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摘要：本文介绍了基于超星云平台构建的《土力学》智慧课堂实践，利用“云+端”技术在课前、课中、课后各阶段实现智慧教学，对学生整个学习过程进行智能评价。通过以学生为中心的“混合式教学”课堂设计，结合新技术在课堂中的应用，调动学生学习积极性，培养学生自主学习、团队合作、实际工程应用等多方面能力，提升学生辩证思维的科学创新水平，提高人才培养质量。
关键词：土力学；互联网+智慧课堂；混合式教学
本文引用格式：段园煜，等.基于“互联网+”的土力学智慧课堂教学探索[J].教育现代化,2020,7(50):5-8.
Exploration of the Wisdom Classroom Teaching of Soil Mechanics based on"Internet+"
DUAN Yuan-yu,XIAO Yun
(School of Urban Construction and Transportation Hefei University,Hefei Anhui)
Abstract:This paper introduces the smart classroom practice of soil mechanics based on the Chaoxing cloud platform,which uses the technology of"cloud+end"to realize the smart teaching before,during and after class,and to evaluate the whole learning process of students intelligently.Through the student-centered"hybrid teaching"classroom design,combined with the application of new technology in the classroom,we can mobilize students'enthusiasm for learning,cultivate students'abilities of independent learning,team cooperation,practical engineering application,etc.,improve the scientific innovation level of students'dialectical thinking,and improve the quality of talent training.
Key words:Soil mechanics;Internet+intelligence classroom;Blended teaching
一 土力学及其传统教学模式的困境
土木工程中会遇到各种与土有关的问题，《土力学》是以力学为基础，研究土的渗流、变形和强度特性，并根据此进行土体的变形和稳定性计算的一门学科。作为土木、交通工程及相关工程类专业的专业基础课，《土力学》是进一步学习多门专业课程如基础工程、地基处理、工程事故分析及土木工程施工的基础，在整个专业领域具有重要的理论和实践意义。
《土力学》课程内容充实、知识点多，学习难度较大。传统课堂中主要依赖“教师讲授，学生听讲”的教学模式，学生处于被动学习的状态，面对很多新名词和术语，常会感觉到头绪繁多，难以消化理解。《土力学》课程具有很强的工程实践背景，由于课时的限制，难以开展理论探索、工程案例应用讨论等教学方法，学生总感觉课程理论枯燥难懂，将来在应用中容易概念混淆。因此，通过传统的课堂教学模式讲授，学习评价又以闭卷考试为主，最终难以达到培养学生应用土力学原理解决有关土的复杂工程问题的实践能力和初步的科学研究或技术研究的创新能力[1]。
二 基于“互联网+”的智慧课堂的构建
在互联网+教育的大背景下，《土力学》智慧课堂充分利用网络资源及技术优势，采用“混合式教学”课程设计和“翻转课堂”教学方法。
“混合式教学”是当前国际教育技术发展的新动向，把传统面对面教学和网络E-learning两者优势结合，借助互动性强的网络学习平台，构建大量在线学习视频，供学生自主学习；同时通过面对面的课堂互动讨论，为学生答疑解惑，培养学生综合能力[2]。“混合式教学”课程设计充分利用了“翻转课堂”教学方法，翻转课堂要求学生先自主学习。
