土力學(xué)課程思政教學(xué)方法探索

馮錦艷

摘要：對標(biāo)國家一流本科課程“兩性一度”要求，北京航空航天大學(xué)基礎(chǔ)工程課程突出機場跑道巖土工程特色，融入建筑責(zé)任、環(huán)境保護等思政案例，將理論知識與工程實踐相結(jié)合，制作北京大興國際機場“四型機場”建設(shè)及BIM應(yīng)用等工程案例，錄制“山區(qū)機場建設(shè)”專題課視頻，設(shè)置樁基礎(chǔ)設(shè)計以及道基道面無損檢測試驗，提高學(xué)生的認(rèn)知水平和動手能力。采用小組學(xué)習(xí)與多維度課程評價模式，要求學(xué)生完成不同難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，旨在為機場建設(shè)和管理培養(yǎng)高端復(fù)合型人才。

關(guān)鍵詞：一流課程;基礎(chǔ)工程;機場跑道;工程案例;評價體系

中圖分類號：G6420;TU4 ? 文獻標(biāo)志碼：A ? 文章編號：1005-2909（2021）06-0075-07

2020年，教育部推出首批國家級一流本科課程，這是教育部在2018年新時代中國高等學(xué)校本科教育工作會議上明確提出“淘汰水課”“打造金課”，啟動一流本科課程建設(shè)“雙萬計劃”以來，國家級五大“金課”首次一并亮相。首批國家級一流本科課程共計5 118門，包括線上一流課程1 875門、虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程728門、線下一流課程1 463門、線上線下混合式一流課程868門和社會實踐一流課程184門 [1]。

高校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)要突出專業(yè)的實踐性特點，周緒紅院士[2]在2020年提出，現(xiàn)階段高等工程教育改革的重點是，在“整體工程觀”視野下回歸工程實踐，著力構(gòu)建“工程范式”的課程，實現(xiàn)理論與實踐的融合、知識與能力的協(xié)同、技術(shù)因素與非技術(shù)因素的綜合。土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)要積極推進教學(xué)改革，不斷強化本科教學(xué)，堅持“立德樹人”，為黨育人，為國育才，培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

基礎(chǔ)工程課程是土木工程專業(yè)的核心必修課。北京航空航天大學(xué)（以下簡稱“北航”）的基礎(chǔ)工程課程依托學(xué)校的航空航天特色優(yōu)勢，突出機場跑道巖土工程特色，經(jīng)過11輪的改革建設(shè)與不斷完善，對標(biāo)線下一流課程建設(shè)要求，著眼課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，于2020年獲批北航第一批一流本科課程建設(shè)項目，取得了一定的建設(shè)成果。

一、課程特色與人才培養(yǎng)定位

北京航空航天大學(xué)一直以來大力促進空天信學(xué)科的融合發(fā)展，航空宇航科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等為A+學(xué)科，國際影響力顯著提升。

依托北京航空航天大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢，土木工程專業(yè)定位于智慧機場建設(shè)與智能監(jiān)測，致力于為“交通強國”培養(yǎng)高端復(fù)合型人才，在2021年度泰晤士高等教育中國學(xué)科評級中，北航的土木工程專業(yè)評級為A+[3]?；A(chǔ)工程課程作為土木工程人才培養(yǎng)的核心課程，在突出機場跑道巖土工程特色的基礎(chǔ)上，通過課堂講授、創(chuàng)新試驗、工程案例研討、學(xué)科前沿問題討論等教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷提高學(xué)生理論聯(lián)系工程實踐的能力，提升學(xué)生的動手能力和認(rèn)知水平，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)機場建設(shè)與管理的卓越工程師，為“平安、綠色、智慧、人文四型機場”的建設(shè)和發(fā)展培養(yǎng)高端復(fù)合型人才（圖1），對標(biāo)一流課程建設(shè)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度要求。

二、 課程改革與建設(shè)內(nèi)容

北航的基礎(chǔ)工程課程對標(biāo)線下一流課程高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度要求，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、課程試驗以及討論等環(huán)節(jié)進行了改革，取得了一定的建設(shè)成果。

