土力学课程校外课堂设立探索研究

褚 峰

（西安工程大学城市规划与市政工程学院 陕西 西安 710048）

在以往的土力学教学模式下，学生主要从课堂上掌握专业理论知识，但专业知识如何应用，是教师及学生面临的首要问题。本文在理论教学的基础上，对土力学课程校外课堂的设置进行了初步探索，可为土力学的教学方式和方法提供有益的借鉴。

一、土力学课程简介

土力学是一门土木工程、水利工程、公路工程等专业的技术基础课。在面向21世纪的课程体系里，土力学课程被列为国家工科力学基地建设的重点课程之一。土力学课程学习的主要内容有土的物理性质及工程分类、土的渗透性及渗流、土中应力计算、土的压缩性与地基沉降计算、土的抗剪强度及土压力理论、土坡稳定分析等。土力学课程的学习主要分为两个部分：一是理论教学，二是试验操作。理论教学部分以讲解基本假设和基本概念为主，在基本原理和方法的选用上尽量结合一定的工程背景，注重贯彻现行规范、标准的规定，并兼顾反映国内外的先进技术水平。[1-3]试验操作部分涵盖土的物理性质指标、土的渗透性指标、土的压缩性、土的抗剪强度等四个必做试验及三轴剪切一个选做演示试验。试验操作主要锻炼学生的动手能力，巩固课堂教学所学的理论知识，做到理论与实践相结合，从而更好地理解、掌握所学内容。

二、土力学课程的学习方法简述

土力学这门课程涉及的学科领域多，内容广泛，综合性、理论性和实践性都很强，学生学习时应突出重点、顾及全面，土力学学习方法简要概述为以下四个方面：

1.理解掌握基本理论

着重搞清楚基本概念、基本理论，掌握基本计算方法，同时还应注意这些概念及理论的基本假设和使用条件。基本概念、基本理论是分析、计算的前提，概念、理论的掌握要重在理解，把握实质；基本计算方法多是一些通用的、易于掌握的方法，应充分理解、熟练掌握。由于土力学问题十分复杂，其中的许多计算理论和公式是在某些假设和简化前提下建立的，如土中有效应力计算、土的压缩变形与地基基础固结沉降计算方法、土的抗剪强度、土压力计算及土坡稳定性分析等；因此，在学习中应当了解这些理论难以模拟、概括土各种力学性状全貌的不完善之处，注意这些理论在工程实际使用中的适用条件，全面掌握这些基本理论和方法，学会将其应用到工程实际中，并通过实际工程中经验的积累，对其进行验证、完善和发展。

2.注意各理论之间的联系

把握各理论之间的相互联系，明晰学习思路。尽管土力学内容非常广泛，但教材各个章节都是从不同的角度阐述土的应力、变形、渗流及稳定问题，抓住这一线索，找出各个章节之间的内在联系，做到融会贯通，使纷杂的土力学知识变得相对体系化。

3.掌握土工测试技术

重视理论和计算的同时，还应注意掌握土力学指标和参数的相关试验技术。解决岩土工程问题的关键步骤之一是土的计算指标和参数的确定。在进行地基强度和变形计算时，必须先研究土的应力、强度和变形性质，研究土体在各种应力状态下的破坏形态和变形规律。土力学是将土作为建筑物的地基、材料或介质来研究的一门学科，是研究土的物理力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。土力学试验是土力学课程的基本内容之一。土力学试验的任务是对土的工程性质进行测试，以获得土的物理性质指标（如密度、含水量、土颗粒相对密度等）和力学性指标（如压缩模量、抗剪强度指标等），从而为工程设计和施工提供可靠的参数。土力学试验是正确评价工程地质条件不可缺少的前提和依据。在整个土力学课程教学过程中，土力学试验、理论计算及现场施工检验是相辅相成的三个环节。[4]从土力学的发展过程来看，可以说土力学是土的试验力学。[5-7]

三、土力学课程教学现状

现阶段，土力学课程开设在大学本科二年级下半学期，为必修考试课，共计56个教学学时，周学时为4个学时，其中理论教学48个学时，试验教学8个学时，共计3.5个学分。由于这门课与工程实际联系非常紧密，涉及的公式及各种表达式中绝大部分属于经验公式，并非经过理论推导得到，导致学生在课堂学习过程中比较吃力；加之专业认知实践被学校安排在大学二年级结束后的暑假，在学习土力学课程时学生还没有去过工程施工现场，在课堂上讲解的现场相关地基基础施工方法及施工机械学生都没有见过，课堂气氛不活跃，相当一部分学生对这门极其重要的专业基础课提不起兴趣。期末复习时，一些经过推导的理论公式学生也基本靠死记硬背，对课堂上所学的理论知识并没有完全理解掌握，导致这门课挂科率一直比较高，这对以后学生进入工地现场从事技术管理工作极为不利。同时，部分学生打算报考岩土工程专业硕士研究生，继续深造，许多开设岩土工程研究生专业的高校考研的专业课就是土力学与基础工程，后期的研究生复试中，专家也会着重问一些与实际工程相关的土力学及地基处理问题，学生回答多数不太理想，导致复试分数较低而被淘汰出局。笔者作为硕士研究生导师参与多次复试及面试工作，对此深有体会。