《土力学》实践性很强，课程内容与工程规范、工程实例结合紧密，适合用工程实例进行项目导向学习；理论规律多，在教学过程中可以给学生提供多种不同工程情景，引领学生运用理论规律解决问题，实现项目导向型学习，完成知识向工程技能的转化[3]。
不同于传统课堂，《土力学》智慧课堂还依托“互联网+”的思维方式，基于云端教学平台，利用大数据、云计算等新一代信息技术打造智能、高效的课堂，实现课前、课中、课后全过程应用[4]。在教学设计时，课前准备时应注意激励学生课前自主学习，在课前阶段以学情分析为核心；课堂教学过程中合理组织课堂学习活动，着重教学问题设计以及小组活动设计，在课中阶段以师生互动为关键；课后应有效追踪学生学习效果，及时进行后续知识理解深化，在课后阶段以个性化辅导为重点。《土力学》智慧课堂构建过程如图1所示。
三 土力学智慧课堂教学实施
下面以土的抗剪强度一节为例说明《土力学》智慧课堂的教学设计与实施。土的抗剪强度是土的三大特性（土的变形、渗透及强度特性）中重要的一个理论，其决定了土木工程的安全性及稳定性。土的抗剪强度指标主要依靠土力学试验获得，结合材料力学的强度理论，在工程中具有广泛的应用空间。由于工程条件复杂，土性试验指标多样，即使是很多技术人员在应用的过程中都容易混淆或者概念不清。因此，从试验、理论分析及案例应用等多维度多角度对土的抗剪强度进行课程阐述，非常有必要。
（一）课前自主学习及智能化学情分析
土的抗剪强度章节主要是根据土力学试验特性结合材料力学理论，针对不同的工程工况探讨土的强度与破坏准则。其主要内容包括：1.强度理论：库仑公式，M－C强度理论及极限平衡条件；2.抗剪强度试验；3.抗剪强度指标及选用。其中，1、2两部分是基础性知识，而第3部分属于在了解概念的基础上在实际工程中的应用，是对知识点理解的深化与拓展。
因此，在授课之前，先将本章节的基础性内容即“土的抗剪强度理论”及“土的抗剪强度试验”这两部分分别制作成概念介绍的微课视频，提前发布在课程在线平台上，并结合微课内容的知识点设置单元测试。
微课视频及单元测试均作为课前自主学习的任务点。教师通过平台通知学生进行课前预习，并在后台查看学生自主学习情况（任务点完成情况、自主学习时长、单元测试答题情况），根据统计结果对自主学习滞后的同学进行提醒督学。
（二）课堂教学活动及科技化师生互动
课堂教学活动主要分为三个阶段：1.是对课前自主学习的总结；2.知识点的深化；3.知识点的拓展应用。
在课堂第一阶段，先根据之前发布的线上测试，后台答题情况智能统计分析，掌握学生的知识点的掌握情况，并对掌握较为薄弱的知识点进行梳理，在线下课堂针对性统一讲解。例如，在抗剪强度的理论和强度试验的自主学习测试中，共安排了6道题目，经统计学生的答题正确率如图2所示。从图中可以看出1、2两题（关于土的抗剪强度指标的概念）以及5、6两题（关于直剪试验和三轴试验的特点）学生普遍掌握较好，而3、4两题关于土的极限平衡条件答题正确率相对较低。
第二阶段是知识点内容的深化与提升。由于土的极限平衡条件是非常重要的概念，在之前介绍知识点的基础上，对极限平衡条件进行重点讲解，深一步地讨论“剪切破坏面位置”、“土单元破坏的几种判别方法”，并相应地进行例题讨论。在讲授过程中，利用平台的互动功能，实时与学生互动。比如，在讨论破坏面的角度的时候，先介绍相关的材料力学的内容，进行探讨以后，给定例题在线上发起抢答，并给予一定的积分奖励来调动学生的参与度；给定一个土体状态利用讨论的方法来判断土体是否破坏时，发起线上投票的方式，学生通过手机投票，通过实时的统计结果，分别找正反两方同学来发言阐述观点。
第三阶段是知识点的拓展应用，采用小组任务的方式来对实际的工程进行案例分析,分组讨论如何根据现场的实际情况选择适当的试验强度指标。案例一：软土地基上快速填筑公路路堤；案例二：在天然土坡上快速填方；案例三：在天然土坡上快速填方……教师引导各小组学生分别对案例的场地前期固结条件、施工期排水条件、加荷速率等个方面条件进行分析，并对照不同抗剪强度试验条件，来合理选择直剪或三轴试验指标；最后由各小组成员整理讨论结果并发表阐述每组的分析意见。通过这样的小组讨论活动，能够帮助学生加深对知识点的理解，锻炼学生学生的团队合作能力，在实际项目任务中提高学生应用土力学知识分析解决实际工程问题的能力。
