金亮星 鄭國勇

摘要：為了提高當(dāng)前大學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力較強、綜合素質(zhì)較高的土木工程創(chuàng)新型人才，對土力學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐進行了探索。土力學(xué)是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)好土力學(xué)課程，可以幫助土木工程專業(yè)學(xué)生更好地掌握相關(guān)后續(xù)課程知識，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神及實踐創(chuàng)新能力?；谂囵B(yǎng)土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的需要，針對土力學(xué)課程的特點，結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式等方面對土力學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐進行探索，并提出相應(yīng)的改革與實踐方法，旨在提高土力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)，為培養(yǎng)土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：土力學(xué);土木工程專業(yè);創(chuàng)新型人才;教學(xué)改革

中圖分類號：G642;TU43 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）02-0053-05

隨著我國建設(shè)創(chuàng)新型國家及創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，高等教育教學(xué)改革不斷深入，要求高等院校改革教學(xué)內(nèi)容和方法，提高課程教學(xué)質(zhì)量，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程。當(dāng)今世界，創(chuàng)新型人才是各國最重要的戰(zhàn)略資源，各國綜合國力的競爭，歸根到底是人才，尤其是創(chuàng)新型人才的競爭。目前，土木工程行業(yè)在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位，對土木工程專業(yè)人才提出了越來越高的要求，土力學(xué)作為土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)改革與實踐對于土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要意義。針對土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的基本特征和土力學(xué)課程的特點，對土力學(xué)課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)進行了深入探討和分析，以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神及實踐創(chuàng)新能力為目的，提出了相應(yīng)的改革與實踐方法，以期為培養(yǎng)土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

一、土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的基本特征

創(chuàng)新型人才是指具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人格，并能夠取得創(chuàng)新成果的人才[1]，通常表現(xiàn)出靈活、開放、好奇的個性，具有精力充沛、堅持不懈、注意力集中、想象力豐富，以及富于冒險精神等特征。創(chuàng)新型人才通常可分為原始創(chuàng)新型人才和應(yīng)用創(chuàng)新型人才。原始創(chuàng)新是最根本的創(chuàng)新，該類人才主要指學(xué)術(shù)型人才，而應(yīng)用創(chuàng)新型人才主要指通過集成創(chuàng)新或消化吸收再創(chuàng)新的人才[2]。土木工程專業(yè)所需的創(chuàng)新型人才屬于應(yīng)用創(chuàng)新型人才，且具備以下幾個基本特征：（1）基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識寬厚。掌握堅實的數(shù)學(xué)和力學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)理論知識和人文社會科學(xué)知識，以及土木工程專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，具有較高的外語水平和計算機應(yīng)用能力。（2）實踐創(chuàng)新能力較強。能在建筑工程、道路與橋梁工程、市政工程、巖土工程和工程管理等領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理和科學(xué)研究等方面的工作，具有較強的工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力。（3）綜合素質(zhì)較高。具有良好的工程素質(zhì)、組織協(xié)調(diào)能力、團隊精神，以及開闊的國際視野。

二、土木工程專業(yè)土力學(xué)課程的特點

土力學(xué)是土木工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程、路基工程、地下結(jié)構(gòu)、基坑工程、地基處理等相關(guān)后續(xù)課程和專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生掌握土力學(xué)的基本理論，培養(yǎng)學(xué)生運用土力學(xué)的基本原理和方法解決實際工程中地基的強度、變形、穩(wěn)定性和滲流等問題，并具備解決工程設(shè)計和施工中與土有關(guān)的各類工程問題的初步能力，為從事土木工程專業(yè)相關(guān)的工程設(shè)計、施工、管理工作和科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)。

（1）土力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容與知識點較多。主要包括土的物理性質(zhì)及工程分類、土的滲透性及水的滲流、土和地基中的應(yīng)力及分布、土的變形性質(zhì)及地基沉降計算、土的抗剪強度、天然地基承載力、土壓力、土坡穩(wěn)定分析、地基處理和土的動力及地震特性等，與高等數(shù)學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、工程地質(zhì)等課程聯(lián)系密切，學(xué)科交叉性強。

（2）土力學(xué)的研究對象復(fù)雜。土力學(xué)以土及土工構(gòu)筑物為研究對象，而土與其他連續(xù)固體介質(zhì)相比，具有相當(dāng)獨特的性質(zhì)，即土的天然變異性、三相性和碎散性，因此，天然土體具有復(fù)雜的物理力學(xué)性質(zhì)，而且易受外界因素影響。

（3）土力學(xué)課程具有較強的實踐性和經(jīng)驗性。土力學(xué)中很多重要的參數(shù)以及理論都是通過試驗測定得到，例如含水率、滲透系數(shù)、粘聚力、內(nèi)摩擦角等，著名的抗剪強度理論、達西定律也是通過土的抗剪強度和滲透試驗總結(jié)而來[3]。由于土的復(fù)雜性，土力學(xué)至今基礎(chǔ)理論還不夠完善，理論推導(dǎo)、基本假設(shè)、修正系數(shù)和經(jīng)驗公式應(yīng)用較多。

三、基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的土力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

