新工科背景下城市地下空间工程专业土力学案例教学探索

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新时代背景下,我国基础设施已转型为新基建工程建设,对传统工科专业教学和高校毕业生实际应用能力提出了更高要求.在“两性一度”的金课标准下,现阶段城市地下空间工程专业土力学课堂教学案例与专业匹配度不高,且与学生生产实践脱节,不利于学生专业能力培养和素养提升.以城市地下空间工程为依托,从复杂的工程实际出发,探索适用于城市地下空间工程专业教学案例,通过讲解朗肯土压力理论知识,挖掘教学案例实施方式,实现激发学生学习积极性,为高校毕业生实际工作能力提升奠定了良好的实践基础.
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随着我国地下空间工程建设的快速发展,对城市地下空间工程专业人才培养提出了特殊的战略需求.传统土力学课程教学内容及方法存在一些不足,难以凸显城市地下空间工程专业自身特点,无法完全满足实际工程应用对土力学课程教学提出的更高要求.为此,从城市地下空间工程专业特色及发展前景入手,分析土力学课程教学的主要问题,对土力学课程教学内容、教学方式、课程思政等方面进行改革探索,提出更具适应性的课程教学体系,并对提高课程教学质量提出针对性建议.
岩土类专业课程实践性较强,以实际边坡治理工程为基础素材,从学生视角出发,设计11项实验任务,采用游戏软件常用鼠标键操作方法,在野外现实场地仿真系统引导提示下进行交互式自主综合实验学习.通过选择不同位置和角度,观察辨识场地稳定性、边(滑)坡地表及其地下特征要素.根据地表变形破坏特征推断主滑方向,自主设计布置剖面线及勘察钻孔,绘制钻孔柱状图、剖面图及视倾角图.通过对各种工况下边坡稳定性及剩余下滑力进行计算,模拟分析抗滑桩及截水沟布置,加强学生对边坡工程勘察和稳定性分析及设计过程的认知与理解.工程地质等课程引入
在新工科背景下,土力学课程思政在丰富课堂内容、提高学生全面发展,以及促进青年教师成长方面具有十分重要的作用.根据土力学课程思政教学的性质与特点,分析了各章节思政元素,重点从课程大纲、内容设置、教学方法等方面对土力学的教学实践进行了探讨.通过课程思政和试验思政,力求双管齐下让学生进入和走出“小课堂”,培养学生知行合一的意识,实现土力学德育和智育深度交叉融合的合力育人新型教学模式.
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基于土工三轴仪设备,联合温控系统创新性地研发了温控界面仪,实现三轴应力状态下结构物与土体界面特性的测试,为揭示结构物-土体相互作用机理提供了技术支撑.基于CDIO工程教育理念,将温控界面仪科研成果转化为实践或实训教学项目.本科生参与温控界面仪的开发、测试与试验过程,学习优质科研成果的创新路径和创新方法,从而以该工程为示范掌握工程项目构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运行(Operate)全过程.学生们不仅学习科学知识,而且掌握科研思维方法,最终实现学生分析与解决问
对标国家一流本科课程“两性一度”要求,北京航空航天大学基础工程课程突出机场跑道岩土工程特色,融入建筑责任、环境保护等思政案例,将理论知识与工程实践相结合,制作北京大兴国际机场“四型机场”建设及BIM应用等工程案例,录制“山区机场建设”专题课视频,设置桩基础设计以及道基道面无损检测试验,提高学生的认知水平和动手能力.采用小组学习与多维度课程评价模式,要求学生完成不同难度的学习任务,旨在为机场建设和管理培养高端复合型人才.
土力学课程既包含科学原理,又与日常生活、工程实践密切联系.如何深入浅出、结合工程实践开展教学活动至关重要.教师可从日常生活中提炼既有趣味性,又与土力学课程原理相通的事物,通过引导学生观察和联想展开课堂教学,从而达到活跃气氛、提高学生学习专注力的目的.通过开发演示教具,将复杂原理具象化演示,提高教学效率,并发挥土力学课程与思政紧密相连的天然优势,在课堂中融入历史文物、重大事件、重大工程等信息,最终达到轻松趣味、具象演示、融入思政的教学效果.
三轴剪切试验是研究土体力学性质的重要试验,在土力学试验中处于核心地位.但是,三轴剪切试验制样困难、操作过程复杂、试验周期长,初学者在短时间内很难掌握基本的试验技能,为此,开发并利用三轴虚拟仿真试验开展教学工作显得尤为重要.开发的三轴虚拟仿真试验包含了虚拟试验操作和电子报告两个部分,学生可以在移动端熟悉三轴剪切试验仪器结构以及试验操作过程,延伸试验教学时间和空间,在低成本、低消耗、无安全隐患的前提下,提升试验教学质量和水平,激发学生的学习积极性.为通过三轴虚拟仿真试验得到较真实的土体力学性质和参数,将砂土力
“一带一路”建设离不开语言建设的桥梁作用,在“一带一路”建设背景下,实现专业教育和语言教育的渗透融合是土力学双语教学改革的关键举措.在土力学课程双语教学实践基础上,基于智慧课堂教学模式,以学定教,通过双语教学的课前准备、课中案例教学、小组学习、课后反馈,实现教学互动,将课内教学空间与课外教学空间融为一体,形成良性的智慧学习环境,同时阐述了课程资源建设、双语教材和师资队伍建设的实施方法.对比分析开展土力学双语教学前后成效,双语教学使学生成绩优秀率明显增加,学生学习潜能得到激发,专业能力和英语水平得到提高,更
后疫情时代,混合式教学已成为教学研究与实践的常态.通过对混合式教学现状的反思和分析,以建构主义学习理论为指导,开展土力学与工程地质课程混合式教学与实践.通过学情分析明确教学目标,完善混合式教学资源建设;实施多元化课堂教学模式,突出课程考核的过程性与终结性;积极从学情分析中获得教学反馈,调整教学状态,反思教学问题,形成良性教学闭环.