梁發(fā)云 王琛 錢建固

摘要：針對土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的改革需求，提出了巖土工程全過程課程設(shè)計的教學(xué)理念和課程建設(shè)方案，形成了巖土工程勘察、基坑工程、地基處理和樁基礎(chǔ)設(shè)計等教學(xué)模塊，構(gòu)建了結(jié)合工程實際的校企合作模式，建立了全面考查學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的綜合評價體系。通過巖土工程全過程課程設(shè)計的系統(tǒng)訓(xùn)練，使得學(xué)生能夠掌握典型巖土工程問題的計算分析方法，培養(yǎng)其表達設(shè)計理念、交流溝通和協(xié)同解決問題的能力。教學(xué)實踐證明，全過程課程設(shè)計在巖土工程教學(xué)中取得了良好的效果，提高了學(xué)生綜合運用知識的能力。

關(guān)鍵詞：巖土工程專業(yè);實踐教學(xué);全過程課程設(shè)計;培養(yǎng)模式;卓越工程師

中圖分類號：G642;TU4?文獻標(biāo)志碼：A?文章編號：1005-2909（2019）06-0070-07

隨著土木工程的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，土木工程行業(yè)對于科技人員的專業(yè)知識和創(chuàng)新實踐能力要求越來越高，對高等學(xué)校土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。針對現(xiàn)代大學(xué)如何培養(yǎng)能解決未來的未知問題、并引領(lǐng)社會持續(xù)發(fā)展的卓越人才這一關(guān)鍵問題，美國工程院《2020年工程人才與工程教育》戰(zhàn)略框架中提出，面向未來的人才應(yīng)具備基于創(chuàng)新素養(yǎng)和多元文化融合的發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力[1]。我國現(xiàn)有土木工程教育存在著創(chuàng)新性和實踐性不足的問題，有鑒于此，各高校積極實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，強調(diào)將課程教學(xué)鏈與實踐培養(yǎng)鏈有機融合，注重對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)[2-3]。因此，有必要在教學(xué)中適度增加實踐課程，提高學(xué)生的素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，此舉對于加深學(xué)生的工程認知能力和創(chuàng)新實踐能力有著重要的作用[4]。

為適應(yīng)創(chuàng)新實踐型人才的培養(yǎng)要求，同濟大學(xué)土木工程學(xué)院在教學(xué)模式、教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境等方面開展了全方位的改革，探索適應(yīng)未來發(fā)展與競爭的土木工程人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建“共性基礎(chǔ)+個性發(fā)展”的人才培養(yǎng)體系，通過課題、實踐和創(chuàng)新活動訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提升學(xué)生未來的個性發(fā)展空間。在培養(yǎng)方案的制訂中既保持土木工程專業(yè)“寬口徑、重基礎(chǔ)”的特點，又兼顧學(xué)生的個人興趣設(shè)立了若干專業(yè)課群組。目前同濟大學(xué)土木工程專業(yè)分為建筑工程、巖土工程、橋梁工程、道路工程、地下建筑工程、工程防災(zāi)與風(fēng)險評估等專業(yè)課群組，在高年級時分別由各課群組教師負責(zé)其專業(yè)課程教學(xué)。筆者所在學(xué)科主要負責(zé)同濟大學(xué)巖土工程課群組的專業(yè)課程教學(xué)，相關(guān)核心課程已在文獻[5]中做了簡要介紹，在此不再贅述。

針對土木工程專業(yè)現(xiàn)有專業(yè)實踐課程教學(xué)中存在的問題，為了使學(xué)生得到

更為全面的土木工程專業(yè)實踐訓(xùn)練，具有更廣闊的視野和全局把握能力，同濟大學(xué)土木工程專業(yè)將以往分散的課程設(shè)計整合為一門綜合性的專業(yè)實踐課程——全過程課程設(shè)計，作為土木工程專業(yè)各課群組必修的實踐類課程，在第七學(xué)期（大四上學(xué)期）集中開設(shè)，分別由各專業(yè)方向具體負責(zé)，這也是同濟大學(xué)工程教育教學(xué)改革的重要組成部分[6]。

文章以筆者所在的巖土工程課群組為例，詳細介紹該課程的教學(xué)改革與實踐情況，通過巖土工程全過程課程設(shè)計的訓(xùn)練，使得該課群組的本科生能夠掌握典型巖土工程問題的計算分析與設(shè)計方法，促進學(xué)生理解并掌握本科階段所學(xué)的相關(guān)課程，提高其綜合運用知識的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生表達設(shè)計理念、交流溝通和協(xié)同解決問題的能力。

