基金项目:辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(辽教办(2022)160号):辽宁省一流本科课程(辽教办(2022)302号).

引言

在当前的教育改革和科技发展背景下，新工科建设成为高等教育发展的重要趋势。新工科旨在适应工业与信息时代的需求，培养具有创新精神和实践能力的工程技术人才。在这一背景下，“智能+”的教育模式应运而生，它通过融合智能技术和教育实践，旨在提高教育效率和质量。土力学作为工程领域的基础课程，对于培养学生的专业素养和实际应用能力具有重要意义。因此，将“智能+”赋能应用于土力学课程教学，对于提高课程教学效果和学生学习兴趣具有重要价值。本文旨在探讨新工科创新型人才培养模式下，“智能+”如何赋能土力学课程的教学改革与实践。

1 新工科背景下的土力学教学现状与挑战

在新工科建设的大背景下，土力学作为工程教育中的核心课程，其教学模式和内容面临着前所未有的挑战和转型需求。

1.1 当前土力学教学的主要问题

当前，传统的土力学教学模式仍然占据主导地位，这种模式以讲授为中心，缺乏足够的实践和创新元素。学生往往在被动、单向的教学环境中学习，导致理论与实际应用之间存在较大差距。此外，现有教学内容往往与最新的行业发展和技术进步脱节，不能充分满足工程领域对于高素质人才的需求。缺乏互动和反馈机制的教学方法，也限制了学生批判性思维和创新能力的培养。

1.2 新工科背景下土力学课程的新需求

在新工科背景下，土力学课程的教学需要更多地关注到学生的实际操作能力和创新思维的培养。这要求课程不仅要传授理论知识，还要结合工程实践，强化实验、实训和项目驱动学习的比重。此外，土力学课程的更新也应跟上科技进步的步伐，将新材料、新技术的应用纳入教学内容，增强课程的前瞻性和实用性。

1.3 ‘智能+’技术与教育模式融合的挑战

将‘智能+’技术融入土力学教学，虽然为教学改革提供了新的可能性，但也带来了一系列挑战。首先，智能技术的引入需要教师具备相应的技术知识和应用能力，这对教师的培训提出了新的要求。其次，智能教学工具和资源的开发需要时间和资金的投入，这对教育资源的配置提出了挑战。最后，如何有效地将智能技术融入教学过程，以提高教学效果而非简单地替代传统教学，是需要深思熟虑的问题。因此，实现‘智能+’赋能下的土力学教学改革，需要系统的规划、合理的资源配置和持续的教育创新。

2 ‘智能+’赋能土力学教学的理论框架

在新工科背景下，‘智能+’技术的引入为土力学课程提供了全新的教学视角和方法，旨在通过技术赋能来提升教学质量和学习效率。

2.1 ‘智能+’赋能的教学理念与方法

‘智能+’赋能的教学理念在于利用智能技术优化教学过程和提高教学效果。这种理念强调个性化学习、互动性教学和实践导向，以学生为中心，通过智能技术的辅助，增强学习体验的互动性和趣味性。例如，通过数据分析了解学生的学习进度和难点，从而提供个性化的辅导和资源。此外，‘智能+’赋能的方法还包括使用虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术提供沉浸式学习体验，或利用智能教学平台进行在线互动和实时反馈，以此提高学生的参与度和学习效果。

2.2 土力学课程与‘智能+’技术的结合点

将‘智能+’技术应用于土力学课程，首先需要明确技术与课程内容的结合点。这包括利用智能模拟软件进行复杂土力学问题的模拟实验，使用数据分析工具处理实验数据，以及通过在线平台进行课程讨论和作业提交。这种结合不仅使得课程内容更加生动和直观，而且可以提供更多的实践机会，帮助学生更好地理解和掌握土力学理论与实际应用。例如，通过VR技术模拟土壤的力学行为，让学生在虚拟环境中观察和分析，这不仅提升了教学的趣味性，也增强了学生的实际操作能力。

2.3 基于‘智能+’的课程教学目标设定

在‘智能+’赋能的土力学教学模式下，课程教学目标的设定应当既符合土力学的学科特点，又充分利用智能技术的优势。首先，教学目标应侧重于学生的能力培养，特别是创新思维和实际操作能力。其次，目标应包含提高学生对智能技术在土力学领域应用的理解和掌握，使他们能够适应未来工程技术的发展趋势。此外，教学目标还应着眼于培养学生的自主学习能力和团队合作精神，鼓励他们在智能化的学习环境中主动探索和解决问题。

3 教学内容与方法的创新实践

在新工科背景下，土力学教学的内容与方法面临着创新的需求。特别是在‘智能+’的赋能下，教学方式正从传统的讲授法转变为更加互动和技术驱动的模式。

3.1 智能教学资源的开发与应用

智能教学资源的开发与应用是实现创新教学的关键。以虚拟现实(VR)技术在土力学教学中的应用为例，VR技术可以模拟真实的土力学环境和复杂的工程场景，为学生提供沉浸式学习体验。通过VR，学生可以在虚拟环境中直观地观察土壤的力学行为，进行实验操作，这不仅增加了课堂的趣味性，还提高了学生对复杂理论知识的理解和掌握。此外，VR技术的应用还有助于实现远程教学和协作，突破了地理和时间的限制。

3.2 互动式教学方法的探索

互动式教学方法是提高学生参与度和学习效果的重要手段。以智能教学系统在课堂互动中的应用为案例，智能系统能够根据学生的反馈实时调整教学内容和进度。例如，通过智能系统收集学生的问题和回答，教师可以更精准地了解学生的学习状况，及时调整教学策略，增强课堂互动。此外，智能系统还可以支持小组讨论、在线问答等多种互动形式，提升学生的参与感和学习动力。

