《土力學(xué)》案例式教學(xué)探索與實踐

劉文化+張聰+孫秀麗

【摘 要】《土力學(xué)》是一門理論性和實踐性均較強的課程，也是土木工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。本文根據(jù)《土力學(xué)》課程的特點和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，在分析案例式教學(xué)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，嘗試將案例式教學(xué)法引入《土力學(xué)》課程的課堂教學(xué)中。以意大利比薩斜塔這一經(jīng)典工程案例為背景，闡述了案例式教學(xué)在《土力學(xué)》地基變形部分的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】土力學(xué)；案例式教學(xué)；地基變形

【Abstract】Soil mechanics is a course with strong theory and practice， and also an important basic course in civil engineering. In this paper， based on the characteristics of the soil mechanics and the requirements of the applied talents cultivation， by analyzing the advantage of case teaching， the case teaching is introduced into the classroom for teaching the soil mechanics. By introducing the classic case of Leaning Tower of Pisa， Italy， the application of case teaching in foundation deformation （a part in soil mechanics） is discussed.

【Key words】Soil mechanics； Case teaching； Foundation deformation

0 前言

“萬丈高樓平地起，建筑屹立基礎(chǔ)始”。這里的平地即地基，沒有地基的安全穩(wěn)定，房屋、橋梁等土木工程設(shè)施難以建成；基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定則是上部結(jié)構(gòu)安全屹立的保障。而要保證地基和基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定就需要對土體的力學(xué)特性進行分析。《土力學(xué)》就是這樣一門研究土體的力學(xué)，是研究土體的應(yīng)力、變形、強度、滲流及長期穩(wěn)定性的一門學(xué)科?！锻亮W(xué)》是一門理論性和實踐性均較強的學(xué)科。傳統(tǒng)的《土力學(xué)》教學(xué)多以空洞的理論教學(xué)為主，采用教師講、學(xué)生聽，填鴨式、滿堂灌的教學(xué)方法，忽略了學(xué)生的參與和能力的訓(xùn)練，不利于學(xué)生對實際工程問題的理解和掌握。

案例式教學(xué)是一種以案例作為教學(xué)材料，結(jié)合教學(xué)主體，通過討論、問答等師生互動的教學(xué)過程，具有目的明確、啟發(fā)深刻、學(xué)生主動性強等特點。自美國哈佛大學(xué)創(chuàng)立案例式教學(xué)以來，該教學(xué)模式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育、數(shù)學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)等多種學(xué)科中，取得了明顯的效果。然而，目前鮮有案例式教學(xué)在《土力學(xué)》教學(xué)課程中應(yīng)用的報道。本文依托江南大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究項目，將案例式教學(xué)引入到《土力學(xué)》課堂教學(xué)中，為提高《土力學(xué)》教學(xué)質(zhì)量做了一些有益的探索。

1 《土力學(xué)》案例式教學(xué)的意義

《土力學(xué)》同土木工程其他專業(yè)課程一樣，具有很強的工程背景?？斩吹睦碚摻虒W(xué)不利于學(xué)生對實際工程問題的理解和掌握，學(xué)生普遍感到理論枯燥、生澀難懂、學(xué)習(xí)難度大、知識點多，難以將所學(xué)的知識與實際工程問題進行緊密聯(lián)系。而適當(dāng)?shù)拇┎骞こ虒嵗诨A(chǔ)知識點之中，通過一個真實的、具體的工程實例引出知識點，為學(xué)生在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和工程實踐間架起一座橋梁，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生將理論知識應(yīng)用于工程實踐中的能力。

由于土木工程專業(yè)的特殊性，很難在講解每個知識點之前帶學(xué)生去工程現(xiàn)場進行實地考察；即使是在正常的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中，在安全意識日益濃厚的大環(huán)境下，施工單位出于對學(xué)生人身安全的考慮，也會盡量縮短參觀實習(xí)時間。另外，由于《土力學(xué)》課程內(nèi)容的多樣性，對某一個具體的工程而言，很難將《土力學(xué)》課程的知識點全部涵蓋在內(nèi)，這就給現(xiàn)場案例教學(xué)帶來了一定的困難，進而造成《土力學(xué)》教學(xué)過程中理論知識與工程實際脫軌的尷尬局面。然而，通過將案例式教學(xué)引入到《土力學(xué)》課堂教學(xué)當(dāng)中，借助多媒體課件，以播放視頻或者圖片的方式再現(xiàn)工程案例，通過老師和學(xué)生對該案例的分析、討論和交流，使學(xué)生對案例有全面而深刻的理解。一個案例突出一個主題，這樣可以使學(xué)生有身臨其境的感覺，有助于激發(fā)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。課堂案例教學(xué)能夠使每個學(xué)生都充當(dāng)土木工程建設(shè)的實踐者，以“當(dāng)事人”的身份去分析和處理案例中的問題，達到學(xué)以致用的目的。

2 案例式教學(xué)在《土力學(xué)》課程中的應(yīng)用

《土力學(xué)》課程的重要特點是涉及的知識面廣而繁雜。從課程的教學(xué)內(nèi)容來看，土的滲透性及滲流、地基變形、土的抗剪強度、地基的穩(wěn)定性等章節(jié)內(nèi)容都很適合采用案例式教學(xué)。本節(jié)將以地基變形這一章節(jié)為例，探討案例式教學(xué)的應(yīng)用。

在《土力學(xué)》課程的地基變形部分，引入“意大利比薩斜塔”這一經(jīng)典工程案例。比薩斜塔始建于1173年8月，在1178年，當(dāng)鐘樓興建到第4層時因地基不均勻和土層松軟導(dǎo)致鐘樓向東南方傾斜，工程暫停。1231年，工程繼續(xù)，建造者采取各種措施修正傾斜，刻意將鐘樓上層搭建成反方向的傾斜，以便補償已經(jīng)發(fā)生的重心偏離。1278年進展到第7層時，塔身呈現(xiàn)凹形，工程再次暫停。1360年，再次復(fù)工；1372年擺放鐘的頂層完工。完工后，54米高的8層鐘樓一直不斷地向下傾斜，至1990年，塔頂已南傾（即塔頂偏離垂直線）3.5米。幾個世紀(jì)以來，比薩斜塔傾斜的原因一直眾說紛紜，直至二十世紀(jì)以后“地基原因”才逐漸占據(jù)上風(fēng)。關(guān)于比薩斜塔傾斜原因的百家爭鳴有助于激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，利于活躍課堂氣氛。通過介紹比薩斜塔這樣一個簡單的例子就可以引出不均勻沉降、固結(jié)、地基變形等土力學(xué)概念，在理論教學(xué)與工程實際間搭建一座橋梁。同時，列舉比薩斜塔的歷次加固方案，如環(huán)形卸荷、注漿加固、反向加載等，引導(dǎo)學(xué)生開展課堂討論，分析加固原理，擴展學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3 結(jié)語

鑒于《土力學(xué)》課程工程背景知識點復(fù)雜的特點，結(jié)合案例式教學(xué)的優(yōu)勢，將案例式教學(xué)引入《土力學(xué)》課程中，可以有效提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，有利于提高《土力學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量，有益于實現(xiàn)土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint