工程地质与土力学课程思政教学设计与教学方法探索

刘翠然 黄志全 张东晓 魏艳卿 黄 骋

（洛阳理工学院，河南 洛阳 471023）

0 引言

2016 年12 月， 习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调， 高校肩负着培养德智体美劳全面发展的社会主义事业建设者和接班人的重要任务，必须坚持正确的政治方向，利用好课堂教学这个主渠道， 使专业课程与思想政治理论课形成协同效应［1］。 2020 年5 月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》， 全面部署推行课程思政建设工作。目前，课程思政已成为我国高等教育改革的重要内容［2］，而推行课程思政，要求高校教师不仅要做知识的传授者，更要做育人的精神导师。工程地质与土力学课程蕴含着大量的思政元素， 运用恰当的教学方法，把这些思政元素融入理论和实践教学环节中，对激发学生的爱国敬业情怀， 培养其勇于创新的精神和创新能力等，都有积极的促进作用。本文拟以洛阳理工学院土木工程专业（中爱合作办学）工程地质与土力学课程教学实践为例， 对相关教学设计和教学方法进行论述。

1 工程地质与土力学课程思政教学目标的确定

1.1 课程概况

2014 年，经教育部批准，洛阳理工学院与爱尔兰阿斯隆理工学院签署协议，举办“土木工程”专业本科层次中外合作办学教育项目。 该项目为标准全日制4 年制本科教育，招生录取纳入国家统招计划。学生入学注册后具有洛阳理工学院学籍， 在国内学习合格，颁发洛阳理工学院毕业证和学位证书，对赴阿斯隆理工学院学习的学生达到合格要求者， 颁发洛阳理工学院毕业证书、 学位证书及阿斯隆理工学院学位证书。

工程地质与土力学是该专业的一门核心课程，包括工程地质学和土力学两部分内容。 工程地质学部分主要讲授岩石类型、地层与地质构造、不良地质现象、地下水、岩体结构及工程地质勘察等内容，其专业教学目标是对场地的地质条件和地质问题进行综合评价，并提出合理的治理措施，选择最优场地。土力学部分主要偏重实验、计算和应用，主要讲授土的成因和分类方法、土的基本物理力学性质、地基中的应力、地基固结与沉降、土的抗剪强度、土压力、地基承载力及土坡稳定分析等内容， 其专业教学目标是为土木工程地基、 基础与基坑的设计及施工提供理论保证。

1.2 课程思政教学目标

根据洛阳理工学院土木工程专业（中爱合作办学）2019 版教学大纲， 工程地质与土力学课程的思政教学目标为：挖掘课程思政元素，注重立德树人和价值引领。通过重大工程选址及建设案件讲解，激发学生学好工程地质与土力学的热情， 为其增添学习动力；通过地质灾害、地基、基础与基坑工程事故资料的引入，引导学生树立科学严谨的工作态度，培养学生良好的职业道德；通过土力学实验，增强学生独立思考和团结合作的能力， 树立正确的个人操守和职业操守，提高学生的社会责任感和担当意识。

2 工程地质与土力学课程思政元素挖掘和教学方法探索

2.1 课程思政元素挖掘

工程地质学部分，在讲解地形地貌与矿物岩石章节专业知识的同时，通过影像介绍我国的地形地貌特征、矿产资源分布特点，激发学生对祖国山川和矿产资源起源的探索；通过介绍复杂地质条件下我国在超级工程（三峡大坝、青藏铁路、南水北调、港珠澳大桥等）建设过程中遇到的工程地质问题和良好的解决方案，激发学生努力学习工程地质与土力学专业知识的动力和激情，增强学生的民族自豪感。中国地域广阔，地质条件与地质环境复杂， 加上受季风气候的影响，地质灾害多发生在降雨较集中的夏季，在讲解不良地质现象相关专业知识的过程中， 依托舟曲泥石流、深圳滑坡等案例，启发学生思考地质灾害与气候及人类工程活动之间的关系［3］，引导学生更好地认知地质灾害的影响因素，培养学生努力学习专业知识的使命感及保护环境的责任感。 在讲述地震相关专业知识时，依托汶川地震案例，并补充地震抢险救援和灾后重建相关内容［3］，引导学生深刻理解并践行不畏艰难、敢于抗争、团结合作及无私奉献的精神。

土力学部分， 我们把学生必须掌握的土体的渗透、 压缩变形及抗剪强度特征等内容与土木工程专业中的地基处理、 基础设计和基坑支护等工程实践密切联系起来， 分别引入了美国Teton 大坝的渗透破坏、世界名塔（比萨斜塔）的倾斜、意大利德朗斯康谷仓地基滑移破坏等工程事故案例， 分析事故发生的原因，加深学生对工程设计与施工的科学性、严谨性的理解及对职业道德重要性的认识。 在土力学实验环节中，教育学生深刻理解实验目的，掌握基本的土工实验方法，严格遵循实验规章制度，认真观察实验现象，科学、合理地分析实验数据，既要学会独立思考，又要善于团结合作［3］，充分认识高尚的职业操守对工程建设的重要性。