四、设置土力学课程校外课堂的必要性

西安工程大学以纺织工程专业为特色，土木工程属于新开设的专业，一些专业基础课安排课时较少；因此，学生在有限的课时中要充分掌握土力学课程所学内容，存在一些困难。如何在土力学课程教学结束后让学生掌握、理解绝大部分所学内容，已成为土力学教学中亟待突破的一个瓶颈。

设置土力学课程校外课堂是笔者从事高校土力学教学若干年以来的一次有益探索。校外课堂即是在总学时保持不变的前提下，适当缩短一部分理论教学学时，增加一部分校外课堂教学学时。校外课堂的学习可使学生对于土力学课程中一些难以理解的经验公式充分掌握并能够解决一些简单的工程实际问题。在土力学课程教学过程中，将学生带至实际工程现场，让专业技术人员为其讲解，这种现场讲解宜分开进行，即穿插在理论教学过程中，这样可使学生在理论课学习中的难点和困惑在校外课堂的讲解中得以消化，做到学以致用，融会贯通。

五、土力学课程校外课堂的设置原则

土力学课程校外课堂要求学校选择合适的施工场地，教师带领学生前去观摩学习。施工场地的选择上，一般应把握以下三个原则：

1.规模化原则

作为土力学课程校外课堂的施工场地的选择必须具备一定的工程规模，应联系一些较大的施工企业。规模大的施工企业资质较高，可以承接大型工程，并拥有完备的施工机械设备，在工程施工现场可以进行各种与土力学课程相关的原位试验测试，学生可以第一时间在工程现场（校外课堂）检验、理解并深化运用所学知识。

2.专业性原则

土力学是一门实践性非常强的专业基础课，选择校外课堂，还应注意施工企业的专业性，应该着重选择一些地基基础施工占优势的施工企业。这些施工企业的具体施工项目与土力学课程课堂教学内容直接相关；大多数工程技术人员都从事土力学地基基础等相关专业工作，且相当一部分技术人员具备高级工程师或副研究员等职称。这些工程技术人员长期在施工现场摸爬滚打，有着很强的现场实践经验，他们作为土力学课程校外课堂的兼职指导教师，可以以一种非常直观且通俗易懂的方式去讲解一些晦涩难懂的概念及理论，使学生不仅掌握了课堂所学的理论知识，而且也开阔了眼界，见到了课本中以文字描述但没有亲眼见过的现场地基基础的施工机械，做到活学活用。

3.就近性原则

土力学课程校外课堂的选择还要满足就近性这一原则。就近性即是指作为土力学课程校外课堂的地基基础工程施工现场距离不宜离大学校园太远。首先，施工场地不远，学生可在较短的时间内从大学校园到达施工现场，节约大量的时间成本。其次，施工场地距离大学校园较近，安全有保障，一旦出现安全问题，学校可以迅速介入处理，省去了很多中间环节，安全成本低。最后，由于不同地域的土体性质有很强的不均匀性与各向异性，两点距离大，土体的各项物理力学变形性质亦会有很大的不同。为了降低这一不利影响，施工场地距离大学校园较近可以最大限度地保证校内课堂上讲解的土的性质与现场见到的土的性质的一致性，保证教学质量，并减少学生的疑问。

六、土力学校外课堂的发展前景

设置土力学课程校外课堂，将学生带出校园，走进施工现场，通过现场经验丰富的工程技术人员的“零距离”讲解，现场观看施工机械的运行操作，加深了学生对本课程的学习内容的理解，做到了理论与实践相结合，提高了学生对本课程的学习兴趣。对于土力学校外课堂的发展前景，笔者认为可以在以下两个方面产生较为明显的效果：

1.教学质量方面

土力学课程校外课堂的设置使学生暂时脱离较为枯燥的校内理论教学环境，身临其境的处于实际工程操作现场。通过作为土力学课程校外课堂兼职指导教师的现场工程技术人员的讲解，学生对于校内课堂所学知识更加理解，充分做到理论与实践相结合。通过观察工程现场地基基础原位土力学试验测试结果，对比校内土工试验室测试结果，使学生对土力学这门课程实践性强的特点更加认同。工程现场校外课堂的参观教学，也可以使学生激发灵感、拓宽思路，将现场的所见所学用于相关科技竞赛活动的申请，理论与实际的结合，可以提高科技竞赛活动申请的成功率。综上，设置土力学校外课堂可以在未来显著提高土力学课程的教学质量。

2.反哺科研就业方面

学生在土力学校外课堂的工程场地学习过程中，除了将校内所学的理论与实际工程结合外，还可以零距离与现场工程技术人员探讨交流，并有申请假期在施工单位实习的机会，学生在本科毕业之前可以提前介入未来的工作，既巩固了所学的专业理论知识，又拓展了人际交往能力，通过良好的表现，增加了毕业后留在该单位工作的机会，间接提高了学生的就业率。

七、结语

校外课堂“零距离”的观摩教学，给学生一次很好的学习机会，使其既巩固了校内课堂所学，又增强了课堂的专业性，开拓了学生的专业视野。一线施工现场工程技术人员作为校外课堂兼职指导教师亲自为学生“授课”，为学生学好理论在将来工作中解决可能遇到的工程技术问题打下了坚实的基础。校内专业课教师可以在校外课堂上与现场工程技术人员探讨交流，提高自身的科研水平。土力学校外课堂的设置，加深了学校与施工企业的合作关系，对学生未来的就业有显著的促进作用。