基于工程教育認證的基礎工程一流課程教改探索★

張建毅，李 平，孟凡超

(防災科技學院,河北 三河 065200)

0 引言

課程是人才培養的核心要素,一流課程下的課程質量直接決定人才培養質量;而專業認證促進成果導向教學質量提升,通過專業認證的畢業生將具有更強競爭力,通過認證的專業將更具有招生優勢。

因此,全面貫徹落實全國教育大會精神、教育部新時代全國高等學校本科教育工作會議精神,《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》等相關文件要求,達成中國工程教育專業認證通用標準,就需要樹立課程建設新理念,推進課程改革創新,實施科學課程評價,提高教師教學能力,形成多類型、多樣化的教學內容與課程體系;并且以學生為中心(并非部分優秀學生)、以學生學習產出為導向(學生學到什么)、強調合格評價與質量持續改進。

《基礎工程》課程是大土木工程、巖土地質類本科教學課程體系中不可缺少的重要的學科(主干)專業課,又是一門理論和實際應用并重的課程,主要研究建(構)筑物地基與基礎的有關設計基本理論、計算方法和施工要點。為此,抓好《基礎工程》課程體系、教學內容、教學方法與手段、持續改進等諸方面,尤其是抓好基于工程教育認證的該課程改革研究與應用,也就抓住了教學改革等關鍵所在,見圖1[1]。

1 課程目標改革

課程目標是確定課程內容、教學目標和教學方法的基礎;同時,基于工程教育認證理念和畢業要求指標點的支撐關系之間進行了改革。按照分析問題目標、解決問題目標、工程與創新目標和畢業要求之間一一對應。

分析問題目標是基礎工程基本概念、模型公式及構造要求等并分析其具體問題的合理性,即目標1。對應了畢業要求的能夠運用地質工程專業知識,評價、分析和解決地質工程領域中的復雜工程問題。

解決問題目標是巖土地層與基礎工程結構物的相互作用及其變形與穩定性的規律,做出合理的基礎工程方案設計和建造技術措施,確保建(構)筑物的安全與穩定,即目標2。對應了畢業要求的能夠準確地理解和把握地質工程領域復雜工程問題或項目的特定需求,合理確定方案設計的具體目標。

工程與創新目標是會使用基本理論對一些復雜的基礎工程問題進行綜合定性定量分析并創新設計,即目標3。對應了畢業要求的針對方案設計的具體目標,能夠掌握基本的創新方法,具有追求創新的態度和意識,創造性地設計開發系統或工作流程,提出地質工程領域復雜工程問題的解決方案。

課程目標明確后,需要改革教學內容及教學方式。基于板書與多媒體課件相結合講授、討論、分組匯報、案例等教學方式下,按照支撐課程目標1,2,3的關系分別給出了3個教學內容。第1個教學內容是基礎工程研究對象、 基礎工程的發展概況、本課程的特點和學習要求;淺基礎的類型、 基礎埋置深度的選擇、淺基礎的地基承載力;地基、基礎與上部結構相互作用的概念、地基計算模型、文克勒地基上梁的計算;樁的豎向承載力、樁基礎沉降計算、樁的負摩擦問題;復合地基概念及計算原理;動力機器基礎與地基基礎抗震概述。第2個教學內容是淺基礎底面尺寸的確定、 擴展基礎設計、 聯合基礎設計;柱下條形基礎、交叉條形基礎、筏板基礎、箱型基礎的設計;樁的平面布置原則、樁承臺的設計;換土墊層法、排水固結法、強夯法;振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟、實體式基礎振動計算理論簡述及地基動力參數。第3個教學內容是柱下條形基礎設計的案例;減輕不均勻沉降危害的措施;樁基礎設計的一般步驟;常見的散體材料增強體復合地基設計;常見的有黏結強度增強體復合地基設計;地基基礎抗震。

2 教學方法改革

科學、合理地選擇和有效地運用常見的《基礎工程》課程教學方法,熟練地把握《基礎工程》各類教學方法的特性并能夠綜合地考慮各種教學方法的各種要素,合理地選擇多種適宜的教學方法并能進行優化組合,是該課程的教學方法改革目標所在。

1)基于現代多媒體信息技術和雨課堂的教學方法改革。對于理論教學內容,在現代多媒體信息技術和雨課堂等教學工具帶動下,可有效解決學時少和教學內容多的矛盾,采用比較教學法為主持續改進教學內容,比較淺基礎(連續基礎)、樁基礎等設計方面的異同點,進行圖形化和表格化,在保證教學內容條理性和連貫性的前提下,以集約的方式形象地引入;對于教材,以現有精選的國家規劃級教材為主,把其他符合案例實際、設計實踐,尤其是符合課程思政、符合最新《地基基礎設計規范》的教材章節融入到課堂教學中,以工程案例教學法進行授課;對于課堂教學效果,加大平時作業的線上考核環節和方式,融入到課堂效果上,采用因果分析法、(問卷)調查分析法等隨時更新學生學習知識點及掌握度的情況,修正教師授課方式方法的動態調整。

