以學(xué)生為中心的“土力學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐

劉 坤，朱連勇，李朝陽

（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)”課程是農(nóng)業(yè)水利工程、水利水電工程等專業(yè)的一門主干課，是一般基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁課程。該課程是長期工程實(shí)踐中結(jié)合工程力學(xué)形成發(fā)展起來的一門學(xué)科，主要任務(wù)是學(xué)習(xí)土的基本物理性質(zhì)及其在荷載作用下地基土的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度、滲透性、穩(wěn)定性等計(jì)算方法，以及地基基礎(chǔ)的處理與設(shè)計(jì)方法。俗話說“九層之臺(tái)，起于累土；千里之行，始于足下”，所有的工程建設(shè)項(xiàng)目，包括大壩、水庫、水電站、高層建筑、高速公路、鐵路、橋梁、隧道、機(jī)場等，都與它們賴以存在的土體有著密切的關(guān)系，其重要性不言而喻。

但是目前大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、動(dòng)力不足，在目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的時(shí)代大背景下，授課教師如果僅以傳統(tǒng)的授課方式和手機(jī)爭奪學(xué)生的興趣點(diǎn)顯得勢單力薄；再者該課程理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)多、公式多、圖表圖形多，導(dǎo)致學(xué)習(xí)難度較大，推導(dǎo)運(yùn)算量大，教學(xué)過程極易陷入晦澀難懂的狀態(tài)，這對于本來就學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的大學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)更是難上加難。筆者結(jié)合多年教學(xué)的實(shí)際情況，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革與探索。

1 以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，落實(shí)“以學(xué)生為中心”理念

首先，改變一貫的教師講、學(xué)生聽的課堂授課模式，課前在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上傳預(yù)習(xí)課件，學(xué)生提前預(yù)習(xí)授課內(nèi)容，對疑難知識點(diǎn)做到心中有數(shù)；課中進(jìn)行重點(diǎn)講解，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知采取講解、提問、做題、討論等方式加深理解；課后推薦學(xué)生利用國家慕課進(jìn)行知識點(diǎn)的鞏固，并完成老師布置的客觀題（學(xué)習(xí)通平臺(tái)）及主觀題作業(yè)。同時(shí)，根據(jù)本課程特點(diǎn)，利用思維導(dǎo)圖圖文并茂的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生在土力學(xué)課程的各知識點(diǎn)間找到內(nèi)在聯(lián)系、建立記憶鏈接，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性（見圖1，p96）。

圖1 部分知識點(diǎn)思維導(dǎo)圖

2 立足學(xué)科發(fā)展需要，重組教學(xué)內(nèi)容，支撐本科人才培養(yǎng)方案

2.1 堅(jiān)持“夠用”“實(shí)用”原則，高度凝練課程內(nèi)容

土力學(xué)課程的突出特點(diǎn)是理論性與實(shí)踐性均強(qiáng)，新版的人才培養(yǎng)方案減少了理論授課學(xué)時(shí)，鑒于土力學(xué)課程在專業(yè)人才培養(yǎng)中作為學(xué)科基礎(chǔ)課的定位，在課堂講授過程中以夠用為原則對其刪繁就簡，在明確概念、定義、基本原理基礎(chǔ)上，構(gòu)建具有專業(yè)特色的土力學(xué)教學(xué)體系，刪除一些煩瑣的公式推導(dǎo)。比如，在講授實(shí)驗(yàn)室變水頭實(shí)驗(yàn)測定土的滲透系數(shù)時(shí)，只需要說明相同時(shí)間內(nèi)，進(jìn)水細(xì)玻璃管中水位下降與流經(jīng)試樣的水量相同，并結(jié)合達(dá)西定律進(jìn)行公式積分，就可得到應(yīng)用公式，至于積分過程不需展開；同樣在講授地基土中的附加應(yīng)力時(shí)，只針對矩形面積上作用豎向均布荷載及三角形荷載時(shí)進(jìn)行詳細(xì)講解，至于圓形面積及條形面積的均布荷載、三角形荷載、水平荷載等等只是點(diǎn)到為止，會(huì)用即可。

2.2 依據(jù)教學(xué)實(shí)際，重組教學(xué)內(nèi)容，采用“模塊化”設(shè)計(jì)

以“知識單元”為模塊進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)內(nèi)容劃分為4 大模塊：①基本概念模塊；②地基土的變形模塊；③土的強(qiáng)度穩(wěn)定性模塊；④地基處理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模塊。各模塊之間自成體系，但又存在有機(jī)聯(lián)系，從而保證課程知識體系的完整性（見圖2）。

圖2 教學(xué)內(nèi)容模塊化示意圖

3 搜集課程相關(guān)資料，豐富課堂教學(xué)

