容易吸引學(xué)生們的注意力。使用板書的授課效果較好，但考慮到授課進(jìn)度，僅局限于講解個別公式的推演。實際授課時，由于內(nèi)容多，課件切換的速度較快，學(xué)生們來不及做筆記，無法在短時間內(nèi)接受太多的新知識，聽課效果差，久而久之，就會滋生對課程的抵觸情緒，逐漸失去學(xué)習(xí)本課程的興趣。

考核方式單一。本課程的考核評價仍然采用平時作業(yè)成績（占30%）和期末開卷考試成績（占70%）的單一方式。由于期末考試是開卷，且成績所占比重大，部分學(xué)生不重視平時作業(yè)，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，滋生考前突擊應(yīng)試的想法，造成對許多知識點只是停留在機(jī)械記憶，無法真正掌握。這種考核方式已經(jīng)不能滿足新工科建設(shè)背景下對應(yīng)用型課程的需求。

教師的專業(yè)能力和課程思政的導(dǎo)入水平有限。本課程的講授由土木工程學(xué)院的教師擔(dān)任，對土建工程的講解具有較高的專業(yè)水準(zhǔn)，但是欠缺給排水廠房等環(huán)境工程的土建知識，不能有效調(diào)動環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。此外，在講授過程中，從教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入課程思政元素的做法略顯突兀，不能激發(fā)學(xué)生對環(huán)保事業(yè)和對本課程的學(xué)習(xí)熱情。

2教學(xué)改革初探

為適應(yīng)地方高校對應(yīng)用型課程的需求，針對教學(xué)上存在的問題，本文從以下五個方面初步探討了一些教學(xué)改革的方法。

2.1教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

作為土木工程學(xué)院的教師，通過努力提升自身對環(huán)境工程的認(rèn)識水平，將過去以建筑結(jié)構(gòu)工程為重心轉(zhuǎn)變?yōu)橐原h(huán)境工程的土建設(shè)施（如污水處理廠）為重心，讓學(xué)生意識到這門課程的內(nèi)容與自己專業(yè)的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對學(xué)生力學(xué)功底弱的特點，在講解混凝土梁的設(shè)計時，首先介紹相關(guān)的力學(xué)基礎(chǔ)知識，消除學(xué)生對力學(xué)知識的畏難心理。在課程講解過程中，注意引入學(xué)生身邊的實例，如以教室內(nèi)的某根梁為受力分析對象，引導(dǎo)學(xué)生觀察和估算梁的截面尺寸，思考如何應(yīng)用力學(xué)知識求取該梁的最大彎矩。在講解板的可變荷載最不利布置時，以學(xué)生在不同時段轉(zhuǎn)移到不同教室上課為例，思考可變荷載的移動對板內(nèi)力的影響等，從而調(diào)動學(xué)生自主思考的主觀能動性。

2.2教學(xué)方法的改進(jìn)

線上教學(xué)平臺的許多功能，包括簽到、隨機(jī)點名、投票、自動閱卷、作業(yè)分析等，為線上授課提供了極大的便利，而且，線上授課能充分調(diào)動學(xué)生的課堂參與度，提高課堂的學(xué)習(xí)效率。因此，這一授課方式逐漸被教師認(rèn)可，形成了線上線下混合式這一新的教學(xué)方法。除翻轉(zhuǎn)課堂外，教師可以錄制自己的教學(xué)視頻上傳至線上教學(xué)平臺，也可以引入其他精品在線課程（如中國大學(xué)慕課或智慧樹在線共享課）的視頻，供學(xué)生在課前或課后觀看。與線下教學(xué)相比，線上線下混合式教學(xué)能為學(xué)生提供豐富和優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3實踐教學(xué)的改革

新工科背景下人才的培養(yǎng)應(yīng)重視實踐能力。針對本課程沒有設(shè)置實驗實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的問題，嘗試以其他替代方案進(jìn)行彌補。以混凝土強度的測試、新拌混凝土和易性的判斷和適筋梁的正截面破壞過程等內(nèi)容的學(xué)習(xí)為例，通過播放從網(wǎng)絡(luò)上搜索到的相關(guān)實驗視頻，加強學(xué)生對實驗的感性認(rèn)識，彌補沒有實驗環(huán)節(jié)的缺憾。與單純依靠課件上的文字和圖片進(jìn)行學(xué)習(xí)相比，觀看試驗視頻能顯著提高學(xué)生的“抬頭率”，學(xué)習(xí)效果好。另外，通過布置調(diào)查實踐類作業(yè)，同樣可以鍛煉學(xué)生的實踐能力。例如，在學(xué)習(xí)完建筑與構(gòu)筑物的構(gòu)造這一章后，將學(xué)生分成若干組，要求每組完成一項實踐任務(wù)，即調(diào)查校內(nèi)某一棟建筑物的構(gòu)造，調(diào)查內(nèi)容包括樓頂排水方式、內(nèi)外墻和樓地面的裝修類型、窗口有無滴水處理等，以及踢腳、勒腳、散水和變形縫等的位置，并調(diào)查樓梯的踏步數(shù)、踏步尺寸、梯段寬度、首層平臺板凈高和門窗尺寸等。通過將從課堂上學(xué)到的知識與實際調(diào)查的結(jié)果作對比，思考哪些部分是一致的，哪些是不一致的，理由是什么，有效調(diào)動學(xué)生自主思考的能力。通過小組協(xié)作的方式完成這項實踐任務(wù)，還能鍛煉學(xué)生團(tuán)隊合作的能力。

