李航天 高明星 趙婷

摘要：土質土力學是一門理論與實踐并重的課程，結合本科生對土質土力學學習的現(xiàn)狀，以課程教學主要特點為基礎，從教學模式、課程實踐以及考核方式等方面探討了存在的問題。依據人才培養(yǎng)目標，從教學設計、教學方法、實踐教學與考核評價等方面改革與優(yōu)化，提出了今后土質土力學課程教學的思路。此結果可為相關專業(yè)課程提供理論基礎和參考。

關鍵詞：土質土力學 教學設計 教學改革 教學模式 實踐

中圖法分類號 G642;? ? ?文獻標志碼? A

Curriculum System Construction of <Soil Properties and Soil Mechanics> for the Cultivation of Diversified Talents

LI Hangtian? GAO Mingxing *? ZHAO Ting

（College of Energy and Transportation Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia Autonomous Region， 010018 China）

Abstract： Soil Properties and Soil Mechanics is a course that pays equal attention to both theory and practice. Combined with the current situation of Undergraduates' study of Soil Properties and Soil Mechanics， based on the main characteristics of course teaching， this paper discusses the existing problems from the aspects of teaching mode， course practice and examination methods. According to the talent training objectives， the teaching ideas of Soil Properties and Soil Mechanics in the future are put forward from the aspects of teaching design， teaching methods， practical teaching and examination and evaluation. The results can provide theoretical basis and reference for relevant professional courses.

Key Words： Soil Properties and Soil Mechanics; Teaching design; Teaching reform; Teaching mode; Practice

0 引言

土質土力學重點負責兩個方面問題的探究，在土工程性質問題和土的工程性質問題和在荷載作用下土的應力、變形與強度問題，可以在工程設計或動工時對用土的性質提供相應的指標評價方法和土的工程問題研究計算原理[1]。在工程專業(yè)，一方面將土的微觀、亞微觀結構研究和土的應力-應變-強度關系研究相結合，另一方面將土的變形、強度機理和土的工程性質指標相結合，進一步解釋了力學現(xiàn)象的實質，并能給出對應的計算模型，以此用來處理較為復雜的工程問題[2]。從20世紀20年代開始，較多的研究學者發(fā)表了大量理論和系統(tǒng)的文章。直至20世紀60年代，對于土質土力學的分析主要包括基礎理論和試驗的改進。自此之后，對于土體的基礎理論和動力性、固結理論和強度理論的研究，流變理論的應用，土體穩(wěn)定性分析方法以及試驗技術和設備等方面取得了很大的進步，土力學愈加完整和提升。隨著科學技術的不斷發(fā)展，國內外修建了大量高速鐵路、高層建筑、深埋隧道等工程項目，土力學的任務愈加繁重，相關理論研究必須與時俱進，從而在新紀元時期的大型項目中滿足了日漸增加的安全需要。

《土質土力學》是道路、交通與土木等專業(yè)課程體系中的核心課程[3-6]，理論與實踐并重[7，8]，同時還是學習的基礎工程、地基處理與邊坡工程等后續(xù)專業(yè)課程的前序基礎課，因此土力學的授課結果和學習成效對學生的專業(yè)基礎有著很關鍵的影響。課程要求理論聯(lián)系實際并進行研究型教學，使學生具備穩(wěn)固的專業(yè)理論知識、較強的實際執(zhí)行能力和綜合素質，可以負責多類的土木工程計劃、設想以及動工工作;能夠解決復雜的土工問題;具備科研和創(chuàng)新能力。

1 教學現(xiàn)狀和存在的問題

本課程第四學期，道路橋梁與渡河工程專業(yè)，4個班，約120人;第三學期，交通工程專業(yè)，2個班，約60人。課程負責人目前已經講授過36輪次，學院目前有五個土工試驗室，薩拉齊現(xiàn)場具有約200畝的實踐教學場地。已在2010年被評為校級精品課程，2016年為校級示范課程。目前，已經建成了道路施工虛擬試驗室和土力學微實驗虛擬實驗室。