一、現(xiàn)有教學(xué)方式存在的問題

結(jié)合國家工程教育改革的要求，現(xiàn)代大學(xué)必須探索“培養(yǎng)能夠引領(lǐng)社會持續(xù)發(fā)展的卓越人才”這一關(guān)鍵問題，以期在未來國際競爭中勝出。就土木工程專業(yè)而言，目前各高校相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置大多沿襲傳統(tǒng)方式，特別是實踐類課程，課程設(shè)計往往分散到課堂教學(xué)中，課程之間的內(nèi)容相對獨立，導(dǎo)致課程設(shè)計缺乏整體性，知識點之間也缺乏連貫性，甚至與工程實際脫節(jié)[7-8]。此外，單個課程設(shè)計時間普遍較短，通常為一周，且一般安排在學(xué)期末。為了期末考試復(fù)習(xí)，學(xué)生往往不得不壓縮在課程設(shè)計中投入的時間，影響課程設(shè)計效果[8]。

（一）課程設(shè)計內(nèi)容連貫性不強

對于巖土工程而言，課程設(shè)計主要包括工程勘察、樁基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理設(shè)計和基坑工程設(shè)計等，相互之間的聯(lián)系并不緊密，往往局限于各自課程內(nèi)的設(shè)計任務(wù)書，課程之間聯(lián)系不夠緊密。這也導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計實踐中不能綜合運用專業(yè)知識，與實際工程的要求存在較大差距，難以真正起到在課程教學(xué)中加強實踐訓(xùn)練的目的。

（二）課程設(shè)計內(nèi)容與實際結(jié)合不緊密

課程設(shè)計內(nèi)容一般由任課教師自行確定，但受任課教師所掌握的工程資源以及實踐經(jīng)驗限制，課程設(shè)計選題的質(zhì)量參差不齊，有時會出現(xiàn)選題所涉及案例陳舊的問題，難以讓學(xué)生了解當(dāng)前業(yè)內(nèi)最新動態(tài)和工程實踐中的先進技術(shù)，大大降低了學(xué)生對課程設(shè)計的熱情。

（三）考核評價體系單一且分散

課程設(shè)計的評價標(biāo)準一般為考查形式，彼此之間無法形成統(tǒng)一的評價體系。在評價過程中，教師往往根據(jù)自身經(jīng)驗進行判斷，在教學(xué)過程中通常采用單一的課程設(shè)計步驟和要求，不能及時補充創(chuàng)新性的解決方案，限制了課程設(shè)計所期待的效果。與此同時，單一的評定模式容易導(dǎo)致學(xué)生只能在規(guī)定范圍內(nèi)進行規(guī)定動作，無法靈活應(yīng)變，所做出的課程設(shè)計往往

缺少創(chuàng)新。

因此，必須改革原有的教學(xué)計劃與課程體系，把單個課程設(shè)計整合成一個綜合的課程設(shè)計，減少重復(fù)內(nèi)容，強調(diào)知識體系的連貫性，特別要加強對學(xué)生學(xué)習(xí)方法和實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能認真學(xué)好基礎(chǔ)知識，并能融會貫通，達到舉一反三的目的[8]。

二、全過程課程設(shè)計的教學(xué)理念

針對上述問題，為適應(yīng)卓越型創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，提出了巖土工程全過程課程設(shè)計的教學(xué)理念，這也是“共性基礎(chǔ)+個性培養(yǎng)”人才培養(yǎng)模式的重要環(huán)節(jié)。通過給學(xué)生提供系統(tǒng)的工程實踐類學(xué)習(xí)指導(dǎo)，促進學(xué)生理解和掌握本科階段所學(xué)各類知識，提高其綜合運用知識解決實際問題的能力。

巖土工程課程教學(xué)中需要解決的核心問題主要有：（1）如何培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的專業(yè)知識分析和解決工程實際問題的能力;（2）如何在實踐中形成不斷創(chuàng)新的意識和行動能力，實現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)[5]。課程設(shè)計恰恰是鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識解決工程問題的重要手段，?是銜接理論教學(xué)與實際工程應(yīng)用的橋梁。

課程設(shè)計整合中遵循系統(tǒng)性、綜合性、開放性原則，重視案例教學(xué)法的應(yīng)用，結(jié)合典型案例開展課程討論，使理論與實踐有機結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維[5-8]。

（一）建立模塊化的全過程設(shè)計環(huán)節(jié)

