基于四模式协同的基础工程科普教学方法研究

［摘 要］ 在科教兴国战略背景下，科普工作受到国家和社会的高度重视。目前，我国交通事业围绕智慧、安全、绿色三个维度重点发展。但基础工程作为交通基础设施的重要组成部分，鲜有学者针对其开展科学普及工作。因此，面向中小学生开展基础工程科普工作，树立强国意识、培养创新和工匠精神、提升生态保护意识，显得尤为迫切。基于此，拟定了基础工程科普教学方法：以基础工程发展历程和建设需求为切入点，展开知识点整理并融入新的科研成果，搭建时空三维基础工程科普知识框架；以思政建设为引领，构建基础工程科普知识体系，让中小学生轻松自然地接触相关知识点；深入受众群体，通过座谈调研等方式获得基础工程科普知识体系的前置性反馈修改意见，进一步修改完善科普知识体系，形成书籍—视频—公众号—讲座四模式协同的科普教学方法。

［关键词］ 基础工程；科普教学；四模式协同

［基金项目］ 2021年度中国交通教育研究会教育科学研究课题“基于微课模式的‘基础工程’课程思政教育研究”（JTYB20-111）；2022年度长安大学国际教育教学改革项目“面向来华留学生‘土力学’专业名词中英对照微课视频设计研究”（300108221106）

［作者简介］ 薛志佳（1990—），男，辽宁义县人，博士，长安大学公路学院副教授，主要从事土力学与基础工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）33-0132-04 ［收稿日期］ 2023-05-24

引言

科普工作是提高全民族科学文化素质、弘扬科学精神的重要举措，是实现创新发展的关键路径，受到了国家和社会的高度重视［1］。我国科普事业蓬勃发展，公民科学素质快速提升。与此同时，当今科普越来越呈现出理念、手段、方式、机制的新变化，人们对科普的需求也日趋前沿化、精细化、分众化［2］。这就要求我们在进行科普时要更加注重科普内容的及时更新、科普方向的多元化及科普受众的分类精细化［3］。截至目前，中国综合交通基础设施总规模已位居世界前列［4］。但是，如果在对基础工程进行设计时未充分重视一些有可能影响建筑物稳定性的因素，则会导致一系列工程灾害问题。例如，上海展览中心馆在建成之后由于中央大厅实际沉降远大于预计沉降，导致室内外连接的水、暖、电管道断裂，影响了展馆的使用；上海闵行区一在建13层楼水平力超过桩基抗侧能力，导致了房屋整体倾倒倒塌［5］。以上述事例为科普引入点，能够极大地激发中小学生的学习兴趣。根据上述背景，本文剖析了目前关于基础工程科普的缺失，以基础工程发展历程和建设需求为切入点，搭建时空三维基础工程科普知识框架，构建基础工程科普知识体系，最终形成书籍—视频—公众号—讲座四模式协同的科普教学方法。通过面向中小学生开展基础工程科普工作，树立强国意识，培养创新和工匠精神，提升生态保护意识。

一、加强中小学生科普教育的紧迫性和可行性

（一）加强中小学生科普教育的紧迫性

改革开放以来我国创造的经济奇迹，既得益于国家方针政策，也得益于科学技术的进步。“科学技术是第一生产力”这一思想已被人们普遍接受。然而目前，我国部分科技水平还处于跟跑状态，核心科技创新还处于“卡脖子”状态［6］。在这种背景下，要培养一批具有创新能力的全面发展人才，必须从中小学生抓起，这是我国新时代现代化建设的迫切需要，也是国民教育培养人才目标的必然选择。同时，加强中小学生科普教育也可以使学生处于科学的氛围环境中，有效地弥补中小学生缺乏独立思考和创新精神的弊端［7］。另外，中小学生正处于世界观、人生观、价值观的形成阶段，开展科普教育活动不仅有助于培养他们科学地看待事物的态度，还可以增强爱国主义情感，为我国培养一大批具有科学家潜质的群体提供一定的基础［8］。