2.2 课程思政教学方法探索

为实现该课程的思政教学目标， 我们在融入思政教育元素时，灵活运用启发式教学法、讨论式教学法、演示教学法、案例教学法、混合式教学等多种教学方法。启发式教学方法是一种开放性学习方法，可以在多个环节和章节使用，如，可以在进行小组讨论之前、之中和之后提出启发性问题，也可以在演示某项较复杂的理论之前或之后进行。 讨论式教学法主要针对有一定难度的章节进行。 案例教学法在讲授理论知识的应用时较为合适， 如挡土墙的设计及边坡稳定分析等。在实施这些方法进行教学的过程中，首先需要阐述清楚与知识点有关的定理或力学原理，然后不失时机地提升到哲学高度，让学生在掌握知识原理的同时，懂得人生道理［4］，促使思政教育渗透到教学的每个环节。 具体实施情况如下。

2.2.1 启发式教学法

启发式教学法不是一种具体的教学方法， 而是一种教学思想。 常见的教学方法一般由一套固定的教学格式或若干具体的教学环节来体现， 而启发式教学法并没有固定的教学格式和环节。 想要获得启发式教学的预期效果就要做到：第一，要激发学生的学习兴趣，引起学生共鸣。 大量事实证明，如果学生根本就没有产生对事物的好奇心和旺盛的求知欲，那么即使他们掌握了一定的创新方法和技术，也很难有实际的、有价值的创新行为。第二，实施启发式教学要注重问题与实际工程建设相联系。土力学内容主要是在土工实验、工程经验等基础上形成的半理论、半经验的知识体系，该课程具有很强的实践性［5］，相关知识点可直接应用于工程实际问题。 清华大学李广信教授认为，土力学中充满了哲学命题［6］。譬如，在讲解土力学中级配曲线相关内容时，绘制完成R、M、L 三种不同级配情况土体的级配曲线（如图1 所示）后，可向学生抛出启发性问题：哪种土的级配良好，为什么？哪种土可作为良好的地基？其实，三种土的粒径分布范围是相同的，但是只有中间M 这种土大小粒径都有，大颗粒可以形成骨架，细小颗粒则填充在大颗粒形成的空隙中，因此，该类土的承载能力高、孔隙少，被视为级配良好的土，可作为良好的地基土。 而最上面R 这种土缺乏某一范围内的粗颗粒， 最下面M 这种土缺乏某一范围内的细颗粒，都无法成为级配良好的土。 可以把这种现象引申到人类社会，我们的国家、社会需要各种层次、各种能力的人，每一个人只要做好自己的本职工作，同样都是社会不可或缺的建设者［4］。

图1 土的粒径级配累积曲线Fig.1 Cumulative curve of soil particle size gradation

2.2.2 讨论式教学法

讨论式教学法摒弃了传统的灌输式、 填鸭式的做法， 其目标是使参与者都积极参与课堂并能清楚地表达自己的观点， 其本质是通过共同的讨论和探究来解决学生无法单独面对的问题。 在使用讨论式教学法的过程中，要准备讨论的主题，并在讨论前做好充分准备，同时加强对讨论过程的调控和引导。使用这种方法时一定要注意， 不要讨论学生已经熟知或掌握的问题， 而要提出能够促使学生认知水平提高的问题，从而引导学生进行理智的“挑战”。在工程地质与土力学课程中， 讨论式教学法通常可以在地质构造、地基沉降计算、有效应力原理等较为复杂的章节内容教学过程中使用。 以土的有效应力原理为例，可以首先通过动画演示土的一维固结过程，然后进行分组讨论：总应力、有效应力与孔隙水压力之间的逻辑关系如何？ 教师根据讨论结果总结该知识点的内涵，然后进行适度拓展，将该理论的创始人太沙基教授努力奋斗、不断学习的精神引入课堂，把太沙基的嫡传弟子卢肇钧教授回国后积极投身我国铁路工程建设事业的事迹分享给学生， 自然而然地对学生进行工匠精神、家国情怀、报效国家等方面的思政教育。

2.2.3 演示教学法

演示教学法是教师借助某种道具或使用多媒体把讲解内容简单明了地展示给学生， 使一些抽象的知识或原理简明化、形象化，从而加深学生对知识的理解和掌握的一种方法。 在工程地质与土力学课程中，我们主要在讲授一些抽象的理论、繁杂的概念时使用演示法教学。 如，在讲授矿物岩石章节时，涉及的概念比较烦琐， 我们借助矿物岩石标本直接向学生展示其物理力学性质， 并在讲清楚相关知识点内涵后， 借用“真金不怕火炼”“没有金刚钻别揽瓷器活”等日常描述矿物性质的俗语，从专业知识层面升华到哲学层面， 对学生进行辩证唯物主义教育。 再如，在讲授滑坡与崩塌章节时，我们结合最新的滑坡崩塌事故进行分析， 利用动画演示不同类型崩塌发生的机理及推移式滑坡和牵引式滑坡的区别， 进而引导学生理解治理推移式滑坡时要在滑坡上部减重，治理牵引式滑坡时要在下部坡脚处支挡，让学生理解掌握专业知识是进行工程建设的必要前提，过硬的专业本领和良好的职业道德是土木工程师必须具备的基本条件， 而不合格的工程人员则会浪费工程资源，甚至对社会造成灾难性后果。