針對教學(xué)內(nèi)容的連貫性問題，基于全過程課程設(shè)計的教學(xué)理念對課程體系建設(shè)方案進行了論證，形成了巖土工程勘察、基坑工程、地基處理和樁基礎(chǔ)設(shè)計等四大教學(xué)模塊，每個模塊包括課程講授和設(shè)計作業(yè)

兩個環(huán)節(jié)。課程講授包括集中教學(xué)和分組討論。設(shè)計作業(yè)包括分組設(shè)計和相互評議。課程的基本內(nèi)容及相互關(guān)系如圖1所示。

圖1?巖土工程全過程設(shè)計教學(xué)框架

該課程教學(xué)團隊由主講教師（教授或資深副教授）、輔導(dǎo)教師（副教授）和助課教師（助理研究員）等10多名骨干教師組成。為便于信息的及時溝通，團隊建立了教學(xué)微信群，除了當(dāng)面集體研討外，更多的是通過微信群進行交流，及時溝通教學(xué)中出現(xiàn)

的問題。筆者作為該課程的責(zé)任教師，在上課之前，與所有主講教師均進行了充分的交流研討，總體把握課堂教學(xué)內(nèi)容，并參與到課后作業(yè)輔導(dǎo)和課堂討論教學(xué)中，及時了解和掌握教學(xué)中存在的問題。與此同時，課程設(shè)計一體化也有助于教師之間的合作交流，有助于推動教學(xué)改革[9-10]。

為提升教學(xué)效果，在教學(xué)中注意采用多種方式對教學(xué)情況和狀態(tài)進行實時分析。除了課堂上與學(xué)生當(dāng)面交流以外，還建立了學(xué)生微信群，并邀請所有任課教師加入，以便于學(xué)生及時與任課教師進行溝通交流。

（二）構(gòu)建校企合作培養(yǎng)模式

實習(xí)實踐是土木工程專業(yè)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，也是理論與實踐相結(jié)合的重要手段，緊密結(jié)合工程實踐有助于學(xué)生進一步理解設(shè)計方案[11-12]。針對巖土工程全過程課程設(shè)計的內(nèi)涵建設(shè)要求，邀請了校外專家輔助課堂教學(xué)，介紹典型工程案例，以開拓學(xué)生的視野，提高學(xué)生對巖土工程的全面認識。著力構(gòu)建了校內(nèi)教師與企業(yè)導(dǎo)師相結(jié)合、學(xué)生為主的課堂討論與教師同步輔導(dǎo)相結(jié)合、課內(nèi)教學(xué)與課外指導(dǎo)相結(jié)合的、全方位的教學(xué)模式。

（三）全方位的綜合評價體系

為全面考察學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，建立了一套綜合評價體系，考核采用集體分組與個體考察相結(jié)合的方式。按照擬完成的課程設(shè)計任務(wù)，將學(xué)生分為若干個小組，每組3～4人，組內(nèi)學(xué)生需要協(xié)同作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生交流、溝通和協(xié)同解決問題的能力。各模塊之間的考評標(biāo)準一致，結(jié)合校外指導(dǎo)教師的評價意見，對學(xué)生的設(shè)計方案進行評價?？己嗽u價體系統(tǒng)一量化后，課程設(shè)計系統(tǒng)考核評價管理不僅真實透明，而且規(guī)范有效，能充分調(diào)動學(xué)生的積極性。在課程設(shè)計過程中，通過培養(yǎng)學(xué)生動手解決問題的能力，進一步鞏固公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中學(xué)到的內(nèi)容，在不斷與一線設(shè)計人員交流的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生表達設(shè)計理念的能力，在小組協(xié)同完成工作任務(wù)的過程中，鍛煉了學(xué)生的人際交往和協(xié)同解決問題的能力。

三、全過程課程設(shè)計教學(xué)大綱

巖土工程全過程課程設(shè)計是一門全新的課程，國內(nèi)外尚無成熟的教學(xué)大綱或直接的教學(xué)資料可供參考，作為一門重要的專業(yè)實踐課程，筆者所在教學(xué)團隊經(jīng)過多次調(diào)研和反復(fù)討論，制定了以下的教學(xué)大綱。

（一）課程性質(zhì)與目的

該課程是土木工程專業(yè)巖土工程課群組的必修課，是巖土工程課群組的重要實踐環(huán)節(jié)。鑒于巖土工程課群組的專業(yè)特點，要求學(xué)生掌握土木工程學(xué)科的相關(guān)原理和知識，獲得工程師的良好訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識寬厚、創(chuàng)新實踐能力突出的高級技術(shù)人才和管理人才，能勝任巖土工程的分析、設(shè)計、施工和管理等工作。