2)基于知識、能力、素質一體的設計施工高級工程技術人才模式的教學方法改革。

對于課堂教學實踐內容,側重以學生設計計算為主,教師課堂指導為輔,重在“工地現場”、計算方法的講述及計算。同時,構建柱下獨立基礎設計、柱下條形基礎設計和樁基礎設計三部分模塊式教學方法;對于課堂習題及作業,從單向的授與受,管束與服從的關系,變成以工程案例討論,淺基礎中常見磚大放腳基礎、墻下鋼筋混凝土條基、柱下獨立基礎習題討論形式的新型“師生”關系,讓部分同學上講臺變為“教師”和講臺下同學及老師進行“師生”討論、提問;最后主講教師進行系統性總結的啟發引導、研討式、互動式為主的教學方法,以便培養學生的創新、設計、團隊合作、表達能力,提升學生的職業道德精神。

3)基于“基本概念+核心知識”的互動式教學方法改革及應用。結合相關學科及專業發展變化和本校專業人才培養目標定位,進一步系統梳理對培養學生核心知識和能力起關鍵作用的核心知識點及基本概念,整合和更新教學內容,以工程背景為依托介紹基礎工程設計基本原理、核心知識點,遵循“感性認識-理性認識”的教學過程,進行互動式教學方法應用,培養學生創新思維能力優點,提高學生學習的興趣和主觀能動性,促進學生由知識向能力的轉化。

3 考核及評價改革

課程考核及評價體系是課程建設的重要組成部分,是檢驗課程建設效果的重要手段。為此,該課程新的考核及評價改革按照兼顧知識積累與創新精神的平衡進行了設計,并建立了課程考核及評價依據合理性審核表。該課程考核評價由作業、課堂表現、課堂測驗、期末考試來一起完成。

作業支撐課程目標2,占比總評成績20%;課堂表現指布置能夠運用基本概念、模型公式及構造要求等分析問題的題目,每個班級分成若干小組共同完成并派出代表進行課堂講解后由教師和其他小組共同打分,其支撐課程目標1,占比總評成績15%;課堂測驗由雨課堂自動記分,支撐課程目標2,占比總評成績15%;期末考試支撐課程目標1,2,3,按期末考試的標準答案評分,占比總評成績50%。

4 持續改進的改革及措施

貫穿于專業認證全過程的持續改進,保障于培養目標始終相符合的持續改進,是工程專業認證的重要一環。因此,建立了持續改進機制。

采用定量及定性分析法、文獻對比分析法、(問卷)調查分析法等對教學大綱、實踐環節、雨課堂及多媒體等課程網站、習題試題庫等改革內容進行持續改進;最后,按照經驗總結法對該課程不同理論、實踐環節中各個模塊的通才和專才教育、設計和施工的工程素質及科學素質等進行討論,形成改進后可行的該課程教學方法[2]。

課堂教學內容、考核方法的教學研究方法上,以理論教學“淺基礎模塊、連續模塊和樁基礎”模塊、課堂實踐教學“柱下獨立基礎設計、柱下條形基礎設計和樁基礎設計”模塊為主線,對教學內容進行優化整合來持續改進,這樣把原來比較散碎的教學內容持續進行改革;考核上以工程教育認證的達成度來。

教學方法改革上,采用對授課班級教學效果進行課代表、學生代表、成績不理想學生的互動愉悅式談話分析,和網絡上匿名調查結合的研究方法,進一步調整課程教學方法。

同時,進行了該課程的專業認證達成度評價等的改革措施。強化學生的課后復習,指導學生有重點的開展課后復習,課上提問檢查學生對重點和難點的掌握程度。增加課上教學的吸引力,采用多媒體教學與傳統板書相結合,全面揭示知識點的邏輯相關性。板書加強學生對原理公式的認識、理解。改變教學方法,針對學生的特點,堅持學生為主體,教師為主導、教學為主線,采用討論、試講、案例等多種教學形式,發揮、調動學生學習的主動性、積極性,使其真正參與到課堂教學中。加大作業的講解,必要時請部分同學上黑板書寫并全體點評學習。

5 結語

《基礎工程》課程涉及廣義土木工程的各個分支,為土木工程體系與地質學體系的交叉學科,貫穿于工程建設全過程。基于此,在《基礎工程》教改中以學生為中心的教育理念、“產出導向”的教育體系,“持續改進”的質量觀貫穿于課程目標、教學方法、考核及評價改革等。