杜常博，張向東，蘇麗娟，劉家順

（遼寧工程技術大學 土木工程學院，遼寧 阜新 123000）

在國家土木工程授課體系中，土力學與地基基礎包括土力學（專業(yè)基礎）和地基基礎（專業(yè)）兩個部分，其中土力學是在彈性力學、材料力學和理論力學等力學課程的基礎上開設學習的[1-3]。這門課程是土木工程、水利工程和交通運輸?shù)葘I(yè)的一門十分重要的基礎課[4]，與實際工程結(jié)合十分緊密。是傳統(tǒng)固體力學的一個分支，同時也是我國執(zhí)業(yè)注冊工程師考試的重要內(nèi)容之一。這門課程既有抽象的流量知識，又有緊密聯(lián)系實際的實踐知識，學生對于該門課程的難點及知識體系建立掌握效果不好，因此加強土力學與地基基礎教學的各個方面，是培養(yǎng)“強施工、能設計、懂管理”的優(yōu)秀土木工程人才的重要保障，具有極為重要的意義。

基于我國對于高水平應用型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略需求，土力學與地基基礎知識體系服務于國民經(jīng)濟的許多行業(yè)，應用極為廣泛，為更加突出本課程的應用性和實踐性，基于新工科背景下應用型本科土木工程人才培養(yǎng)目標，結(jié)合土力學與地基基礎課程授課特點，對該門課程金課建設進行教學內(nèi)容、實驗教學、課程思政、土力學大講堂、綜合訓練、課程考評、課程設計和課外數(shù)據(jù)庫建設八個方面進行探索。

一、土力學與地基基礎金課建設

（一）教學內(nèi)容與目標

考慮到學生的接受能力，本課程主要講述十方面內(nèi)容，主要包括：（1）土的物理性質(zhì)與分類；（2）地下水在土體中運動規(guī)律；（3）土中應力的計算；（4）土的壓縮性及地基沉降的計算；（5）土的抗剪強度；（6）土壓力計算與擋土墻設計；（7）土坡穩(wěn)定性分析；（8）地基承載力的確定；（9）淺基礎設計；（10）深基礎。整個理論教學環(huán)節(jié)一共48 學時，其中前兩部分屬于本課程的基礎知識，第3—5 部分為本課程的核心知識，最后4部分為本課程的應用知識，課程具體教學內(nèi)容示意圖如圖1 所示。

圖1 教學內(nèi)容示意圖

在教學過程中，根據(jù)多年的教學經(jīng)驗確定了土力學與地基基礎的教學理念為學生是主題、能力培養(yǎng)是關鍵，面向工程、不斷創(chuàng)新，以精良的授課方法和豐富的工程經(jīng)歷教學。本課程目標有四個部分，分別是知識目標、能力目標、創(chuàng)新目標和素質(zhì)目標，各目標之間相互聯(lián)系，緊密結(jié)合，如圖2 所示。其中知識目標包括土力學基本概念、原理與方法，土工試驗與測試技術。能力目標包含地基基礎設計能力，土工實驗技能，工程實踐能力；創(chuàng)新目標包含科研能力，創(chuàng)新能力。素質(zhì)目標包含職業(yè)素養(yǎng)，大國工匠精神與太陽石精神，家國情懷。

圖2 課程目標示意圖

（二）實驗教學

土力學與地基基礎比較強調(diào)實用性，為了解決工程中土的穩(wěn)定、變形和滲流等實際問題而形成的本課程各部分內(nèi)容，故土工實驗是土力學與地基基礎的一個重要組成部分[5-7]，實驗教學環(huán)節(jié)主要包括土的密度含水率實驗、土的界限含水率實驗、土的壓縮試驗和土的直接剪切試驗這四部分內(nèi)容，見表1，整個實驗教學環(huán)節(jié)一共8學時，這部分內(nèi)容單獨評價，百分制，依據(jù)實驗課表現(xiàn)、創(chuàng)新性實驗、實驗報告和土工試驗競賽等綜合評定。

表1 實驗教學環(huán)節(jié)

（三）課程思政

2019 年國務院印發(fā)的《國家職業(yè)教育改革實施方案》明確提出，推進職業(yè)教育領域“三全育人”綜合改革試點工作，使各類課程與思想政治理論課同向同行，努力實現(xiàn)職業(yè)技能與職業(yè)精神培養(yǎng)高度融合。為推進課程思政建設，本課程思政具體實施措施為：要求學生利用課余時間，分小組完成，每組人數(shù)6～7 人，從中國的超級工程、中國的土木工程專家、中國古建筑之美、土木工程師的職業(yè)素養(yǎng)、土木工程中的生態(tài)保護新技術，以及“智能土木”概念相關案例和研究性試驗及創(chuàng)新性試驗等方面選題，然后進行資料搜集、PPT 制作，采用“課前6 分鐘”，利用課前時間在課堂上展示課前展示。從而突出培育學生道路自信、文化自信和核心價值觀認同等價值觀，培養(yǎng)學生生態(tài)環(huán)境保護精神和創(chuàng)新意識。