（一） 思政元素的融入

基礎(chǔ)工程是所有建筑物的基礎(chǔ)，具有決定性作用，與工程建設(shè)安全息息相關(guān)。高等教育土木工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)具有建設(shè)責(zé)任感，確保工程的安全性，尤其是隨著“一帶一路”倡議的提出，土木工程專業(yè)學(xué)生遍布世界各地，更應(yīng)強化愛國主義精神教育，提高學(xué)生的思想政治覺悟，樹立正確的人生觀、世界觀、價值觀，將綠色、智慧等理念融入工程實踐中去，共建人類命運共同體。

結(jié)合專業(yè)特點和工程實踐，基礎(chǔ)工程課程制作了3個思政案例視頻供學(xué)生課上討論及課下學(xué)習(xí)。

思政案例1

建筑主體質(zhì)量責(zé)任解讀：讓學(xué)生了解《建筑工程五方責(zé)任主體項目負(fù)責(zé)人質(zhì)量終身責(zé)任追究暫行辦法》（建質(zhì)〔2014〕124號）文件要求，了解五方責(zé)任以及工程終身制，加強安全教育，倡導(dǎo)廉潔工程。

思政案例2

土木工程中的環(huán)境保護問題：結(jié)合《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國辦發(fā)〔2017〕19號）以及《中華人民共和國環(huán)境保護法》，讓學(xué)生了解工程建設(shè)中的環(huán)境保護問題，倡導(dǎo)綠色建筑，了解工程建設(shè)中的環(huán)境影響評價環(huán)節(jié)和相關(guān)內(nèi)容。

思政案例3

巖土工程事故與責(zé)任分析：以昆明長水機場和杭州地鐵1號線湘湖站北二基坑事故為例，講解工程事故的原因，加強學(xué)生的建設(shè)責(zé)任安全教育，提高運用專業(yè)知識解決實際工程問題的能力。

（二）課程內(nèi)容建設(shè)

北航基礎(chǔ)工程課程依托學(xué)校航空航天優(yōu)勢以及學(xué)院交通運輸平臺，突出機場跑道巖土工程特色，為“四型機場”建設(shè)培養(yǎng)高端復(fù)合型人才，服務(wù)交通強國戰(zhàn)略。

機場作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是交通強國的利器。根據(jù)民航強國建設(shè)總體目標(biāo)，到2035年將實現(xiàn)從單一的航空運輸強國向多領(lǐng)域的民航強國跨越，到2050年將實現(xiàn)由多領(lǐng)域的民航強國向全方位的民航強國跨越，全面建成保障有力、人民滿意、競爭力強的民航強國[4]。在未來的航空發(fā)展中，我國潛在的機場建設(shè)需求超過2 000個，具有廣闊的建設(shè)空間，因此，對學(xué)生的培養(yǎng)要著眼于“四型機場”建設(shè)。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與實際工程，制作了基礎(chǔ)工程課程的三個工程案例視頻，以及一堂“山區(qū)機場建設(shè)”專題視頻課供學(xué)生學(xué)習(xí)討論，幫助學(xué)生深入了解四型機場、山區(qū)機場以及智慧機場的內(nèi)涵，為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)培養(yǎng)復(fù)合型人才。

1.工程案例建設(shè)

基礎(chǔ)工程課程教學(xué)中，通過制作三個案例視頻，強化理論知識與實際工程的結(jié)合，加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展動態(tài)，為學(xué)生提高專業(yè)知識水平和繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)，得到了學(xué)生的認(rèn)可。

工程案例1

北京大興國際機場——空港建設(shè)新標(biāo)桿：北京大興國際機場是“四型機場”建設(shè)的先行者[5-8]。課程案例從“平安、綠色、智慧、人文”入手，分別介紹北京大興國際機場在綠色選址、跑道設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、水處理、交通運輸?shù)确矫娴那闆r，讓學(xué)生在了解“四型機場”內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程課程的重要知識點，如強夯法、基坑支護等。

