以工程需要為導向的土力學課程教學改革

朱常志，杜光乾，石志建

（河北農(nóng)業(yè)大學城鄉(xiāng)建設學院，河北保定 071001）

土力學是應用工程力學方法來研究土的力學性質(zhì)的一門學科，其研究對象是與人類活動密切相關的土和土體，包括人工土體和自然土體，以及與土的力學性能密切相關的地下水。該課程是土木工程專業(yè)學生必修的一門重要專業(yè)基礎課。在土木工程領域，土力學被廣泛應用于地基處理、擋土墻、土工建筑物、堤壩等工程設計中，是土木工程、工程地質(zhì)等工程學科的重要組成部分。土力學的研究內(nèi)容主要包括土的物理特性、應力、強度、變形和穩(wěn)定性等方面，課程講述的內(nèi)容既有基本力學理論又有與實際工程應用密切相關的專業(yè)知識，因此可以稱土力學課程為基礎課和專業(yè)課聯(lián)系的紐帶，并且對學生畢業(yè)后的工作有著重要影響。有些高校通過對畢業(yè)生工作情況進行跟蹤調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，學生對該課程基本理論掌握程度與其工作能力的發(fā)揮密切相關［1］，由此可知，土力學在整個土木工程專業(yè)的培養(yǎng)過程中有著不可或缺的地位。

當前社會經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進，高等教育部門承擔著為社會各個行業(yè)培養(yǎng)人才的責任，而如何培養(yǎng)滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需要的大學生，如何讓大學生畢業(yè)后更快、更好地適應工作是作為人才培養(yǎng)部門都在探索的問題。要解決這些問題，關鍵是把重點放在學生自身專業(yè)知識的理論學習與實際應用上，盡量使學生在大學學習期間，把專業(yè)知識的理論學習與實際應用之間的距離縮短，真正使二者密切聯(lián)系在一起，這樣可以使學生在畢業(yè)之后很快的進入工作狀態(tài)，起到事半功倍的作用。在對學生培養(yǎng)過程中，要達到上述效果，需要在教學過程中從教材選擇，教師自身綜合素質(zhì)提升，教學方法和教學手段的改革及靈活應用，教學實踐內(nèi)容的設置，考核機制改革等多方面入手。文章以土木工程專業(yè)的核心課程之一“土力學”為例，從以上幾方面分析如何在教學過程中使理論知識與實際應用緊密結(jié)合，從而滿足未來學生工作的需要。

一、選擇合適的教材

教材的選擇是整個教學過程中重要且先行的環(huán)節(jié)，是學生獲取知識的重要途徑［2］，選擇合適的教材可以為后續(xù)教學工作奠定良好的基礎，提高學生學習的效果，保證教學質(zhì)量，教材的選擇主要考慮以下3個方面。

第一，從土木工程專業(yè)的主要培養(yǎng)方案出發(fā)，選擇適合本專業(yè)學習的教材?，F(xiàn)行土木工程專業(yè)的培養(yǎng)主要面向工業(yè)與民用建筑行業(yè)，因此在選擇教材時，按照專業(yè)培養(yǎng)方案，擇優(yōu)選擇那些國家土木工程教學指導委員會編寫的教材和21世紀規(guī)劃教材。

第二，教材的選擇必須緊跟工程實際的發(fā)展步伐。土力學主要是服務于土木工程中的巖土工程設計和施工。而近些年巖土工程發(fā)展突飛猛進，工程規(guī)模不斷增加，設計和施工難度不斷增大，遇到的新問題也不斷涌現(xiàn)，通過實際工程積累的成功經(jīng)驗也越來越多，一些重要的設計和施工技術規(guī)范根據(jù)工程需要也在不斷進行修訂。比如《建筑地基基礎設計規(guī)范》、《建筑樁基設計規(guī)范》、《建筑基坑支護技術規(guī)程》等巖土工程中重要的規(guī)范在近幾年都進行了修訂，因此，土力學教材必須與規(guī)范相一致。在選擇教材時，一定要選擇以新規(guī)范為依據(jù)編寫的新版教材，這樣才能保證學生學習的內(nèi)容滿足將來實際工程的要求。

第三，教材的具體內(nèi)容編寫應深入淺出，具有較強邏輯性。表面上看，土力學各個章節(jié)的知識點缺乏系統(tǒng)性，而實際上各個知識點之間都存在密切關聯(lián)。好的教材能夠把這些看似零散的知識點有機地予以結(jié)合并形成系統(tǒng)，這樣可以有助于學生對整門課程的內(nèi)容進行全面的把握。同時，教材的每章最后要有適量并難度適中的思考題和練習題，只有通過適當?shù)乃伎己途毩暡拍鼙ＷC學生扎實地理解、熟練地應用知識點到實際工程中去。這就要求教師在選擇教材時要全面了解市場上的土力學相關教材，綜合比對，擇優(yōu)選用。

