基于區(qū)域發(fā)展導(dǎo)向的土力學(xué)課程教學(xué)方法改革

楊曉松 楊保存 黎 亮 李宏偉 王 榮

（塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

《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，主要以土為研究對象，利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本原理，研究非連續(xù)介質(zhì)土的強(qiáng)度特性、變形特性和滲透特性及其工程應(yīng)用，是學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程、路基工程、地下工程和橋梁工程等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。《土力學(xué)》課程內(nèi)容較多，具有分散性，各部分內(nèi)容之間聯(lián)系較少。與《材料力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》和《彈性力學(xué)》等經(jīng)典固體力學(xué)相比，《土力學(xué)》沒有一條基本理論貫穿課程始終。經(jīng)驗公式、理論假設(shè)和公式推導(dǎo)較多，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)增加了一定的困難[1-2]。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，在有限的時間內(nèi)獲得最大的學(xué)習(xí)收獲，如何在枯燥乏味的教課過程中最大的調(diào)動學(xué)生的課堂參與性，是廣大教師值得思考的問題。塔里木大學(xué)地處新疆南疆，氣候環(huán)境復(fù)雜，鹽漬土廣泛分布，大量的鐵路、公路、橋梁和居民區(qū)建設(shè)使得新的土力學(xué)問題和挑戰(zhàn)不斷涌現(xiàn)。緊扣時代脈搏，基于南疆區(qū)域發(fā)展特色，以培養(yǎng)下得去、留得住、用得上、干得好的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，將地域特色融入《土力學(xué)》課程內(nèi)容，開展土力學(xué)課程教學(xué)改革研究勢在必行。

1 土力學(xué)課程教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)內(nèi)容較多，課時有限

土力學(xué)課程主要介紹土的物理性質(zhì)、滲透特性、應(yīng)力計算、壓縮變形特性、抗剪強(qiáng)度特性、土壓力和地基承載力等。知識點(diǎn)多且分散，既有理論推導(dǎo)、前提假設(shè)、實驗結(jié)果分析，亦有工程經(jīng)驗總結(jié)[3]。在培養(yǎng)綜合應(yīng)用型人才方針指引下，教學(xué)大綱修訂進(jìn)一步減少理論學(xué)時。我校土力學(xué)課程理論學(xué)時為40 學(xué)時，實驗學(xué)時為16 學(xué)時。在有限的學(xué)時內(nèi)，課程教學(xué)僅完成土力學(xué)基本理論的講解，無法結(jié)合足夠的典型工程案例。學(xué)生不能很好的結(jié)合實際工程理解學(xué)習(xí)理論知識。

1.2 教學(xué)方式方法單一

多媒體教學(xué)結(jié)合圖片、視頻和動畫設(shè)計，能夠很好的提高教學(xué)效率，提高教學(xué)效果。目前，很多教師都選擇多媒體（PPT）的形式開展教學(xué)。多媒體教學(xué)授課速度快，板書少。教師為了在有限的學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容，大大減少了課堂上與學(xué)生的互動。教師以“教”，學(xué)生以“學(xué)”為主的被動式和填鴨式的傳統(tǒng)教學(xué)模式并沒有得到實質(zhì)性的改變。塔里木大學(xué)學(xué)生生源具有民族多樣性，少數(shù)民族學(xué)生比例較高。少數(shù)民族學(xué)生的生源復(fù)雜，部分學(xué)生有內(nèi)高班、內(nèi)初班或兩者兼有的學(xué)習(xí)培養(yǎng)經(jīng)歷，國語水平很好，知識基礎(chǔ)牢固，但是很多少數(shù)民族學(xué)生的國語水平較差，知識基礎(chǔ)薄弱。單一的教學(xué)模式無法考慮到學(xué)生個體的獨(dú)特性，不利于優(yōu)秀人才的培養(yǎng)。

