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        多元混合教學(xué)模式在《土力學(xué)》課程中的應(yīng)用
        ——以為地基失穩(wěn)為例

        2021-11-26 16:14:53蔣凌云
        魅力中國(guó) 2021年34期

        蔣凌云

        (吉首大學(xué)張家界學(xué)院,湖南 張家界 427000)

        建筑地基失穩(wěn)事故偶有發(fā)生,工程設(shè)計(jì)、施工管理和過程檢驗(yàn)的任一環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理工作失誤,都可能直接或間接地導(dǎo)致事故發(fā)生,從質(zhì)量管理的5M1E(人、材、機(jī)、料、法、環(huán))內(nèi)容看,“人”是質(zhì)量工作最核心要素,故通過嚴(yán)格工程教學(xué),充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性,是可以最大程度降低事故發(fā)生的概率和造成的損害程度。因此,如何在《土力學(xué)》課程的教學(xué)過程中培養(yǎng)不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)、遵守職業(yè)道德規(guī)范、具有強(qiáng)烈的質(zhì)量安全責(zé)任意識(shí)、還應(yīng)具備豐厚的科學(xué)素養(yǎng)、科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷、精益求精的工匠精神和強(qiáng)烈的民族自信心的學(xué)生就顯得尤為重要。筆者在近幾年《土力學(xué)》課程的教學(xué)過程中,通過不斷探索與實(shí)踐,根據(jù)學(xué)生的學(xué)情,運(yùn)用問題驅(qū)動(dòng)法、討論法、“CMC”法、OMO 教學(xué)法、問題情境等教學(xué)法,構(gòu)建多元混合式教學(xué)模式,對(duì)學(xué)生的知識(shí)探究、能力建設(shè)、價(jià)值引領(lǐng)、人格養(yǎng)成都起到了幫助作用。

        一、學(xué)情分析

        (一)學(xué)科知識(shí)

        本課程是高校土木工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)核心課或作為相關(guān)從業(yè)人員的一門專業(yè)輔導(dǎo)課,學(xué)習(xí)者理論水平層次不一,個(gè)體差異較大。而地基失穩(wěn)常見的原因及在豎向荷載作用下地基的失穩(wěn)形式和過程主要是針對(duì)在進(jìn)行地基穩(wěn)定性分析時(shí)的一個(gè)知識(shí)內(nèi)容,前期需要完成《高等數(shù)學(xué)》《土木工程材料》《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》等課程的學(xué)習(xí),為后續(xù)《基礎(chǔ)工程》《高層建筑》《建筑施工》《建筑結(jié)構(gòu)抗震》等課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

        (二)認(rèn)知特征

        美國(guó)學(xué)者埃德加·戴爾(Edgar Dale)于1946 年提出了“學(xué)習(xí)金字塔”(Cone of Learning)理論。他以語(yǔ)言學(xué)習(xí)為例,在初次學(xué)習(xí)兩個(gè)星期后:講授、聽講能夠記住學(xué)習(xí)內(nèi)容的5%;閱讀能夠記住學(xué)習(xí)內(nèi)容的10%;聆聽能夠記住學(xué)習(xí)內(nèi)容的20%;看圖能夠記住30%;看影像,看展覽,看演示,現(xiàn)場(chǎng)觀摩能夠記住50%;參與討論,發(fā)言能夠記住70%;做報(bào)告、給別人講、親身體驗(yàn)、動(dòng)手做能夠記住90%。從學(xué)習(xí)金字塔可以說明:學(xué)習(xí)方法不同,學(xué)習(xí)效果大不一樣。因此,教師要學(xué)會(huì)調(diào)整甚至改變教學(xué)方式和角色,充分尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生的能力,提高學(xué)生素質(zhì),為學(xué)生的終生發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        (三)情感態(tài)度

        本課程的授課對(duì)象以大三學(xué)生為主,而這些學(xué)生大部分是00 后互聯(lián)網(wǎng)新生代,其主要特征是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)充滿興趣和強(qiáng)烈的求知欲。依托互聯(lián)網(wǎng),充分挖掘互聯(lián)網(wǎng)中的教育教學(xué)資源,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,思考問題,并處理問題。

        二、多元混合式教學(xué)方法

        以李廣信等人編著的清華大學(xué)出版社的《土力學(xué)》(第2 版)為參考教材,本次以第8 章地基承載力(8.1 概述、8.2 地基的失穩(wěn)形式和過程)為例。

        (一)問題驅(qū)動(dòng)法

        課前通過學(xué)習(xí)通發(fā)布三項(xiàng)任務(wù),以問題為導(dǎo)向,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力。具體任務(wù)如下:任務(wù)一,通過超星學(xué)習(xí)通和愛課程網(wǎng)提前預(yù)習(xí);任務(wù)二,近日抖音熱榜湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)某民房發(fā)生傾斜,分析該建筑產(chǎn)生傾斜的原因(以問卷形式發(fā)放);任務(wù)三,利用互聯(lián)網(wǎng)資源,收集地基失穩(wěn)的案例,并以圖片或視頻方式上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)。

        (二)討論法

        課前選擇已畢業(yè)且在不同職位(質(zhì)檢員、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師、施工員)工作的學(xué)生,從質(zhì)檢、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工多角度綜合分析湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)某民房產(chǎn)生傾斜的原因,錄制成視頻引入課中,并結(jié)合學(xué)生課前問卷調(diào)查結(jié)果,綜合討論民房產(chǎn)生傾斜的正真原因,引出知識(shí)點(diǎn)二:建筑地基失穩(wěn)常見的原因之一。以學(xué)長(zhǎng)分享建筑傾斜原因視頻的方式,要求學(xué)生學(xué)以致用,強(qiáng)化學(xué)生為國(guó)建設(shè)的使命擔(dān)當(dāng)。

        (三)“CMC”導(dǎo)向法

        課中知識(shí)點(diǎn)講授采用“案例(Case)-模型(Model)-對(duì)比(Contast)”相結(jié)合。首先,對(duì)湖北某民房進(jìn)行介紹,引出地基失穩(wěn)的定義,并基于Revit 軟件對(duì)上述民房進(jìn)行建模,將地基失穩(wěn)抽象概念具體化,再分析該民房產(chǎn)生傾斜的原因,強(qiáng)調(diào)建筑安全意識(shí)。再介紹上海中心大廈,增強(qiáng)學(xué)生民族自信心和自豪感。最后將上海中心大廈與湖北某民房進(jìn)行質(zhì)量對(duì)比,要求學(xué)生應(yīng)具備矜持不拘的科學(xué)素養(yǎng)。

        (四)OMO 教學(xué)法

        OMO,英文全稱Online Merge Offline,即線上與線下融合。自建《土力學(xué)》信息化精品在線課程平臺(tái),線上基于問題導(dǎo)向提前預(yù)習(xí),線下依托學(xué)習(xí)通智慧教學(xué)手段,輔以線上互動(dòng),進(jìn)行地基失穩(wěn)相關(guān)知識(shí)講解,將信息技術(shù)用于教書育人,實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué);同時(shí)要求學(xué)生進(jìn)入線上平臺(tái)資源庫(kù),觀看《聽中國(guó)故事,悟人生智慧》內(nèi)的紀(jì)錄片中國(guó)奇跡——湘江賓館整體平移,了解我國(guó)前沿建筑故事,領(lǐng)略國(guó)人智慧,弘揚(yáng)中華精神,培養(yǎng)學(xué)生民族自信。

        (五)問題情境教學(xué)法

        依托學(xué)生課前任務(wù)學(xué)生提交的素材,課中以“搶答”的形式,選取搶答第一名學(xué)生提交的案例,并進(jìn)行講解,綜合搶答順序和提交素材的質(zhì)量,獎(jiǎng)勵(lì)相應(yīng)的課程積分,增強(qiáng)課堂趣味性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)以提問的方式,隨機(jī)抽取一位同學(xué)回答,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、處理問題的能力,并根據(jù)回答的質(zhì)量獎(jiǎng)勵(lì)相應(yīng)課程積分。

        三、實(shí)施過程

        (一)課前階段

        課前通過學(xué)習(xí)通發(fā)布與地基失穩(wěn)有關(guān)的三項(xiàng)任務(wù),具體如下:

        任務(wù)一,通過超星學(xué)習(xí)通和愛課程網(wǎng)提前預(yù)習(xí)第8 章地基承載力(8.1 概述、8.2地基的失穩(wěn)形式和過程);任務(wù)二,近日抖音熱榜湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)某民房產(chǎn)生傾斜的原因(以問卷形式發(fā)放)?任務(wù)三,利用互聯(lián)網(wǎng)資源,收集地基失穩(wěn)的案例,并以圖片或視頻方式上傳(在學(xué)習(xí)通作業(yè)區(qū)發(fā)放)。目的在于以問題為導(dǎo)向,旨在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和收集整理資料能力,了解國(guó)內(nèi)外建筑地基失穩(wěn)的案例,并提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力。

        (二)課中階段

        1.知識(shí)導(dǎo)入。

        依托課前任務(wù)二,播放任務(wù)二中傾斜建筑的視頻,引出本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)一:地基失穩(wěn)的定義。進(jìn)行地基失穩(wěn)定義的講解,因地基失穩(wěn)定義較抽象,學(xué)生難以理解,故基于Revit 軟件對(duì)湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)民房建模,化抽象定義為具體圖像,加深學(xué)生對(duì)地基失穩(wěn)定義的理解。

        2.原因分享。

        課前連線已畢業(yè)且在工程一線工作的學(xué)生,以質(zhì)檢、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工多角度綜合分析導(dǎo)致湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)某民房產(chǎn)生傾斜的原因,并錄制成視頻,在課中分享。通過學(xué)長(zhǎng)分享的建筑傾斜原因視頻,旨在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于行業(yè)建設(shè),做到學(xué)以致用、用以促學(xué)、學(xué)用相長(zhǎng),樹立學(xué)生的行業(yè)使命感,強(qiáng)化學(xué)生為國(guó)建設(shè)的使命擔(dān)當(dāng)。

        3.問卷結(jié)果分析。

        根據(jù)課前問卷調(diào)查結(jié)果和查閱的相關(guān)資料,綜合分析湖北某民房產(chǎn)生傾斜的主要原因,進(jìn)而引出建筑地基失穩(wěn)常見原因之一:持力層土體自身承載力不夠(內(nèi)因)。通過上述工程案例地基失穩(wěn)原因的分析,強(qiáng)調(diào)安全意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生遵守職業(yè)道德規(guī)范,求真務(wù)實(shí)、安全至上的職業(yè)精神,爭(zhēng)做一名合格的建筑工作者,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)國(guó)家、社會(huì)和人民的責(zé)任感。

        4.課堂互動(dòng)。

        首先,通過學(xué)習(xí)通“搶答”活動(dòng),將搶答第一名學(xué)生提交的作品(任務(wù)三)列入課中案例。其次,對(duì)該建筑進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,并隨機(jī)抽取一位同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)回答:該建筑產(chǎn)生傾倒的原因是什么?然后,隨機(jī)抽取一位同學(xué)回答,并根據(jù)學(xué)生回答的內(nèi)容和相關(guān)資料進(jìn)行講解,分析案例中的建筑傾倒的原因,進(jìn)而引出導(dǎo)致建筑地基失穩(wěn)常見原因之二:堆載導(dǎo)致建筑地基產(chǎn)生過大“壓力差”(外因)。最后根據(jù)學(xué)生互動(dòng)情況給予相應(yīng)積分。本環(huán)節(jié)目的是鞏固課堂地基失穩(wěn)的理論知識(shí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力。

        5.案例對(duì)比。

        設(shè)計(jì)三個(gè)案例,分別為湖北省監(jiān)利縣尺八鎮(zhèn)某民房(案例一)、搶答第一名學(xué)生提交的地基失穩(wěn)案例(案例二)、“中國(guó)第一、世界第二”高樓上海中心大廈(案例三)。簡(jiǎn)要介紹上海中心大廈的建筑規(guī)模與施工難度,再將來三個(gè)案例進(jìn)行建筑質(zhì)量對(duì)比,贊美穩(wěn)定建筑,批評(píng)失穩(wěn)建筑。通過介紹案例三中建筑的樓層之高荷載之大,增強(qiáng)學(xué)生民族自信心和自豪感,熔鑄學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷。通過案例一二與案例三進(jìn)行質(zhì)量對(duì)比,要求學(xué)生應(yīng)具備矜持不拘、求實(shí)創(chuàng)新、嚴(yán)格要求的責(zé)任心和豐厚的科學(xué)素養(yǎng)。