二、教學改進及靈活應用

（一）提升教師自身的綜合素質(zhì)

教師綜合業(yè)務素質(zhì)的高低對教學效果會產(chǎn)生重要影響，教師本身要具備技術過硬的“雙師型”素質(zhì)［3］，即:既有深厚的理論功底，又有豐富的實踐經(jīng)驗。對講授土力學課程的教師來說，不僅需要把教材上的基本理論知識熟記于心，還需要對理論知識進行更深層次的拓展，這樣才能夠保證有足夠的理論知識儲備用于課堂教學。除了教材上基本的理論知識，還要在科學研究方面開展工作，特別是積極參與縱向課題的研究，或者與企業(yè)合作進行橫向課題研究。教師通過參加科研實踐可以豐富自己的工程實踐經(jīng)驗，并且促使自身對本學科最前沿的熱點問題有全新的認識，這些科研內(nèi)容用于課上講授可以開拓學生視野，提高學生學習興趣。此外，參與實際工程的勘察、設計和施工工作也是提升自身綜合素質(zhì)不可缺少的環(huán)節(jié)，尤其是對相關規(guī)范和現(xiàn)場施工技術的學習，可以很好地改善自身的知識結(jié)構(gòu)，使頭腦中的理論知識和工程實踐能夠有機地結(jié)合成整體，在課堂上引經(jīng)據(jù)典，把課本上的理論知識與現(xiàn)場工程實踐結(jié)合起來，這樣講解理論知識不再枯燥無味，為土力學的教學與實際工程相結(jié)合奠定堅實的基礎。

（二）改革教學方法

土力學課程理論性很強，并與實際工程緊密結(jié)合，因此在教學過程中，要重視學生理論知識的學習，這關系到學生在以后工作中是否能夠?qū)⑵湔_地應用到實際工程中。因此，在教學過程中，應該采取以學生為主體，教師為主導的教學模式。一方面，把握課堂講授時間，以實際問題的提出為切入點，引出所要講授的知識點，然后帶出解決工程問題所用的理論，這樣可以調(diào)動學生學習理論知識的興趣，加深學生對理論知識在實際工程中應用過程的理解，把理論與實際工程有機結(jié)合起來;另一方面，建立網(wǎng)絡教學平臺，充分運用現(xiàn)代網(wǎng)絡交流工具為學生提供在課堂之外的學習討論機會，鞏固課堂教學效果。例如建立公共郵箱或者QQ群，所有同學可以在課下把沒有理解的或感興趣的土力學相關問題發(fā)到郵箱中或QQ群中共同進行討論，教師對問題給出集中解答，這樣可以把學生的問題集中到一起，在回答學生問題的同時，其他學生也可以通過網(wǎng)絡交流平臺互相學習。這樣的互動既可以讓老師準確把握學生掌握課上知識的程度，又可以對今后的教學起到良好的促進作用，在后續(xù)的教學過程中可以在學生理解較難的地方予以重點講授。這種教學方法對提高教學效果具有明顯的推動作用。

（三）靈活運用教學手段

多媒體技術將聲像處理技術、視聽技術與課堂教學科學合理的結(jié)合，是實現(xiàn)課堂教學過程最優(yōu)化的教學途徑。這種途徑雖然能促進學生進行有效學習，打破時間、空間和資源限制，學習者能快捷獲得最新的知識信息，有利于培養(yǎng)開放性思維和創(chuàng)造性思維。但是即使技術再先進，也不能代替人與人之間的相互影響［4］，多媒體技術并不是萬能的，不是所有的教學內(nèi)容都適合用多媒體講授。例如實際工程圖片、施工技術和具體過程等內(nèi)容利用多媒體雖然能增強趣味性和形象性，提高學生學習的興趣，但土力學中一些理論公式的推導用多媒體則達不到預定的效果。比如土的物理性質(zhì)指標的換算公式、土的極限平衡理論相關公式的推導等內(nèi)容。而此時，粉筆加黑板的教學手段的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。那些需要具體推導的知識點用黑板、粉筆教學效果會更好。因此，教學手段應該根據(jù)教學內(nèi)容的不同而靈活變化，應采取多媒體與黑板互相交叉使用的教學方法［5］，才能夠取得良好的教學效果。

三、合理設置教學實踐環(huán)節(jié)