該課程學(xué)習(xí)的目的：（1）通過課程講授，使學(xué)生全面了解和掌握巖土工程計算分析、設(shè)計和施工的基礎(chǔ)知識;（2）全過程參與課程設(shè)計各階段的討論，讓學(xué)生將學(xué)過的知識串聯(lián)起來，做到融會貫通;（3）通過全過程設(shè)計流程的訓(xùn)練，開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生把握全局的能力。

（二）課程基本要求

完成與課程相關(guān)的主要設(shè)計原理及典型案例的講解，通過上機實際操作，圍繞典型實際工程案例，完成工程勘察報告、基坑工程、地基處理、樁基礎(chǔ)等全過程設(shè)計內(nèi)容，每個部分均需要完成方案設(shè)計和圖紙繪制。注重學(xué)生的能力培養(yǎng)與人格養(yǎng)成教育，培養(yǎng)學(xué)生動手解決問題的能力、表達設(shè)計理念的能力、交流溝通和協(xié)同解決問題的能力。

（三）課程基本內(nèi)容

課程講解圍繞典型工程案例展開，課程作業(yè)要求一人一題，以某工程案例為對象，形成全過程設(shè)計成果。課程基本內(nèi)容如下。

第一部分：全過程設(shè)計的概述。介紹課程基本要求，剖析全過程設(shè)計概念;介紹巖土工程相關(guān)設(shè)計規(guī)范和常用設(shè)計軟件。

第二部分：巖土工程勘察報告編制。講解巖土工程勘察的基本要求，以及巖土工程勘察報告的典型案例，完成巖土工程勘察報告。

第三部分：基坑工程設(shè)計。講解基坑工程的設(shè)計方法及基坑工程設(shè)計典型案例;完成基坑工程課程設(shè)計。

第四部分：地基處理設(shè)計。講解地基處理設(shè)計方法及地基處理設(shè)計案例;完成地基處理課程設(shè)計。

第五部分：樁基礎(chǔ)設(shè)計。講解樁基礎(chǔ)設(shè)計方法及樁基礎(chǔ)設(shè)計典型案例;完成樁基礎(chǔ)課程設(shè)計。

（四）學(xué)時分配

該課程共7個學(xué)分，119個課時，其中理論教學(xué)51學(xué)時，習(xí)題討論34學(xué)時，上機34學(xué)時，不包括學(xué)生課后練習(xí)和作業(yè)完成時間。因此，通過此次教學(xué)方案改革，無論是學(xué)分還是實際所用學(xué)時，均是本專業(yè)學(xué)生在大學(xué)期間最為重要的一門課程（大致相當(dāng)于三門常規(guī)課程的學(xué)時）。學(xué)時安排如表1。

四、全過程課程設(shè)計的效果評價

通過多種方式對教學(xué)情況和狀態(tài)進行分析，了解學(xué)生的實際需求，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和關(guān)心的問題設(shè)計調(diào)查問卷[13-15]。調(diào)查采用匿名方式，收回有效問卷35份。反饋問卷質(zhì)量較高，提出了比較詳細的意見與建議，為改進全過程課程設(shè)計的教學(xué)方法提供了參考，調(diào)查問卷結(jié)果分析如下。

（一）課程收獲

在問卷中重點討論了通過學(xué)習(xí)全過程課程設(shè)計所得到的收獲，如圖2所示。其中，大部分學(xué)生認為通過全課程設(shè)計教學(xué)自己收獲“較大”或“很大”。認為收獲“一般”“較小”或“沒有”的群體中，絕大部分學(xué)生表示自己由于準備研究生入學(xué)考試，沒能把主要精力放在課程設(shè)計上，導(dǎo)致收獲不大。由于該課程設(shè)置在第7學(xué)期，課程教學(xué)內(nèi)容多，課程設(shè)計工作量大，與考研或就業(yè)產(chǎn)生一定的沖突，如何協(xié)調(diào)這些矛盾，充分調(diào)動學(xué)生主動積極地參與到課程學(xué)習(xí)，還需要進一步探索，以期取得更好的教學(xué)效果。

