“雙輪驅(qū)動”推進(jìn)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革

周仁戰(zhàn)，金 園，姜 麗

(蚌埠學(xué)院 土木與水利工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

新工科建設(shè)是面向當(dāng)前科技革命帶來的深刻變革，著眼于培養(yǎng)適應(yīng)時代要求的工程技術(shù)人才，有助于推進(jìn)中國從工程教育大國變?yōu)楣こ探逃龔妵鳾1]。土力學(xué)與地基基礎(chǔ)是高等院校土木類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是研究地基與基礎(chǔ)工程設(shè)計與計算問題的一門學(xué)科，本課程包括土力學(xué)和基礎(chǔ)工程兩部分，與其他工程力學(xué)相比，該學(xué)科的特殊之處是它的主要研究對象是土，是研究土體應(yīng)力、應(yīng)變、強度和穩(wěn)定性在工程應(yīng)用中的一門學(xué)科，是在工程力學(xué)的范疇里發(fā)展起來的。該課程具有理論性強、專業(yè)性強、實踐性強的特點[2-3]，同時概念多，理論跨度大，數(shù)學(xué)推導(dǎo)偏多[4]。所有這些特點都給土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的教學(xué)帶來了很大的挑戰(zhàn)[5-7]，如何針對這些特點來組織教學(xué)，培養(yǎng)具有良好素質(zhì)的大學(xué)生是當(dāng)前該課程教學(xué)中應(yīng)該重點考慮的問題。

1 課程的特點及教學(xué)存在的問題

1.1 課程的特點

綜合性強。這門課程涉及到的基礎(chǔ)知識比較多，例如數(shù)學(xué)、力學(xué)內(nèi)容，也涉及到具體的各類土、巖土、地基基礎(chǔ)、材料性能、設(shè)計規(guī)范等專業(yè)內(nèi)容，因此學(xué)好這門課程需要有寬厚的專業(yè)知識。

實踐性強。這門課程從土受力后的特點出發(fā)，涉及土受力后土體的穩(wěn)定程度、變形量以及如何提高土體的抗剪強度等方面，以達(dá)到提高工程基礎(chǔ)強度的目的，進(jìn)而在最合理的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)實現(xiàn)工程的安全性。通俗來說，建筑物需要有扎實的基礎(chǔ)和結(jié)實的地上結(jié)構(gòu)，這些知識具有很強的實踐性，用以解決建筑物地面以下的設(shè)計和施工問題，教師在講授這些知識的過程中要盡量采用通俗易懂、直觀形象的教學(xué)方法。

應(yīng)用性廣。這一課程的應(yīng)用極其廣泛。高層建筑越來越多，其基礎(chǔ)形式多以深基礎(chǔ)為主，需對深層(巖)土體性質(zhì)了解透徹，這要求學(xué)生必須具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識。

1.2 教學(xué)存在的問題

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程規(guī)模越來越大，工程建設(shè)中涉及到軟弱土、黃土、凍土、膨脹土等特殊土，工程建設(shè)中既要求不斷提高工程的質(zhì)量，也要求不斷提高工程的環(huán)境保護(hù)能力。因此，這一課程在教學(xué)過程中必須不斷提高教學(xué)質(zhì)量。目前，該課程教學(xué)存在如下問題：

教學(xué)方法單一。這是一門接近實際工作且內(nèi)容較復(fù)雜的課程，為了提高教學(xué)質(zhì)量，目前的教學(xué)實踐已經(jīng)采用了許多輔助的教學(xué)手段，如互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等教學(xué)，但還是有些內(nèi)容不易表述清楚，比如涉及到土體原位測試的過程、巖體地應(yīng)力的測量等實踐性很強的內(nèi)容，在課堂上難以講解清楚。

課程內(nèi)容的滯后。盡管使用的教材已進(jìn)行了拓展和補充，但是由于目前教學(xué)采用的教材編制更新速度跟不上技術(shù)發(fā)展的步伐，導(dǎo)致目前的教材仍然存在著許多落后的甚至是已經(jīng)被淘汰的施工方法及技術(shù)。