（四）土力學大講堂

本團隊為了增加學生的參與感，提高學生學習的自主性，客觀公正地反映學生的學習效果和本課程的教學效果，在本學期內(nèi)開展了五次大講堂，在課堂上學生根據(jù)每一章重點難點部分實施案例講解，同學們積極向主講人詢問不懂的難點問題，使同學們更容易理解難點內(nèi)容（圖3）。同時選擇思政成果較好的在“土力學大講堂”進行公開展示（選題題材好、成果內(nèi)容豐富精彩、案例選擇恰當和PPT 制作精美等的進入“土力學大講堂”，進入大講堂的思政成果可作為加分項）。

圖3 土力學大講堂

（五）綜合訓練

為使學生鞏固土壓力計算及擋土墻穩(wěn)定性驗算、土坡穩(wěn)定性分析方法及土坡失穩(wěn)防治措施和理論計算法和規(guī)范法確定地基承載力等知識點，有效地調(diào)動學生學習的積極性，并培養(yǎng)團隊合作意識，本課程一共進行三次綜合訓練項目，分別是重力式擋土墻設計、土坡穩(wěn)定性分析和地基承載力確定。每個項目按5 分進行成績評定。每位同學原始資料參數(shù)均不相同，做到“一人一題”，成果以設計計算說明書及圖紙形式提供，并讓同學們在設計說明書的末尾，利用辯證唯物主義觀點談一下整個設計過程中的心得體會。見表2。

表2 綜合訓練項目及計算書評價標準

1.擋墻設計

目的：使學生鞏固土壓力計算及擋土墻穩(wěn)定性驗算知識點，能夠結(jié)合工程實際進行重力式擋土墻設計，使學生具備擋土墻設計的能力。

要求：（1）教師提供與實際工程相符的基礎資料；（2）學生自行擬定擋土墻形式，并進行驗算；（3）設計合理、計算說明書完整、計算數(shù)據(jù)準確。

設計內(nèi)容：（1）根據(jù)工程實際地質(zhì)條件，確定擋土墻的形式及墻體材料；（2）依據(jù)工程類比法，初步確定擋土墻的尺寸；（3）選擇墻后填土，計算作用在擋土墻上的土壓力；（4）擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗算；（5）擋土墻抗滑動穩(wěn)定性驗算；（6）擋土墻尺寸優(yōu)化設計，確定合理擋土墻尺寸；（7）擋土墻構(gòu)造設計；（8）擋土墻防排水設計。

2.土坡穩(wěn)定性分析與防治

目的：使學生鞏固土坡穩(wěn)定性分析方法及土坡失穩(wěn)防治措施知識點，能夠結(jié)合工程實際進行土坡穩(wěn)定性分析和制定土坡失穩(wěn)防治措施，使學生具備土坡穩(wěn)定性分析與防滑設計的能力。

要求：（1）教師提供與實際工程相符的基礎資料；（2）學生要學會搜集相關文獻，結(jié)合最新科研成果進行土坡穩(wěn)定性分析和防治措施的設計；（3）對防治措施的設計要進行多方案的分析和比較，確定最優(yōu)方案；（4）計算說明書完整、計算數(shù)據(jù)準確、設計方案可行。

設計內(nèi)容：（1）根據(jù)工程實際地質(zhì)條件，確定土坡穩(wěn)定性分析方法（可采用多種穩(wěn)定性分析方法進行綜合分析）；（2）確定土坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，并對土坡的安全性進行評判；（3）制定土坡防滑或防護措施，進行多方案的分析和比較；（4）對防滑或防護措施進行設計（采用工程類比法或經(jīng)驗方法）；（5）土坡的防排水設計。

3.地基承載力確定

目的：使學生鞏固理論計算法和規(guī)范法確定地基承載力的知識點，能夠結(jié)合工程實際確定地基承載力，使學生具備地基基礎設計中確定地基容許承載力的能力。

要求：（1）授課教師提供與實際工程相符的基礎資料；（2）分別按理論計算法和規(guī)范法確定地基承載力，并進行比較，確定合理的地基承載力；（3）計算說明書數(shù)據(jù)準確、計算過程完整。

