提升土力学课程学生学习效果的思路与探索
时间：2023-06-19 18:35:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
董金梅，刘方爱，高洪梅，孔玉侠
（南京工业大学 交通运输工程学院，南京 210096）
习近平总书记在清华大学考察时强调，要坚持把立德树人作为根本任务，把服务国家作为最高追求，把学科建设作为发展根基，把深化改革作为强大动力，把加强党的建设作为坚强保证，不忘初心、牢记使命，为党育人、为国育才，为实现第二个百年奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦、推动人类文明进步作出新的更大的贡献[1]。以土木与水利工程专业的核心课程“土力学”为例，基于一流本科课程建设，明确“立德树人与全面发展”的教学目标，坚持“以学生发展为中心”的教学理念，贯穿“以学习效果为导向”的原则，在教学过程中不断探索教学准备充分，教学内容丰富，教学方法多样，教学过程实效，教学评价多元，融知识、能力与素养于一体的课程教学组织思路[2]，逐步引导学生自主学习，培养学生的终身学习能力和创新能力。
课堂是学生学习的主要渠道和路径，因而也是课程教学改革的主要场所。目前土力学的课堂教学模式在逐步改善，但“填鸭式”教学和“一言堂”教学并没有太大改观，师生学术思想真正碰撞的机会较少[3]。教学内容的实用性和前沿性虽有提升，但整体教学内容还是注重理论知识的讲授，忽视学生综合能力与创新思维的培养。
为提高土力学课程的学习效果，建设一流本科课程，从优化教学设计、改革教学模式和营造学习环境等方面开展土力学课堂教学改革，不仅要学生听得满意，还要学得带劲，形成“老师善教、学生乐学”的高质量课堂教学特色。
（一）持续优化教学设计，打造高阶课堂
为提升课堂的高阶性，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，在学习过程中引导学生将知识、能力和素质有机结合[4]。高阶课堂的打造源于科学合理的教学设计，教师通过“说—问—做—展”四个步骤，在教学中设计反映前沿性和时代性的知识讲解,体现互动性和开放性的设问、质疑,展示具有探究性和个性化的学习成果；
持续优化课堂教学设计，开启学生内在潜力和学习动力。
持续优化课程教学设计就是要不断提高教学设计的针对性和精准性。基于土力学课程的特点和以学生学习效果为中心的原则，采取课前向学生发放易于掌握的学习内容（视频、材料），做好课程内容的记忆和理解任务。如土的物理性质指标，内容相对简单，要求学生自主学习完成课程内容学习，掌握土的物理性质基本概念，将课程内容与学生专业、工程实际和学生关注点有机结合，增加“勘察报告”中土的物理性质指标的编制与解读的专题视频；
通过课堂讨论让学生探究土的物理性质指标在实际应用中如何获取，以及适用条件。
其次持续优化教学设计把“设问”“质疑”作为课堂讨论的切入点，选择具有实用性、时代性、前沿性和挑战性的课程内容展开讨论，构建探究性案例教学模式。如“土体的力学参数选取对工程建设稳定性评价有什么影响”等开放性问题，引导和调动学生开展讨论，展开对我国基础设施建设的思考，领悟工程实例与理论知识的联系，在学生头脑中建立相应的认知结构；
结合地铁、隧道和地下管廊建设等热点工程案例，引入反映时代前沿的现代化科学手段和理论介绍。例如土体渗流中，提出如下问题：①由于土体渗流，引发的工程实例有哪些？土体渗流对地铁、隧道及地下管廊建设的稳定性有何影响？②分析渗流破坏的类型及渗流在地下工程中发生的原因？③在渗流基本原理的基础上，有什么创新性处理措施和应急措施？通过案例分析激发学生学会思考，帮助学生架起理论与实际联系的桥梁，培养学生在复杂工程情景中综合运用学科知识分析和解决复杂问题的能力。
