基于執(zhí)業(yè)資格考試的“土力學(xué)”教學(xué)改革探索

“土力學(xué)”課程是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是巖土工程方向的核心課程，是將固體力學(xué)和流體力學(xué)等學(xué)科的基本原理應(yīng)用于土體的一門(mén)應(yīng)用學(xué)科?！叭f(wàn)丈高樓平地起”，“土力學(xué)”是評(píng)價(jià)地基土體和各種土工構(gòu)筑物的變形及穩(wěn)定性的實(shí)用學(xué)科，也是一門(mén)實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。隨著我國(guó)的工程建設(shè)不斷向著“深、大、高”的方向發(fā)展，由于土質(zhì)不良而導(dǎo)致的巖土工程問(wèn)題越來(lái)越多，造成了很多嚴(yán)重的工程事故。隨著地下工程的大力發(fā)展和地上工程的愈來(lái)愈復(fù)雜化、大型化，“土力學(xué)”的地位日益重要，“土力學(xué)”也已經(jīng)成為土木工程、水利等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課。在這種形勢(shì)下，“土力學(xué)”課程的重要性越來(lái)越突出，“土力學(xué)”的課程內(nèi)容也需要向工程實(shí)踐應(yīng)用不斷拓展。

“土質(zhì)學(xué)”與“土力學(xué)”作為巖土工程方向的核心和基礎(chǔ)課程，與其緊密相關(guān)的執(zhí)業(yè)資格考試——注冊(cè)巖土工程師考試，在土木工程建設(shè)中扮演著越來(lái)越重要的地位。隨著國(guó)家地下空間的不斷發(fā)展和大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)的不斷進(jìn)行，注冊(cè)巖土工程師的需求日益強(qiáng)烈，而“土質(zhì)學(xué)”與“土力學(xué)”是注冊(cè)巖土工程師基礎(chǔ)考試和專(zhuān)業(yè)考試的重要內(nèi)容。因此，以注冊(cè)巖土工程師考試為導(dǎo)向，對(duì)“土質(zhì)學(xué)”與“土力學(xué)”課程進(jìn)行教學(xué)研究和改革，將課程教學(xué)與應(yīng)用前沿緊密結(jié)合，鍛煉學(xué)生學(xué)以致用的本領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)為學(xué)生以后的注冊(cè)巖土工程考試打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有利于學(xué)生未來(lái)的職業(yè)發(fā)展。

一、課堂教學(xué)改革

目前“土力學(xué)”課堂實(shí)際教學(xué)中存在一些問(wèn)題，總結(jié)如下：

1.課程知識(shí)點(diǎn)多并且零散

“土質(zhì)學(xué)”與“土力學(xué)”研究?jī)?nèi)容較多，不光要學(xué)習(xí)土的物理和力學(xué)性質(zhì)，還要分析土的強(qiáng)度、滲透、變形、整體穩(wěn)定性等問(wèn)題，需要掌握的概念和理論較多。如何對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，理順各個(gè)知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，提高學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系的整體把握至關(guān)重要。

2.計(jì)算較多并且難度大

土作為天然的、不連續(xù)的三相堆積物，其物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，針對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算時(shí)不光要進(jìn)行各種假設(shè)，還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，計(jì)算步驟多、工作量大。因此，在教學(xué)中讓學(xué)生保持思路清晰、“知其然并知其所以然”就顯得格外重要。

3.傳統(tǒng)教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

“土力學(xué)”作為一門(mén)力學(xué)課，在教學(xué)中很容易陷入晦澀難懂的理論中，學(xué)生也經(jīng)常會(huì)為了學(xué)而學(xué)，學(xué)習(xí)興趣降低，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。而改變教學(xué)思路，改進(jìn)教學(xué)方法，樹(shù)立正確的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。

二、改革措施

總的來(lái)說(shuō)，“土力學(xué)”是一門(mén)概念和力學(xué)計(jì)算并重的課程，教學(xué)中學(xué)生普遍反映課程難度較大，往往概念還沒(méi)有完全理解就要開(kāi)始進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。針對(duì)這些問(wèn)題，“土力學(xué)”課堂教學(xué)應(yīng)進(jìn)行如下改革：

