基于大土木工程觀的土力學與地基基礎課程改革

【摘要】基于大土木工程觀，結合土力學與地基基礎課程的特點，從教學內(nèi)容、教材建設、教學方法、教學手段、師資隊伍、實踐教學等方面提出課程改革的建議。

【關鍵詞】土力學與地基基礎課程改革大土木

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）03C-0087-02

土力學與地基基礎是大土木工程的一門通用的專業(yè)基礎課。該課程的主要特點是內(nèi)容豐富，應用廣泛，但連貫性差，公式多，涉及學科多，假設條件多，知識體系松散。此外，答案往往不是唯一的，對同一個問題，可以有多種答案。而高職學生本身理科基礎普遍較差，抽象思維能力和分析推導能力相對較弱，要在短短的64課時內(nèi)掌握如此多的內(nèi)容，還要考慮到不同的試驗方法有不同的適用情況，難度可想而知。因此，如何根據(jù)高職學生的認知基礎、接收能力和土力學的學科特點，在有限的課時內(nèi)把知識講活，并能聯(lián)系實際工程，拓寬到其他工程領域，是該課程教師普遍關注的問題。本文基于大土木工程觀，探討土力學與地基基礎課程的改革。

一、從緒論入手。提高學生的學習興趣

“興趣是最好的老師”，要從第一次課就吸引學生的注意，激發(fā)學生學習的興趣，讓學生由被動接受知識到主動求知。在上緒論時，可以首先提出問題：為什么學習該課程？本課程在大土木工程中的作用是什么？土力學理論掌握不好會帶來什么嚴重后果？同時，介紹本地區(qū)地基基礎工程成敗的實例和國內(nèi)外人們熟知的工程案例，如加拿大特朗斯康谷倉地基破壞的原因和處理方法、蘇州虎丘塔和意大利比薩斜塔的傾斜原因和加固措施、美國Teton壩潰壩的整個過程，以上案例可歸結為與土有關的強度問題、變形問題和滲透問題。這就使學生認識到土力學作為地基基礎的理論基礎，掌握其基本原理的必要性；基礎作為建筑物的根基，在工程中的重要性。另外，地基基礎工期長，通常占總工期的20%以上，造價高，可達總造價的30%，這些數(shù)據(jù)也會提高學生對課程的重視程度進而產(chǎn)生學習愿望。

二、基本大土木工程觀，注重教材建設

教材是學生獲取知識的主要途徑之一，也是高職教育教學中的重要組成部分。目前，市場上土力學與地基基礎的教材有幾十種，大部分是按照各專業(yè)規(guī)范編寫，摘錄大段規(guī)范，專業(yè)特色非常明顯。這樣的教材學與用結合緊密，規(guī)范講什么，就教什么，短期效果明顯。但從長遠看，學建筑的不懂高承臺樁，學路橋的不明白彈性地基梁板。而市場經(jīng)濟下的學生面對的是土木工程各個領域，如通過對廣西交通職業(yè)技術學院建筑工程技術2007級、2008級畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有近四分之一的畢業(yè)生未從事建筑行業(yè)，而是轉向公路、鐵路、市政等其他工程領域。其中，畢業(yè)生的反饋意見中提到：土力學知識應用廣泛，但由于使用的規(guī)范不同，建筑依據(jù)的是《建筑地基基礎設計規(guī)范》，路橋依據(jù)的是《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》，就出現(xiàn)了在專業(yè)術語、基本概念、計算參數(shù)和評定標準等方面的矛盾。還有，國家規(guī)范每10年左右修訂一次，規(guī)范變化了，教材落伍了，要重新進行修訂，但教材的修訂總是滯后幾年，常常出現(xiàn)在學校學的是老規(guī)范，在工地上用的是新規(guī)范。這就是現(xiàn)行教材與規(guī)范聯(lián)系太緊密而忽略了基本理論教育的后果。

因此，教材的編寫要基于大土木工程觀，考慮到土力學與地基基礎課程是一門大土木工程的專業(yè)基礎課，內(nèi)容上應面向工程共性，不應以某本規(guī)范為依據(jù)編寫，要注重基本概念、基本方法和基本原理的教育?；驹砬宄?，“萬變不離其宗”，不論規(guī)范如何變化，都可以從容應對，使學生具備較強的工程適應性。但同時也要考慮到高職學生理論基礎比較薄、接受能力比較差的特點，還需要引入典型的工程案例對所學進行說明，幫助學生更好地掌握基本原理，理解各行業(yè)標準的異同。

三、運用多種教學方法，優(yōu)化教學手段

在課程教學中，應針對不同的章節(jié)，不同的教學內(nèi)容，采用不同的教學方法。探索傳統(tǒng)黑板教學、多媒體教學、項目化教學及啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學等多種教學方法結合的立體式教學模式。

第一，多媒體和黑板并行。多媒體課件把教學內(nèi)容直觀地展現(xiàn)在學生面前，能節(jié)約時間，豐富教學內(nèi)容，增加信息量，彌補單純理論教學的不足。如在講土壓力時，通過動畫，可以很清楚地看出主動土壓力和被動土壓力中擋土墻的移動方向，幫助學生掌握兩種土壓力的概念；在講到邊坡時，通過播放某基坑邊坡坍塌過程的錄像，使學生對邊坡的重要性產(chǎn)生深刻的認識。而在經(jīng)典理論知識的講解中，還是要發(fā)揮黑板教學的優(yōu)勢，采用板書推導重要公式。這種板書與多媒體相結合的教學方式，能夠提高教學效率，加深學生印象。