教學(xué)效果差。這門課程中有很多公式都是通過假設(shè)、經(jīng)驗結(jié)合理論進(jìn)行推導(dǎo)的，二次求證的過程比較困難和繁瑣，并且不同的土受力情況、所需要的分析模型及適用公式還不盡相同。這一課程復(fù)雜的理論和公式讓學(xué)生望而生畏，實踐中變化多端的狀況以及不確定性讓學(xué)生不知所措，因此，一般情況下學(xué)生無法積極主動地學(xué)習(xí)這門課，學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果可想而知。圖1是往年學(xué)生成績考試成績分布。

圖1 學(xué)生成績分布

2 課程改革的必要性

2.1 時代的需要

課程教學(xué)改革應(yīng)當(dāng)結(jié)合新時代對高等教育提出的要求，以培養(yǎng)面向新時代的未來人才為目標(biāo)，注重增強學(xué)生分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。為了提高這門課程的實用性，教師可以在教學(xué)過程中適當(dāng)融入思想道德教育，不僅要實現(xiàn)知識傳授和能力培養(yǎng)的教學(xué)目的，還要達(dá)到知識育人、思想樹人、能力立人的目的。教學(xué)過程中應(yīng)該以培養(yǎng)人才品行為基礎(chǔ)，教授學(xué)生知識的同時加強學(xué)生的思想品德教育，幫助學(xué)生確立正確的思想品行觀以及良好的職業(yè)道德觀；從專業(yè)角度培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法、遵守建筑行業(yè)的法律法規(guī)、不偷工減料的職業(yè)道德，專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)態(tài)度，求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新的職業(yè)精神。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)、微信、MOOC等迅猛發(fā)展，給課程改革帶來了機(jī)遇

近年來，我國的科學(xué)技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。與此同時，借著科技發(fā)展的東風(fēng)，我國教育行業(yè)的教學(xué)模式也從量的變化發(fā)生了質(zhì)的飛躍，傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)已經(jīng)不能適應(yīng)時代發(fā)展的需求，已經(jīng)不能滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，此時，微課等新興的教育模式開始如雨后春筍般悄然而生，并迅速獲得了大部分學(xué)生的喜愛。土木工程專業(yè)的一線教育工作者應(yīng)該與時俱進(jìn)，吸取這些教學(xué)模式的優(yōu)點，利用互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)，利用微信等新興手段改進(jìn)教學(xué)能力、提升教學(xué)水平、強化教學(xué)內(nèi)容，建立一套行之有效的適合學(xué)生的教學(xué)體系。

2.3 針對新時期學(xué)生的特點，應(yīng)深化課程改革

新時代大學(xué)生絕大部分是“00后”，他們被稱為“網(wǎng)生代”“手機(jī)族”，追求民主、自由、個性、時尚，他們的這些特點為這一門課程的教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。針對上述情況，教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代化手段，開發(fā)一些適合學(xué)生的移動式教學(xué)方式，從而將教學(xué)融入生活、融入娛樂，使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)，在快樂中獲取知識。

3 改進(jìn)的內(nèi)容及措施

3.1 開展課程思政研究

這門課程的教學(xué)要符合新時代思想教育的要求，不僅要實現(xiàn)知識傳授和能力培養(yǎng)的教學(xué)目的，也要完成教書育人的工作。教師應(yīng)在教學(xué)過程中深入挖掘這一學(xué)科所蘊含的思想政治內(nèi)涵，從教學(xué)理論中引申出教書育人的深刻道理，例如：從橋梁工程中梁的重要性引申出人才作為國家棟梁的重要性；從工程成功的成就感中引導(dǎo)學(xué)生體會作為一名優(yōu)秀的工程師的自豪感，進(jìn)一步幫助學(xué)生樹立熱愛建筑行業(yè)、熱愛國家的大局觀。學(xué)生可以從這一課程的專業(yè)性和嚴(yán)謹(jǐn)性中得到啟發(fā)，從這一課程的推理和公式中獲取完整的知識體系，從這一課程的實踐過程中明確實際工作的重點和難點，進(jìn)而培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實、創(chuàng)新的專業(yè)精神。

