“双轮驱动”推进土力学与地基基础课程教学模式改革

周仁战，金 园，姜 丽

(蚌埠学院 土木与水利工程学院，安徽 蚌埠 233030)

新工科建设是面向当前科技革命带来的深刻变革，着眼于培养适应时代要求的工程技术人才，有助于推进中国从工程教育大国变为工程教育强国[1]。土力学与地基基础是高等院校土木类专业的一门重要的专业基础课程，是研究地基与基础工程设计与计算问题的一门学科，本课程包括土力学和基础工程两部分，与其他工程力学相比，该学科的特殊之处是它的主要研究对象是土，是研究土体应力、应变、强度和稳定性在工程应用中的一门学科，是在工程力学的范畴里发展起来的。该课程具有理论性强、专业性强、实践性强的特点[2-3]，同时概念多，理论跨度大，数学推导偏多[4]。所有这些特点都给土力学与地基基础课程的教学带来了很大的挑战[5-7]，如何针对这些特点来组织教学，培养具有良好素质的大学生是当前该课程教学中应该重点考虑的问题。

1 课程的特点及教学存在的问题

1.1 课程的特点

综合性强。这门课程涉及到的基础知识比较多，例如数学、力学内容，也涉及到具体的各类土、岩土、地基基础、材料性能、设计规范等专业内容，因此学好这门课程需要有宽厚的专业知识。

实践性强。这门课程从土受力后的特点出发，涉及土受力后土体的稳定程度、变形量以及如何提高土体的抗剪强度等方面，以达到提高工程基础强度的目的，进而在最合理的经济范围内实现工程的安全性。通俗来说，建筑物需要有扎实的基础和结实的地上结构，这些知识具有很强的实践性，用以解决建筑物地面以下的设计和施工问题，教师在讲授这些知识的过程中要尽量采用通俗易懂、直观形象的教学方法。

应用性广。这一课程的应用极其广泛。高层建筑越来越多，其基础形式多以深基础为主，需对深层(岩)土体性质了解透彻，这要求学生必须具有扎实的专业基础知识。

1.2 教学存在的问题

随着我国经济的快速发展，工程规模越来越大，工程建设中涉及到软弱土、黄土、冻土、膨胀土等特殊土，工程建设中既要求不断提高工程的质量，也要求不断提高工程的环境保护能力。因此，这一课程在教学过程中必须不断提高教学质量。目前，该课程教学存在如下问题：

教学方法单一。这是一门接近实际工作且内容较复杂的课程，为了提高教学质量，目前的教学实践已经采用了许多辅助的教学手段，如互联网、多媒体等教学，但还是有些内容不易表述清楚，比如涉及到土体原位测试的过程、岩体地应力的测量等实践性很强的内容，在课堂上难以讲解清楚。

课程内容的滞后。尽管使用的教材已进行了拓展和补充，但是由于目前教学采用的教材编制更新速度跟不上技术发展的步伐，导致目前的教材仍然存在着许多落后的甚至是已经被淘汰的施工方法及技术。

教学效果差。这门课程中有很多公式都是通过假设、经验结合理论进行推导的，二次求证的过程比较困难和繁琐，并且不同的土受力情况、所需要的分析模型及适用公式还不尽相同。这一课程复杂的理论和公式让学生望而生畏，实践中变化多端的状况以及不确定性让学生不知所措，因此，一般情况下学生无法积极主动地学习这门课，学习效率和学习效果可想而知。图1是往年学生成绩考试成绩分布。

图1 学生成绩分布

2 课程改革的必要性

2.1 时代的需要

课程教学改革应当结合新时代对高等教育提出的要求，以培养面向新时代的未来人才为目标，注重增强学生分析、解决问题的能力和创新能力。为了提高这门课程的实用性，教师可以在教学过程中适当融入思想道德教育，不仅要实现知识传授和能力培养的教学目的，还要达到知识育人、思想树人、能力立人的目的。教学过程中应该以培养人才品行为基础，教授学生知识的同时加强学生的思想品德教育，帮助学生确立正确的思想品行观以及良好的职业道德观；从专业角度培养学生遵纪守法、遵守建筑行业的法律法规、不偷工减料的职业道德，专业、严谨的职业态度，求真务实、开拓创新的职业精神。

2.2 互联网、微信、MOOC等迅猛发展，给课程改革带来了机遇

近年来，我国的科学技术获得了迅猛的发展，尤其是互联网技术。与此同时，借着科技发展的东风，我国教育行业的教学模式也从量的变化发生了质的飞跃，传统的课堂讲授式教学已经不能适应时代发展的需求，已经不能满足学生自主学习的需求，此时，微课等新兴的教育模式开始如雨后春笋般悄然而生，并迅速获得了大部分学生的喜爱。土木工程专业的一线教育工作者应该与时俱进，吸取这些教学模式的优点，利用互联网和手机，利用微信等新兴手段改进教学能力、提升教学水平、强化教学内容，建立一套行之有效的适合学生的教学体系。

