新工科背景下基于OBE理念的“土力學與地基基礎”課程建設研究

徐 慧 （廣東理工學院，廣東 肇慶 526100）

“新工科建設”[1]意在培養一大批多樣化、創新型的工程科技人才，為我國建筑產業的發展以及國際競爭提供有效的人才支撐?！癘BE 教育理念”[2]是以結果作為導向，同時強調個人能力、績效責任以及個性化評定等。新工科背景下，人才培養成果導向教育理念在建筑工程技術及管理人才的教育領域越來越受到重視并獲得了較為明顯的育人質量提升效果，其關注的是教育的“產出”，內外需求決定目標，目標決定畢業要求，要求決定課程體系。

地基與基礎是房屋的根基，土力學是地基基礎的設計及驗算的基礎科學，在地基及基礎的強度、變形、可靠性與穩定性以及對結構安全起著相當重要的作用?！巴亮W與地基基礎”課程是眾多課程的基礎，同時也是一門較難掌握的課程。在新工科背景下基于OBE 理念“土力學與地基基礎”課程建設[3]的教育教學改革，對推動工程管理專業及相關專業的各類課程的高質量發展具有較強的現實意義。

1 “土力學與地基基礎”課程建設現狀

“土力學與地基基礎”是通過研究土和土體在自重與外荷載作用下的強度及變形規律，屬于應用學科的同時又屬于工程技術，是集實踐性和理論性于一身的課程，目前課程建設狀況[4]如下。

1.1 課程內容多學時少，學習難度大

“土力學與地基基礎”課程的理論與實踐的綜合性，決定著該課程的授課老師應具備扎實的理論知識和豐富的實踐工程經驗。該課程內容涉及土力學、地基處理、基礎設計等多方面的內容，各章節內容需要學習到一定深度后方能發掘其內在聯系。而本課程學時量較少，教師很難將所有內容細致深入地進行講解，學生在學習過程中容易感覺到吃力。

1.2 課程定位不夠準確，課程內容構建與產業發展對接薄弱

本課程的土力學相關知識體系是土木工程專業及相關專業的基礎課程內容，與工程實際聯系較為密切，尤其是課程中涉及的土工試驗直接應用于工程實際。但學生普遍缺乏工程實踐經驗，理論與實踐嚴重脫鉤，課程內容的更新又遠不及專業技術發展步伐。

1.3 優質的數字化資源欠缺，無法滿足學生個性化學習的需要

目前該課程的教學基本以教師口訴及課后案例閱讀為主，但部分課程內容，例如邊坡的穩定性分析計算、土體的變形以及地基處理方法等內容均需要結合空間想象去學習，僅依靠學生有限的想象力很難掌握相關知識點，傳統單一的口訴教學方式在某種程度上對教學質量是有著一定阻礙，這會導致學生的創新能力得不到積極的發展。

1.4 課程考核評價方式單一，無法反映學生真實能力及水平

目前課程成績評定基本采用平時成績30%+期末考核70%來評定成績，這樣的評價方式，更多以期末的試卷來展現具體成績，而實際上該課程實踐和平時積累能更多地體現學生的能力和水平。

2 基于新工科背景下協同OBE理念的課程教學目標設定

在新工科背景下，應將提高教學期望值、設置合理的挑戰性目標作為“土力學與地基基礎”本科教學設計的一個基本維度和要求。以立德樹人為根本，以工匠精神為指引，以培養施工員崗位能力和創新創業能力為主線，以實際工程項目為培養載體，同步對接行業崗位需求，建設“單項能力→實踐能力→綜合能力”的“逐步遞進式”的能力培養體系，如圖1所示。

圖1 “逐步遞進式”能力培養體系

在“單項能力→實踐能力→綜合能力”逐步遞進式能力培養體系要求下，培養的“單項能力”為巖土工程勘察報告閱讀、基礎設計方案閱讀、地基基礎工程案例分析等能力；培養的“實踐能力”為土的各項特性測定及分析、基礎設計、常見地基處理方案編制等能力；培養的“綜合能力”為技能競賽和創新創業競賽等能力。結合不同學期、不同班級學生的學習情況，同時考慮學生的學習能力和層次水平，靈活設定教學目標。

