新工科背景下土木工程專業(yè)土力學(xué)課程實踐教學(xué)的探討

曾永慶，劉曉紅，胡衛(wèi)東，祝新念，吳長青

（湖南理工學(xué)院 土木建筑工程學(xué)院，湖南岳陽 414000）

自教育部推進新工科建設(shè)以來，更強調(diào)學(xué)科實用性、交叉性與綜合性的新工科建設(shè)方案被廣大教育工作者不斷提出并在高校開展應(yīng)用實踐[1-2]。新時代發(fā)展下新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)復(fù)合型人才[3-4]。新工科建設(shè)的提出為我國高等教育的人才培養(yǎng)方案改革指明了方向，推動了傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造，也為地方民辦應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了機遇。

土力學(xué)作為工程力學(xué)的分支，是研究土體在力的作用下的應(yīng)力—應(yīng)變—時間關(guān)系的應(yīng)用學(xué)科，可為工程建設(shè)中涉及土體的計算問題提供定量的理論依據(jù)和計算方法[5]，被廣泛應(yīng)用于地基、擋土墻、土工建筑物、堤壩等工程設(shè)計中。土力學(xué)作為一門大學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課，存在課程實踐教學(xué)體系建設(shè)滯后于新工科建設(shè)高速發(fā)展需求的情況。湖南理工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院巖土力學(xué)課題組針對土力學(xué)課程目前存在的實踐教學(xué)與理論教學(xué)聯(lián)系不緊密、缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、未達到培養(yǎng)學(xué)生工程思維目標的教學(xué)現(xiàn)狀[6]，在新工科建設(shè)背景下開展實踐教學(xué)探討，以促進工程專業(yè)的發(fā)展，提高工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 土力學(xué)課程教學(xué)存在的主要問題

1.1 理論性與實踐性較強，學(xué)習(xí)難度大

土力學(xué)涉及礦物學(xué)理論、理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等經(jīng)典理論。隨著科研的深入，出現(xiàn)了大量的新理論，在工程建設(shè)過程中也不斷應(yīng)用新技術(shù)和新規(guī)范。因此，土力學(xué)具有較強的理論性[7-8]。土力學(xué)研究對象是地基、擋土墻、土工建筑物、堤壩、鐵路隧道、公路邊坡等具體工程項目，因此，也是一門實踐性很強的學(xué)科。

1.2 教學(xué)模式較為單一，教學(xué)內(nèi)容工程實踐要求高

目前，大部分高校土力學(xué)的教學(xué)模式仍以教師講授為主，運用板書結(jié)合PPT 進行授課，學(xué)生缺乏直觀感受和系統(tǒng)的理論邏輯思維，容易造成學(xué)習(xí)興趣不高和缺乏獨立思考的現(xiàn)象[9]。學(xué)生對于土力學(xué)概念的理解不深刻，運用相應(yīng)的理論知識求解實際工程問題的能力較弱。因此，在教學(xué)過程中，教師需結(jié)合工程視頻案例展示、土工實驗和現(xiàn)場實習(xí)等多種方式培養(yǎng)學(xué)生。

1.3 課程學(xué)時較少，思政教育有待加強

湖南理工學(xué)院土木工程專業(yè)土力學(xué)理論課程為32 學(xué)時，實驗課程為6 學(xué)時，總課時量偏少。土力學(xué)課程教學(xué)時間的合理安排尤為重要。課程思政教育的有機融入是土木工程專業(yè)課程體系建設(shè)的重要目標[10]。目前，土力學(xué)課程的思政教育正在逐步探索，缺乏完整有效地將課程思政教育融入土力學(xué)理論知識體系授課過程的教學(xué)方法；教師如何在較好地完成理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，潤物無聲地實現(xiàn)思政教育的目標，是亟須解決的問題。

1.4 課程考核方式單一

湖南理工學(xué)院土木工程專業(yè)土力學(xué)課程采用期末考試成績加平時成績的考核方式，分數(shù)比例為7∶3。該考核方式存在一些問題，如理論性知識較多、片面強調(diào)概念、客觀記憶題占比大，容易導(dǎo)致學(xué)生只記憶教材知識[11]；所以，該課程需結(jié)合學(xué)科競賽、專家講座、課外實習(xí)實踐組成全方位實踐教學(xué)體系，全面考核學(xué)生的理論知識和創(chuàng)新能力，真正達到考查學(xué)生實際能力和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

2 土力學(xué)課程實踐教學(xué)的探索與實踐

2.1 構(gòu)建土力學(xué)課程實踐教學(xué)體系的整體規(guī)劃

湖南理工學(xué)院土木工程專業(yè)土力學(xué)課程每年選課人數(shù)為6 個班，共300 人，是一門較重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)道路與橋路方向和房屋建筑方向課程奠定了堅實的基礎(chǔ)。實踐教學(xué)體系是落實新工科人才培養(yǎng)目標的重要組成部分，巖土力學(xué)教學(xué)團隊成員選取土力學(xué)課程進行實踐教學(xué)的改革與實踐，結(jié)合已有的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源，提出由課堂理論教學(xué)、課堂實驗、學(xué)科競賽、專家講座、課外實習(xí)實踐組成的全方位實踐教學(xué)體系，有利于更好地進行課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力[12]。