1.精煉教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)應(yīng)用型本科院校的學(xué)生特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)中弱化部分枯燥且工程實(shí)踐中無(wú)法直接應(yīng)用的理論研究，強(qiáng)化公式的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生感受到這是一門(mén)涉及常見(jiàn)工程問(wèn)題，用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程的有用學(xué)科，而不是枯燥的力學(xué)課。因此，教學(xué)中需結(jié)合注冊(cè)巖土工程師的考試內(nèi)容，加強(qiáng)“土力學(xué)”的工程應(yīng)用教學(xué)。比如，黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、土粒間的相互作用、土的結(jié)構(gòu)等偏細(xì)觀理論分析的地方，在教學(xué)中只做簡(jiǎn)單介紹；對(duì)于公式推導(dǎo)復(fù)雜的，如附加應(yīng)力的計(jì)算公式推導(dǎo)、不同土的臨界水力梯度的公式推導(dǎo)等，只需介紹推導(dǎo)過(guò)程的思路、理論來(lái)源等情況，讓學(xué)生理解公式整體推導(dǎo)過(guò)程，而不必拘泥于具體計(jì)算步驟，從宏觀上把握知識(shí)點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)其最終應(yīng)用方向和應(yīng)用的計(jì)算方法。

2.調(diào)整概念背誦和計(jì)算的比重

“土力學(xué)”中概念很多，要求學(xué)生背誦還是不背？這是一個(gè)問(wèn)題。但是，根據(jù)注冊(cè)巖土工程師考試的情況，基礎(chǔ)考試為閉卷考試，考試題型全部為選擇題；而專(zhuān)業(yè)考試為開(kāi)卷考試，考生可以攜帶正規(guī)出版社出版的規(guī)范和參考書(shū)，因此概念的背誦并不是重點(diǎn)，重點(diǎn)在于概念的理解和掌握。但并不能因?yàn)榻档蛯?duì)概念的背誦而弱化對(duì)概念的講解，基本概念的掌握還是非常重要的，是后面計(jì)算的基石。因此，在課堂教學(xué)中要強(qiáng)化學(xué)生對(duì)概念的理解，通過(guò)工程應(yīng)用介紹和計(jì)算加深學(xué)生對(duì)概念的掌握，加大各種題型的講解，使得知識(shí)點(diǎn)之間能夠融會(huì)貫通，而不是死記硬背。

3.教學(xué)方式多樣化，注重實(shí)踐教學(xué)

“土力學(xué)”每一章會(huì)講解土的某一個(gè)方面的性質(zhì)，有的基礎(chǔ)理論較多，有的計(jì)算較多，有的還涉及實(shí)驗(yàn)。因此，針對(duì)不同章節(jié)特點(diǎn)，采用不同的教學(xué)方法，包括圖片、視頻等視覺(jué)強(qiáng)化、啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)等。不過(guò)“土力學(xué)”每一章的知識(shí)最終都是為了解決實(shí)際工程中土的某個(gè)問(wèn)題而采取的研究，因此每一章的知識(shí)點(diǎn)都通過(guò)常見(jiàn)或典型的工程實(shí)例引入，深入淺出，從理論到實(shí)際，把一個(gè)個(gè)看似晦澀難懂但很重要的概念轉(zhuǎn)化為實(shí)用的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生不光知其然，并能知其所以然，這樣對(duì)每一章內(nèi)容的理解都可以高屋建瓴。比如：土壓力可以跟基坑支護(hù)工程、樓倒倒事故等結(jié)合起來(lái)；土的滲透跟美國(guó)Teton壩事故、大壩滲漏、降排水工程等結(jié)合起來(lái)；土中應(yīng)力和土的壓縮放到一起，解釋其在工程中地基沉降量計(jì)算中各自扮演的作用，等等。

三、課堂及課后練習(xí)題改革

“土力學(xué)”作為力學(xué)課，需要進(jìn)行大量的計(jì)算，因此需要的例題和練習(xí)題都特別多。課堂例題和課后習(xí)題是“土力學(xué)”學(xué)習(xí)中非常重要的一環(huán)，一方面可以加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，鞏固學(xué)習(xí)效果，另一方面可以鍛煉學(xué)生利用該理論進(jìn)行工程應(yīng)用的能力。目前各個(gè)不同版本的教材提供的例題和課后練習(xí)題都千篇一律，考察的知識(shí)點(diǎn)都比較死板且有一定局限性。反觀注冊(cè)巖土工程師考試的內(nèi)容，題目設(shè)置更加貼近工程實(shí)際，且題目?jī)?nèi)容靈活多變，在“土力學(xué)”教學(xué)中是值得借鑒和學(xué)習(xí)的。因此，“土力學(xué)”的課堂及課后練習(xí)題主要進(jìn)行如下改革：

首先，根據(jù)題目難度和考察內(nèi)容，將課堂例題和課后練習(xí)題都分為兩大類(lèi)——基礎(chǔ)題和提高題?；A(chǔ)題選擇難度較低、知識(shí)點(diǎn)考察較單一的題目，歷年的教材和多年的教學(xué)中已經(jīng)積累了很多此類(lèi)題目?；A(chǔ)題適用于每個(gè)知識(shí)點(diǎn)講完后的鞏固和練習(xí)，因?yàn)樯婕爸R(shí)點(diǎn)單一，學(xué)生可以迅速上手，利用剛學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)順利解題，同時(shí)加深對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的理解。但是光練習(xí)基礎(chǔ)題，知識(shí)點(diǎn)之間的交叉應(yīng)用和融會(huì)貫通還無(wú)法做到，因此提高題的設(shè)計(jì)非常必要。這部分題目可以從注冊(cè)巖土工程師考試的龐大習(xí)題集中獲得，選擇土力學(xué)方向難度適中的若干題目，主要考查知識(shí)點(diǎn)，按照章節(jié)分類(lèi)。這部分題目比基礎(chǔ)題難一些，不似基礎(chǔ)題有固定的模式，考察方式更加靈活，并且都和工程實(shí)際應(yīng)用相關(guān)，學(xué)生在做題的過(guò)程中可以體會(huì)到理論知識(shí)如何在工程實(shí)踐中應(yīng)用。因此，學(xué)生掌握基礎(chǔ)題之后，進(jìn)行提高題的講解和練習(xí)非常有必要。提高題有的設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)較多，可以放在每章結(jié)束后，或某方向知識(shí)點(diǎn)講完后進(jìn)行練習(xí)。一方面加深了知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用，另一方面為學(xué)生將來(lái)工作后參加執(zhí)業(yè)考試打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

其次，根據(jù)工程案例，設(shè)計(jì)部分工程案例計(jì)算。這部分題目可以基于課堂上引入的典型工程實(shí)例來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。比如，擋土墻上的土壓力，可以結(jié)合樓倒倒事故設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行土壓力計(jì)算，分析樓倒塌的原因和受力大?。坏鼗茐?，結(jié)合加拿大特朗斯康谷倉(cāng)，設(shè)置土層參數(shù)，計(jì)算抗剪強(qiáng)度，分析土層狀態(tài)等。這些案例教學(xué)有利于提高學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力，真正做到學(xué)以致用。

通過(guò)多年“土力學(xué)”的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合“土力學(xué)”的課程特點(diǎn)，在課堂教學(xué)和習(xí)題設(shè)置上參考注冊(cè)巖土工程師考試的人才培養(yǎng)思路和考核方法，將本科教學(xué)的內(nèi)容和執(zhí)業(yè)資格考試的內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，真正貫徹應(yīng)用型本科教學(xué)的應(yīng)用精神，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也為學(xué)生將來(lái)的職業(yè)發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］盧延浩.土力學(xué)（第二版）［M］.南京：河海大學(xué)出版社，2005.

［2］李廣信.奇談怪論土力學(xué)［J］.巖土工程界，2003，6（8）：24－26.

［3］熊浩.巖土工程類(lèi)課程案例教學(xué)方法探索［J］.高等建筑教育，2017，26（4）：64－66.