2.3 针对新时期学生的特点，应深化课程改革

新时代大学生绝大部分是“00后”，他们被称为“网生代”“手机族”，追求民主、自由、个性、时尚，他们的这些特点为这一门课程的教学带来了挑战。针对上述情况，教师应充分利用现代化手段，开发一些适合学生的移动式教学方式，从而将教学融入生活、融入娱乐，使学生在快乐中学习，在快乐中获取知识。

3 改进的内容及措施

3.1 开展课程思政研究

这门课程的教学要符合新时代思想教育的要求，不仅要实现知识传授和能力培养的教学目的，也要完成教书育人的工作。教师应在教学过程中深入挖掘这一学科所蕴含的思想政治内涵，从教学理论中引申出教书育人的深刻道理，例如：从桥梁工程中梁的重要性引申出人才作为国家栋梁的重要性；从工程成功的成就感中引导学生体会作为一名优秀的工程师的自豪感，进一步帮助学生树立热爱建筑行业、热爱国家的大局观。学生可以从这一课程的专业性和严谨性中得到启发，从这一课程的推理和公式中获取完整的知识体系，从这一课程的实践过程中明确实际工作的重点和难点，进而培养自身严谨、务实、创新的专业精神。

3.2 加强学生理论联系实际的能力

蚌埠学院作为应用型大学，历来重视实践和实验课。尽管按照最新的人才培养方案和培养目标的相关要求，这门课程的总学时相较之前有了较大比例的减少，但是这门课程的实验课时却没有发生改变。实验课穿插在理论教学过程中，考核主要采用平时成绩(30%)+期末成绩(70%)的模式，实验成绩计入平时成绩[8-9]。疫情时期有所调整，平时成绩可控制在30%-40%。在仪器设备上，基本能满足每5人一组，给学生的动手操作提供了平台，通过学生亲自操作仪器、亲自制作试样，亲自进行相关的数据分析，让学生将理论与实践相结合，加深学生对课堂知识的理解，降低学生学习的难度，进而增加学生学习的动力。表1是蚌埠学院开设的实验教学项目，图2是学生土工实验用的仪器和制作的土试样，图3是学生使用相关软件绘制的关系曲线，通过上述过程，加深了学生对于知识的融汇贯通，理论上明确固结试验、土受力、地基沉降、土的抗剪强度之间的关系，实践中通过实验教学提高学生对理论知识的理解和记忆，最终实现理论与实际相促相长的目的。

表1 实验教学项目及学时分配

图2 土力学实验仪器和试样

图3 实验环节的关系曲线

3.3 通过案例提升学生对实际工程的认识和理解

教学实践既是学校教学的关键一环，也是学校教学中的薄弱一环，它的发展决定着学校教学能力的提高与发展[10]。在这门课程的教学中，教师不仅要重视相关基本概念的讲解，也要重视这门课程与具体实践的结合，用理论指导实践，用实践加深理论，同时教师还应该在教学过程中适当引入相应案例，通过案例的分析与讲解加深学生对于理论的理解[11]。值得注意的是，这些实际案例既可以来自教师的研究课题，也可以来自以往工程建设中，更可以来自正在建设的工程中，教师应该鼓励学生多去接触实际的工程建设，最好能够参与到这些正在建设的工程中，通过身临其境的现场学习，了解整个工程的建设流程。蚌埠市一在建小区1#楼为钢筋混凝土框架结构，采用人工挖孔灌注桩基础，持力层为第五层中风化石灰岩，设计总桩数128根，桩径分别为800 mm和1000 mm，施工桩长均不小于6 m，桩身混凝土强度为C30，根据桩基础检测规定需对桩基静载及完整性进行检测。施工现场见图4。

首先，教师在选择教学案例时还要注意案例的全面性，案例的选取要不局限于以往成功的案例，也要适当增加一些失败案例。其次，被选取案例的发生时间要距现在较近，要具有一定的先进性，要符合现阶段的教学内容。再次，选取的案例要具有一定的广度和深度，要能够尽量涵盖较多的教学内容，适合学生未来的工作需求。

图4 桩基静载及完整性检测实测曲线分析

4 结论

蚌埠学院2019年顺利通过了教育部本科教学审核性评估，本科教学得到主管部门的认可，我们将以这次评估为契机，紧跟时代步伐，加强课程思政体系建设和实践教学，提高学生对实际现场的认识；改善学生的实验条件，精心设置实验内容，进一步提高实验对教学的辅助作用。教学实践改革表明，“双轮驱动”的教学模式不仅能够让学生全面掌握该课程的理论知识、提高学习效率，而且能加快学生将所学知识应用于理解和解决实际工程的能力。