采取分小组课堂讨论和网络平台交流互动的学习方式，根据问题绘制思维导图，分析工程问题发生原因、处理措施等，通过查找相关学习内容，促进学生对问题的理解、分析与思考，提升课程内容的深度。通过学习软件，制作土体发生渗流的流网图，引申课堂学习内容。通过线上推送难度系数不同的检测题目，检测学生的课堂学习效果。
在边坡稳定性分析中，给定土体边坡的基本条件和土体参数，让学生讨论边坡在降雨和晴天两种天气的稳定性，展示建构的土体边坡稳定性模型，充分发挥学生的探究分析能力，引导学生参加大创、竞赛等活动，培养学生的综合能力和逻辑思维能力，发展学生的高阶学习能力。通过展示课程学习获得的工程应用成果，调动学生主动学习的积极性。
不断优化课程教学设计，使得设计内容有用、真实，适应学生求新、求变、求知和求实的愿望，触发学生的敏感点、新奇点和兴趣点，提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，掌握理论与实践相结合的学习方法。
（二）建立合作学习模式，打造互动课堂
合作学习模式就是同伴讨论、互教的学习方式，既可以是学生之间的合作，也可以是师生之间的合作，是适用于课程教学的一种方法，也是课程教学的主要渠道之一[5]。在土力学教学中建立合作学习模式，学生为两人组、三人组或多人组的群体共同学习。例如结合某一章学习内容提出一道多选题，让每个同学独立作答，通过超星学习通软件提交答案。当全班同学答案投屏大屏幕时，通常会有多种选项，这种情况下引导学生找身边和自己答案不同的同学讨论，讨论选择答案的理由，于是所有同学开始讨论，进入合作学习状态。过几分钟后，教师再出一道同类型题目，要求学生再次独立作答，绝大多数同学选择了同一答案，表明合作学习有了一定的成效。最后教师根据题目总结课程章节的原理，这节课的内容就教完了，学生通过合作讨论学会了课堂内容。
合作学习模式还可以采取同学之间相互施教，已经学会的学生教没有学会的学生。在这个过程中先学会的同学能很快发现没有学会同学的问题，一语中的。而老师与学生的视角不同，不容易发现学生存在的问题，有时候不能有针对性地教学。当同学互教时，不仅不会的同学被教会了，施教的同学也会学得更好，因为在教别人的时候往往会发现自己的不足，获得检验和改善自己缺陷的机会，从而学得更好。传统的老师教授方法，学生未必能清晰和最优化地接受学习内容。由此可见合作学习模式是一种重要的学习方式，甚至可能是效果最佳的学习方式。
（三）营造特定学习环境，促进学生有效学习
有效的教学应该根据学习内容和学习目标的需要，为学生营造特定学习环境，促进学生有效学习。只有创造了合适的学习环境，并把学生带入其中，让他们与环境互动，学习就会自主发生。例如把学生带到施工现场，学生通过对施工过程的了解，面对现实挑战，认识专业，解决问题，体验学习的欢乐[6]；
也可在课堂通过视频方式播放工程案例，营造与真实工程一致的工程建设过程。例如通过观看建筑物的地基沉降变形，引导学生共同讨论如何计算地基变形，老师也作为咨询者参与讨论，一起在营造好的工程环境中学习；
另外鼓励大学生参与教师的科研或生产项目，按工程流程分解为若干基本环节，再把这些环节与土力学课程内容结合，开展进阶式文献阅读，实现高层级学习，教师带领学生梳理研究成果，安排学习内容：①查阅和整理关于土体特性相关文献，写出文献综述；
②探讨土体特性测试的新方法和数值模拟计算方法；
③学术文献精读与解析，理解文献的关系假设和变量选取。教师引领学生精读文献，进行个别化指导，学生组成小组定期汇报进展，锻炼学生的实践能力，缩短学校与社会的距离。
