面向卓越工程師教育培養(yǎng)的《土力學(xué)》教學(xué)改革研究

宋興海 張?jiān)? 李桐棟 薛炳勇 孫文君 劉子苑

關(guān)鍵詞：卓越工程師;土力學(xué);教學(xué)改革

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”）是教育部貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》的重大改革項(xiàng)目，也是促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重大舉措，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。卓越計(jì)劃的內(nèi)涵是強(qiáng)調(diào)校企合作，引導(dǎo)行業(yè)、企業(yè)深度參與卓越工程人才的培養(yǎng)過程，突出對學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

現(xiàn)今，我國房地產(chǎn)事業(yè)和道路建設(shè)發(fā)展勢頭蒸蒸日上，由此帶來的基礎(chǔ)工程安全事故問題頻頻發(fā)生，因此對《土力學(xué)》課程教學(xué)工作提出了更加嚴(yán)苛的要求。在面向卓越工程師教育培養(yǎng)層面上更需要改進(jìn)，以跟上時(shí)代建設(shè)與科技建設(shè)的步伐。目前我校有土木工程、水利工程和交通工程學(xué)院等三個(gè)學(xué)院均開設(shè)了《土力學(xué)》課程，因此如何結(jié)合本校實(shí)際和專業(yè)特點(diǎn)，研究課程改革與實(shí)踐尤為必要。

一、土力學(xué)課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀分析

土力學(xué)的主要研究對象是土，是土木工程學(xué)科的一部分，它主要研究土的物理、力學(xué)性質(zhì)及其受荷載作用后強(qiáng)度、變形與穩(wěn)定性的變化規(guī)律。主要教學(xué)內(nèi)容有：土的物理性質(zhì)和工程分類、土的滲透性和滲流問題、土體中的應(yīng)力計(jì)算、土的變形特性和地基沉降計(jì)算、土的抗剪強(qiáng)度、擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力、土坡穩(wěn)定分析、地基承載力。該課程具有理論性強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。該課程的教學(xué)現(xiàn)狀如下：

（一）教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)銜接不足

過于強(qiáng)調(diào)寬口徑、大土木與通識(shí)教育的培養(yǎng)，忽視了與行業(yè)的銜接，職業(yè)導(dǎo)向不清。必須根據(jù)執(zhí)業(yè)工程師教育的目的來合理配置教學(xué)資源。課時(shí)安排太少，實(shí)踐學(xué)時(shí)不夠。我校土力學(xué)大部分專業(yè)為48學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)為6學(xué)時(shí)。這給各章學(xué)習(xí)的學(xué)時(shí)安排均很緊張，要想面面俱到是不可能的，因此必須精簡教學(xué)內(nèi)容。

（二）教學(xué)方式單一枯燥

目前土力學(xué)教學(xué)過程偏重對知識(shí)的灌輸，主要教學(xué)模式是教師講學(xué)生聽，互動(dòng)式教學(xué)環(huán)節(jié)少，學(xué)生聽起來覺得理論性太強(qiáng)、枯燥乏味。

（三）考核方式單一

目前土力學(xué)課程考核多以平時(shí)成績20%、作業(yè)成績10%和期末考試成績70%綜合評定。平時(shí)成績有的學(xué)生以應(yīng)付為主，來到課堂即得到了平時(shí)成績，不聽課不參與教學(xué)互動(dòng)也無所謂;作業(yè)有不少學(xué)生是抄襲的;期末考試多以突擊強(qiáng)化考前記憶來應(yīng)對考試。

二、教學(xué)改革方案

面向卓越工程師教育培養(yǎng)是教學(xué)改革的思路，和土力學(xué)最相關(guān)的工程師就是巖土工程師了。就目前注冊巖土工程師考試大綱所包括的11個(gè)章目來看，涉及的行業(yè)規(guī)范有40多種，基本理論都和土力學(xué)相關(guān)。通過把歷年真題、各種規(guī)范和土力學(xué)各章內(nèi)容對應(yīng)起來，以及網(wǎng)絡(luò)資源和工程案例，以形成豐富的實(shí)踐性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容和題庫。