（一）強化室內(nèi)試驗

室內(nèi)土工試驗是土力學教學過程中必做的試驗，通過實際操作可以深化學生對知識點的認識。在做試驗過程中，教師不僅對試驗操作過程要進行前期講解，而且要重點講解每個試驗的目的以及該試驗在工程中的應用情況，讓學生真正把實驗教學過程與實際工程結(jié)合起來。在學時允許的條件下，盡量增加試驗的數(shù)量，這樣可以增強學生動手操作土工試驗的能力，為將來實際工作中的土性指標室內(nèi)測試奠定基礎。

（二）觀摩現(xiàn)場試驗

在實際工程中，需要許多現(xiàn)場原位測試，這些現(xiàn)場測試過程在校園中很難見到，但是可以在校園內(nèi)進行模擬測試。可以利用實驗室所購置的現(xiàn)場測試儀器，在校園內(nèi)進行實測演示。例如巖土工程實驗室有靜力觸探儀、樁基完整性檢測儀等實際工程所用的現(xiàn)場測試儀器，利用現(xiàn)有設備，可以進行原位靜力觸探測試、樁基檢測測試等原位測試的演示，讓學生對測試儀器和測試過程有充分的了解，從而對實際工程的原位測試方法有初步的掌握。

（三）工程常用設計軟件的應用

當前實際工程的設計已經(jīng)基本不用手算，取而代之是應用工程設計軟件進行電算，與土力學密切相關的軟件主要有北京理正、同濟啟明星等巖土工程設計軟件。這些軟件是實際工程中必備的軟件，任何從事工程設計的技術人員都要會用但學生在校園里是接觸不到的。因此在學生學習期間，盡量創(chuàng)造條件使學生對這些軟件有一定了解，學會一些簡單的設計計算。同時，教師可以結(jié)合土力學課程，對軟件的一些計算原理進行講解，這樣可以大大提高學生畢業(yè)后從事設計工作時的適應能力。

四、改革考核機制

考核評價體系在一定程度上決定了教師教學方法和學生學習興趣，以及所培養(yǎng)人才的能力及質(zhì)量［6］，因此需要改變傳統(tǒng)的標準單一的評價體系。可以把考核內(nèi)容擴展為理論知識、實踐能力兩大部分。理論知識的考核采用筆試的形式，考題應緊密聯(lián)系實際工程或直接來源于實際工程問題，在考察基本理論知識基礎之上重點考察學生應用理論知識解決實際工程問題的能力。實踐能力考核主要包括室內(nèi)試驗及現(xiàn)場試驗兩部分內(nèi)容。室內(nèi)主要考核學生獨立操作試驗儀器及分析試驗結(jié)果的能力，可在平時上實驗課時給與綜合評價;對于現(xiàn)場試驗部分的考核可以通過口試的方式來進行，重點考察學生對教學過程中所介紹的原位測試原理以及對試驗測試最終目的的理解程度。通過以上考核方式，既可以讓學生深刻認識到土力學課程的理論知識在實際工程中所具有的重要性，又可以強化學生對理論知識需要與實際工程緊密結(jié)合的意識，達到預期的教學效果。

五、結(jié)論

從實際工程需要出發(fā)對土力學的教學全過程進行改革是一項系統(tǒng)的工程，雖然涉及到的方面較多，但核心內(nèi)容依舊是教材選擇，教師自身綜合素質(zhì)的提升，教學方法和教學手段的改革及靈活應用，教學實踐內(nèi)容的設置，考核機制的改革這幾個方面。在整個教學過程中，只要教師把工程實際需要作為主線，理論知識的講授始終圍繞這條主線來進行，考核環(huán)節(jié)緊密貼近工程實際，那么，學生利用理論知識解決實際問題的能力會明顯增強，對未來實際工作的適應速度也會大大提升。

［1］高文華，王文，陳秋南，等.《土力學》課程教學改革與實踐［J］.高等教育研究學報，2007（4）:50-52.

［2］何山，尤曉春.《土力學與基礎工程》課程教學實踐心得體會［J］.中國西部科技，2001，9（26）:76-85.

［3］王安明，李小根，姜彤.土力學課程教學改革與實踐［J］.華北水利水電學院學報（社科版），2009，25（4）:100-102.

［4］王成武.土力學教學實踐的幾點體會［J］.安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2008，25（4）:111-112.

［5］阮波.土木工程專業(yè)土力學課程教學實踐與體會［J］.長沙鐵道學院學報（社會科學版），2005（12）:145-146.

［6］張衛(wèi)兵，唐蓮.土力學課程教學方法改革與實踐［J］.高等建筑教育，2012，21（2）:42-44.

（編輯:劉偉霄）