李 帥，張孟喜

(1.機(jī)械工業(yè)信息研究院， 北京 100037；2.機(jī)械工業(yè)出版社， 北京 100037； 3.上海大學(xué)， 上海 200444)

1925年太沙基(K. Terzaghi)出版了世界上第一本土力學(xué)專著——《土力學(xué)》(Erdbaumechanik)，標(biāo)志著土力學(xué)這門學(xué)科的誕生，數(shù)十年來(lái)這門學(xué)科蓬勃發(fā)展形成了完整的理論體系，并在工程實(shí)踐中發(fā)揮了重大作用[1-2]?！巴亮W(xué)”課程是高等院校土木工程及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在掌握了經(jīng)典力學(xué)知識(shí)點(diǎn)后，學(xué)習(xí)以土為研究對(duì)象的重要專業(yè)課程。

課程的配套教材是體現(xiàn)教育理念，實(shí)踐教育思想的核心教學(xué)資源。教材的科學(xué)性、先進(jìn)性、現(xiàn)代化水平是一個(gè)國(guó)家科學(xué)文化發(fā)展的重要標(biāo)志[3]。2016年我國(guó)正式成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員，“回歸工程”培養(yǎng)學(xué)生的“大工程觀”將逐步改變我國(guó)傳統(tǒng)的工程教育,《土力學(xué)》課程教材作為教育、教學(xué)的要素，課程配套教材的出版要跟上人才培養(yǎng)的需求。

近年來(lái)，線上教學(xué)在我國(guó)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，2019年國(guó)家發(fā)布了《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》，提出要“加快信息化時(shí)代教育變革”。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和線上學(xué)習(xí)方式的日益普及，為了實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)習(xí)特性，因此需要開發(fā)以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)代教育技術(shù)，充分利用新技術(shù)，以多種媒介、多種形態(tài)，建設(shè)表達(dá)力更加豐富、更加深入的新形態(tài)教材。

為了適應(yīng)高等學(xué)校的教學(xué)需求，由張孟喜教授主編了《土力學(xué)》新形態(tài)立體化教材(以下簡(jiǎn)稱為“該教材”)。該教材依托于上海市市級(jí)精品課程和上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目——“土力學(xué)”，基于編寫團(tuán)隊(duì)三十多年來(lái)在“土力學(xué)”課程教學(xué)和改革方面的成果和資源編寫而成。該教材以科技進(jìn)步和學(xué)科發(fā)展為驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)了“土力學(xué)”課程教材建設(shè)創(chuàng)新發(fā)展，加強(qiáng)了教材數(shù)字化建設(shè)，完善了教材配套。經(jīng)機(jī)械工業(yè)出版社申報(bào)，該教材被評(píng)為“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目。

基于資源共享的理念，該《土力學(xué)》教材新形態(tài)建設(shè)主要包括二維碼和平臺(tái)建設(shè)。

1 二維碼建設(shè)

新技術(shù)促進(jìn)了信息技術(shù)與教育的深度融合，為新形態(tài)教材建設(shè)提供了技術(shù)保障，將二維碼應(yīng)用于傳統(tǒng)紙質(zhì)教材，讀者可以即時(shí)獲得學(xué)習(xí)資源，利于線上教學(xué)的開展和學(xué)生的課后復(fù)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了紙質(zhì)教材內(nèi)容的擴(kuò)展和延伸，使紙質(zhì)教材和更多資源無(wú)縫對(duì)接，讓教材更加豐富立體。

1.1 融合課程思政和專業(yè)知識(shí)

落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，依據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，該教材通過(guò)二維碼將國(guó)內(nèi)外典型事故、工程案例、巖土名人等嵌入教材，促進(jìn)專業(yè)知識(shí)教育與課程思政教育相結(jié)合，實(shí)施“思政引領(lǐng)，工程驅(qū)動(dòng)，素質(zhì)提升”的育人理念，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷和對(duì)所學(xué)專業(yè)的熱愛?！案邩侨f(wàn)丈平地起”，任何建筑物、構(gòu)筑物都不是沒有地基的“空中樓閣”，更不用說(shuō)高樓大廈、大橋、高塔等超高、復(fù)雜的建(構(gòu))筑物；即使是發(fā)射宇宙飛船所采用的航天發(fā)射塔也需要建造在穩(wěn)固的地基上，同時(shí)飛船返回時(shí)也需要在地標(biāo)著陸，保證土體在荷載作用下的安全、穩(wěn)定是至關(guān)重要的，所以“土力學(xué)”在建設(shè)工程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1.2 設(shè)計(jì)核心知識(shí)點(diǎn)Excel計(jì)算表