（二）开展中小学生科普教育的基础

《中华人民共和国科学技术普及法》（以下简称《科普法》）于2002年6月29日颁布实施。经过20多年对《科普法》的实施和宣传，我国的科普事业得到了快速的发展，科普领域已经具备一定数量的科普基础设施，科普活动也逐渐丰富。我国科普法律体系持续不断完善，为有效开展科普活动、提升中小学生科学素质水平提供了坚实的基础［9］，除在固定科普场所进行科学知识的传播外，还有网络视频等的传播方式［10］，都为开展中小学生科普教育提供了基础。

基础工程科普教学研究团队成员既有科普经验丰富（发布知识类视频共8 000万点击量）的青年骨干教师，又有从事基础工程科研与教学工作20余年的资深教授，也有从事智能绿色交通的青年骨干教师；既有公路交通博物馆的固定人员，又有从事中小学一线教学和管理人员，包括偏远乡村小学的一线教师和管理人员。长安大学公路交通博物馆入选了国家交通运输科普基地和全国科学教育基地，可为本教学方法提供虚实结合的科普素材。

二、基础工程内容和科普教育总思路

（一）基础工程的内容

基础工程是一门具有悠久的历史的学科，主要包括浅基础、桩基础及沉井基础三大类，每种基础又有不同的类型、构造、设计计算方法、施工程序等。基础的选型不仅要因地制宜，而且要根据其上部结构共同决定。虽然基础工程有大量的基本理论和基本概念，但是基础工程更加侧重实践，这就要求我们不仅要掌握基础工程的理论部分，还要深入基础工程的实践。随着社会经济的发展，基础工程也开始应用到海洋、交通、能源等领域，并且产生出了许多创新性的技术。例如，大直径桩基础及导管架基础在海洋工程领域得到了广泛的应用；桩承式路堤技术在交通领域被广泛采用；螺杆桩、螺纹桩基础也应用到了能源领域［11］。

（二）基础工程科普的总思路

目前，针对中小学生的专业性科普存在许多问题，比如，关于基础设施建设的科普讲座较少；中小学课本存在关于基础设施建设内容的科普不足；科普中思政元素融入较为生硬；缺乏实践性的科普形式；科技创新与科学普及未能有效地融合等。由于基础工程是一门理论内容多且实践性较强的学科，为了让中小学生更好地理解基础工程、激发其对基础工程的求知欲，在科普中要增加实践性的环节。根据基础工程较难理解这一特点，在开展基础工程科普时要采用浅显易懂的方式。为增强中小学生的爱国主义情感，在科普中要注重结合具体工程的历史背景，润物无声地融入思政元素。同时，在科普过程中也要结合具体工程实例，加强中小学生的工程伦理素养。

三、针对中小学生群体的基础工程科普方案

基于基础工程科普的总思路，结合中小学生科普面临的问题，现提出针对中小学生的基础工程科普方案，具体如下。

（一）坚持以思想政治教育为引领

拟选用能激发中小学生好奇心的时空穿越形式，以第一人称视角、以具体工程为时空穿越主线，将各个知识点串联在生动有趣的故事情节中，让中小学生沉浸在故事情节中。与此同时，在故事背景、故事情节、结尾总结中适当地融入思政元素，将思政教育穿插在知识教育中，润物无声，做到堂堂有思政、课课有穿插［12］，以达到“寓教于乐、以德树人”的作用。

（二）契合中小学生的认知程度

针对一些相对抽象且枯燥的基础知识，如桥梁基础的组成结构及其各结构的作用，可采用形象易懂的卡通图片或手绘图的形式来展示其结构，辅以顺口的歌谣进行描述，并在手绘图中填充颜色，增强其趣味性和可读性，有助于读者充满想象力地深入了解相关科学知识。针对在不良地质或极端气候下基础工程维护与建设的关键技术知识，可结合现有的丰富科研资源和国内外最新的科研成果并辅以现场图片说明。