3.3 评估与反馈机制的优化

评估与反馈机制的优化是确保教学质量和提升学生学习效果的关键。在实践中，可以通过基于数据分析的方法来评估学习效果。例如，利用智能分析工具收集和分析学生的学习数据，如参与度、成绩变化、学习行为模式等，教师能够得到更全面、客观的反馈。这些数据不仅能帮助教师了解教学方法的有效性，还能为学生提供个性化的学习建议和辅导，实现教学的持续改进和优化。

通过智能教学资源的开发与应用、探索互动式教学方法，以及优化评估与反馈机制，土力学课程的教学内容与方法可以实现质的飞跃，不仅提升了教学效果，也极大地增强了学生的学习体验和兴趣。

4 教学改革实施过程与案例分析

在新工科背景下，对土力学课程进行教学改革是提升教育质量和培养创新人才的关键步骤。

4.1 某高校土力学课程改革实施步骤

在某高校对土力学课程进行的改革中，实施步骤涵盖了多个关键方面。首先，通过需求分析与目标设定，改革围绕提升学生的实践能力、创新思维以及对新技术的应用能力展开。课程内容与教材根据最新的行业发展趋势和技术进步进行了更新，引入了新的教学材料和案例。教学方法上，采用了混合式教学模式，结合线上和线下教学，同时引入了互动式和项目驱动的教学方法。此外，通过引入‘智能+’技术，如虚拟现实、数据分析工具等，进一步提升了教学互动性和学习效率。最后，对教师进行了相关技术和教学方法的培训，并构建了丰富的学习资源库，以支持教学改革的顺利实施。

4.2 教学改革的实践案例分析

在这个案例中，某高校采用了混合式教学模式，将传统的课堂讲授与在线教学相结合。课程中引入了虚拟现实技术，使学生能够在虚拟环境中模拟实际工程问题，提高了学生的参与度和学习兴趣。同时，通过在线平台进行课程讨论和作业提交，增加了学生之间以及师生间的互动，提高了教学的灵活性和有效性。

4.3 改革效果评估与反思

最后，对教学改革的效果进行评估与反思是确保持续改进的关键。在本案例中，评估主要依据学生的学习成果、参与度、满意度以及教学过程的反馈。结果显示，学生在理解复杂概念和实际应用方面表现出显著的提升，学生的满意度和兴趣也有了明显的增加。然而，也存在一些挑战，如技术应用的学习曲线、资源配置的平衡等。因此，未来的改革需要更加注重教师和学生对新技术的适应性培训，以及教学资源的均衡分配和优化。

5 ‘智能+’赋能下的教师角色与能力提升

在‘智能+’赋能的教学环境中，教师的角色和所需能力发生了显著变化。

5.1 教师在‘智能+’教学模式中的角色转变

在‘智能+’教学模式下，教师的角色从传统的知识传递者转变为学习引导者和协助者。教师需要更多地关注学生的学习过程，利用智能技术来个性化地指导和支持每位学生。这包括利用智能教学工具进行学习进度跟踪、问题诊断以及提供即时反馈。此外，教师还需要担任技术应用的引导者，帮助学生熟悉和有效使用各种智能教学工具。

5.2 面向新工科的教师能力培养需求分析

在新工科背景下，教师的能力培养需求变得更加多元和专业化。首先，教师需要掌握相关的智能技术知识，能够有效地应用这些技术于教学之中。其次，教师还需具备设计互动和创新教学活动的能力，以激发学生的学习兴趣和创新思维。此外，教师还应具备跨学科知识，以便更好地整合不同领域的知识和技术，丰富教学内容。

5.3 实施路径与策略

要实现教师角色和能力的转变，需要明确的实施路径和策略。首先，学校应提供持续的专业发展培训，帮助教师了解和掌握最新的智能教育技术和教学方法。其次，建立教师社区和学习小组，促进教师之间的经验分享和协作，可以有效地提升教师整体的教学能力。最后，鼓励教师参与教学研究和创新项目，通过实践来不断提升自身的教学技能和理论水平。

6 结论与展望

6.1 教学改革的主要成果总结

本次教学改革在多个方面取得了显著成果。首先，通过引入‘智能+’技术，改革不仅提升了教学方法的现代化水平，还增强了学生的学习体验和参与度。其次，混合式教学模式和互动式教学策略的应用，有效提升了学生的实践能力和创新思维。此外，教师角色的转变和能力提升也为课程教学质量的提高和学生能力的全面发展提供了支持。

6.2 存在的问题与挑战

尽管取得了一定的成果，但教学改革过程中也遇到了一些问题与挑战。例如，智能技术的快速发展要求教师不断更新知识和技能，这对部分教师来说是一个挑战。同时，如何有效整合传统教学内容与新技术，保证教学质量的同时促进技术的合理应用，也是一个需要持续关注的问题。此外，资源配置的不平衡、学生对新教学模式的适应性等也是需要考虑的问题。

6.3 未来发展方向与建议

针对上述问题和挑战，未来的发展方向应包括以下几个方面的建议：首先，应持续投入于教师专业发展和技术培训，确保教师能够跟上技术发展的步伐。其次，需要进一步优化教学资源的配置，确保所有学生都能公平地享受到高质量的教育资源。再次，鼓励跨学科合作和研究，促进不同学科间的知识融合，丰富教学内容。最后，建议持续进行教学实践的探索和研究，不断优化教学策略，以适应不断变化的教育需求。

参考文献

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