近幾年，伴隨市場環(huán)境、行業(yè)發(fā)展和各大高校的革新，教授土質土力學課程在新紀元背景下發(fā)現(xiàn)了很多新的問題，這些對高校老師提出新的挑戰(zhàn)。特別是針對農林院校的工程專業(yè)，目前，土力學在教學過程中主要存在以下問題：

（1）課程需要學習的東西較多但課時量少。課程的主要教學內容存在概念多且相關性低，基礎知識理論多但大多不易理解，假設較多而簡化方式各不相同，并且土力學系統(tǒng)性差、知識理論體系完整性較差等特點。隨著教學進程的逐步深入，部分學生對于每節(jié)課堂的理論知識未能完整接受，導致學生學習的主動性緩慢降低，授課的效果逐漸變差。

（2）教學方式單一，實踐學時不足。傳統(tǒng)授課方式主要為“單向灌入式”，忽視了課前與課后學習重要性。土力學課程是以試驗加實踐應用為基礎的學科，土力學的基礎知識理論的運用和試驗緊密相連，工程知識在實際中運用才是土力學知識的最后的檢驗準則。另一方面，學生動手環(huán)節(jié)偏少，而課后沒有太多的時間進行復習，從而不能很好地加深課堂理論知識吸收。當學生畢業(yè)邁入工作崗位，如若發(fā)現(xiàn)了工程地質問題，未能實時和適當?shù)膽靡呀泴W習到的基礎理論解決相應的實際問題。這些都為土力學的授課和實際的運用增加了較多難題和不利因素。

（3）課程的考核方式不完善。此課程的最終總成績是由期末考試試卷成績+平時成績構成，權重一般為前者占70%，后者占30%。平時成績由出勤情況和課后作業(yè)成績構成。即使每年也考慮在各項成績權重上做一些調整和變化，但由于考核過程的各項構成內容不夠全面，也未考慮學生實踐環(huán)節(jié)和應用能力的評價，僅側重于學生對土力學理論掌握的考核。此種考核方式與評價體系對教學效果的反饋產生嚴重滯后，必將導致很多學生為了通過考試，在考前進行突擊，死記硬背。甚至會出現(xiàn)有些考試成績優(yōu)秀的學生對于以后課程的學習和實踐中不會使用學過的理論知識去處理實際中遇到的難題。更不利于教師要按照學生學習的詳細情況對課程內容和進度進行安排和優(yōu)化。

2 教學改革方案

為了讓大學教育更好實現(xiàn)其功能，做好人才培養(yǎng)和社會服務，教育部對此作出相關的應對方案。在最新的有關政策文件中，教育部決定對本科教育實行合理“增負”，要求淘汰“水課”，努力塑造“金課”，適當擴展學業(yè)難度，要增強過程考查。土質土力學是一門理論與實踐并重、相互兼顧、協(xié)調、促進的學科，考慮如何在增加課程難度的同時，又能保證課堂效果和效率，這是打造土質土力學成為“金課”的關鍵之處。故本課程需解決的關鍵問題是：適應多元化的人才培養(yǎng)需要的《土質土力學》課程系統(tǒng)建立。

2.1教學設計與構思

為了增強學生學習土質土力學的興趣和主動性，提拔學生的工程運用技能，在科目正式開始前，緊密圍繞這門課程的中心知識理論，讓學生觀看關于土力學的工程案例圖片和視頻資料等，并同時引導學生，讓學生思考為什么會出現(xiàn)這樣的問題、為什么需要解決這類問題、可以用什么樣的方法解決這些問題。使學生在思考的同時，逐漸梳理清楚整個課程的邏輯關系，從而教師再指導學生應該學什么、怎樣學。