工程案例2

BIM技術(shù)在北京大興國際機場中的應(yīng)用：北京大興國際機場建設(shè)運用了BIM等智能建造技術(shù)，通過碰撞檢測、模擬施工、模擬安裝對技術(shù)方案進行優(yōu)化，解決了施工難題和安全隱患，完成了航站樓復(fù)雜的裝修工程。住建部印發(fā)的《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司2020年工作要點》[9]明確指出，“試點推進BIM審圖模式”以及“推動BIM技術(shù)在工程建設(shè)全過程的集成應(yīng)用”。通過對案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解BIM技術(shù)以及建筑業(yè)的信息化水平，為未來就業(yè)和繼續(xù)深造奠定良好基礎(chǔ)。

工程案例3

攀枝花保安營機場滑坡事故分析：攀枝花保安營機場是高填方機場，其中12#邊坡從2000年機場建設(shè)開工到2019年6月，先后發(fā)生了5次較大規(guī)模的滑動和2次強烈變形[10]，其中2011年6月25日機場被迫停航，經(jīng)過加固處理后于2013年6月29日復(fù)航。攀枝花保安營機場12#邊坡采用非常復(fù)雜的加固技術(shù)進行處理，加固方案由鄭穎人院士和王恭先大師聯(lián)手完成，工程在設(shè)計上增加了兩層防水層，并在回填土邊緣增設(shè)了排洪溝，修建了1 600米的排水平峒。機場跑道填筑體邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索墩、預(yù)應(yīng)力錨索框架進行加固;喻家坪老滑坡通過在中后部布置兩排抗滑樁、前緣布設(shè)樁板墻、修建截排水溝進行加固，其中后排樁為埋入式樁，樁截面尺寸及樁長為 2.8 m×3.8 m×40 m，樁間距6 m，前排樁為懸臂樁，樁截面尺寸及樁長為3.0 m×4.0 m× 42 m，樁間距6 m;邊坡45 m的擋墻加筋土分五級回填，填方治理總高度為55米[10]。通過這一案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了機場邊坡的破壞形式，掌握了機場跑道地基填土的壓實方法、機場邊坡穩(wěn)定性的計算方法，了解了邊坡常用的加固措施以及排水設(shè)置。

2.“山區(qū)機場建設(shè)”專題課

錄制基礎(chǔ)工程課程“山區(qū)機場建設(shè)”專題課視頻資料供學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生了解普通機場建設(shè)與山區(qū)機場建設(shè)的主要區(qū)別，以及山區(qū)機場的建設(shè)流程，專題課內(nèi)容主要包括：

（1）國內(nèi)外機場建設(shè)發(fā)展歷程：詳細(xì)介紹國外和國內(nèi)機場建設(shè)的各個發(fā)展階段，從機場道基道面不斷改進、航站樓的發(fā)展到民航組織的規(guī)范化管理等。

（2）山區(qū)機場與普通機場建設(shè)的主要區(qū)別：山區(qū)機場與普通機場建設(shè)的主要區(qū)別在于山區(qū)機場建設(shè)存在高填方邊坡，因此工程的設(shè)計、施工以及監(jiān)測更加復(fù)雜。講解兩類機場從地質(zhì)勘察到地基處理、邊坡支護以及邊坡排水等方面的內(nèi)容。

（3）重慶江北國際機場第三跑道（ T3） 擴建工程：強化工程應(yīng)用，通過具體案例詳細(xì)講解機場跑道地質(zhì)勘察內(nèi)容、地基處理方法、地基土壓實、邊坡支護、邊坡排水以及監(jiān)測等內(nèi)容。

（三） 創(chuàng)新試驗建設(shè)

試驗是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，通過對試驗內(nèi)容進行設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生實施并完成，以此強化學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，提高學(xué)生的動手能力和認(rèn)知水平，不斷提升團隊協(xié)作能力。

基礎(chǔ)工程課程一個重要且不易被理解的教學(xué)內(nèi)容就是樁基礎(chǔ)，為此，設(shè)置創(chuàng)新試驗“機場航站樓樁基礎(chǔ)設(shè)計”。學(xué)生根據(jù)給定工況以及地質(zhì)資料，利用模型箱、砂土以及紙板等材料，設(shè)計樁基礎(chǔ)的類型、幾何尺寸、斷面形式等。制作完成后進行加載試驗，量測樁基礎(chǔ)的沉降量，以此加深學(xué)生對樁基礎(chǔ)內(nèi)容的理解。

