基于应用型人才培养的土力学教学方法研究

许旭堂

（福建农林大学 交通与土木工程学院，福建 福州 350108）

2010 年，教育部根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020 年）》等规划文件，制定旨在培养一大批具有创新能力、满足国家经济社会发展需求的“卓越工程师教育培养计划”，也可促进高等院校以社会需求为导向培养人才，有利于提高工程人才教育培养质量。土力学作为一门涉及土木工程、桥梁工程和公路工程等诸多学科的专业基础课程，同时也是从事建筑工程、公路工程、市政工程等诸多行业勘察设计和施工的必要基础理论知识。以土建人才培养的标杆同济大学为例，其为教育部“卓越工程师培养计划”的早期试点高校之一，在制定学校卓越工程师培养计划之初就将土力学列入土木工程专业平台中为数不多的核心卓越建设课程，由此可见土力学在土建人才教育培养中的重要性。

土力学相关课程的产教深度融合包括产教一体和校企互动两个方面。教学过程始终保持与行业企业生产过程深度对接，集教育教学、专业技能和人文素养提升、智能科技研发和社会服务于一体。以上融合模式不仅有利于院校与行业企业在产教良性互动中达到“合作双赢”，促进土建人才培养，还能促进院校和企业间已有的技术成果向现实生产力转化，推动行业发展、企业技术进步及产业升级转型。当今的高等工科教育实施过程中离不开校企合作，考虑不同国家地区社会、经济发展和文化背景上的差异，校企合作具体操作可包括：以企业为主的模式、以学校为主的模式和以行业为主导的模式。以上三种模式已在高等工科教育中取得丰硕成果，但在基于产学合作培养创新模式方面，尚存在需要进一步探讨的方面。因此，本文从社会需求出发，基于应用型人才培养下的产学合作培养创新模式探讨土力学教学方法的改革。

一、高校层次

（一）引导教师精选教材

近年来，我国基础设施建设在不断推进，土木工程技术发展也达到空前高度，在土力学学科领域也不断涌出新技术、新理论和新方法，且更新速度越来越快。教材作为解决“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”的重要载体，必须坚持以立德树人为目标，遵行高等教育教学规律。土力学教材目前版本较多，但存在内容过时现象。例如，当行业、国家标准已经更新，而教材却还沿用旧标准。即便是出版的新教材也广泛存在内容基本维持不变，未能编入土力学新技术、新理论等问题。所以在教材选择中，需要高校充分考虑在教材内容基础上建立一套完善、多方监督的教材选择流程，指导任课教师选择合理教材。

福建农林大学为进一步加强教材建设，落实教材审查制度，要求任课教师在教材系统中推荐拟选用教材的信息，系（教研室）组织任课教师及专家集体讨论确定使用教材，最后由教材工作小组审查和学院审核，选用教材必须符合党的路线方针和政策，符合最新专业人才培养目标及教学大纲要求，充分发挥教材的育人功能。农林高校的土力学教材必须在征求企事业单位专家及毕业生意见后，突显区域行业特色，基于传统土力学学科课程体系及基础能力培养模式，以企事业单位应用需求为切入点，设立行业需求与区域特色教材，从源头上保证土建专业的土力学培养计划及课程体系的设置与社会需求和产业发展相一致。

（二）坚持平行班及案例授课

以福建农林大学土木工程专业为例，近年来招收规模都较大，同时土力学还是工程管理、森林工程等专业基础课程，土力学的选课人数规模较大，易出现百人大班教学现象。对此，可充分利用专业课程老师，并把以土力学为专业基础课程的专业都整合在一起，将土力学课程按每班70 人左右的标准设置平行班，分别由不同的土力学课程老师授课，这样的规模和选课方式，不仅可以保证课堂教学质量，还可以让学生有自主选择授课教师的权利。同时，可进一步优化选课方式，允许学生根据能否适应授课教师进行班级调换，但应将班级实际容纳学生数量控制在70 人标准的1.1～1.2 倍内。

坚持案例教学，将理论与实践有机结合，教学过程中所用案例必须基于实际工程背景，能基于土力学基本原理解决典型复杂工程问题。采用案例教学模式组织课堂教学，不仅能展现工程实际场景，又能实现多角度启发，引导学生学以致用，提升对专业基础知识的理解和掌握。借助于案例教学，培养学生的创新能力，重新设置原有专业课程体系，构建基于工程特性的标准化、融合性和渗透式课程及实践环节。坚持案例教学，学校层面应鼓励和促进产学联动的土力学教学方法、工程实践平台建设以及管理运行机制的建立，通过课程教学团队“双导师制”等形式，保证课程教学及考核过程中体现行业企业专家的参与度，全面提升学生的工程实践能力和创新能力。

