基于四模式協同的基礎工程科普教學方法研究

［摘 要］ 在科教興國戰略背景下，科普工作受到國家和社會的高度重視。目前，我國交通事業圍繞智慧、安全、綠色三個維度重點發展。但基礎工程作為交通基礎設施的重要組成部分，鮮有學者針對其開展科學普及工作。因此，面向中小學生開展基礎工程科普工作，樹立強國意識、培養創新和工匠精神、提升生態保護意識，顯得尤為迫切。基于此，擬定了基礎工程科普教學方法：以基礎工程發展歷程和建設需求為切入點，展開知識點整理并融入新的科研成果，搭建時空三維基礎工程科普知識框架；以思政建設為引領，構建基礎工程科普知識體系，讓中小學生輕松自然地接觸相關知識點；深入受眾群體，通過座談調研等方式獲得基礎工程科普知識體系的前置性反饋修改意見，進一步修改完善科普知識體系，形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協同的科普教學方法。

［關鍵詞］ 基礎工程；科普教學；四模式協同

［基金項目］ 2021年度中國交通教育研究會教育科學研究課題“基于微課模式的‘基礎工程’課程思政教育研究”（JTYB20-111）；2022年度長安大學國際教育教學改革項目“面向來華留學生‘土力學’專業名詞中英對照微課視頻設計研究”（300108221106）

［作者簡介］ 薛志佳（1990—），男，遼寧義縣人，博士，長安大學公路學院副教授，主要從事土力學與基礎工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）33-0132-04 ［收稿日期］ 2023-05-24

引言

科普工作是提高全民族科學文化素質、弘揚科學精神的重要舉措，是實現創新發展的關鍵路徑，受到了國家和社會的高度重視［1］。我國科普事業蓬勃發展，公民科學素質快速提升。與此同時，當今科普越來越呈現出理念、手段、方式、機制的新變化，人們對科普的需求也日趨前沿化、精細化、分眾化［2］。這就要求我們在進行科普時要更加注重科普內容的及時更新、科普方向的多元化及科普受眾的分類精細化［3］。截至目前，中國綜合交通基礎設施總規模已位居世界前列［4］。但是，如果在對基礎工程進行設計時未充分重視一些有可能影響建筑物穩定性的因素，則會導致一系列工程災害問題。例如，上海展覽中心館在建成之后由于中央大廳實際沉降遠大于預計沉降，導致室內外連接的水、暖、電管道斷裂，影響了展館的使用；上海閔行區一在建13層樓水平力超過樁基抗側能力，導致了房屋整體傾倒倒塌［5］。以上述事例為科普引入點，能夠極大地激發中小學生的學習興趣。根據上述背景，本文剖析了目前關于基礎工程科普的缺失，以基礎工程發展歷程和建設需求為切入點，搭建時空三維基礎工程科普知識框架，構建基礎工程科普知識體系，最終形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協同的科普教學方法。通過面向中小學生開展基礎工程科普工作，樹立強國意識，培養創新和工匠精神，提升生態保護意識。

一、加強中小學生科普教育的緊迫性和可行性

（一）加強中小學生科普教育的緊迫性

改革開放以來我國創造的經濟奇跡，既得益于國家方針政策，也得益于科學技術的進步。“科學技術是第一生產力”這一思想已被人們普遍接受。然而目前，我國部分科技水平還處于跟跑狀態，核心科技創新還處于“卡脖子”狀態［6］。在這種背景下，要培養一批具有創新能力的全面發展人才，必須從中小學生抓起，這是我國新時代現代化建設的迫切需要，也是國民教育培養人才目標的必然選擇。同時，加強中小學生科普教育也可以使學生處于科學的氛圍環境中，有效地彌補中小學生缺乏獨立思考和創新精神的弊端［7］。另外，中小學生正處于世界觀、人生觀、價值觀的形成階段，開展科普教育活動不僅有助于培養他們科學地看待事物的態度，還可以增強愛國主義情感，為我國培養一大批具有科學家潛質的群體提供一定的基礎［8］。

（二）開展中小學生科普教育的基礎

《中華人民共和國科學技術普及法》（以下簡稱《科普法》）于2002年6月29日頒布實施。經過20多年對《科普法》的實施和宣傳，我國的科普事業得到了快速的發展，科普領域已經具備一定數量的科普基礎設施，科普活動也逐漸豐富。我國科普法律體系持續不斷完善，為有效開展科普活動、提升中小學生科學素質水平提供了堅實的基礎［9］，除在固定科普場所進行科學知識的傳播外，還有網絡視頻等的傳播方式［10］，都為開展中小學生科普教育提供了基礎。

