工科課程思政的探索與實踐
——以“土力學”課程為例

楊曉東，陳冬梅，米紅林,2，納曼·麥麥提

（1.喀什大學土木工程學院,新疆喀什 844000；2.上海電子信息職業(yè)技術學院機械與能源工程學院，上海 201411）

0 引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調指出：要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人.[1]教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》[2]也指出，高校要深化教育教學改革，充分挖掘各類課程思想政治資源，發(fā)揮好每門課程的育人作用，全面提高人才培養(yǎng)質量.本文以筆者在喀什大學土木工程學院教授的“土力學”課程為例，通過系統(tǒng)梳理“土力學”的具體教學內(nèi)容，遵循課程特點和學習方法，深度挖掘思想政治元素，探索和實踐課程思政教學新模式，以期達到潤物無聲的育人效果.

1 “土力學”課程概述

“土力學”是一門專業(yè)基礎課，房屋、堤壩、道路、橋梁、隧道、邊坡等穩(wěn)定問題，都離不開土力學的知識.土力學是依靠材料力學、流體力學等基礎知識和土工試驗技術來研究土的工程特性并有效解決土的工程性問題有關的學科.與其他力學相比，土力學研究的對象“土”非常復雜，要用經(jīng)典的力學知識來解決與之相關的問題必須進行假設，得出的理論公式當中還存在很多經(jīng)驗參數(shù)，有時計算出的理論結果與實測值也存在較大誤差，初學者要善于學會如何運用唯物辯證法分析和看待土力學學科問題，抓住矛盾的主要面，善于用理論指導實踐，同時將實踐中得出的經(jīng)驗上升到理論的高度進行分析與總結，做到理論和實踐相結合.“土力學”課程[3]內(nèi)容主要包含土的三相組成、基本物理性質和分類，土中自重、附加應力計算，土的滲透、變形和強度特性，淺基礎的地基承載力、土坡的穩(wěn)定和擋墻土壓力幾類工程問題.土力學注重在實踐中與時俱進.巖土工程實踐中，如何正確執(zhí)行規(guī)范的條文也需要土力學原理的支撐.因此土力學涉及內(nèi)容量大面廣，具有很強的工程實踐性，許多規(guī)范的應用都需要土力學原理加以解釋.

2 “土力學”課程中的思政元素挖掘與融入

“土力學”具有很強的工程實踐性，絕大多數(shù)的土建工程都離不開土力學知識的運用，清華大學李廣信教授認為“哲學植根于巖土，巖土充滿了哲學”[4]，土力學研究的對象就是“土”，這對挖掘“土力學”課程思政元素提供了很好的指引.根據(jù)“土力學”的課程特點、教學內(nèi)容、學習方法，將思政元素總結為工程倫理、唯物辯證思維、專業(yè)自信、勞動教育以及科學創(chuàng)新5 類[5].結合不同章節(jié)的教學內(nèi)容安排，設計了有針對性的課程思政教學案例，將這些元素有機地融入課堂教學，探索構建“土力學”課程思政教學新模式.

2.1 工程倫理

“土力學”課程面向的是與土木工程相關專業(yè)的學生，未來這些學習者會成為以工程建設為職業(yè)的工程師.我國是工程大國，正在發(fā)展為工程強國.實踐證明，工程尤其是大工程，不單單是自然科學技術的運用，還涉及人文、道德、社會和生態(tài)等諸多方面的問題[6].在講授緒論部分時，結合“土力學”課程特點，可列舉基坑坍塌、樓房傾倒、隧道塌方、邊坡失穩(wěn)和路基沉陷等工程問題，指出這些問題中不乏工程師沒有按規(guī)范進行勘察設計的，有偷工減料的，有貪污腐敗的，有犧牲生態(tài)環(huán)境而換取眼前利益的，也有不實事求是將其他工程項目照搬照抄過來的.典型案例就是加拿大特朗斯康谷倉傾倒事件.谷倉自重2萬噸，建成當年裝了3.18 萬噸谷物時，出現(xiàn)大幅沉降，24 小時內(nèi)谷倉西端下沉7.32 m，東端上抬1.52 m，上部筒倉完好.事后調查發(fā)現(xiàn)：責任方對谷倉地基土事先未做勘察、試驗與研究，而是采用臨近地基土試驗結果計算得到的地基承載力應用到此谷倉.事件正是因為工程技術人員違背職業(yè)操守造成了巨大的經(jīng)濟損失.該起事故的原因分析離不開土力學原理的應用，教學中可結合案例原因分析，教育引導學生要有工程倫理.