“土力學(xué)”雖然從名稱上屬于力學(xué)，但是與經(jīng)典力學(xué)有很大差別，很多理論有一定的檢驗(yàn)成分，“概念多、表格多、公式繁雜”，為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)“土力學(xué)”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、概念和基本理論的理解，依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，設(shè)計(jì)了一套貫穿全書主要概念和核心理論的Excel計(jì)算表，分布在全書第1—8章，除了諸如附加應(yīng)力分布系數(shù)動(dòng)態(tài)表格外，從最基本的級(jí)配曲線繪制到沉降計(jì)算、土壓力計(jì)算、土坡穩(wěn)定分析等。充分利用二維碼技術(shù)嵌入該教材36個(gè)Excel計(jì)算表，使用二維碼過(guò)程示意如圖1所示，其主要內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)見表1，并與紙質(zhì)教材配合使用。讀者可以掃描二維碼即時(shí)打開Excel計(jì)算表，自行設(shè)定和改變參數(shù)值，對(duì)比計(jì)算結(jié)果，激發(fā)學(xué)生分析問(wèn)題的興趣，加深對(duì)抽象知識(shí)點(diǎn)的理解，靈活掌握“土力學(xué)”的基本理論和方法。

表1 嵌入該教材的Excel計(jì)算表所對(duì)應(yīng)的核心知識(shí)點(diǎn)匯總

圖1 掃一掃二維碼獲得Excel計(jì)算表

1.3 多媒體資源鏈接

“土力學(xué)”除了理論分析方法外，試驗(yàn)和工程實(shí)踐也是非常重要的研究途徑，是“土力學(xué)”的基礎(chǔ)。授課過(guò)程中受客觀條件的限制，學(xué)生很難及時(shí)身臨其境開展一些相關(guān)學(xué)習(xí)，“土力學(xué)”中涉及的很多機(jī)理也是傳統(tǒng)教材無(wú)法充分展示的，該教材通過(guò)二維碼技術(shù)鏈接視頻(見圖2)、動(dòng)畫等多媒體資源解決這一瓶頸，讓學(xué)生更直觀、方便、全面地了解教學(xué)內(nèi)容，延伸和拓展學(xué)生學(xué)習(xí)途徑，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和激情。

圖2 流砂破壞現(xiàn)象視頻截屏

2 平臺(tái)建設(shè)

隨著線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂以及我國(guó)教育信息化進(jìn)入了“人人學(xué)習(xí)，時(shí)時(shí)學(xué)習(xí)、處處學(xué)習(xí)”的時(shí)代，移動(dòng)端的發(fā)展和5G時(shí)代的到來(lái)都為人們的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了更多可能性，因此需要以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，建設(shè)相關(guān)平臺(tái)為教學(xué)提供更加深入的服務(wù)。

2.1 天工講堂

天工講堂是機(jī)械工業(yè)出版社打造的官方學(xué)習(xí)平臺(tái)，以數(shù)字產(chǎn)品為核心，以提升學(xué)生專業(yè)知識(shí)為目標(biāo)，以云服務(wù)的方式構(gòu)建專屬在線教學(xué)云平臺(tái)，適合于線上線下混合式教學(xué)的開展。該平臺(tái)已在教育部移動(dòng)教育APP備案，獲得了軟件著作權(quán)登記證書和信息網(wǎng)絡(luò)安全二級(jí)認(rèn)證，入選了“國(guó)家新聞出版署2019年度數(shù)字出版精品遴選推薦計(jì)劃”“中國(guó)出版協(xié)會(huì)2020年出版融合創(chuàng)新優(yōu)秀案例暨出版智庫(kù)推優(yōu)”。微信小程序端可搜索并直接打開天工講堂，讀者可以便捷地學(xué)習(xí)，該平臺(tái)一書一空間的設(shè)計(jì)理念，包含了該《土力學(xué)》教材的授課視頻(見圖3)等資源，可方便教師或?qū)W生獲取，幫助讀者利用碎片時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間價(jià)值的最大化，同時(shí)也能更加吸引青年學(xué)子，增加學(xué)習(xí)的趣味性和互動(dòng)性，可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。

圖3 授課視頻截屏

2.2 機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)

機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)，主要提供紙質(zhì)教材配套的相關(guān)資源，該《土力學(xué)》教材的相關(guān)資源如授課PPT、習(xí)題參考答案等上傳至該平臺(tái)供選用該教材的任課教師下載。為教師開展備課、課后考查等教學(xué)工作提供豐富的參考素材，提升線下課堂教學(xué)效果，為混合式教學(xué)的開展提供保障，可助教師一臂之力。

3 總 結(jié)

該教材與課程思政相結(jié)合，依托于上海市市級(jí)精品課程和上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目——“土力學(xué)”，依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫，緊跟行業(yè)發(fā)展和學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，專門設(shè)計(jì)了一套貫穿全書的Excel計(jì)算表。該教材內(nèi)容翔實(shí)、結(jié)構(gòu)合理、特色突出，利用信息化技術(shù)，開展了二維碼和平臺(tái)建設(shè)，為該教材配備了Excel表、工程案例、試驗(yàn)視頻、授課PPT、授課視頻、習(xí)題參考答案、教學(xué)大綱等豐富的課程資源。該教材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行難點(diǎn)分析，激發(fā)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的熱情，為線上線下混合式教學(xué)的開展提供支撐，被評(píng)為“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目，是一本新形態(tài)《土力學(xué)》精品教材。