設計內(nèi)容：（1）根據(jù)工程實際條件，確定地基的臨塑荷載，并確定相應的地基承載力；（2）按多種理論確定地基的極限荷載，并相互比較，確定相應的地基承載力；（3）依據(jù)GB 50007—2011《建筑地基基礎設計規(guī)范》或JTG 3363—2019《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》確定地基承載力；（4）對上述確定的三個地基承載力值進行綜合分析，確定合理的地基承載力；（5）提出準確確定地基承載力的方法。

（六）學業(yè)評價和課程考核

針對教學內(nèi)容，課程考評內(nèi)容從傳統(tǒng)知識點考察為主的模式變?yōu)槿^程考核模式，主要包括基本知識考核和過程性評價兩個部分，其中期末考試占課程總成績的60%（卷面成績100 分），過程性評價占總成績的40%，過程性評價包含：（1）參與度與學術表現(xiàn)（10 分），綜合考慮課堂研討情況、大講堂、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、參與教師科研項目、發(fā)表學術論文和申請專利等方面；（2）綜合訓練（15 分），分別是前文所述三個綜合訓練項目，每個項目占5 分；（3）課外作業(yè)（15 分），每章結(jié)束后2 天內(nèi)上交作業(yè)，每次作業(yè)按十分制評定成績，最后按滿分15 分折算。

（七）課程設計

通過本實踐課程的學習，培養(yǎng)學生能夠運用土力學地基基礎基本原理，借助文獻研究，能夠針對基礎設計，初步掌握和具有分析解決基礎工程相關設計技術的能力，使學生熟悉基礎設計的全過程環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生針對不同場地、不同用途的設計工程能力，提高學生理論聯(lián)系實際、比較問題和解決問題的能力?；A類型為獨立基礎，或條形基礎，或筏板基礎和樁基礎。土木2018 級10 個班，共292 人，其中獨立基礎88 人，梁板式57 人，條形基礎57 人，樁基礎90 人（如圖4 所示）。

圖4 課程設計類型人數(shù)統(tǒng)計

1.獨立基礎或條形基礎設計任務

設計獨立基礎和條形基礎埋深和基礎尺寸，驗算地基承載力；沉降量計算；設計獨立基礎和條形基礎剖面尺寸大樣；設計獨立基礎的底板配筋；基礎梁的設計和繪圖；基礎設計說明。

2.筏板基礎設計任務

設計筏板基礎尺寸及構(gòu)造設計；地基驗算筏板基礎的承載力和筏板基礎沉降量；筏板基礎內(nèi)力計算基礎；筏板基礎抗剪切及沖切設計；基礎底板配筋；基礎梁的設計與繪圖；繪制筏板基礎配筋圖及大樣詳圖。

3.樁基礎設計任務

設計樁端持力層和承臺埋設；設計承臺平面尺寸及樁數(shù)量；驗算樁基礎承載力穩(wěn)定，沉降計算框架中相鄰柱下樁基的沉降差；進行樁身結(jié)構(gòu)和承臺結(jié)構(gòu)設計（不含承臺配筋）；繪制樁基礎平面布置圖、樁基礎（包括承臺）大樣圖和基礎梁配筋圖，以及樁基礎設計說明。

設計計算書根據(jù)設計題目要求的內(nèi)容，確定設計的詳細內(nèi)容和設計步驟，編寫完整的結(jié)構(gòu)計算書。要求計算正確、圖表完整、步驟清楚和書寫工整?？偝煽儼? 級分制評定，綜合評價設計圖紙和設計說明書的規(guī)范性、合理性和創(chuàng)新性。完成設計任務書中的要求、圖紙整潔繪制標注規(guī)范占35%，設計方案合理性，設計說明書內(nèi)容完整性占50%，應用理論正確性，創(chuàng)新性占15%。課程設計的成績按優(yōu)秀、良好、中、及格和不及格五級評定，見表3。

表3 課程設計評價標準

（八）課外數(shù)據(jù)庫建設

在課程考核結(jié)束后，為了豐富學生課余時間關于土力學相關知識的學習，特建立本課程課外知識數(shù)據(jù)庫，篩選出近幾年內(nèi)容合適、難度適中的相關科研成果，其中包括論文50 篇、專利30 篇、科技成果30 項和4 屆城市地下空間科技競賽成果，成立數(shù)據(jù)庫目錄，以方便學生參考學習。

二、結(jié)束語

作為土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，土力學與地基基礎的教學改革對培養(yǎng)應用型本科人才具有很好的導向作用。在校級領導的關懷及課題組全體教師的共同努力下，在教學內(nèi)容、實驗教學、課程思政、土力學大講堂、綜合訓練、學業(yè)評價課程考核、課程設計及課外數(shù)據(jù)庫建設等方面進行了一系列改革探索，取得了不錯的成績，在提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)應用型本科人才等方面取得了良好的成效。