2.2 唯物辯證法思維

唯物辯證法是人們認識世界和改造世界的根本方法[7].土力學是認識“土”、改造“土”的一門學科，研究和學習土力學離不開唯物辯證法思維.教學內(nèi)容中，土顆粒間的相互作用、土體中的顆粒骨架與土中水的相互作用、土與基礎間的相互作用、土與擋土墻間的相互作用等知識點可結合唯物辯證法的對立統(tǒng)一規(guī)律加以闡釋.例如土顆粒間的相互作用使得土顆粒間發(fā)生位移、轉動、重排列，土顆粒間的排列方式形成土的結構，進而影響土的性狀.再如土體中的顆粒骨架與土中水的相互作用，產(chǎn)生了土力學中一些重要的理論，如Terzaghi 的有效應力原理、Darcy 定律、Coulomb 強度理論等；土的礦物組成、土中含水量、土的應力應變關系、土的滲透破壞、土坡和地基的穩(wěn)定等知識點可結合唯物辯證法的量變質變規(guī)律加以闡釋，例如當土中含水量達到液限時，土體會轉變?yōu)榱鲃訝顟B(tài).再如土中的剪應力達到土體的抗剪強度時，土體就會發(fā)生破壞；土的形成、壓縮固結、沉降變形，可結合唯物辯證法的否定之否定規(guī)律加以闡釋，例如土是由巖石經(jīng)過風化形成的，而土經(jīng)過漫長的地質作用又會轉化為巖石.再如，土體在受荷載作用時，會產(chǎn)生變形，這個過程土體在不停地改變自身、否定自身，而當荷載卸除時，土體又會恢復部分變形，肯定前一時刻的自己.

2.3 專業(yè)自信

在學習“土力學”之前，學生們學習了經(jīng)典力學等課程，于是會認為我們可以通過精確的計算認識和預測世界.然而土力學中卻存在大量的假設、近似和經(jīng)驗公式，使得學生們陷入了迷惘，如土的變形模量E0與壓縮模量ES，二者理論關系是E0=βES(β≤1)，可根據(jù)實測E0往往是ES的幾倍，原因就是土是一種非常復雜的材料，兩種模量試驗條件不同，試驗過程中存在某些難以考慮的因素，導致二者的理論關系難以反映其實際關系，計算結果和工程實際存在的誤差使學生們的自信受到打擊.課堂上可結合具體工程案例運用土力學原理進行分析處理，就像中醫(yī)看病一樣，其特點是：天地人時，宏觀把握，望聞問切，綜合判斷，辨證施治，隨時調整，因人制宜，同病異泊.[5]這種辯證統(tǒng)一的認識無疑是科學的、先進的.列舉運用土力學知識攻克的一些工程難題，如我國的高鐵軌道沉降變形控制所用到的地基變形知識、超級工程（超高建筑，三峽大壩，港珠澳大橋，城市地鐵）修建基礎涉及的地基承載力知識等，特殊土地區(qū)的地基處理問題等都離不開土力學知識的運用.喀什大學地處南疆，這里分布有廣泛的鹽漬土，鹽漬土危害成為當?shù)氐湫偷墓こ滩『栴}，它對水利、交通、工業(yè)和民用建筑、市政管網(wǎng)等都造成了不利影響，學習土力學知識可以有助于我們解決和克服當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展面臨的現(xiàn)實工程難題，樹立學生的自信心.課堂上還可以組織學生討論：“喀什作為經(jīng)濟特區(qū)、又是中巴經(jīng)濟走廊的起點，未來的工程規(guī)模不斷加大，即將規(guī)劃建設的地標建筑——喀什雙子塔拔地而起，掌握土力學知識的同學們可有哪些作為？”通過案例分析和問題討論樹牢學生的專業(yè)自信.