1.3 實踐環(huán)節(jié)薄弱

《土力學(xué)》是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實踐先于理論。實踐教學(xué)是學(xué)生加深理論學(xué)習(xí)，提高實踐能力，理論結(jié)合實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。扎實的實踐結(jié)合理論才能學(xué)以致用，用實踐檢驗理論，理論指導(dǎo)實踐，相互作用，相輔相成。我校2018 年對《土力學(xué)》教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，實驗學(xué)時有所增加。但是在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)實踐教學(xué)效果并不明顯，突出表現(xiàn)為很多學(xué)生并不了解自己所學(xué)的土力學(xué)知識如何應(yīng)用于工程中。分析原因，主要有兩個方面。一方面，典型工程實例案例庫資源不足，教師在教學(xué)過程中不能有效引入案例分析；另一方面，教學(xué)實驗主要是液塑限、含水率、干密度、壓縮系數(shù)和抗剪強(qiáng)度等基本實驗，由于學(xué)生人數(shù)較多，儀器數(shù)量不足，實驗教學(xué)只能以小組形式進(jìn)行，有限的教學(xué)時間內(nèi)無法保證每位同學(xué)都有獨(dú)自操作學(xué)習(xí)的機(jī)會。很多實驗，如三軸壓縮強(qiáng)度試驗，僅能作基本演示。

1.4 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

學(xué)生是課程教學(xué)的主體，主觀能動性的發(fā)揮極大影響著教學(xué)效果。塔里木大學(xué)民族學(xué)生比例較高，班級有漢族班、民族班和民漢合班。在擴(kuò)招的政策影響下，生源質(zhì)量無法保證。很多學(xué)生的數(shù)學(xué)和力學(xué)水平較差，在學(xué)習(xí)知識點(diǎn)分散，理論性、實踐性和科學(xué)性相統(tǒng)一的土力學(xué)課程時往往表現(xiàn)消極。復(fù)雜的生源情況對教師的教學(xué)水平也提出了挑戰(zhàn)。一些教師需要經(jīng)過長期的摸索才能夠掌握靈活多變的教學(xué)技能。民族學(xué)生比例高、生源質(zhì)量參差不齊、班級種類多的特殊情況使得傳統(tǒng)“教”與“學(xué)”的被動式教學(xué)模式難以滿足各類學(xué)生的需要，更加凸顯其弊端。受上述幾方面因素的影響，學(xué)生在總體上表現(xiàn)出學(xué)習(xí)興趣不濃厚。多屆學(xué)生課程考核的結(jié)果表明，學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識掌握不夠，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識分析和解決工程實踐問題的能力不強(qiáng)。

2 土力學(xué)課程教學(xué)改革措施

2.1 模塊化教學(xué)內(nèi)容

土力學(xué)課程知識點(diǎn)松散，理論性、實踐性和經(jīng)驗性強(qiáng)，學(xué)生很難從整體上對課程知識體系進(jìn)行把握。結(jié)合課程特點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合，將教學(xué)內(nèi)容分為土的物理性質(zhì)、土的滲透特性、土的應(yīng)力應(yīng)變特性、土的壓縮變形特性、土的抗剪強(qiáng)度特性和土壓力與地基承載力等六個知識模塊。各模塊單元按照工程實例、基本概念、理論發(fā)展脈絡(luò)、基本理論和工程實踐的思路對知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)化優(yōu)選，由工程實例引出問題，通過理論學(xué)習(xí)進(jìn)一步指導(dǎo)工程實踐。從實踐中來到實踐中去，理論結(jié)合實踐。教學(xué)內(nèi)容模塊化即有助于幫助學(xué)生建立完整課程知識體系，加深理解理論知識和工程實踐的聯(lián)系，同時亦有利于學(xué)生明晰學(xué)習(xí)方向，提高學(xué)習(xí)興趣[4]。

2.2 多樣化教學(xué)方法

少數(shù)民族學(xué)生知識基礎(chǔ)相對薄弱，民族文化差異和語言交流障礙進(jìn)一步加大了學(xué)生學(xué)習(xí)土力學(xué)課程的難度。根據(jù)生源種類和學(xué)習(xí)水平進(jìn)行漢族班、民族班和民漢合班分班教學(xué)要求任教教師必須結(jié)合班級具體情況制定靈活多變的個性化教學(xué)方法，不拘泥于某一種教學(xué)方式。比如，針對民族班的同學(xué)語言交流不流暢，知識基礎(chǔ)較差，接受知識慢的缺點(diǎn)和學(xué)習(xí)認(rèn)真、敢于提問、課堂氣氛活躍的優(yōu)點(diǎn)，教師在教學(xué)方法上可以選擇結(jié)合多媒體教學(xué)多一些由工程實踐引出理論問題的引導(dǎo)，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，重點(diǎn)講解基本原理及其工程應(yīng)用，弱化公式推導(dǎo)。課堂上采用啟發(fā)式教學(xué)，增加學(xué)生課堂參與度。教師由“教”的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)”的“引導(dǎo)者”。學(xué)生由“教”的客體轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)”的主體。通過課程教學(xué)方式方法改革，教育引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變“被動接受”式的學(xué)習(xí)模式，建立以工程應(yīng)用及工程問題的解決為導(dǎo)向的能力需求型主動學(xué)習(xí)模式。