3 基于新工科要求協同OBE理念進行教學模塊內容優化

新工科背景下“土力學與地基基礎”課程的教學要求時時督促學生學習的積極性，以被動接受轉為主動接受。因而，在授課時以學生接受情況及課程連貫性為基礎，將課程內容進行分模塊處理，對于重點模塊重點講授，對于非重點模塊以了解認知為導向進行學習，以重點掌握為基本要件，以導向學習為興趣引導，既能有助于學生在課堂上完成應當完成的教學任務，又能激發學生課下主動延伸學習的積極性。

如表1 所示，將課程內容進行四個模塊處理，按照模塊內容及目標進行學習，既保證了知識的連貫性，又便于學生進行預習和復習。這四個模塊體系在內容上層層遞進，理論知識由淺入深。模塊一是課程入門介紹及土力學基礎識的學習，模塊二是土力學變形理論分析及基礎工程學習，模塊三是土壓力理論知識及巖土工程勘察學習，模塊四是基礎設計計算及地基處理學習，四個模塊環環相扣，邏輯連接強，方便課程教學和學習。

表1 授課內容及目的模塊表

在模塊內容中增加實踐環節，明確教學期望，突出應用地位。在模塊1 中加入土的基本物理性質指標的測定實踐實訓，鍛煉學生對土的基本性質的測定能力；在模塊2 中加入實際項目的地基土體壓縮沉降量的計算，鍛煉學生對土的壓縮性的理論知識和實踐項目聯系能力和實操能力；在模塊3 中加入土的力學性質試驗以及實踐巖土工程勘察報告實訓，鍛煉學生的實際試驗能力的同時，鍛煉實踐巖土工程勘察報告的閱讀能力和分析能力；在模塊4 中引入典型的實踐工程案例講解分析，鍛煉學生對實踐工程勘察及地基處理的認知能力。通過對不同工程的設計計算和案例分析，增加課程的實踐性，提高學生解決工程問題的應用能力。

4 基于新工科背景下協同OBE理念的課程全方位立體化教學模式設定

“土力學與地基基礎”課程內容多貼近工程實際，多門課程與教學內容交叉融合，其實踐教學環節應以實際工程項目為主線，以運用課程理論知識解決復雜工程問題為教學目標。應當引入主動化教學方法，建立線上教學及虛擬仿真教學資源，逐步形成線上線下相互融合的立體化教學模式。堅持“學為根本、訓為基礎、賽為助力、創為提升、服為延伸”，最終形成五位一體的課程教學模式，如圖2所示。

圖2 五位一體的課程教學模式

學為根本，也就是教師以基本課程內容為依托，借助課堂內的理論教學設計，采用多媒體PPT 與教室板書相結合的教學方法。多媒體PPT可向學生提供大量的工程圖片、動畫和視頻，形象且直觀展示現場情況；對于一些較難的理論公式計算推導時，可以借助黑板板書書寫并記錄整個推導過程。與此同時，可向學生提供一些相關的精品課程網址，配合在線課程，實現基礎知識全覆蓋式學習。同時，采用課程內的作業練習以及線上小組任務的完成為驅動，學做融合，課后可采取網絡課程平臺進行交流和答疑，實現學習后的融會貫通。

訓為基礎，也就是以試驗實訓為實操應用?？赏ㄟ^錄制實驗操作步驟、操作要求、計算結果分析等內容，在實驗教學過程中，播放給學生觀看，同時將各種范例圖片發送給學生，從而激發學生對實驗課程的興趣，提升實驗教學效果。利用課堂試驗演示性教學的同時，讓學生能夠實際接觸土工試驗。為了避免因課時不足導致無法完整地按照規范要求進行土工試驗，可以借助虛擬仿真試驗平臺。在借助校內外實踐教學基地之余，也可以實現土工試驗的模擬性操作、數據記錄和結果分析。