（三）校内、校外实践基地并举

实践基地根据所在地，可分为校内实践基地和校外实践基地。校外实践基地主要采用校企合作方式，可以为学生提供土力学在设计、施工等生产一线应用的机会，提供一个真实工程和技术氛围环境，有利于学生在实践中应用土力学知识，在实践中掌握技术、学习知识、提高能力。企业（尤其是具有良好产学研合作条件和基础的科技园区、企业）和高校之间通过建立产学研合作示范基地，形成牢固的产学结合关系，高校教师基于校企合作项目框架下，参与企业转型升级相关的技术攻关，不仅强化教师的工程背景，而且提升了教师的工程素养。与校外知名企业协商共建实习和实训基地，进一步推进产学结合，巩固已有教学实习基地，拓展具有农林特色的工科实践基地，新增校外实习基地除了用于实践教学外，还可研发开展工程应用所需的先进设施。先后与福建省建筑设计研究院、福建省交通规划设计院、中建海峡建设发展有限公司、福建六建建设集团有限公司等20 余家省内知名行业、企业建立产学合作基地，开展校企合作，联合培养土力学相关的土建专业人才。

当前普遍都在大力倡导建设校外实践基地，容易忽略校内实践基地建设。虽然校外实践基地有校内实践基地无法达到的效果，如生产一线环境、氛围和要求就是校内实践基地无法模拟的，但校内实践基地能在短时间内模拟现场各种情况，这又是校外实践基地无法实现的。因此，这就需要高校校内实践基地和校外实践基地建设并举，为学生提供一个能够实践理论知识的机会。通过推进产学双方联动，建立健全校内、校外联合培养基地，送受过训练的大学生到企业实习，为企业选拔所需人才提供机会，激活企业学习创新氛围；同时，充分利用企业资源改善办学条件和校内实践基地，有针对性调整培养模式并加强人才培养，全面提升学生的工程实践能力和创新能力。

二、教师层次

（一）提高自身的理论与教学水平

土力学是土木工程、桥梁工程和公路工程等多学科的专业基础课，是从事建筑工程、公路工程、市政工程等多领域勘察设计、施工的人员必备的基础理论知识。同时，土力学课程具有基础理论繁多、内容连贯性相对较差、推导公式的假设条件繁琐等特点，且土力学研究对象为土体，具有不均匀性和三相性，物理力学性质差异性较大。由此可见，土力学作为一门基础理论课程，对于理论知识要求较高，这也就要求授课教师具有较高的土力学理论水平，才能进行高效的课堂授课教学。

教师课堂授课过程中强化学生对土力学理论框架的系统性认识（土的问题：强度问题、变形问题、渗透问题），将各章节课程内容紧密串联起来，让学生对各章节内容的关联及其在整体理论框架中的位置和作用有清晰的理解。课堂授课过程中突出课程的实践性，土力学实验作为教学的一个重要组成部分，对提升学生动手能力和提高学生分析、解决问题能力具有重要作用。教师一般是通过板书讲解和同步实验操作来教授土力学实验部分，但因时间所限及实验设备的不足，重要的实验步骤无法反复演示，学生只能按分组来合作完成实验部分，甚至部分学生在动手操作设备时手足无措。因此，教师可通过引入或录制网络教学视频，借助视频载体促使学生熟悉实验流程，思考实验中可能存在的问题及解决方法。

同时，将实际工程案例引入土力学教学过程，以土的抗剪强度理论为例。首先，授课前可分享绪论部分的案例——加拿大特朗斯康谷仓地基破坏，引导学生思考“土是如何破坏的”“土是怎么破坏的”“实验如何测定土的强度”以及“如何计算土的抗剪强度”，采用案例先行、问题驱动以及分析讨论的教学方法，层层递进引出经典的库仑定律；其次，引导学生将所学理论上升至应用阶段，通过提问土体是否破坏，引导学生掌握土中任意一点应力状态的表示方式及如何定量计算判别；最后，引导学生思考“土体发生剪切破坏的可能位置”，根据极限平衡条件，组织学生对土体剪切破坏面的位置以及土体是否破坏的简易判断方法进行分析讨论。通过设置与土抗剪强度相关的六个问题，启发和培养学生思考、分析和解决问题。土的抗剪强度部分是后续土压力计算的基础，但土的强度理论及实验部分涉及许多新概念、内容有很多分枝，为此，本人针对土中任意一点的状态判别、直接剪切和三轴实验部分制作微课，帮助学生理解土的抗剪强度概念，建立合理的知识体系。

土力学教师除了提高自身理论水平，特别是年轻教师还需通过各种方式提高自身教学水平，才能够将土力学理论知识生动形象地授予学生，从已有的传统教学模式出发，探索案例教学、启发教育、现场实践和学术讲座交流等多种教学方法相结合，增强学生理解和应用土力学专业知识的能力，培养学生的工程实践意识。

（二）争做优秀“双师”，促进产学研相结合

当前土力学学科领域不断涌出新技术、新理论和新方法，且更新速度越来越快，教材的更新常常落后于知识和技术的更新。而高校年轻教师普遍都为博士研究生，且大多毕业后就直接从事高校教学和科研工作，一般未在生产一线有过实践，或者只有过短期实践，这就导致部分青年教师只会照本宣科地授课，缺乏案例教学，教学效果普遍较差。实践经验是在长期的一线生产中累计的，土力学实践经验也是如此。这就要求土力学教师，特别是青年教师在教学科研之外还要进驻到生产一线，不仅可以提高自身实践能力和科研能力，学习生产一线的生产技术知识，还可以贡献自己的专业知识。这也就是要求授课教师争做“双师型”教师，理论联系实际，将产学研相结合。