2.4 勞動教育

教育部印發(fā)《大中小學勞動教育指導綱要（試行）》[8]指出，普通高等學校要將勞動教育納入專業(yè)人才培養(yǎng)方案，明確主要依托課程，可在已有課程中專設勞動教育模塊.將勞動教育設于“土力學”實驗教學中，增強學生的勞動素養(yǎng).歷屆的實驗教學模式都是由實驗室老師提前制備土樣，將土試樣和實驗儀器整齊放置，學生按照既定步驟去操作完成，實際就是對理論結果的再現(xiàn)過程.現(xiàn)在突出學生課堂主體作用，實驗前，讓學生親自識土、取土、篩土、制土；實驗中，讓每個學生動手操作，分工合作，認真做好實驗記錄；實驗結束后，要求學生對實驗室儀器進行清理、擦拭以及歸置擺放等，全程對學生進行勞動教育.通過轉變實驗教學模式，引導學生樹立勞動光榮的價值理念.學生在實驗中的勞動參與度在實驗報告中會有充分體現(xiàn)，勞動的目的是讓學生摒棄浮躁之心，讓學生們認識到科學成果是勞動者創(chuàng)造的.

2.5 探索創(chuàng)新

創(chuàng)新是推動發(fā)展的重要的力量，土力學中許多理論都是在探索創(chuàng)新過程中發(fā)展起來的.針對課程教學內(nèi)容，可引導學生進行對比學習，在土的分類內(nèi)容中對比不同行業(yè)規(guī)范中土的分類，在土的強度內(nèi)容中對比室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗，在地基變形內(nèi)容中對比分層總和法和規(guī)范法，在土壓力內(nèi)容中對比朗肯、庫倫土壓力理論計算方法，在地基承載力內(nèi)容中對比公式法和經(jīng)驗法，在邊坡穩(wěn)定內(nèi)容中對比圓弧法和條分法等，培養(yǎng)學生樹立問題意識，探索創(chuàng)新方法.同時可列舉有關土力學問題創(chuàng)新方面取得的成果，例如在講到土坡穩(wěn)定內(nèi)容時，引入2019 年10 月長安大學張勤教授的研究團隊利用自主研發(fā)的北斗/GNSS 監(jiān)測測系統(tǒng)成功預警了甘肅省永靖縣的突發(fā)性滑坡事故，避免了人員財產(chǎn)的損失.

實驗教學過程中，可鼓勵學生自主進行實驗設計，構建以學生為主體的實驗課堂，可建立虛擬仿真實驗室，以開放性為原則，指導學生積極圍繞土力學問題開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目.以筆者指導的“南疆砂土液化機理研究”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為例，學生先提出與之有關的實際工程問題，自主設定實驗的控制和邊界條件，獨立解析試驗數(shù)據(jù)、構建理論模型、分析等，極大培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力.

3 “土力學”課程思政的教學實踐

《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，課程思政建設要在課堂教學中真正落地落實，要把課程思政融入課堂教學建設的全過程.[3]僅僅把思政元素的融入課堂教學還不夠，教師對待課堂的態(tài)度和課堂上的言談舉止也是潛移默化的課程思政，是最直接的課程思政[9].因此，要開展好“土力學”課程思政，在教學中應從多個方面加以實踐探索.

3.1 課堂管理

教師應該做到對課堂做足準備，不拖堂、不隨意調課或找人代課，對遲到、曠到、違反課堂紀律的學生進行批評教育，耐心細致的回答學生的問題疑惑、批改作業(yè)，公平、公正地給出學生綜合成績等.