第二，項目化教學。以項目為載體，充分調(diào)動學生學習的積極性。如第一章土的物理性質(zhì)和土的工程分類，指標多，難以記憶，容易混淆，很多學生直到課程結束還沒有搞清楚。所以，在上本章內(nèi)容前，先介紹一份學生宿舍樓勘察報告，通過勘察報告介紹指標含義、表達符號和適用范圍。再讓學生對宿舍樓周圍的地形及裸露地面的土進行觀察，這樣就可以加深學生對指標的記憶和理解，同時也可以培養(yǎng)學生現(xiàn)場調(diào)查的能力。而在地基處理教學中，選擇典型的工程案例，介紹各種地基處理方法及其加固機理、施工步驟、質(zhì)量檢驗；選擇失敗的工程項目，說明地基處理方法的適用范圍和局限性、工程中的不確定性和地域性。

第三，啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學。將啟發(fā)法與發(fā)現(xiàn)法結合起來貫穿于教學全過程。從教師的教學方面看，是啟發(fā)法，引導學生積極思考，教師不僅是“傳道、授業(yè)、解惑”，還要是一個引導者，通過創(chuàng)建符合教學內(nèi)容的情境，使學生跟隨授課內(nèi)容進行思考；從學生的學習方面看，是發(fā)現(xiàn)法，學生要在教師的引導下去發(fā)現(xiàn)；從“教”與“學”兩方面看，是啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學。啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的一種好方法，培養(yǎng)學生科學的學習方法和繼續(xù)學習的能力。

第四，現(xiàn)場教學。由于地基基礎屬于隱蔽工程，很難看到建筑物的基礎，因此，在施工條件允許的情況下，應盡量組織現(xiàn)場教學。如在學習樁基檢測時，帶領學生到校企合作共建生產(chǎn)性實訓基地，了解基樁檢測儀器，操作過程和數(shù)據(jù)處理方法等；在學習淺基礎和樁基施工時，結合現(xiàn)場講解基礎的構造和施工方法，既使學生掌握先進技術，又激發(fā)學生學習的動力。但由于教學安排的固定性和工程的不確定性，并不是每一屆學生都可以找到合適的工地進行現(xiàn)場教學。為了彌補這種缺陷，可以充分利用現(xiàn)代化教學手段，按照大綱需求制作精美的多媒體教學課件，通過圖片、動畫和施工錄像將基礎施工和試驗過程展現(xiàn)出來。

四、“引進來、走出去”。構建“工程型”教學團隊

教師能力的高低是教學成敗的關鍵。作為高職教師，不僅要有扎實的理論基礎，還應有豐富的工程經(jīng)驗。大多數(shù)高職院校的教師是本科院校的畢業(yè)生，有理論，但較缺乏實踐。因此，應對教師進行培訓。例如，廣西交通職業(yè)技術學院定期對專業(yè)教師進行培訓，選派中青年教師“走出去”，深入企業(yè)進行輪崗、頂崗鍛煉，從課堂走向工地，直接參與生產(chǎn)實踐，緊跟行業(yè)發(fā)展，從工程中找尋適合教學的項目，提煉出學生應掌握的知識點，進行針對性的教學，提高教學效果。此外，還鼓勵教師參加注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格考試，考試內(nèi)容涉及建筑、路橋、港口、水利、地下工程等幾十本行業(yè)規(guī)范，通過復習考試，幫助教師學習行業(yè)標準，擴充知識體系，有利于“大土木”教學。通過“引進來”，聘請高級工程技術人員擔任兼職教師，將他們的工作經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐傳授給學生和青年教師。

五、加強實踐教學。開放實驗室

實驗教學是本課程教學的重要環(huán)節(jié)之一，土的基本指標即密度、比重、含水量、液塑限、壓縮系數(shù)、壓縮模量、凝聚力、內(nèi)摩擦角等，都是通過實驗測定的。所以，，在進行基礎理論知識教學的同時，也要注意實驗教學的改革。以前的實驗課就像工人在生產(chǎn)線上生產(chǎn)產(chǎn)品一樣，教師先分好組，再把實驗內(nèi)容、操作步驟、數(shù)據(jù)處理、報告形式講清楚，學生只是按照教師的設定機械地完成操作，上交實驗報告，就算完成整個實驗教學，并沒有經(jīng)過獨立的思考。針對這種情況，教師可以提前布置實驗內(nèi)容，學院開放實驗室讓學生利用業(yè)余時間熟悉實驗設備，根據(jù)實驗指導書進行預習。在實驗課上，教師只作重難點講解，其他的則由學生自己動手完成，教師只起到指導和監(jiān)督的作用，并記錄學生的實驗參與過程，以此作為實驗成績評定的依據(jù)，鼓勵數(shù)據(jù)不合理的學生重做實驗，以此培養(yǎng)學生嚴謹細致的工作態(tài)度。同時，在實驗內(nèi)容方面，也應做到優(yōu)化，在開設驗證性試驗的基礎上，開辟設計性、綜合性等提高性實驗。

六、開展具有地方特色的教學活動

我國幅員遼闊，不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)歷史，使各地土質(zhì)具有不同的特征，如東北凍土分布廣泛，黃土高原濕陷性黃土居多，膨脹土遍布廣西境內(nèi)。因此，各地區(qū)地基處理的方法、基礎的類型存在一定的差異。在教學過程中?？梢越Y合當?shù)氐刭|(zhì)條件開展具有地方特色的教學活動。

綜上所述，土力學與地基基礎課程改革應考慮不同專業(yè)的共同點與差異性，注重基礎理論教育，考慮實際工程應用，運用多種教學方法和教學手段，在有限的課時內(nèi)讓學生既能學到土力學基礎知識，又能運用基本理論分析和解決實際問題。