為了適應(yīng)土木工程信息化的發(fā)展，使學(xué)生了解行業(yè)中的信息化設(shè)備及其應(yīng)用，配置基礎(chǔ)工程課程第二個試驗內(nèi)容“道基道面無損檢測”。學(xué)生使用探地雷達探測校內(nèi)道路結(jié)構(gòu)層的厚度以及存在的地下缺陷，了解探地雷達無損檢測的基本原理、應(yīng)用以及結(jié)果的處理。

（四） 多維度評價方法

北航基礎(chǔ)工程課程成績采用多維度綜合評價方法，評分項目包括課堂討論、創(chuàng)新試驗、課后大作業(yè)以及期末考試四個環(huán)節(jié)，弱化期末考試成績，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

為了使課程滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，課程采用學(xué)生小組Group學(xué)習(xí)模式，即開課時選定組長，其他學(xué)生通過抽簽方式與組長組成小組，每組4人左右，小組成員集中參加課堂學(xué)習(xí)，共同完成課堂討論、創(chuàng)新試驗以及大作業(yè)等，通過小組模式能夠完成較高難度的學(xué)習(xí)任務(wù)。在評價體系中，以小組共同完成的評分科目考慮了個體差異，將評分項分為小組分和個人分，具體如表1所示。

三、 課程中的“兩性一度”

按照基礎(chǔ)工程線下一流本科課程“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)和完善，取得了一定的成績。

（一） 高階性

滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，針對學(xué)生個體學(xué)習(xí)差異，分三個層次逐步提高課程教學(xué)難度。

（1）第一層次為日常授課內(nèi)容，一般學(xué)習(xí)難度，學(xué)生均需滿足學(xué)習(xí)要求，旨在完善學(xué)生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)體系，滿足學(xué)生參加研究生入學(xué)考試以及行業(yè)注冊考試要求，為學(xué)生繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)，培養(yǎng)優(yōu)秀的土木工程師。

（2）第二層次為創(chuàng)新試驗和課后大作業(yè)，中等學(xué)習(xí)難度，學(xué)生通過小組分工協(xié)作完成。創(chuàng)新試驗要求學(xué)生根據(jù)試驗要求設(shè)計試驗方案，解決試驗中出現(xiàn)的問題，對試驗結(jié)果進行合理分析，提升學(xué)生的理論認(rèn)知和動手能力。課后大作業(yè)要求學(xué)生解讀工程背景，將理論知識與行業(yè)規(guī)范相結(jié)合，采用電算方法完成設(shè)計要求，進一步提升學(xué)生對理論知識的認(rèn)知，幫助學(xué)生了解行業(yè)規(guī)范，熟悉電算計算方法。

（3）第三層次為工程案例與學(xué)科前沿話題討論，高等學(xué)習(xí)難度，學(xué)生需要通過查閱相關(guān)文獻才能不同程度地完成討論。課程教學(xué)中通過融入北京新機場工程建設(shè)等案例，幫助學(xué)生了解行業(yè)前沿;結(jié)合課題組承擔(dān)的科研項目，提煉可供本科生討論的專業(yè)前沿話題，如“直升機作用下的場坪變形快速評價探討”和“智慧機場建設(shè)中的巖土工程問題”等，引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻進行深入研究，為能力突出的學(xué)生提供參加研究生科研組會以及科研項目的機會，為學(xué)生本碩一體化培養(yǎng)以及繼續(xù)深造提供支撐，培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才。

（二） 創(chuàng)新性

基礎(chǔ)工程課程依托北航航空航天學(xué)科優(yōu)勢以及學(xué)院交通運輸平臺，突出機場跑道巖土工程特色，制作北京大興國際機場等相關(guān)工程案例，錄制“山區(qū)機場建設(shè)”專題課視頻，設(shè)置機場類相關(guān)專業(yè)前沿討論話題，布置機場相關(guān)創(chuàng)新試驗以及機場航站樓基礎(chǔ)形式設(shè)計大作業(yè)，不斷完善課程特色建設(shè)。