3.2 融入過程

要將思政元素有效滲透到專業(yè)課教學內(nèi)容中.教師要抓住學生的心理，善于用語言、動作、情感的表達吸引住學生，力求給學生留下深刻印象.例如在介紹主動土壓力和被動土壓力概念時，初學者因為缺乏理解不容易記住，課堂上老師可以打個比方：某人在早高峰時段搭乘地鐵，他上車的時候要發(fā)揮被動土壓力；當?shù)罔F靠站車門打開有人下車時，他受到主動土壓力作用，這時他受到的壓力比上車時要小很多，但他需要站穩(wěn)腳跟，否則可能跌落車下.[5]可引入2009 年6月上海的13層樓倒塌事件，利用土力學原理從專業(yè)技術方面分析事故原因.有專家分析稱事故主要原因是，樓房因北側大量堆載、南側開挖基坑，南北兩側形成壓力差，土體發(fā)生由北向南的水平位移，此時樁基無法抵抗，發(fā)生斷樁傾倒；而另有專業(yè)人士分析，該樓之所以傾覆是因為地基土喪失穩(wěn)定破壞導致的.課堂上可讓學生針對兩種不同的觀點開展討論，通過學以致用增強學生的專業(yè)自信，同時結合事故處理結果，對學生們進行工程倫理教育.事故發(fā)生后，有關方面對臨近的“姊妹樓”展開了搶救，及時將倒塌的隱患排除，從中告誡學生們要從失敗中汲取經(jīng)驗教訓，學會用唯物辯證思維分析和解決問題.

3.3 教學方法與手段

要充分利用網(wǎng)絡教學平臺和資源，豐富教學手段.可實行翻轉課堂、混合式教學等方式，調動學生積極性，提升學生自主學習、創(chuàng)新思考的能力.例如，筆者在課堂上講了含水量和液限的知識點后，有同學提出當某一土體的飽和含水量大于液限，那么是不是可以認為該土體處于地下水位以下時，土體呈流動狀態(tài)、幾乎沒有強度，也就無法承受上部荷載的作用？問題一出，便有學生用現(xiàn)實案例反駁到：我們所建的工程幾乎都存在地下水，甚至有的淺基礎就處在地下水位以下，即便基礎下的土體飽和含水量大于液限，土體依然能夠承受上部荷載，這又做何解釋？一時間大家都犯了迷糊，只覺得雙方說的都有道理，可是這違背了科學理論的嚴謹性.針對這個問題筆者組織學生分組討論，允許學生手機查閱資料、借助雨課堂輔助教學平臺，將同學們的觀點以彈幕形式投屏，充分調動學生們的課堂積極性，利用現(xiàn)代信息技術手段增加課堂趣味性，激發(fā)學生的探索創(chuàng)新精神.通過討論，問題得以解決，原來液限是用擾動土進行測定的，即土體的原有結構已完全被破壞，而天然土身處原位，其結構沒有發(fā)生破壞時，仍可具有一定的強度.

4 結語

土力學是借助材料力學、流體力學等基礎知識和土工試驗技術來研究土的工程特性并有效解決土的工程性問題有關的學科，“土力學”課程具有很強的實踐性，內(nèi)容繁多，當中存在很多的假設、近似和經(jīng)驗公式，其中充滿了哲學；同時，課程知識涉及面廣，具備開展課程思政的有利條件.根據(jù)“土力學”的課程特點、教學內(nèi)容、學習方法，深入挖掘出工程倫理、唯物辯證思維、專業(yè)自信、勞動教育以及科學創(chuàng)新五類思政元素，提出通過抓好課堂教學管理、將思政元素滲透到專業(yè)課教學內(nèi)容中、豐富教學手段的方式將課程思政與課堂教學實現(xiàn)有機融合，通過探索和實踐，學生給筆者反饋到他們在“德智體美勞”方面有了進一步的認識和發(fā)展，達到了預期效果，同時也為工科課程思政建設提供了一些借鑒.