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

對于土力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容改革，本單位廣泛學(xué)習(xí)了兄弟院校的教學(xué)成果和經(jīng)驗(yàn)，借鑒歸納了15個(gè)微課，見表1。這些微課視頻均為各章最重要的知識(shí)點(diǎn)，這樣豐富了教學(xué)手段，突出了重點(diǎn)，提高了學(xué)生的興趣性。

另外還有8個(gè)工程案例，見表2通過8個(gè)典型的工程案例，來鍛煉學(xué)生們的計(jì)算能力和解決實(shí)際問題的能力。

為了豐富作業(yè)題庫，更好地銜接注冊巖土工程師教育，筆者將注冊與巖土工程師歷年真題分章節(jié)布置給學(xué)生鍛煉。比如，講到土的滲透性這一章中的達(dá)西定律，就結(jié)合案例題1;講到土的抗剪強(qiáng)度這一章，有兩個(gè)重要的試驗(yàn)，直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，分別結(jié)合案例題2和案例題3講解相關(guān)計(jì)算。這樣原汁原味地對學(xué)生進(jìn)行了針對性培養(yǎng)。

[考點(diǎn)1]根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算滲流量。

[案例題1]土壩因壩基滲漏嚴(yán)重，擬在壩頂采用旋噴樁技術(shù)做一道沿壩軸方向的垂直防滲心墻，墻身伸到壩基下伏的不透水層中。已知壩基基底為砂土層，厚度10m，沿壩軸長度為100m，旋噴樁墻體的滲透系數(shù)為1x10cm/s，墻寬2m，問當(dāng)上游水位高度為40m，下游水位高度為lOm時(shí)，加固后該土石壩壩基的滲漏量為多少？

[案例題3]某飽和軟土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度q=40kpa，如在同一土樣上進(jìn)行三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)，施加圍壓150kpa，試求試樣發(fā)生破壞時(shí)的軸向應(yīng)力a1為多少？

[解]根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，飽和軟土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)包絡(luò)線為一條水平直線即190kpa。

（二）教學(xué)實(shí)踐改革

目前高校里均開設(shè)了室內(nèi)土工試驗(yàn)，也基本符合培養(yǎng)目標(biāo)。但現(xiàn)場測試試驗(yàn)幾乎沒有開展過，可嘗試進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)等現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。以及引導(dǎo)學(xué)生參加各種競賽，比如擋土墻設(shè)計(jì)大賽來鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力。針對基坑支護(hù)、井點(diǎn)降水和地下工程的施工現(xiàn)場來培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科的應(yīng)用型的體驗(yàn)。

（三）教學(xué)方式和考核方式改革

對于教學(xué)方式，可以嘗試分組式、啟發(fā)式教學(xué)。將期末考試中的70%比重拿出20%來，對學(xué)生的課上觀察進(jìn)行打分，消極對待的學(xué)生不得分。比如：為什么超市的砂土能夠成團(tuán)，而干燥的砂土和水中的砂土不能成團(tuán)？而黏性土基本都能成團(tuán)？以這個(gè)問題來導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生們回答問題的積極性，以此來解釋毛細(xì)力和粘聚力的概念。再如：為何人走在雨后的黏土地面上容易滑倒，而走在砂土地面上不易滑倒？以這個(gè)問題來導(dǎo)入，解釋抗剪問題和有效應(yīng)力原理，效果就非常好。

三、結(jié)語

卓越工程師教育培養(yǎng)對于土力學(xué)的教學(xué)改革有巨大的推動(dòng)作用，只有不斷轉(zhuǎn)變教育思想，勇于更新教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法，才能提高學(xué)生的專業(yè)水平和實(shí)踐能力，更好地與工程師制度銜接好。