基礎(chǔ)工程課程教學(xué)中將理論授課與創(chuàng)新試驗以及工程案例實踐課堂相結(jié)合，豐富教學(xué)形式;采用小組學(xué)習(xí)模式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍學(xué)習(xí)氛圍;課程成績采用小組與個人、平時與期末多維度結(jié)合的評價模式，能更合理地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，有助于課程建設(shè)的不斷改進和完善。

（三） 挑戰(zhàn)度

基礎(chǔ)工程課程注重學(xué)生能力的培養(yǎng)和提高，在滿足學(xué)生正常培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上，分層次提高教學(xué)內(nèi)容的難度，即滿足一般挑戰(zhàn)度要求，具體如下。

（1）中等挑戰(zhàn)度：包括創(chuàng)新試驗設(shè)計和課后大作業(yè)，學(xué)生需要查閱資料，完成試驗方案設(shè)計，進行試驗，并對試驗結(jié)果進行合理分析，對失敗的試驗進行總結(jié)和再設(shè)計，以此提升學(xué)生的認(rèn)知水平和動手能力。課后大作業(yè)則要求學(xué)生解讀工程背景，將理論知識與行業(yè)規(guī)范、實際施工相結(jié)合，要求學(xué)生在極短的時間內(nèi)學(xué)習(xí)一種電算方法，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)技能，加深學(xué)生對工程的認(rèn)知。學(xué)習(xí)內(nèi)容具有一定的難度，40%的學(xué)生無法獨立完成，可通過小組分工協(xié)作的方式來完成。

（2）高等挑戰(zhàn)度：包括創(chuàng)新工程案例與學(xué)科前沿話題討論，學(xué)生需要查閱文獻，追蹤研究脈絡(luò)，才能提出較為合理的意見或者建議。所有學(xué)生均可不同程度地完成，10%左右的學(xué)生可以較好地完成，對完成較好的學(xué)生可提供參加科研的機會，為學(xué)生繼續(xù)深造創(chuàng)造條件。

四、 課程建設(shè)總結(jié)

北航基礎(chǔ)工程課程對標(biāo)國家線下一流本科課程“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過不斷建設(shè)與完善，取得一定的成效。

（1）制作有關(guān)工程責(zé)任、環(huán)境保護、工程事故等思政案例視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)，加強學(xué)生的安全生產(chǎn)責(zé)任意識，培育綠色建筑、智慧建造等新理念，為黨育人，為國育才。

（2）通過北京大興國際機場工程案例、山區(qū)機場建設(shè)專題課、創(chuàng)新試驗以及基礎(chǔ)設(shè)計大作業(yè)，不斷凸顯北航機場巖土工程特色，為機場建設(shè)培養(yǎng)高端復(fù)合型人才。

（3）將學(xué)生小組學(xué)習(xí)模式與多維度評價體系相結(jié)合，并貫穿課程始終，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程質(zhì)量，對學(xué)生該課程教學(xué)評分為92.83分（學(xué)校平均分90.15分）。

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Abstract： In accordance with the requirements of the National First-class undergraduate course of innovation， high order and challenge， the course of foundation engineering in Beihang University highlights the characteristics of airport runway geotechnical engineering. Three ideological and political education cases such as construction responsibility， environmental protection have been made. The course combines theoretical knowledge with engineering practice， engineering cases such as Beijing Daxing International Airport and BIM application have been made， and the video of special course of mountain airport construction has been recorded. Two innovative experiments of the pile foundation design and the nondestructive testing of the pavement have been set up to improve students’ cognitive limit and hands-on limit. The learning groups and multi-dimensional evaluation mode has been adopted to meet the learning requirements of different difficulty levels and cultivate high-end interdisciplinary talents for airport construction and management.

Key words： first-class course; foundation engineering; airport pavement; project case; evaluation system

（責(zé)任編輯 王 宣）

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