土力學(xué)課程在土木工程專業(yè)課程體系中占有重要地位，根據(jù)土力學(xué)課程特點進行教學(xué)改革與實踐，對于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐創(chuàng)新能力具有重要意義。

（一）修訂教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是課程教學(xué)的指導(dǎo)性文件，也是加強土木工程專業(yè)課程體系建設(shè)的基礎(chǔ)。目前土力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀是課程內(nèi)容多而雜、學(xué)時安排少，如何使教學(xué)內(nèi)容精簡化，是教改首先需要解決的關(guān)鍵問題[4]。在修訂土力學(xué)課程教學(xué)大綱時，應(yīng)將其與工程地質(zhì)、地基處理等相關(guān)課程重復(fù)的內(nèi)容簡化或刪去，根據(jù)土木工程專業(yè)課程體系中教學(xué)計劃安排的先后順序以及課程側(cè)重點，統(tǒng)籌安排相關(guān)知識點。同時，還應(yīng)加強實踐教學(xué)，在原教學(xué)大綱基礎(chǔ)上增加三軸試驗、原位測試、工程實例參觀等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。在大綱的制定過程中，以知識體系和實踐體系為載體，選擇合適的知識單元和實踐環(huán)節(jié)，提出創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的訓(xùn)練目標，構(gòu)建創(chuàng)新訓(xùn)練單元，最終做到教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容緊扣專業(yè)發(fā)展趨勢，同時兼顧工程素質(zhì)與實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

土力學(xué)課程相比于其他土木工程專業(yè)課程，具有知識點較多、內(nèi)容松散、理論性、實踐性及經(jīng)驗性較強等特點，學(xué)生想要整體把握比較困難，教師在教學(xué)過程中應(yīng)對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化整合。例如：針對大土木環(huán)境下鐵路工程、公路工程、建筑工程中土的工程分類、地基承載力計算等知識點，應(yīng)結(jié)合相關(guān)規(guī)范進行區(qū)分和講解。教學(xué)內(nèi)容可按照土的分類進行講解。對于粘性土，可以從粘性土的形成和特性講起，再講解該土的強度、變形、滲透性及工程應(yīng)用，包括地基承載力、地基沉降、滲透性、土壓力、擋土墻設(shè)計等，把握知識體系，形成清晰的教學(xué)主線和脈絡(luò)[5]。此外，本著“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的指導(dǎo)思想，在注重基礎(chǔ)知識講解的同時，兼顧學(xué)科前沿動態(tài)，比如：可以將砂土液化原理、非飽和土力學(xué)的相關(guān)知識點引入課堂，結(jié)合具體工程應(yīng)用，將理論與實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性思維，重視知識運用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）改革教學(xué)方法

1.授課模式

在教學(xué)活動中，師生主客體關(guān)系曾引起長期的爭論，這些討論有助于在教學(xué)活動中建立民主合作的新型人際關(guān)系，有助于培養(yǎng)學(xué)生的能動性和創(chuàng)造性。隨著社會的發(fā)展，時代的進步，高等教育的模式也應(yīng)與時俱進。社會發(fā)展對人才培養(yǎng)提出了新要求，而在學(xué)生身上培養(yǎng)這些素質(zhì)是以學(xué)生為中心的教學(xué)模式更為擅長的[6-7]。

在土力學(xué)課程教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)正確理解和處理教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生主體地位的關(guān)系，采取開放式互動教學(xué)模式和啟發(fā)式教學(xué)模式進行授課。例如：講到土的分類，可以讓學(xué)生自選場地采集土樣，并根據(jù)土力學(xué)知識對其進行分類和命名，加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。講解應(yīng)力演變過程之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考為什么土體在超固結(jié)段和正常固結(jié)段具有不同壓縮特性，以問題為導(dǎo)向的知識傳授方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維[8]。對于一些有難度的問題。例如：邊坡穩(wěn)定性分析中的條分法，要求每一小組學(xué)習(xí)一種條分法，再在課堂上以匯報的形式介紹其基本原理、計算公式推導(dǎo)和臨界滑動面確定，接受其他學(xué)生的提問，最后教師點評、提出意見。這樣的教學(xué)方式可以讓每一位學(xué)生都參與到課堂討論與交流中來，有機會闡述自己的觀點，讓學(xué)生感受到被尊重與重視，最終實現(xiàn)互動式課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力。此外，將工程案例引入課堂教學(xué)，采用案例法教學(xué)，強調(diào)理論知識與工程實踐緊密聯(lián)系。例如：土的滲透破壞，可結(jié)合當(dāng)?shù)亟雍樗竟?jié)出現(xiàn)的管涌工程實例開展啟發(fā)互動式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2.教學(xué)手段