因此，課程建設的總體設計是以提高學生的學習興趣和培養(yǎng)應用能力為目的，達到適應多樣化人才培養(yǎng)的目標，其具體構思如圖1所示。

2.2 改革教學模式

在教授課程革新的過程中，一直堅持將學生作為主要部分，教師起引導和促進作用的授課方式。主要采用以下3種教學模式。

2.2.1案例式與研討式教學相結合

課堂上教師先針對課程的難以理解的知識點給出給出工程實際案例，然后讓學生對于這類工程難題采取分組探討的方式，如圖2所示，討論完成之后由學生推薦代表給大家講解。這樣的方式不僅增添了教師與學生之間、學生與學生之間在課堂上的有效互相交流，而且讓學生由被動的“聽”轉變?yōu)橹鲃拥亍皩W”、“思”和“講”，充分提高學生學習課堂知識的積極主動性，同時在這個過程中，學生研究問題、處理問題的思考辯別技能也得到了明顯提升，甚至很多同學在這個過程中增加了自信心、自豪感和團隊合作能力。

2.2.2傳統(tǒng)言語交流與現(xiàn)代網絡交流相結合

在言傳筆授的同時，著重網絡交流的形式，積極利用網絡展開授課。課程中引入現(xiàn)代信息技術，合理使用各個教學平臺和教學手段，包括優(yōu)慕課平臺、雨課堂、微信、釘釘和騰訊課堂等，注重“課前-課中-課后”三個環(huán)節(jié)兼顧、協(xié)調、融合和促進，實現(xiàn)“停課不停學、停課不停教”的方式，實現(xiàn)“即使不見面，教學不斷線”的效果。利用優(yōu)慕課教學平臺，引進平臺中優(yōu)質的教學資源，根據課程要求和內容，制作課前、課后的線上學習單元，如圖3所示。

2.2.3校外專家指導與校內老師指導相結合

一方面邀請在此領域學術研究深厚或實踐經驗豐富的研究學者們，針對此課程的發(fā)展前景問題以及目前首要的土木類問題作專題報告和講座，讓校外專家和工程技術專家走入課堂。還可以將學生帶入實體工程，現(xiàn)場教學，如圖4所示。另一方面要按照每個學生社團的特征，組織老師進行對癥下藥的教導。例如，指導學院主辦的駐呼高校道路交通大賽。舉辦這類活動有利于充實授課內容，培育學習者的研究和分析的興趣。

2.3 更新教學方法與手段

目前，現(xiàn)代信息化技術和學習的深入結合，在授課過程中，上述也講到運用各類網絡教學平臺，結合課前-課上-課后教學組織和內容安排，引導學生學習課程。課上，針對公式推算使用板書加粉筆一步步導出的授課方式，這樣有利于加深學習者對公式的理解。針對大批量的圖片、圖樣和活動影像等信息，合理地使用視頻、投影、多媒體和網絡等現(xiàn)代教學手段和教學平臺，采用圖片、聲音和文字互相結合，將授課內容生動的展現(xiàn)在學習者面前，形象生動，節(jié)省時間，有效提升信息量，可補充理論講授的不足。結合實際工程的正、反面典型案例，制作多媒體課件，將會提高學習者了解土力學在實際工程中的重要程度和對此課程包含的知識點的學習產生主動積極的影響。與此同時，最大程度的根據動畫的特征，對其邊坡的穩(wěn)定性以及地基的最大可承受能力等做成立體動畫圖片，鮮活的展示了邊坡被損壞的過程和在荷載條件下地基塑性區(qū)的發(fā)展過程。

課題組根據微課的碎片化、聚焦化、微型化等特點，在土質土力學課程中，將微課教學進行推廣使用。選取課程授課中每個教學單元的重要知識點、疑難知識點、易混合知識點和易出現(xiàn)錯誤的知識點等，設計和制作微課程，進而完善課程建設，為學生提供課前與課后的“自助餐”式教學資源。在課上講解要保留課程的中心主旨，需要學習者在課堂結束后及時觀看學習的微課程，利用微課程的自助式學習，是對課上教學的有效提煉和補充，使學生明白問題的根源，發(fā)現(xiàn)問題的本質。微課程是以學生喜歡的、習慣的多媒體視頻形式呈現(xiàn)，兼具較強的針對性，因此外美內實的微課很快變成學生學習活動中的點綴，最大程度的提升了學習者課后的學習效率、效果和積極性。

2.4 強化實踐環(huán)節(jié)