（三）以搭建时空三维基础工程知识框架为基础

拟以中国基础工程发展历程、交通强国背景及公路工程建设需求为切入点，从基础工程的角度整理基础工程重要知识点。广泛融入国内外相关的最新科研成果，深入结合申请人团队的丰富科研资源，综合运用家族谱系及工程目标导向等方法，建立基础工程核心知识框架。同时，应充分考虑中小学生的认知程度，兼顾趣味性，并以激发学生好奇心为目标。简单来说，首先以时空穿越故事为背景，从未来（公元2100年）向秦朝时期穿越，随后不断穿越到不同时代；其次，在不同时代的重点工程中融入思政元素，以达到“寓教于乐、立德树人”的作用；最后，形成基础工程科普知识体系。

（四）打造书籍—视频—公众号—讲座四模式协同的科普教学方法

将形成的科普知识体系初稿，分发给长安大学附属学校、聚粮屯镇中心小学等中小学生、学生家长、一线教师和管理人员。之后，项目团队以问卷或者座谈的形式向以上人员征求意见，形成一手的修改意见报告，进一步修改完善科普知识体系，形成科普知识体系定稿。基于该定稿，插入相关的绘图，出版中小学生喜欢阅读的科普图书。科普视频时长一般不超过3分钟，需要对科普图书中的文字内容进行适当整理，形成新的视频文案。同时，搜集与定稿相关的图片和视频素材，关键内容辅以手绘和板书视频等资料。根据文案录制视频，插入素材资料，剪辑后形成科普视频；将科普视频的文案内容与关键内容的图片整理，形成科普公众号文章；根据科普知识体系定稿内容，深入长安大学附属学校、聚粮屯镇中心小学开展科普讲座。通过以上手段全面形成书籍—视频—公众号—讲座四模式协同的科普教学方法。

（五）拟达到的基础工程科普目标

知识目标是能够描述有关基础等概念、能够判别不同类型的基础形式；能力目标是能够对基础工程中的智慧和双碳元素有奇思妙想的想法，能够简要分析1～2个基础工程问题的成因；素养目标是了解中国基础工程发展历程，树立基础工程强国思维，提升生态保护意识，培养创新精神，铸造工匠精神，增强民族自豪感。将历史背景强、涉及面广、知识点多且不易直观观测的基础工程知识点，构建形成系统的核心知识框架。

结语

本文针对中小学生有关基础工程的科普，提出了以搭建时空三维基础工程知识框架为基础，坚持以思想政治教育为引领，构建基础工程科普知识体系，打造书籍—视频—公众号—讲座四模式协同的科普教学方法，形成了中小学基础工程科普教育的新思路。在这种思路下，有助于提高基础工程科普的水平，激发中小学生对基础工程学习的兴趣。同时，能帮助中小学生树立基础工程强国意识，培养创新和工匠精神。

参考文献

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［2］袁汝兵，周忠和.强化科普多元服务功能 加强国家科普能力建设［N］.光明日报，2023-03-23（16）.

［3］袁汝兵，付晓铮.把握科普多元属性，加强国家科普能力建设［N］.科技日报，2022-11-30（8）.

［4］中国综合交通基础设施总规模位居世界前列［EB/OL］.（2022-11-03）［2023-04-24］.http：//finance.people.com.cn/n1/2022/1103/c1004-32557667.html.

［5］莫海鸿，杨小平.基础工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，2014：2-3.

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［7］张冰，乔征磊，杨智新，等.科普教育对推动基础教育水平的作用研究［J］.智库时代，2018（44）：195+198.

［8］陈庄.浅析科普教育对中学生科技创新能力培养的积极作用［J］.甘肃科技，2016，32（20）：80-82.

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［10］赵军，王丽.新媒体在科普中的应用及相关问题研究［J］.科普研究，2012，7（6）：46-51.

［11］罗如平，周双喜，万云.“一带一路”背景下基础工程课程教学改革［J］.西部素质教育，2022，8（21）：178-181.

［12］邵俐，陈有亮，璩继立，等.基础工程设计原理课程思政教学改革与实践探讨［J］.教育教学论坛，2020（46）：84-86.

Teaching Method of Foundation Engineering Popularization of Science with Four Modes