土力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容決定了教師在授課過程中需要采用多種教學(xué)手段來輔助教學(xué)，根據(jù)土力學(xué)課程的特點，采用先進的多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)黑板板書相結(jié)合的方式進行課堂教學(xué)。多媒體教學(xué)以圖片、動畫、視頻等形式提供豐富的教學(xué)信息。例如：比薩斜塔等建筑物傾斜的圖片、模擬地基沉降的動畫、重力式擋土墻施工的視頻等，加深學(xué)生對土力學(xué)基本理論的理解。教學(xué)過程中采用課堂提問、課堂討論等形式，要求學(xué)生根據(jù)圖片、動畫、視頻情況結(jié)合所學(xué)知識點進行分析，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)對于課程中需要理論推導(dǎo)和詳細講解的內(nèi)容具有獨特的優(yōu)勢，有利于師生課堂互動。此外，教師還可以通過建立課程QQ群或微信群等網(wǎng)絡(luò)平臺開設(shè)第二課堂，通過線上答疑、討論等方式加強師生的交流和互動。根據(jù)不同學(xué)生的特點，線上設(shè)置內(nèi)容豐富、形式多樣的復(fù)雜問題，要求學(xué)生在教師啟發(fā)式指導(dǎo)下獨立完成，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，達到提高課程教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的目的[9]。

3.作業(yè)布置

作業(yè)是課堂教學(xué)的重要組成部分，同時也是課堂教學(xué)的有效延伸，能夠起到鞏固知識和強化技能的效果。教學(xué)過程中，除按教材中每章后面的習(xí)題布置一定的作業(yè)外，還應(yīng)根據(jù)所學(xué)知識點與工程問題結(jié)合，布置開放式習(xí)題。例如：可以給出一個具有兩層土的地基工程場景，提供相關(guān)土層物理力學(xué)指標，現(xiàn)有基礎(chǔ)擬置于地表以下某處，引導(dǎo)學(xué)生自行判斷哪個深度最適合作為地基持力層，讓學(xué)生以課堂所學(xué)的知識為基礎(chǔ)，查閱相關(guān)文獻資料，進行綜合分析和解答，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維。

4.實踐教學(xué)

實踐環(huán)節(jié)是學(xué)生理解土力學(xué)基本概念、檢驗土力學(xué)基本原理、探討土力學(xué)工程應(yīng)用的主要途徑。實踐教學(xué)要圍繞土力學(xué)課程的特點精心設(shè)計， 使學(xué)生能夠掌握基本知識， 熟悉基本技能， 靈活應(yīng)用基本知識進行準確的工程判斷[10]。實踐教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，是實踐教學(xué)改革的關(guān)鍵，面向土木類特色創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的土力學(xué)實踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力為宗旨，實現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展[11]。在土力學(xué)實踐教學(xué)中，應(yīng)采用常規(guī)土工試驗、現(xiàn)場原位測試與相關(guān)科研試驗相結(jié)合的教學(xué)模式。土的密度試驗、液塑限試驗、擊實試驗、壓縮試驗和直剪試驗等教學(xué)試驗，要求學(xué)生結(jié)合工程背景自主提出試驗方案，嚴格按照試驗操作規(guī)程獨立完成并整理試驗報告。除了完成必選教學(xué)試驗外，還應(yīng)開設(shè)一些演示觀摩性的現(xiàn)場測試試驗和自選性試驗。例如：原位測試試驗、三軸試驗及其他開放性、創(chuàng)新性試驗等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力[12]。此外，結(jié)合教師科研課題開展土工試驗、模型試驗和土力學(xué)試驗競賽實踐教學(xué)，增強學(xué)生對土力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力。

（四）完善考核機制

合理制訂考試模式和成績評定標準能夠有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。國內(nèi)現(xiàn)有的土力學(xué)考核模式，通常由平時成績和期末考試成績兩部分組成，平時成績所占比例在20%～30%，期末考試成績大多以基本理論考核為主，且權(quán)重較高，不利于學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)土力學(xué)課程理論性和實踐性較強的特點，可采用綜合性全程考核模式，注重過程考核和能力考核，成績評定指標應(yīng)當(dāng)更加細化，課程考核可分為三部分：30%的成績由學(xué)生運用土力學(xué)理論分析問題、解決問題的能力決定，根據(jù)必選教學(xué)試驗、原位測試試驗、土力學(xué)試驗競賽及其他開放性創(chuàng)新性試驗等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，按照事先設(shè)置的成績權(quán)重進行綜合評定，考核學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力;30%的成績由平時學(xué)生課堂（包括第二課堂）參與度決定，包括考勤、討論交流、小組匯報、課堂小測試、平時作業(yè)等綜合評定，增加第二課堂教學(xué)的考核權(quán)重，主要考查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、知識掌握程度及創(chuàng)新思維能力;40%的成績由基本概念、基本理論的掌握程度決定，以期中考試和期末考試的形式評定，在考核土力學(xué)基礎(chǔ)理論的同時，增加工程案例分析考核權(quán)重，主要考查學(xué)生的工程意識和綜合能力。

四、結(jié)語

提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是新形勢下高等教育教學(xué)追求的目標。土力學(xué)作為土木工程專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強的理論性、實踐性和經(jīng)驗性。學(xué)好這門課程，對土木工程專業(yè)相關(guān)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，以及提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神及實踐創(chuàng)新能力有重要的意義。筆者根據(jù)土木工程專業(yè)土力學(xué)課程的特點，從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式等方面，提出土力學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐措施，以期對培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力強、綜合素質(zhì)高的土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才作出積極貢獻。

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