（二）課程設(shè)置

問卷還對課程體系的安排與內(nèi)容設(shè)置的合理性進行了調(diào)查，其中，約86%的學(xué)生認為該課程設(shè)置比較合理，約14%的學(xué)生認為課程還不夠合理，并從學(xué)生的角度提供了一些建議。認為課程設(shè)置合理的學(xué)生表示，課程體系的內(nèi)容緊扣設(shè)計相關(guān)知識，可以比較全面地學(xué)習(xí)課程設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，便于綜合運用所學(xué)的理論知識。少數(shù)認為不合理的學(xué)生主要希望在課程體系中進一步增加實踐環(huán)節(jié)和校外教師輔導(dǎo)環(huán)節(jié)的比重，以便更好地學(xué)習(xí)和接觸最新的技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用。圖2?課程設(shè)計收獲的調(diào)查結(jié)果

（三）校外導(dǎo)師環(huán)節(jié)

校外指導(dǎo)教師環(huán)節(jié)是增加課程設(shè)計與實踐結(jié)合的一個重要環(huán)節(jié)，通過邀請校外從事一線設(shè)計的專家與學(xué)生講解溝通，讓學(xué)生有所收獲。在調(diào)查問卷中，認為“收獲較大”的占比約66%，認為“收獲一般”的約占總?cè)藬?shù)的28%，而認為“收獲較小”的學(xué)生僅有6%。通過仔細比對問卷中學(xué)生對其選擇進行的說明和建議，對其反饋建議有了更好的理解。部分學(xué)生認為，校外教師講授的部分內(nèi)容盡管生動有趣，更結(jié)合實際，但有的內(nèi)容超出學(xué)生可接受的能力范圍，難以理解透徹。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍對校外導(dǎo)師的作用持肯定態(tài)度，但如何更好地發(fā)揮這一環(huán)節(jié)的積極作用仍需進一步探索。在之后的全過程課程設(shè)計中，校內(nèi)教師應(yīng)當(dāng)與校外教師就所教授的內(nèi)容提前做好溝通，共同遴選出更適合學(xué)生在全過程設(shè)計中理解和掌握的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進行擴展。這樣不僅可以避免內(nèi)容過于簡單或過于復(fù)雜，以及重復(fù)的問題，還可以加強理論與實踐、校內(nèi)與校外之間的聯(lián)系。

四、結(jié)語

巖土工程全過程課程設(shè)計是巖土工程課群組重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力，提出全過程課程設(shè)計的教學(xué)改革。通過巖土工程全過程課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，學(xué)生對工程問題的認識和理解顯著增強，課程設(shè)計整體質(zhì)量明顯提高。實踐證明，全過程設(shè)計的教學(xué)改革促進了課程設(shè)計質(zhì)量的提高，學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)有了更深的理解，學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力以及學(xué)生綜合素質(zhì)顯著提升。

為保證全過程課程設(shè)計的有效實施，需要加強質(zhì)量評價體系和保證體系，才能真正強化實踐教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和工程應(yīng)用能力，實現(xiàn)對于學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

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[15]李朝紅，?徐光興.?高校課堂教學(xué)評價體系分析與設(shè)計[J].?中國電力教育，2013（7）：?46-47.

Teaching?reform?and?practice?on?the?whole?process?of

course?design?of?geotechnical?engineering

LIANG?Fayun，?WANG?Chen，?QIAN?Jiangu

（Department?of?Geotechnical?Engineering，?Tongji?University，?Shanghai??200092，?P.?R.?China）

Abstract：

Aiming?at?the?reform?demand?of?practical?teaching?in?civil?engineering，?the?teaching?idea?and?course?construction?scheme?of?the?whole?course?design?of?geotechnical?engineering?are?put?forward.?The?whole?process?of?course?design?includes?four?modules，?namely?investigation?of?geotechnical?engineering，?excavation?engineering，?ground?treatment，?and?pile?foundation?design.?Meanwhile，?the?university-industry?cooperation?combined?with?practical?project?was?established，?and?a?comprehensive?evaluation?system?of?innovative?and?practical?ability?was?built.?Through?the?training?of?whole?teaching?process，?the?undergraduates?can?develop?their?skills?of?computing，?analyzing?and?designing?for?typical?geotechnical?cases，?improve?the?ability?to?apply?knowledge?wisely，?and?acquire?the?capability?of?design?philosophy?expression，?communication，?and?corporation.?Practice?teaching?has?proved?that?the?whole?course?design?has?achieved?good?results?in?the?teaching?process?of?course?design，?during?which?the?students?learning?and?practice?ability??were?improved.

Key?words：??geotechnical?engineering?specialty;?practice?teaching;?whole?process?of?course?design;?training?mode;?outstanding?engineers

（責(zé)任編輯?梁遠華）