《土力学》案例式教学探索与实践

刘文化+张聪+孙秀丽

【摘 要】《土力学》是一门理论性和实践性均较强的课程，也是土木工程专业的重要基础课程。本文根据《土力学》课程的特点和应用型人才培养的要求，在分析案例式教学优势的基础上，尝试将案例式教学法引入《土力学》课程的课堂教学中。以意大利比薩斜塔这一经典工程案例为背景，阐述了案例式教学在《土力学》地基变形部分的应用。

【关键词】土力学；案例式教学；地基变形

【Abstract】Soil mechanics is a course with strong theory and practice， and also an important basic course in civil engineering. In this paper， based on the characteristics of the soil mechanics and the requirements of the applied talents cultivation， by analyzing the advantage of case teaching， the case teaching is introduced into the classroom for teaching the soil mechanics. By introducing the classic case of Leaning Tower of Pisa， Italy， the application of case teaching in foundation deformation （a part in soil mechanics） is discussed.

【Key words】Soil mechanics； Case teaching； Foundation deformation

0 前言

“万丈高楼平地起，建筑屹立基础始”。这里的平地即地基，没有地基的安全稳定，房屋、桥梁等土木工程设施难以建成；基础的安全稳定则是上部结构安全屹立的保障。而要保证地基和基础的安全稳定就需要对土体的力学特性进行分析。《土力学》就是这样一门研究土体的力学，是研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科。《土力学》是一门理论性和实践性均较强的学科。传统的《土力学》教学多以空洞的理论教学为主，采用教师讲、学生听，填鸭式、满堂灌的教学方法，忽略了学生的参与和能力的训练，不利于学生对实际工程问题的理解和掌握。

案例式教学是一种以案例作为教学材料，结合教学主体，通过讨论、问答等师生互动的教学过程，具有目的明确、启发深刻、学生主动性强等特点。自美国哈佛大学创立案例式教学以来，该教学模式已经广泛应用于现代医学教育、数学、力学、生物学等多种学科中，取得了明显的效果。然而，目前鲜有案例式教学在《土力学》教学课程中应用的报道。本文依托江南大学本科教育教学改革研究项目，将案例式教学引入到《土力学》课堂教学中，为提高《土力学》教学质量做了一些有益的探索。

1 《土力学》案例式教学的意义

《土力学》同土木工程其他专业课程一样，具有很强的工程背景。空洞的理论教学不利于学生对实际工程问题的理解和掌握，学生普遍感到理论枯燥、生涩难懂、学习难度大、知识点多，难以将所学的知识与实际工程问题进行紧密联系。而适当的穿插工程实例于基础知识点之中，通过一个真实的、具体的工程实例引出知识点，为学生在基础理论学习和工程实践间架起一座桥梁，能够激发学生的学习热情，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生将理论知识应用于工程实践中的能力。

由于土木工程专业的特殊性，很难在讲解每个知识点之前带学生去工程现场进行实地考察；即使是在正常的教学实践环节中，在安全意识日益浓厚的大环境下，施工单位出于对学生人身安全的考虑，也会尽量缩短参观实习时间。另外，由于《土力学》课程内容的多样性，对某一个具体的工程而言，很难将《土力学》课程的知识点全部涵盖在内，这就给现场案例教学带来了一定的困难，进而造成《土力学》教学过程中理论知识与工程实际脱轨的尴尬局面。然而，通过将案例式教学引入到《土力学》课堂教学当中，借助多媒体课件，以播放视频或者图片的方式再现工程案例，通过老师和学生对该案例的分析、讨论和交流，使学生对案例有全面而深刻的理解。一个案例突出一个主题，这样可以使学生有身临其境的感觉，有助于激发学生分析问题、解决问题的能力。课堂案例教学能够使每个学生都充当土木工程建设的实践者，以“当事人”的身份去分析和处理案例中的问题，达到学以致用的目的。

2 案例式教学在《土力学》课程中的应用

《土力学》课程的重要特点是涉及的知识面广而繁杂。从课程的教学内容来看，土的渗透性及渗流、地基变形、土的抗剪强度、地基的稳定性等章节内容都很适合采用案例式教学。本节将以地基变形这一章节为例，探讨案例式教学的应用。

在《土力学》课程的地基变形部分，引入“意大利比萨斜塔”这一经典工程案例。比萨斜塔始建于1173年8月，在1178年，当钟楼兴建到第4层时因地基不均匀和土层松软导致钟楼向东南方倾斜，工程暂停。1231年，工程继续，建造者采取各种措施修正倾斜，刻意将钟楼上层搭建成反方向的倾斜，以便补偿已经发生的重心偏离。1278年进展到第7层时，塔身呈现凹形，工程再次暂停。1360年，再次复工；1372年摆放钟的顶层完工。完工后，54米高的8层钟楼一直不断地向下倾斜，至1990年，塔顶已南倾（即塔顶偏离垂直线）3.5米。几个世纪以来，比萨斜塔倾斜的原因一直众说纷纭，直至二十世纪以后“地基原因”才逐渐占据上风。关于比萨斜塔倾斜原因的百家争鸣有助于激发学生的好奇心和兴趣，利于活跃课堂气氛。通过介绍比萨斜塔这样一个简单的例子就可以引出不均匀沉降、固结、地基变形等土力学概念，在理论教学与工程实际间搭建一座桥梁。同时，列举比萨斜塔的历次加固方案，如环形卸荷、注浆加固、反向加载等，引导学生开展课堂讨论，分析加固原理，扩展学生的知识面，激发学生的学习热情。

3 结语

鉴于《土力学》课程工程背景知识点复杂的特点，结合案例式教学的优势，将案例式教学引入《土力学》课程中，可以有效提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，有利于提高《土力学》课程的教学质量，有益于实现土木工程专业应用型人才培养的目标。

【参考文献】

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[责任编辑：朱丽娜]endprint