基礎工程科普教學研究團隊成員既有科普經驗豐富（發布知識類視頻共8 000萬點擊量）的青年骨干教師，又有從事基礎工程科研與教學工作20余年的資深教授，也有從事智能綠色交通的青年骨干教師；既有公路交通博物館的固定人員，又有從事中小學一線教學和管理人員，包括偏遠鄉村小學的一線教師和管理人員。長安大學公路交通博物館入選了國家交通運輸科普基地和全國科學教育基地，可為本教學方法提供虛實結合的科普素材。

二、基礎工程內容和科普教育總思路

（一）基礎工程的內容

基礎工程是一門具有悠久的歷史的學科，主要包括淺基礎、樁基礎及沉井基礎三大類，每種基礎又有不同的類型、構造、設計計算方法、施工程序等。基礎的選型不僅要因地制宜，而且要根據其上部結構共同決定。雖然基礎工程有大量的基本理論和基本概念，但是基礎工程更加側重實踐，這就要求我們不僅要掌握基礎工程的理論部分，還要深入基礎工程的實踐。隨著社會經濟的發展，基礎工程也開始應用到海洋、交通、能源等領域，并且產生出了許多創新性的技術。例如，大直徑樁基礎及導管架基礎在海洋工程領域得到了廣泛的應用；樁承式路堤技術在交通領域被廣泛采用；螺桿樁、螺紋樁基礎也應用到了能源領域［11］。

（二）基礎工程科普的總思路

目前，針對中小學生的專業性科普存在許多問題，比如，關于基礎設施建設的科普講座較少；中小學課本存在關于基礎設施建設內容的科普不足；科普中思政元素融入較為生硬；缺乏實踐性的科普形式；科技創新與科學普及未能有效地融合等。由于基礎工程是一門理論內容多且實踐性較強的學科，為了讓中小學生更好地理解基礎工程、激發其對基礎工程的求知欲，在科普中要增加實踐性的環節。根據基礎工程較難理解這一特點，在開展基礎工程科普時要采用淺顯易懂的方式。為增強中小學生的愛國主義情感，在科普中要注重結合具體工程的歷史背景，潤物無聲地融入思政元素。同時，在科普過程中也要結合具體工程實例，加強中小學生的工程倫理素養。

三、針對中小學生群體的基礎工程科普方案

基于基礎工程科普的總思路，結合中小學生科普面臨的問題，現提出針對中小學生的基礎工程科普方案，具體如下。

（一）堅持以思想政治教育為引領

擬選用能激發中小學生好奇心的時空穿越形式，以第一人稱視角、以具體工程為時空穿越主線，將各個知識點串聯在生動有趣的故事情節中，讓中小學生沉浸在故事情節中。與此同時，在故事背景、故事情節、結尾總結中適當地融入思政元素，將思政教育穿插在知識教育中，潤物無聲，做到堂堂有思政、課課有穿插［12］，以達到“寓教于樂、以德樹人”的作用。

（二）契合中小學生的認知程度

針對一些相對抽象且枯燥的基礎知識，如橋梁基礎的組成結構及其各結構的作用，可采用形象易懂的卡通圖片或手繪圖的形式來展示其結構，輔以順口的歌謠進行描述，并在手繪圖中填充顏色，增強其趣味性和可讀性，有助于讀者充滿想象力地深入了解相關科學知識。針對在不良地質或極端氣候下基礎工程維護與建設的關鍵技術知識，可結合現有的豐富科研資源和國內外最新的科研成果并輔以現場圖片說明。

（三）以搭建時空三維基礎工程知識框架為基礎

擬以中國基礎工程發展歷程、交通強國背景及公路工程建設需求為切入點，從基礎工程的角度整理基礎工程重要知識點。廣泛融入國內外相關的最新科研成果，深入結合申請人團隊的豐富科研資源，綜合運用家族譜系及工程目標導向等方法，建立基礎工程核心知識框架。同時，應充分考慮中小學生的認知程度，兼顧趣味性，并以激發學生好奇心為目標。簡單來說，首先以時空穿越故事為背景，從未來（公元2100年）向秦朝時期穿越，隨后不斷穿越到不同時代；其次，在不同時代的重點工程中融入思政元素，以達到“寓教于樂、立德樹人”的作用；最后，形成基礎工程科普知識體系。