為適應多樣化人才培養(yǎng)，側重提高學習者對理論的實踐運用能力、處理實際工程問題的能力，本課程改革強化實踐環(huán)節(jié)，實踐教學內容將試驗分為常規(guī)性試驗、設計性試驗和開放型試驗3類。

（1）針對常規(guī)性試驗，要求學生課前預習實驗內容，自行觀看試驗視頻，課上由教師抽檢提問試驗視頻中涉及的相關問題，檢驗通過后開始動手做正式試驗。課前與課上的疊加結合，試驗結果會有大幅度增加。待試驗完成后，教師組織學生進行試驗結果分析，之后分析和討論與試驗相關的工程案例，進一步培養(yǎng)和提高學生解決實際工程問題的能力。

（2）設計性試驗源于老師從事的科研課題，指導學生結合課題研究目的、路線和方法，設計完成試驗方案，并在審核后進行試驗、分析結果。使學生在研究中思考、應用土力學規(guī)律，并激發(fā)創(chuàng)新的動力和興趣。

（3）開放型試驗，主要考慮土工試驗室對學生開放，給學生提供社團活動或競賽需要的試驗環(huán)境，為學生的成長和高階發(fā)展提供平臺。

2.5 優(yōu)化考評機制

考核評價系統(tǒng)在很大程度上確定了老師的授課方式和學習者學習主動性，甚至影響培育的學者的才能和質量。基于前面發(fā)現(xiàn)的考核問題，這里要對傳統(tǒng)的、單一標準的評價體系進行改革與優(yōu)化。

（1）在理論內容和能力考核方面，基于原考核方式，加入實踐考核，將考核內容擴展為理論知識掌握和實踐應用能力兩部分。第一部分，基礎知識點的考察方式為學期末閉卷考試，其考試題目主要圍繞實踐中可能遇到的問題，或者是在實際工程中曾出現(xiàn)過的真實問題，在基礎的理論知識考核之上再著重考查學習者的理論知識用于處理土木工程難題的技能。實踐應用能力考核從室內試驗及工程現(xiàn)場試驗兩部分評價。室內試驗考查學生按規(guī)程獨立使用試驗儀器以及分析試驗數(shù)據結果的能力，可在實驗課上給與綜合評價;而現(xiàn)場試驗方面的測驗可采取口試形式，著重考查學習者對老師授課過程中講解的測試原理和對試驗測試最后目的的了解程度。

（2）在考核形式上，本課程采用過程性考核+期末考試試卷考核方式，注重學習過程評價，分別從課程參與度、分析討論、課前-課上-課后學習、課后作業(yè)、在線測試、單元考查、實驗表現(xiàn)和報告、期末閉卷考試成績等多個方面進行檢驗。

經過上述的考查形式，不僅能夠讓學習者深度理解土力學課程的基礎理論知識在實踐中的重要程度，還能加強學習者對基礎知識和實踐中密不可分的意識，從而完成預期的授課效果。

3結論與展望

為適應多樣化人才培養(yǎng)目標，詳細分解到土質土力學這門課程，需要學習者既能了解基礎知識，還可以將其在實踐中融合運用。課程改革就要從課程設計、授課模式、方法和考評機制等角度分別進行，將土力學基礎知識點與增強實踐教學的課改要求相結合，增強學生學習的積極性。對教師要求要大膽創(chuàng)新，與時俱進，教學作為教師和學生之間的紐帶，對工程相關專業(yè)培養(yǎng)多樣化人才的目標起到至關重要的作用。因此在未來的授課過程中要孜孜無倦，主動尋找更適合地方應用型本科院校授課形式，培育當代社會需要的多樣化專業(yè)人才。

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中圖分類號：G642.0 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2106-5640-2035

基金項目：內蒙古農業(yè)大學教學改革項目（項目編號：JGYB201957）;內蒙古農業(yè)大學高層次人才引進科研啟動項目（項目編號：NDYB2017-37）。

作者簡介：李航天（1988—），女，博士，講師，研究方向為林草生態(tài)脆弱區(qū)道路交通安全。

通信作者：高明星（1981—），男，博士，副教授，研究方向為生態(tài)道路工程方向的教學和研究。E-mail：gaomingxing_2000 @imau.edu.cn。