学习环境也包括运用现代技术手段营造学习环境，为学生提供良好的交互式教学平台。例如教师开发和运用网络课堂，提供信息丰富、教学内容组织合理、学习问题提示恰当，以及能及时评价和反馈的教学平台，学生通过参与交互式平台的学习活动，提升课程内容学习的挑战度。同时学生还可以浏览教学大纲、自主选择学习内容、决定学习进度和选择学习方法等。利用平台精心设计课前预习、课堂回顾和课后练习等环节，为学生充分利用各种网络资源、实物模型和工程实践资源提供便利，培养学生的自主学习能力。通过打卡奖励等形式，逐步引导，使学生在和风细雨、润物无声的情境中，自觉养成良好的学习习惯。课堂教学是一个动态的发展过程，教师要不断营造学习环境，帮助学生克服困难、坚持学习。
传统课程教学评价方式单一，不能激发学生的学习主动性。为此，建立科学合理、具有特色的多元考核评价方式，将过程性考核与结果性考核有机结合，有效发挥评价的诊断、改进和激励功能[7]。学生根据教师评价，改进学习方式，教师根据评价反馈，调整教学环节，因此建立科学合理的多元考核评价方式既是课程建设的重要组成部分，也是提高学习效果的重要保证。
1）实行综合考核评价[8]，将学生的课前资源预习、课程自学时间、课堂出勤、上课讨论、师生互动、课后作业检测、考试成绩和团队参与等纳入考核评价，关注学生的学习过程，如与其他同学的合作、做了什么类型的作业、读了哪些相关文献、课程中学了什么内容及有什么收获和成果等，调查学生土力学课程的学习效果和进步情况，教师对学习效果较差的同学予以关注和提醒，监测学生学习投入情况；
将日常学习融入考核评价，调动学生的学习积极性；
利用网络教学平台考核学生对所学知识的理解程度，实时更新学生的日常考核结果；
利用考试考核学生对理论知识的掌握程度；
利用讨论与展示环节考查学生的创新思维和拓展能力，促使学生深度学习。具体而言，学生综合评价包括日常作业成绩、活动参与成绩、资源查看与学习成绩、课堂出勤成绩、课堂表现成绩和期末考试成绩等。
2）实施弹性考核评价，对于基础理论知识，采用考试命题评价。教师通过超星学习通教学平台充实试题库和资源库，突破以往考核内容的容量限制和时间限制，实现随机抽题和日常考核。例如，从试题库中选取40 道题，学生答对其中的30 道题就可获得满分，这种弹性考核评价可以避免因试题覆盖面有限导致不公平问题出现，实现以考促学，以考辅学，提高学生的学习动力。其次课程考核实施非标准化方式，加入综合分析题、开放性思考题，注重考查学生分析与解决问题的能力，鼓励学生勤于思考、敢于想象和勇于创新，培养学生的创新思维。例如，在评价“土力学参数确定对工程稳定性的影响”这一思考题时，教师对问题回答质量的评价标准从三个维度考虑：是否真正思考、思考的深度如何和观点是否有创新性。参考答案设计为非标准化，评价的主要维度有逻辑能力、分析能力与创新能力，促使学生具备分析土体强度变形特性的实际运用能力。
3）采用多元考核评价，土力学课程学习效果的评价一般以教师为主体进行评价，难以发挥学生学习的主动性和参与性，不能真正实现评价结果的公平与公正，加入学生互评参与课程学习评价，对提高学生的课程学习效果更为有效，是彰显和保障学生权力的实质表现。实际上，学生评价的主要目的不仅是反馈教学效果，也是寓评价于学习中。在土力学教学中，要求每位同学针对教学内容至少提交十个题目，通过出题，学生可以深度学习课程内容，而答题同学在作答和评分的同时温习课程内容，强化学习效果，同时也体会到评价考核的不易，发现出题其实比做题还难，需要清晰简洁的表述试题，尽力让同学理解而不会错意，还要对每道题所含知识点了然于心，因此学生互评也是检验学习效果的一种有效形式。