（三）课后巩固提升及个性化辅导
线下课程完成后，为了进一步帮助学生巩固课程内容，教师可以根据知识点的难易程度设置基础、进阶、拓展等不同阶段的习题，通过线上教育平台发放，设置闯关模式。学生在线下逐级完成闯关任务，教师根据后台的统计结果和智能分析，通过不同学生的每个阶段答题情况，了解每个学生的学习进度和知识点掌握深度。针对个别学习进度较慢、未能达到知识点基本要求的学生进行线上督学，针对性在线个性辅导的形式提高学习成绩。针对个别学习进度很快，知识点掌握较深，仍有学习余地的同学，推送一些相关的新的工程案例进展和国际国内科研项目课题，供大家学习讨论，在讨论区发起讨论话题，特别是较为复杂的工程问题，引导学生积极参与讨论，让同学们在讨论中不断深化对知识的理解，提升学生的辩证思维能力。
（四）针对全过程的智能教学评价
区别于传统教学主要依赖于期末考试成绩的结果性评价，智慧课堂在课前、课中、课后的线上线下教学过程都利用了超星云平台的“互联网+”技术支持，教师可以通过平台的统计功能获取学生在线自学时长、单元测试、课堂互动、课后作业完成情况、讨论区互动以及考试成绩等，并对各项进行综合加权平均，对学生整个学习全过程进行智能评价，学情可视化分析，评价机制更为透明合理，评价结果更快捷更准确。
四 智慧课堂实践成效
（一）改善教学理念，提高教育质量
改变传统的教学模式，将教师从“讲授者”变成“教练者”，将学生从“聆听者”变成“主导者”，使教育由“教师中心”转变为“学生中心”，真正让学生成为学习的主体。将大学从传授知识的地方，变成产生知识的地方，通过有效地线上线下的师生互动，使得师生在头脑风暴中产生思维碰撞，在心灵交流中生成智慧。
（二）探索教学形式，增加课堂趣味
充分利用网络在线教学优势，又强化面对面课堂互动、进行知识探索的全新教学模式。通过翻转课堂，增加学生的课堂的参与度，提供多样化的教学资源和通过多元化的课堂参与方式，增加课堂趣味性，使得“枯燥”的专业理论课变得“生动、活泼”。
（三）激励学生自主学习，培养学生综合能力
借助互动性强的网络学习平台，构建在线学习视频，供学生自主学习，激励学生主动自主学习，培养自主学习能力。同时通过面对面的课堂互动讨论，为学生答疑解惑，并提供大量的工程实际案例，以及大量的讨论分析，提高学生的综合能力。
（四）教学信息化，课堂智能化
智慧课堂依赖大数据、学习分析等技术，实施学情诊断分析和资源智能推送，开展“云+端”学习活动与支持服务。通过交互智能手机互动教学代替传统的黑板教学，实现移动授课。学生学习进度和课业完成情况可智能监控并评价。
五 结论
不同于MOOC等在线课程，“混合式教学”的智慧课堂不仅在于精心录制微课视频完成线上教学，还在于线下教学过程中注重师生互动，在智慧化教学平台技术支持下完成更丰富多样的课堂互动体验，打造以学生为中心的更符合个体需求、更关注学习成效的学习历程。
《土力学》智慧课堂教学实践，采用混合式教学课程设计，利用超星平台开展“云+端”学习活动：
1.云端资料支持学生课前预习，课后复习，案例分析主观题作业互评，教师后台监督管理学生学习进度；2.发布线上测试，答题情况智能统计分析，线下课堂针对性统一讲解；3.课堂开展小组活动，将课程主导地位交给学生，鼓励学生参与课程互动；4.提供课外拓展的学习资料及案例，供学生自主安排拓展学习；5.综合访问、课堂互动、作业及测试结果，形成智能化过程性学习评价结果。
目前，智慧课堂的实践仍需要进一步深入，其探索空间十分巨大，教师应进一步转型为智慧课堂的实践者[5]。
参考文献
[1]李连志,刘振平.土力学课程混合式教学模式的探索与实践[J].黑龙江教育(理论与实践),2018(Z2):62-63.
[2]陈婷.“互联网+教育”背景下智慧课堂教学模式设计与应用研究[D].江苏师范大学,2017.
[3]卢黎，朱正伟．翻转课堂在土力学课程中的教学实践[J].高等建筑教育，2017，26(1):139-143.
[4]刘邦奇.“互联网+”时代智慧课堂教学设计与实施策略研究[J].中国电化教育,2016（10）:51-56,73.
[5]阮高峰.智慧课堂实践现状及其建议[J].中国信息技术教育，2019，9：5-9.
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