3.2 加強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力

蚌埠學(xué)院作為應(yīng)用型大學(xué)，歷來重視實踐和實驗課。盡管按照最新的人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)的相關(guān)要求，這門課程的總學(xué)時相較之前有了較大比例的減少，但是這門課程的實驗課時卻沒有發(fā)生改變。實驗課穿插在理論教學(xué)過程中，考核主要采用平時成績(30%)+期末成績(70%)的模式，實驗成績計入平時成績[8-9]。疫情時期有所調(diào)整，平時成績可控制在30%-40%。在儀器設(shè)備上，基本能滿足每5人一組，給學(xué)生的動手操作提供了平臺，通過學(xué)生親自操作儀器、親自制作試樣，親自進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，讓學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合，加深學(xué)生對課堂知識的理解，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，進(jìn)而增加學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。表1是蚌埠學(xué)院開設(shè)的實驗教學(xué)項目，圖2是學(xué)生土工實驗用的儀器和制作的土試樣，圖3是學(xué)生使用相關(guān)軟件繪制的關(guān)系曲線，通過上述過程，加深了學(xué)生對于知識的融匯貫通，理論上明確固結(jié)試驗、土受力、地基沉降、土的抗剪強度之間的關(guān)系，實踐中通過實驗教學(xué)提高學(xué)生對理論知識的理解和記憶，最終實現(xiàn)理論與實際相促相長的目的。

表1 實驗教學(xué)項目及學(xué)時分配

圖2 土力學(xué)實驗儀器和試樣

圖3 實驗環(huán)節(jié)的關(guān)系曲線

3.3 通過案例提升學(xué)生對實際工程的認(rèn)識和理解

教學(xué)實踐既是學(xué)校教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán)，也是學(xué)校教學(xué)中的薄弱一環(huán)，它的發(fā)展決定著學(xué)校教學(xué)能力的提高與發(fā)展[10]。在這門課程的教學(xué)中，教師不僅要重視相關(guān)基本概念的講解，也要重視這門課程與具體實踐的結(jié)合，用理論指導(dǎo)實踐，用實踐加深理論，同時教師還應(yīng)該在教學(xué)過程中適當(dāng)引入相應(yīng)案例，通過案例的分析與講解加深學(xué)生對于理論的理解[11]。值得注意的是，這些實際案例既可以來自教師的研究課題，也可以來自以往工程建設(shè)中，更可以來自正在建設(shè)的工程中，教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生多去接觸實際的工程建設(shè)，最好能夠參與到這些正在建設(shè)的工程中，通過身臨其境的現(xiàn)場學(xué)習(xí)，了解整個工程的建設(shè)流程。蚌埠市一在建小區(qū)1#樓為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，持力層為第五層中風(fēng)化石灰?guī)r，設(shè)計總樁數(shù)128根，樁徑分別為800 mm和1000 mm，施工樁長均不小于6 m，樁身混凝土強度為C30，根據(jù)樁基礎(chǔ)檢測規(guī)定需對樁基靜載及完整性進(jìn)行檢測。施工現(xiàn)場見圖4。

首先，教師在選擇教學(xué)案例時還要注意案例的全面性，案例的選取要不局限于以往成功的案例，也要適當(dāng)增加一些失敗案例。其次，被選取案例的發(fā)生時間要距現(xiàn)在較近，要具有一定的先進(jìn)性，要符合現(xiàn)階段的教學(xué)內(nèi)容。再次，選取的案例要具有一定的廣度和深度，要能夠盡量涵蓋較多的教學(xué)內(nèi)容，適合學(xué)生未來的工作需求。

圖4 樁基靜載及完整性檢測實測曲線分析

4 結(jié)論

蚌埠學(xué)院2019年順利通過了教育部本科教學(xué)審核性評估，本科教學(xué)得到主管部門的認(rèn)可，我們將以這次評估為契機(jī)，緊跟時代步伐，加強課程思政體系建設(shè)和實踐教學(xué)，提高學(xué)生對實際現(xiàn)場的認(rèn)識；改善學(xué)生的實驗條件，精心設(shè)置實驗內(nèi)容，進(jìn)一步提高實驗對教學(xué)的輔助作用。教學(xué)實踐改革表明，“雙輪驅(qū)動”的教學(xué)模式不僅能夠讓學(xué)生全面掌握該課程的理論知識、提高學(xué)習(xí)效率，而且能加快學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于理解和解決實際工程的能力。