2.2 土力學(xué)課程實踐教學(xué)體系的具體內(nèi)容

（1）課堂理論教學(xué)。

課堂理論教學(xué)是全方位實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)，主要通過教師講授基本理論知識、解析經(jīng)典案例以及與學(xué)生互動交流等方式培養(yǎng)學(xué)生的基本理論素養(yǎng)[13]。在土力學(xué)教學(xué)中，可以引入現(xiàn)代教育技術(shù)，如多媒體教學(xué)、虛擬仿真實驗等，提高教學(xué)效果。

（2）課堂實驗。

課堂實驗是培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力的重要環(huán)節(jié)。通過設(shè)計和搭建一系列相關(guān)的土力學(xué)實驗，學(xué)生通過操作儀器設(shè)備、觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)，從而加深對理論知識的理解和掌握。

（3）學(xué)科競賽。

學(xué)科競賽是評價學(xué)生綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力的重要途徑，同時也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和增強創(chuàng)新意識的有效措施。在土力學(xué)教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生參加各類學(xué)科競賽，提高學(xué)生的知識水平和解決問題的能力。

（4）專家講座。

專家講座是將理論與實踐結(jié)合的重要方式。通過邀請土力學(xué)領(lǐng)域的專家學(xué)者舉辦講座，讓學(xué)生了解行業(yè)領(lǐng)域最新的研究進展和專家的實踐經(jīng)驗，拓寬自己的視野，提高對土力學(xué)的認識。

（5）課外實習(xí)實踐。

課外實習(xí)實踐是全方位實踐教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)。高校通過與土木工程施工現(xiàn)場、設(shè)計院所、相關(guān)企業(yè)進行合作，使學(xué)生能夠參與工程項目實踐，了解實際問題的解決方法，提高解決問題的能力和團隊協(xié)作意識。

全方位實踐教學(xué)體系在土力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用有助于提高學(xué)生的實際操作能力和解決工程實際問題的能力，在實踐過程中需要教師的指導(dǎo)和學(xué)生的積極參與，以確保實踐教學(xué)的有效性和高質(zhì)量。未來，可以進一步探索更多創(chuàng)新的實踐教學(xué)方式，以培養(yǎng)優(yōu)秀的土力學(xué)工程人才。

2.3 制定土力學(xué)課程實踐教學(xué)體系的保障措施

為了將理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)團隊采取了如下實踐教學(xué)改革與保障措施。

（1）強調(diào)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的參與體驗感同等重要，在課堂理論教學(xué)、課堂實驗教學(xué)過程中，教師仍處于主導(dǎo)地位，積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；同時，在學(xué)生學(xué)科競賽、專家講座、課外實習(xí)實踐等實踐教學(xué)過程中，要求學(xué)生參與完整的實踐過程，完成競賽作品，寫下感想和心得，讓學(xué)生有切實的感受。

（2）采用以課程教學(xué)為基礎(chǔ)、以競賽項目為載體、以技術(shù)訓(xùn)練為方式的培養(yǎng)模式，鼓勵學(xué)生積極參加全國大學(xué)生巖土工程競賽，融合多學(xué)科理論知識，以解決競賽難題。開辦高水平的研究生講座論壇，每年聘請3～5 批高水平教師舉辦講座，提高學(xué)生的工程認知和研究能力。

（3）借助湖南省普通高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地、湖南省虛擬仿真實驗教學(xué)項目等多個實踐教學(xué)平臺，吸引科研骨干和學(xué)科帶頭人，將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)內(nèi)容，形成實踐教學(xué)和科研平臺“共享式”的開放模式，鼓勵學(xué)生積極參與國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目[14]。

（4）教師在土力學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)融入思政教育，堅持以德育人，注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)；將實踐教學(xué)與國家需求和生產(chǎn)實踐相結(jié)合，堅持育人成才全過程管理，切實培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德和愛國情懷。

3 土力學(xué)課程實踐教學(xué)的成果

近年來，湖南理工學(xué)院巖土力學(xué)課題組獲得了3項省級和5 項校級教學(xué)改革項目，指導(dǎo)大學(xué)生獲批6項湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，發(fā)表教學(xué)及科研論文13 篇。課程實踐教學(xué)效果顯著，有效培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)知識、綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語

推進土木工程專業(yè)土力學(xué)課程實踐教學(xué)體系的探索與實踐至關(guān)重要，有助于提高土木工程專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。本文基于新工科理念，明確了人才培養(yǎng)目標和定位，分析了土力學(xué)課程教學(xué)的主要問題，在教學(xué)中提出由課堂理論教學(xué)、課堂實驗、學(xué)科競賽、專家講座、課外實習(xí)實踐組成的全方位實踐教學(xué)體系，以及具體的保障措施，可為高校培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才提供參考。