2.4考核方式的改革

傳統(tǒng)的考核方式側(cè)重期末考試成績，存在“一考定所有”的弊端，導(dǎo)致部分學(xué)生不重視平時作業(yè)的完成。因此，對平時作業(yè)所占比重進(jìn)行調(diào)整，由30%提高到40%或50%，以此強化過程性考核，引導(dǎo)學(xué)生將功夫用在平時。同時，采用隨堂測試、調(diào)查報告、課堂討論等作業(yè)形式，增加過程考核的多樣性。其中，隨堂測試?yán)弥腔蹣淦脚_發(fā)布，設(shè)置題目順序和選項順序為隨機(jī)，可以防止學(xué)生間互相抄襲，確保測試的成績能夠真實反映學(xué)生對該課程知識點的掌握程度；隨堂測試的“作業(yè)分析”功能，有助于教師了解每道題的得分率，便于教師加大對難度大、得分低題目的講解力度。引入課堂討論的考核形式，有利于學(xué)生積極參與課堂，改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.5課程思政的融入

立德樹人是新時代高等教育的根本任務(wù)，新工科背景下，在教學(xué)過程中融入思政元素是實現(xiàn)立德樹人的重要渠道。2020年5月教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中明確提出，課程思政建設(shè)要在全國所有高校、所有學(xué)科專業(yè)全面推進(jìn)。大學(xué)生正處于世界觀、人生觀、價值觀的形成階段，在本課程的教學(xué)過程中，有必要融入愛國主義、社會主義核心價值觀等思政元素，培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)踏實的工作作風(fēng)，符合知識、能力和素質(zhì)全方位育人的教育教學(xué)要求[7-8]。

為了將思政元素“潤物細(xì)無聲”地融入課堂而不顯生硬，課程組在以下幾方面做了初步探索。在緒論中，學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的理念，介紹黨的二十大報告和“十四五”規(guī)劃中涉及環(huán)境污染防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)部分的闡述，增強學(xué)生今后從事環(huán)境工程相關(guān)工作的責(zé)任感和榮譽感。在土木工程材料這一章中，將傳統(tǒng)材料和新材料作對比，強調(diào)未來對具備輕質(zhì)高強、綠色、節(jié)能、環(huán)保等特性材料的追求，培養(yǎng)學(xué)生開拓創(chuàng)新、精益求精的工匠精神。在建筑與構(gòu)筑物的構(gòu)造這一章中，介紹雷神山醫(yī)院污水處理的生產(chǎn)工藝和構(gòu)造組成，挖掘人生價值、社會責(zé)任等要素，塑造學(xué)生勇?lián)笕蔚囊庾R，激發(fā)愛國情懷，傳承報國情懷。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計這一章中，介紹在我國誕生的享有國際盛名的建筑物，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的時代追求，引導(dǎo)學(xué)生立志、修身、博學(xué)、報國。同時，介紹近年出現(xiàn)的工程事故，挖掘法治思維、遵守規(guī)則、依法從業(yè)、工程倫理等要素，培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法，強化職業(yè)道德。在地基基礎(chǔ)這一章中，以上海中心大廈為例，討論其地基處理方法，挖掘人文情懷和科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生不畏困難、銳意進(jìn)取的拼搏精神。通過對課程思政建設(shè)的不斷思考和探索，構(gòu)建符合時代發(fā)展和行業(yè)需求的育人體系，將新工科建設(shè)所需的立德樹人和工程教育相結(jié)合，努力把學(xué)生培養(yǎng)成合格的社會主義建設(shè)者和接班人。

3結(jié)語

為滿足新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)模式的要求，本文針對“土建工程基礎(chǔ)”這門課在教學(xué)中存在的問題，探討了其教學(xué)改革的方法。教學(xué)內(nèi)容上，將講解的對象從以建筑結(jié)構(gòu)的土建工程為重心調(diào)整到以環(huán)境的土建工程為重心，并適時增加力學(xué)基礎(chǔ)知識的講解，消除了學(xué)生的畏難心理，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)方法上，通過線上線下混合式教學(xué)，讓更多的學(xué)生參與課堂，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；實踐教學(xué)上，通過播放實驗視頻和布置調(diào)查實踐類作業(yè)的形式進(jìn)行替代；考核評價上，提高平時成績所占比重，增加隨堂測試、調(diào)查報告等考核形式；為實現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)，在教學(xué)過程中有機(jī)融入思政元素。

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