以賽促學，課內外實踐學習過程中小組間的評比賽和職能技能大賽都是以賽促學的最好方式。如土中應力的計算分析、地基土體最終沉降量的計算、地基承載力計算、基礎底面尺寸設計和單樁豎向承載力計算等難點內容的學習，可以設立“課前預習（提出問題）+課后解疑（生生互評）”的小組合作學習模式。學習小組可設置為3～5 人一組，課前根據具體任務驅動式學習，并提交學習成果，小組間進行評比打分，最后由教師點評總結，此過程可結合互聯網及在線課程進行。小組比賽成績優異者，可由教師推薦參加職能技能比賽。以學贏賽，相互配合，實施“以賽促教、以賽促學、以賽促創”的教學實踐模式，用以促進學生職業崗位能力的培養。

創新創業，是依托于創新創業項目的實踐訓練，通過各類專題講座以及網絡平臺，讓學生了解建設行業熱點問題，鼓勵大學生組建創新團隊并參與科研，增強其創新意識及能力。通過專題講座、項目實踐、科研論文和技能大賽等，提升學生的創新創業能力。

產學服務，是指借助合作企業培訓，培養學生服務社會的能力，提升課程的服務產業能力。在畢業實習或寒暑假期，根據學生的學習積極性、比賽能動性、創新創業能力等，借助校企合作平臺，到相關企業進行實習學習，以學服崗，以崗促學。

5 基于新工科背景下協同OBE理念的課程合理考核評價設計

“土力學與地基基礎”課程是理論性和實踐性很強的課程，僅單純地參考平時考勤、作業、期末試卷成績疊加的考核形式顯然是不合理的。因此，根據課程性質，采用“理論基礎知識掌握度+平時表現+土工試驗操作能力”三個方面整合考核評價。具體各方面考核內容及占比如表2所示。

表2 課程考核評價體系

課程理論知識是所有能力的基礎，根據土的基本物理性質、力學性質、淺基礎設計、深基礎設計、常見地基處理方式等內容，將隨堂練習、在線課程學習結合具體模塊內容知識點進行綜合測驗考核，每次作業或測驗滿分均為100 分，再根據占比綜合打分。

平時表現成績主要根據學生在各項活動的參與情況，每項活動滿分設置為100 分，按照活動參與活躍度進行考量，具體分值由小組組長記錄，由小組間互相核查，既促進學生參與積極性，也便于學生之間相互參考比較。

為加強培養學生在學習過程中的實際上手操作能力[4]，在考核評價過程中考慮土工試驗操作能力。從基礎土工實驗中選出具有代表性[5]的實驗項目，如土的密度實驗、土的比重實驗、土的天然含水率實驗、土的界限含水率實驗、土的直接剪切實驗、土的側限壓縮固結實驗以及土的三軸壓縮實驗，進行單項計分。在實驗教學考核中將基礎知識、儀器操作、數據處理以及職業素養等內容納入其中。由于每一項實驗的難點及重要性各不相同，可根據所選實驗的重要程度和難易性對每一項實驗設置權重系數。每項試驗滿分均設置為100 分，實驗前對學生隨機提問，專業理論知識分值為20 分，按《土工實驗標準》（GBT 50123-2019）評定，儀器操作分值為30分，實驗報告書寫規范程度分值為25 分，職業素養分值為15 分，考勤分值為10 分，最終結合權重系數，計算實踐考核分值。

6 結語

本文對“土力學與地基基礎”課程采用OBE 教育理念進行課程建設，在充分調研的基礎上，從實際崗位要求出發，以成果為導向，反向設計“土力學與地基基礎”課程的教學目標、教學內容、教學模式和考核評價。充分利用各方位的教學資源，最大化地提升學生的學習興趣，提高學生的專業競爭力，提高教育教學的效果，更好地響應國家推行“新工科”建設的號召，為學生走向社會打下良好的基礎，促進我國建設事業的不斷發展。