土力学培养方案的制订过程中应进一步体现企业参与联合培养的深度与力度，完善产学联动模式与机制。加大与实习基地企业的课题合作力度，设立教师专项产学研培训基金，依托企业良好的研发平台下达培训指标，鼓励教师联系单位，支持教师带薪培训，分批安排教师到企业或生产一线进行实践锻炼，或者利用假期开展产学研一体化工作，提高解决工程实际问题的能力。以上思路不仅拓展了提高土力学相关土建专业教师队伍的工程实践能力和创新能力的有效途径，而且构建的校企联动机制有效调动了企业资源为培养“双师型”教师服务，形成了“双师型”教师培养的良好环境。

（三）改革考核方式与评价标准

在学生学习课程过程中，考核方式和评价标准起着指导性作用，同时其也会影响学生学习能力的培养。土力学课程学习成果可以从理论知识和实操能力两大方面分别进行考核、评价。传统土力学课程一般以期末考试成绩为主，适当考虑考勤及平时作业和小测成绩，但这对于以社会需求为导向的土力学教学方法并不合适。以案例教学为例，学生在学习过程中把主要的时间、精力投入于对案例的分析说明、课堂发言和小组讨论等，因此，在土力学课程教学过程中推行以过程考核为主、期末考核为辅的评价模式。在理论知识方面，可分为课堂考核和期末考试两大块，课堂考核成绩占比30%，期末考试成绩占比70%。课堂考核成绩需综合考虑学生课堂表现，如查阅文献资料能力、调查报告撰写能力、论文写作能力和课堂交流讨论情况等。期末试卷则可以考虑参照国家注册土木工程师（岩土）执业资格考试题型设计，采用开卷考试，允许学生将重要知识点提前整理出来，并将此作为参考资料带入考场，这不仅减轻学生记忆上的负担，而且能充分调动学生学习积极性并让学生能够尽早适应未来土建行业执业资格考试。在实操能力方面，则可分为校内实践成绩和校外实践成绩，分别占比50%。校内实践成绩由实训基地老师评分，校外则由企业负责评价。以上举措强调对学生学习过程的评价，鼓励学生平时多看、多写、多算，养成自主学习的习惯。

三、学生层次

（一）提高认识，重视学习

学生是课堂授课的主体对象，只有充分调动学生学习的自我能动性，才是成功的高校教育。我国目前普遍存在大学严进宽出，“高中拼命学、大学拼命玩”的教育现象。这就导致大学生在高校就读期间，并未能意识到大学知识对于未来就业、工作的重要性。对此，可通过聘请生产一线在专业技术方面有一定成就的校友、专家前来为学生开讲座，让学生了解学校知识在未来工作中的重要性。同时，在校外实训基地参与生产实践时，也要同步引导学生，让其明白土力学等基础理论知识在工程实际中应用的重要性。由此提升学生对于课本知识重要性的认识，让其重视理论知识学习。

土力学的许多理论立足于各种假设和经验，比如：地基沉降量计算、土压力计算等，以上理论计算的结果往往与实际结果有一定的偏差或是偏差较大，不少学生困惑于所学理论，影响学习热情。因此，教师在课堂上可引入失败工程案例解析，教学时结合生动的语言吸引学生注意力，引导学生正确理解所学理论的适用性；加强师生沟通和交流，提高学生的课堂认同感，并认识到相应理论计算是可避免有关工程问题的；最后，帮助学生建立合理的近、远期目标，学生在完成和建立目标的过程中，成就感不断提升，学习积极性和学习兴趣也越来越浓厚。

（二）参与实践，理论联系实际

目前土力学校外实践一般采用校企合作方式或者学生自主寻找实践单位的方式。对于校企合作方式，高校可以与企业合作，共同监督学生的实践活动并共同评价实践成果。而对于学生自主寻找实践单位的方式，由于学校参与度较低，无法进行有效监督，相对于校企合作方式更需要学生有较强主动性。当前许多高校一般都是推荐学生自主寻找实践单位，这样的模式导致许多学生并未实际参与实践，而是让部分相关企业盖个章罢了。为避免此类事件发生，学校可以组织教师到实践基地，监督和指导学生参与一线生产，并指导其将理论知识如何运用于实际生产中。

四、结束语

土力学作为基础理论课程，在诸多高校已经过多年建设，取得了一定成果。本文针对当前社会需求考虑，立足于应用型人才培养对土力学教学在高校、教师和学生三个层次进行一次讨论，对参与土力学教学工作的三方提出一些建议。时代在不断进步，土力学相关技术、理论也在不断发展，只有不断进行土力学教学内容和方法的改革，才能在创新教学方面取得突破，才能为社会培养更多具备创新创业能力、满足生产需求的合格人才。