2.3 規(guī)范化實踐教學(xué)

增加課程實驗教學(xué)學(xué)時是加強(qiáng)實踐教學(xué)學(xué)時的最直接方法。在本科大幅擴(kuò)招，生源增加和儀器數(shù)量有限的情況下，依靠增加實驗學(xué)時的方法不僅實踐教學(xué)的效果不明顯，同時也削減了理論課程學(xué)時，加大了理論教學(xué)與實踐教學(xué)的矛盾。校企合作為學(xué)生提供了很好的實踐平臺，能最大程度的提高學(xué)生的實踐能力。企業(yè)單位大量的工程項目現(xiàn)場和項目案例積累能有效解決課程工程案例庫短時間無法完成的困境。校企合作是理論與實踐相結(jié)合，理論來源于實踐并進(jìn)一步指導(dǎo)實踐的最直接體現(xiàn)。但是，長期以來校企合作流于形式，并沒有發(fā)揮作用。塔里木大學(xué)為提高實踐教學(xué)水平和學(xué)生實踐能力，在校企合作模式上進(jìn)行了積極的嘗試。通過校企合作培養(yǎng)模式，在課程教學(xué)大綱的修訂中，積極采納企業(yè)經(jīng)驗豐富的工程人員的意見，對課程知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，建立以工程應(yīng)用為目的的教學(xué)模式。定期邀請合作單位專家來校授課為學(xué)生進(jìn)行工程實例解析。進(jìn)一步邀請企業(yè)專家為指導(dǎo)教師，每年向企業(yè)單位輸送一定數(shù)量的學(xué)生進(jìn)行實踐學(xué)習(xí)和合作開展畢業(yè)設(shè)計與論文研究。教學(xué)大綱和人才培養(yǎng)模式的修訂充分結(jié)合企業(yè)單位的人才需求，讓學(xué)生能夠在最短的時間里厘清專業(yè)發(fā)展方向和就業(yè)前景，做好職業(yè)規(guī)劃，集中精力進(jìn)行針對性的學(xué)習(xí)，真正做到學(xué)以致用，寓學(xué)于應(yīng)用，潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。校企合作人才培養(yǎng)模式需要制定且不斷完善相應(yīng)的管理制度，從安全、食宿、培養(yǎng)方案、雙方考核機(jī)制等方面完善細(xì)則，明確責(zé)任和義務(wù)，做到規(guī)范化、制度化，從而在實踐教學(xué)中發(fā)揮最大作用。

2.4 特色化課程設(shè)置

新工科背景下，土木工程專業(yè)對學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力提出了更高的要求。土力學(xué)課程因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)特征和工程實踐問題開展教學(xué)效果非常明顯[5]。新疆南疆，全區(qū)域范圍內(nèi)鹽漬土廣泛分布。鹽漬土屬于特殊土，特殊的物理力學(xué)性質(zhì)使得工程建構(gòu)筑物遭受嚴(yán)重的溶陷、鹽脹和腐蝕破壞。鹽漬土的工程危害分析與防治需要采用土力學(xué)課程的基本理論與方法開展一系列實驗研究，是土力學(xué)課程知識的延伸。結(jié)合地域特色，適時開設(shè)《鹽漬土工程災(zāi)害與防治》和《荒漠環(huán)境作用與工程防護(hù)》兩門專業(yè)特色選修課程，將具有新疆區(qū)域研究特色的學(xué)科研究成果凝練形成具有區(qū)域特色的專業(yè)前沿課程，以培養(yǎng)訓(xùn)練解決特殊荒漠環(huán)境工程災(zāi)害問題的“本土工程師”，為“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”國家戰(zhàn)略沿線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)培養(yǎng)“本土工程技術(shù)人才”。

3 總結(jié)

基礎(chǔ)理論扎實、實踐能力強(qiáng)和綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新型與應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)是解決國家人才輸出和產(chǎn)業(yè)需求不匹配問題的關(guān)鍵。結(jié)合院校辦學(xué)特色和區(qū)域發(fā)展導(dǎo)向，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)和特色課程建設(shè)四個方面進(jìn)行土力學(xué)課程教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，強(qiáng)化以工程問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為新疆南疆乃至全國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的人才支撐。