3.1 采用案例式教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

工程案例為工科類學(xué)生的教育提供了很好的素材，開闊學(xué)生視野，能培養(yǎng)學(xué)生重視工程實(shí)踐的好習(xí)慣。教師在授課過程中精選工程案例，切入授課主題，使所授知識做到有的放矢，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，在講解地基土中的自重應(yīng)力時(shí)，為了深刻理解地下水位的變化對地基土中自重應(yīng)力的影響，結(jié)合墨西哥城郊Texcoco 地區(qū)地面以下沉積了厚達(dá)50m的軟黏土，其含水量超過300%，孔隙比達(dá)10，非常松軟。20 世紀(jì)七八十年代，擬建面積4.2km 1.2km 人工湖，主持工程的巖土工程師采用軟土降水地面沉降的原理，體積壓縮總量達(dá)1760 萬m，將地面降低4m，包括我國華北大面積的地面沉降漏斗都是由于地下水位的下降自重應(yīng)力增加的后果。然后請同學(xué)們用所學(xué)的知識解釋其原因，大家印象深刻，效果良好。

工程案例不僅包括成功的例子，失敗的工程案例也同樣具有教育意義。授課過程中講到滲透破壞、沉降變形、擋土墻、土坡穩(wěn)定及地基承載力等諸多理論知識時(shí)，會(huì)結(jié)合“壩垮垮、墻歪歪、樓倒倒”等失敗的工程案例，引導(dǎo)大家利用所學(xué)知識分析為什么會(huì)產(chǎn)生此類狀況，讓學(xué)生深刻體會(huì)到作為未來工程師，自己任何方面的疏忽大意都會(huì)導(dǎo)致國家生命財(cái)產(chǎn)安全的重大損失，人民百姓的利益和自己的責(zé)任心息息相關(guān)，是很好的思政教育案例。

3.2 錘煉扎實(shí)學(xué)識，提高教師自身的專業(yè)素養(yǎng)

規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等工作的法律依據(jù)，團(tuán)隊(duì)購買了土力學(xué)課程常用的國家、行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為增加課堂的趣味性，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了清華大學(xué)（巖）土力學(xué)大咖李廣信老師所著的《巖土工程50講—巖壇漫話》及《漫話土力學(xué)》，河海大學(xué)沈揚(yáng)老師所著的《土力學(xué)原理十記》等著作，從而對巖土工程中更多的案例、規(guī)范、哲學(xué)問題等有了更深層次的思考，在授課過程中與學(xué)生進(jìn)行探討，活躍課堂氣氛。

3.3 完善習(xí)題集及執(zhí)業(yè)資格題庫，建設(shè)練習(xí)和考核平臺(tái)

土力學(xué)教材的課后習(xí)題多以計(jì)算題為主，2020年疫情原因首次在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上發(fā)布客觀習(xí)題，并于2021年在學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上建課，同時(shí)進(jìn)行了習(xí)題的完善，達(dá)到了近200 道客觀題，加強(qiáng)了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握；2019年開始在授課過程中引入注冊巖土工程師考試試題，并在后期教學(xué)過程中動(dòng)態(tài)跟蹤完善考試真題題庫，使學(xué)有余力的同學(xué)擴(kuò)展學(xué)習(xí)寬度，增加學(xué)習(xí)深度，并在期末考試中采用注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格考試與土力學(xué)相關(guān)的原題進(jìn)行考核，學(xué)生評價(jià)良好。

4 強(qiáng)化、細(xì)化過程考核，構(gòu)建多元化考核體系

近兩年在土力學(xué)教學(xué)過程中嘗試強(qiáng)化、細(xì)化過程考核，采用考試成績、試驗(yàn)成績與平時(shí)成績相結(jié)合的評定方式：考試成績占70%，試驗(yàn)成績主要依據(jù)學(xué)生出勤率、試驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)、小組協(xié)作能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量進(jìn)行評定，占15%；平時(shí)成績根據(jù)考勤、課堂提問及作業(yè)情況，占15%。

授課過程中利用學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的投屏功能進(jìn)行點(diǎn)名，設(shè)置課堂隨機(jī)提問答題，將考勤、課堂提問、課堂答題、課外學(xué)習(xí)、分享案例等納入過程考核，作為平時(shí)成績的重要依據(jù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，不積跬步無以至千里，通過平時(shí)一點(diǎn)一滴的學(xué)習(xí)積累使學(xué)生感知自己的一分耕耘一分收獲。

5 加強(qiáng)思政教育，踐行胡楊精神

土力學(xué)課程傳授的知識是為工程建設(shè)服務(wù)的，是本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等工作的基礎(chǔ)。教師在傳授專業(yè)知識的同時(shí)，借助工程案例、人物事跡、社會(huì)熱點(diǎn)等事件轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，經(jīng)過努力使自己從一名教書匠轉(zhuǎn)變成為一名真正的教育工作者，有助于最終實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的價(jià)值引領(lǐng)、知識傳授、能力培養(yǎng)“三位一體”的有機(jī)統(tǒng)一，使學(xué)生成長為有情懷、有擔(dān)當(dāng)?shù)囊淮嗄昙夹g(shù)人才。

育才先育人，以專業(yè)知識為依托，使學(xué)生尊重科學(xué)知識、利用科學(xué)知識，并保持對科學(xué)的敬畏精神；同時(shí)通過列舉著名的水利工程實(shí)例，體現(xiàn)社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，培養(yǎng)學(xué)生對中華文化的認(rèn)同感及專業(yè)自豪感，教導(dǎo)學(xué)生勇做有志青年，扎根邊疆、勇于奉獻(xiàn)，到祖國最需要的地方去，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀、工匠精神、胡楊精神等思政元素融入教學(xué)全過程，為興疆固邊服務(wù)。