土力学与国民经济建设、工程稳定安全密切相关，教学中将价值引领、知识传授和能力培养三者融为一体，增强教师的课程思政意识，树立人本理念，以宽广的人文情怀教育、引导、启发和感化学生，做到既要教书，更要育人，引导学生树立良好科学素养和爱国情怀，全面提升学生的整体素质和能力。教师要把土力学中所蕴含的对终极真理的探求、对精神境界的开拓及对科学家的学习、探究精神融入教学中，如介绍太沙基、库伦和朗肯等人在土力学理论中的贡献，阐述探索真理的艰辛过程，树立科学理想，引导学生认识并发现自我价值；
通过工程实践和室内试验，训练科学思维方法，践行勤奋钻研的科学精神，培养学生不怕苦、不怕难，勇于探索、敢于挑战的科学探索精神和坚强意志。
土力学是一门服务于工程建设的科学，通过邀请工程技术进课堂，介绍我国工程建设取得的辉煌成就，了解工程建设的前沿领域和建设成果，培养学生投身中国建设的坚定信念和家国情怀，能够适应和引领国家发展、担当民族复兴大任，鼓励学生从工程建设前沿和学术动向两个视角了解土力学课程学习的目的。通过工程破坏典型案例分析，强化学生工程安全意识，培育学生求真务实的社会责任感和使命感，精益求精的大国工匠工作作风，开拓创新、一丝不苟的严谨学风，以及终身学习、适应行业发展和职业发展的意识。这些非智力因素是一切学习的基础，将会使学生受益终身。通过学生之间的合作学习，互相施教，促进学生自我认同和社会融入，实现人格塑造，对其未来发展产生重要影响。
土力学教学过程中，依托重要的工程事件引导学生关注岩土相关网站或通过其他新闻媒体，了解工程措施创新的实践能力、经历和阅历的积累过程，鼓励学生花更多时间、更好质量投入学习，让学生通过思考问题、经验观察，学习先进技术，体会自主学习产生的快乐。
学生的学习效果与教师综合素质及工作态度密不可分，教师作为讲授者、设计者、引导者、辅导者和反馈者，需要根据学生特点和学习要求设计教学，营造学习环境，因此学校需要创造良好的教师发展氛围，提升教师的教学理念、教学方法、专业素养和学术水平[9]。
1）以课程教学团队为载体，通过集体备课、相互听课和教学研讨等各类教研活动，为教师教学发展提供资源和平台。对于缺乏经验的青年教师，通过每学年定期开展教学示范，分享教学经验，深化传帮带作用，共享集体智慧，节省他们在岗摸索的时间和精力，提升课程梯队的教学水平，推进教学质量提高。对教师进行培训，不仅重视课程目标、教学经验与教学方法的分享与讨论，而且重视教学内容的研讨，从大学生学习的角度审视自己的教学，改进课程教学法，提升教师的课堂教学掌控能力和感染力。
2）探索教、研、学相互促进与共赢发展的机制。在对教师提出更高要求的形势下，教学要与时俱进，多方施策，提升教师专业素养和综合能力。通过系统培训、教研、交流和自修等多种途径，促进教师不断学习和汲取新的教育理念、方法和技术。通过教师参与工程实际问题的解决与科研项目等，将相关研究成果转化为创新试验，以科研促教学、实践促创新，通过学生加入科研团队进行科研攻关，取得科研成果，形成良性循环，促进教、研、学相结合，适应和满足当前教学改革的需要。
3）充分应用先进教育理论，将现代教育技术融入教学，固化教学资源，不断进行迭代更新，提升教师的网络教学平台应用能力。实施“线上线下混合”的教学方式，讨论课程定位、教师角色转型和教学方法改革等，结合最新的工程问题，凝练课程内容的核心要素，并根据学情预设好教学内容的广度和深度，解决好“为什么而教，为什么而学，研什么”等基本问题，在教学内容、教学手段和教学方法上深化教学研究，形成教师梯队。
总体而言，提高土力学课程学生的学习效果不仅要教师教得好，更多的是学生学得好，用得好，在教学改革中逐步探索“两性一度”的应用。
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