        6.知識(shí)剖析。

        豎向荷載作用下建筑地基的失穩(wěn)形式和過程。一是整體剪切破壞:破壞特征為兩側(cè)地表土體隆起且土體中有完整滑裂面,適用于土質(zhì)堅(jiān)實(shí)(密砂、硬粘土)和基礎(chǔ)埋深較小的情況;二是局部剪切破壞:破壞特征為兩側(cè)地表土體略微隆起且土體中僅有局部滑裂面,適用于松軟地基和基礎(chǔ)埋深較大的情況;三是沖切破壞:破壞特征為基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)幾乎整體垂直下切,兩側(cè)地表土體無(wú)隆起,適用于松軟地基和基礎(chǔ)埋深大的情況。

        7.知識(shí)拓展。

        觀看紀(jì)錄片《聽中國(guó)故事,悟人生智慧》之全國(guó)最大整體平移古建筑——湘江賓館整體平移視頻,并思考該紀(jì)錄片平移過程應(yīng)注意哪些細(xì)節(jié)問題?通過分析不同的工程案例,啟發(fā)學(xué)生思考,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。同時(shí)播放《湘江賓館整體平移》紀(jì)錄片,了解我國(guó)前沿建筑故事,領(lǐng)略國(guó)人智慧,弘揚(yáng)中華精神,培養(yǎng)學(xué)生工匠精神和民族自信心。

        (三)課后階段

        課后思考三個(gè)問題分別是“新世界七大奇跡”之一港珠澳大橋作為中國(guó)建筑史上歷程最長(zhǎng)、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁項(xiàng)目,是如何保證該建筑的地基穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)伶仃洋天塹變通途的、思考建筑地基失穩(wěn)的機(jī)理、2021 年5 月18 日下午,深圳華強(qiáng)北賽格大廈出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象,試分析出現(xiàn)晃動(dòng)的原因。通過布置三個(gè)課后思考題,啟發(fā)學(xué)生思考,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力。

        四、教學(xué)效果

        依托自建信息化精品課程,充分運(yùn)用信息技術(shù),注重與時(shí)俱進(jìn),積極探索地基失穩(wěn)的德育元素,如為國(guó)建設(shè)的使命擔(dān)當(dāng)、豐厚的科學(xué)素養(yǎng)、科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷、精益求精的工匠精神、強(qiáng)烈的民族自信心等。將思政融會(huì)貫穿教育教學(xué)全過程,充分體現(xiàn)教師的“教書匠”和“大先生”的雙重角色。

        教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的巧妙設(shè)計(jì),多種教學(xué)方法的靈活運(yùn)用,豐富了教師的教學(xué)資源,體現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)設(shè)計(jì)原則,助力提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,畢業(yè)生的朋輩輔導(dǎo)榜樣先行,授之以魚的同時(shí)更注重授之以“漁”。

        五、結(jié)語(yǔ)

        在多年從事《土力學(xué)》教學(xué)中,通過不斷探索與實(shí)踐,將問題驅(qū)動(dòng)法、討論法、“CMC”法、OMO 教學(xué)法、問題情境等教學(xué)法應(yīng)用于《土力學(xué)》課程的教學(xué)中,構(gòu)建多元混合式教學(xué)模式,對(duì)學(xué)生的知識(shí)探究、能力建設(shè)、價(jià)值引領(lǐng)、人格養(yǎng)成都起到了幫助作用。未來可從師生互動(dòng)設(shè)計(jì)精度和吸引力,問題導(dǎo)向的案例互動(dòng)方面著手,不斷優(yōu)化教學(xué)方法與手段,嘗試借助情景互動(dòng)、4D 虛擬仿真等手段,加強(qiáng)師生情景互動(dòng),提高學(xué)生的知識(shí)吸收轉(zhuǎn)化率和課堂參與的積極性,助力學(xué)生全面發(fā)展。

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