（四）打造書籍—視頻—公眾號—講座四模式協同的科普教學方法

將形成的科普知識體系初稿，分發給長安大學附屬學校、聚糧屯鎮中心小學等中小學生、學生家長、一線教師和管理人員。之后，項目團隊以問卷或者座談的形式向以上人員征求意見，形成一手的修改意見報告，進一步修改完善科普知識體系，形成科普知識體系定稿。基于該定稿，插入相關的繪圖，出版中小學生喜歡閱讀的科普圖書。科普視頻時長一般不超過3分鐘，需要對科普圖書中的文字內容進行適當整理，形成新的視頻文案。同時，搜集與定稿相關的圖片和視頻素材，關鍵內容輔以手繪和板書視頻等資料。根據文案錄制視頻，插入素材資料，剪輯后形成科普視頻；將科普視頻的文案內容與關鍵內容的圖片整理，形成科普公眾號文章；根據科普知識體系定稿內容，深入長安大學附屬學校、聚糧屯鎮中心小學開展科普講座。通過以上手段全面形成書籍—視頻—公眾號—講座四模式協同的科普教學方法。

（五）擬達到的基礎工程科普目標

知識目標是能夠描述有關基礎等概念、能夠判別不同類型的基礎形式；能力目標是能夠對基礎工程中的智慧和雙碳元素有奇思妙想的想法，能夠簡要分析1～2個基礎工程問題的成因；素養目標是了解中國基礎工程發展歷程，樹立基礎工程強國思維，提升生態保護意識，培養創新精神，鑄造工匠精神，增強民族自豪感。將歷史背景強、涉及面廣、知識點多且不易直觀觀測的基礎工程知識點，構建形成系統的核心知識框架。

結語

本文針對中小學生有關基礎工程的科普，提出了以搭建時空三維基礎工程知識框架為基礎，堅持以思想政治教育為引領，構建基礎工程科普知識體系，打造書籍—視頻—公眾號—講座四模式協同的科普教學方法，形成了中小學基礎工程科普教育的新思路。在這種思路下，有助于提高基礎工程科普的水平，激發中小學生對基礎工程學習的興趣。同時，能幫助中小學生樹立基礎工程強國意識，培養創新和工匠精神。

參考文獻

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［3］袁汝兵，付曉錚.把握科普多元屬性，加強國家科普能力建設［N］.科技日報，2022-11-30（8）.

［4］中國綜合交通基礎設施總規模位居世界前列［EB/OL］.（2022-11-03）［2023-04-24］.http：//finance.people.com.cn/n1/2022/1103/c1004-32557667.html.

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［11］羅如平，周雙喜，萬云.“一帶一路”背景下基礎工程課程教學改革［J］.西部素質教育，2022，8（21）：178-181.

［12］邵俐，陳有亮，璩繼立，等.基礎工程設計原理課程思政教學改革與實踐探討［J］.教育教學論壇，2020（46）：84-86.

Teaching Method of Foundation Engineering Popularization of Science with Four Modes

XUE Zhi-jia1， DING Pan-pan1， MENG Yang2

（1. School of Highway， Chang’an University， Xi’an， Shaanxi 710064， China; 2. Juliangtun Town Central Primary School， Jinzhou， Liaoning 121113， China）

Abstract： Under the background of the strategy of rejuvenating the country through science and education， popularization of science has been highly valued by the country and society. At present， our transportation industry focuses on the development of wisdom， safety and green. However， as an important part of transportation infrastructure， few scholars carry out scientific popularization work on foundation engineering. Therefore， it is particularly urgent to carry out popularization of science of foundation engineering for primary and middle school students， establish a sense of power， cultivate innovation and craftsman spirit， and enhance the awareness of ecological protection. Therefore， this paper draws up the foundation engineering popularization of science teaching scheme： starting from the development history and construction needs of foundation engineering， the knowledge points are sorted out and integrated into new scientific research results to build the space-time three-dimensional basic engineering popular science knowledge framework; Guided by ideological and political construction， a knowledge system of science popularization of foundation engineering should be established so that primary and middle school students can easily and naturally contact relevant knowledge points; By going into the middle of the audience group and obtaining the pre-feed back and modification opinions on the popularization of science knowledge system of foundation engineering through discussion and research， etc.， the popularization of science knowledge system is further modified and improved to form the popularization of science teaching method of book-video-public account-lecture.

Key words： foundation engineering; popular science teaching; four-mode collaboration