2.2.4 案例教学法

案例教学法是一种以案例为基础的教学法，案例本质上是提出一种教育的两难情境， 没有特定的解决之道， 教师在教学中扮演着设计者和激励者的角色。 采用案例教学法的目的是培养学生独立解决问题的能力。由于班级人员较多，工程地质与土力学的案例教学是分组进行的， 通过对不同小组解决问题方案的对比，激励学生发现自己的优势和不足，激发他们学习新知识的欲望，增强其创新能力，同时也培养小组成员之间的感情和团队合作精神。 在工程地质与土力学课程中可以引入很多工程案例， 如滑坡治理案例、基坑支护案例、挡土墙设计案例等，先让小组按照预设问题发起讨论， 然后组织答疑和小组设计方案比较， 最后由师生共同对本次案例教学进行总结。在此过程中，可鼓励设计方案最好的小组分享设计过程和心得，让学生明白“一分耕耘一分收获”的道理。

2.2.5 混合式教学法

工程地质与土力学课程采用混合式教学模式，相应的课程思政建设也充分利用了线上线下融合的优势。我们在学习通平台建设了丰富的课程资源，包括大量工程建设图片、案例和视频，涉及记录老一辈建设者（如李四光、茅以升等）先进事迹的视频；反映我国近期重大工程（如苏通长江大桥、青藏铁路、三峡工程等）建设的视频资料；反映地球知识的自然科学纪录片，如火山、洪水、地震等。教师无法将这些蕴含大量工程地质与土力学专业知识和思政教育元素的教学资源在课堂上向学生一一展示， 通常要求学生利用课下闲暇时间学习， 并在课间或课堂上以观后感的方式分享学习心得，巩固所学知识，从而开阔学生的视野，培养学生的专业素养和民族自豪感。课堂上，教师基于学生对相关视频的学习情况，将视频中的知识点与课堂上的知识点结合起来， 通过内涵解析、外延拓展，将思政教育元素润物无声地渗入授课过程中。 如，在讲解岩浆岩相关内容时，与三峡大坝的坝基联系起来，三峡大坝的坝基是花岗岩岩基，那么花岗岩岩基为什么能担此重任呢？ 因为花岗岩岩基面积大、整体性好、坚硬、裂隙少。而组成我们社会的各个集体中，能担大任者也要具备过硬的本领。该知识点还可引申到三峡工程的选址与建设过程中，增强学生的民族自豪感和专业使命感。通过这种混合式教学， 将专业知识与思政教育元素充分融合起来，提升学生的课堂参与度，帮助学生更扎实地掌握专业知识。

2.3 课程思政教学效果

课程思政教学设计只有落实到教学过程中，才能真正发挥育人作用。 工程地质与土力学课程思政教学效果评价主要从平时表现、课堂检测、实践操作等多个环节进行，并构建了以培育学生能力、传授给学生知识和塑造学生道德品质的综合性考核评价体系。平时考核主要考虑学生出勤、请假、迟到、早退及课堂参与度等情况， 重点考查学生道德品质塑造效果； 课堂评价主要考虑分组讨论情况、 案例教学成果、课后作业情况、单元检测结果等，一般通过问卷调查和数据统计的方法进行， 重点考察学生的知识掌握情况和职业素养培育情况； 实践考核主要考虑出勤率、实验操作、实验结果分析及实验室清洁整理等情况，主要考察学生的职业素养和团队合作精神。2019 级和2020 级两届学生的综合考核评价结果显示，出勤率由90%～95%上升至98%以上；作业提交情况及作业优良率有明显改善和提升； 学生的方案设计类型明显增多，计算的准确度也有一定提高；土力学实验井然有序进行， 实验报告质量较往届有较大提高； 期中测试与期末考试试题中均增加了反映职业道德和爱国情怀的试题，合格率由92%提高到100%。 由此可见，工程地质与土力学专业课程思政的实践，取得了一定的效果，实现了专业知识与立德树人目标的融合。

3 结语

综上所述， 高等教育承担着育人和育才双重任务，思政元素与专业知识融合已成为教学常态。洛阳理工学院2019 级和2020 级土木工程专业（中爱合作）开展了工程地质与土力学课程思政教育实践，并取得了一定的成效。 思政教育元素与专业知识的有机融合使学生对工程地质与土力学相关专业知识的重要性有了深刻的理解；启发式、讨论式等教学方法的应用让课堂变得更有活力， 有效激发了学生学习的主动性和积极性；典型案例的引入，提高了学生对行业规范、标准的学习能力。当然，由于认识不足，条件受限， 工程地质与土力学课程思政建设工作尚需在今后的教学实践中持续改进提升。