中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1005-2909(2025)03-0189-09
2017年2月,教育部開始積極推進(jìn)新工科建設(shè),2020年教育部決定在高等學(xué)校培育建設(shè)一批未來技術(shù)學(xué)院。目前,北京大學(xué)、重慶大學(xué)、大連理工大學(xué)等高校積極開展新工科探索實(shí)踐。新工科是一項(xiàng)持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃,新工科的“新\"可以理解為通過信息化、智能化及其他學(xué)科的滲透對(duì)傳統(tǒng)的工科專業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型、改造和升級(jí)1,該過程可以體現(xiàn)在人才培養(yǎng)的各個(gè)方面[2,包括專業(yè)課的教學(xué)環(huán)節(jié)。新工科建設(shè)為傳統(tǒng)土木類專業(yè)帶來了轉(zhuǎn)型升級(jí),土力學(xué)課程是土木類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課[3],在新工科背景下,土力學(xué)課程教學(xué)如何融入課程思政建設(shè),實(shí)現(xiàn)教學(xué)4 1+1gt;2 ”的效果,是土木工程專業(yè)課程教學(xué)亟須解決的重要問題[4]。
思政課程與課程思政統(tǒng)一于思想政治教育體系,兩者的任務(wù)和目標(biāo)一致,都是為實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本目標(biāo),但兩者在思想政治教育中所處的地位不同,側(cè)重點(diǎn)不同。課程思政傾向于挖掘和提煉各個(gè)專業(yè)課程中蘊(yùn)含的思政元素,并將其與課程教學(xué)相結(jié)合,或是將思政教育融入課堂,更注重在專業(yè)課教學(xué)中注重對(duì)大學(xué)生思想觀念的引導(dǎo)。課程內(nèi)容主要為專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能。而思政課程具有顯性的思政教育屬性,主要借助思政課的課堂教學(xué),對(duì)大學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)而全面的思想政治教育。新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程思政設(shè)計(jì)尤其要注意,不應(yīng)將專業(yè)課\"思政化”,而應(yīng)重視其“潛移默化\"的效果,實(shí)現(xiàn)思政教育潤(rùn)物細(xì)無聲[5]。課程思政可以在具體專業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)通過巧妙穿插工程案例、名人勵(lì)志故事等實(shí)現(xiàn)課程思政的目的,這就要求專業(yè)課教師貫徹黨的教育方針,努力挖掘課程思政教育元素[],在\"培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人\"這個(gè)根本問題的指引下,培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。土木工程專業(yè)課教師要充分用好課堂教學(xué)主渠道,在課堂上培養(yǎng)土木專業(yè)學(xué)生的專業(yè)自信,有意識(shí)地開展不畏艱難、不畏惡劣環(huán)境的精神塑造,培養(yǎng)為祖國(guó)發(fā)展奉獻(xiàn)青春、德才兼?zhèn)?、又紅又專的跨學(xué)科土木工程專業(yè)人才。
一、土力學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)痛點(diǎn)
(一)教學(xué)目標(biāo)
科技大學(xué)土木工程專業(yè)本科土力學(xué)的授課對(duì)象為本科三年級(jí)學(xué)生,這個(gè)時(shí)期學(xué)生的主要學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)。課程共40個(gè)學(xué)時(shí),其中,理論部分34個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)部分6個(gè)學(xué)時(shí),理論部分教學(xué)目標(biāo)如下。
(1)熟悉土力學(xué)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、基本要求和學(xué)習(xí)方法,掌握土力學(xué)的基本概念和研究?jī)?nèi)容,掌握土力學(xué)中的各種基本理論及計(jì)算方法,具有分析、建立和計(jì)算有關(guān)土的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度、滲透及穩(wěn)定性等方面模型的能力。(2)能夠根據(jù)土力學(xué)的基本原理和計(jì)算方法,利用圖、表、文字、計(jì)算公式、模型等正確描述跟土有關(guān)的各種工程問題,并具備解決這些工程問題的能力。(3)掌握土體的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度、滲流及穩(wěn)定性等的計(jì)算原理和計(jì)算方法;能夠通過文獻(xiàn)研究、實(shí)驗(yàn)等方法,分析有關(guān)王的各種復(fù)雜工程問題,具備合理解決工程問題的能力。
新工科建設(shè)背景下對(duì)土力學(xué)進(jìn)行課程思政融合后,其教學(xué)目標(biāo)仍為土力學(xué)基本理論知識(shí),具體的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)設(shè)計(jì)如下。
(1)掌握土力學(xué)概念及研究?jī)?nèi)容、土的組成、基本物理性質(zhì)和分類方法、土的三相比例指標(biāo)概念及其確定方法、三相比例指標(biāo)間的換算、無黏性土和黏性土的物理狀態(tài);熟悉土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、黏土顆粒與水的相互作用、土的分類原則與方法;了解土的成因、土中水的形態(tài)。該部分內(nèi)容安排5個(gè)學(xué)時(shí)。通過圖片展示我國(guó)典型的\"上天、人地、下海、登級(jí)”工程及相關(guān)工程涉及土的類型。
(2)掌握滲透性概念、達(dá)西滲透定律、一維滲流計(jì)算、流網(wǎng)特征、滲透破壞問題;熟悉滲透系數(shù)影響因素;了解室內(nèi)外滲透試驗(yàn)。該部分內(nèi)容安排2個(gè)學(xué)時(shí)。通過引入我國(guó)西北部土體鹽堿化問題的產(chǎn)生和解決案例,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(3)掌握土中應(yīng)力(自重應(yīng)力和附加應(yīng)力)的計(jì)算方法;了解應(yīng)力歷史的概念、基底壓力分布規(guī)律。該部分內(nèi)容安排5個(gè)學(xué)時(shí)。從太沙基教授發(fā)現(xiàn)有效應(yīng)力原理的故事到月球基地建設(shè)的設(shè)想為背景開始本部分內(nèi)容的講授教學(xué)。
(4)掌握壓縮性指標(biāo)的確定、地基沉降計(jì)算的分層總和法與規(guī)范法、有效應(yīng)力原理、太沙基一維固結(jié)理論;了解變形模量、旁壓模量測(cè)定方法和固結(jié)系數(shù)的確定。該部分內(nèi)容安排6個(gè)學(xué)時(shí)??梢詮泥嵨鞲咚勹F路和青藏鐵路建設(shè)引人該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí),在授課過程中給出相關(guān)的簡(jiǎn)化工程案例,與學(xué)生一起簡(jiǎn)單參與工程計(jì)算。
(5)掌握土的抗剪強(qiáng)度理論、莫爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則與極限平衡條件、土的抗剪強(qiáng)度測(cè)試方法、無黏性土及飽和黏性土的強(qiáng)度指標(biāo)及特征;熟悉抗剪強(qiáng)度的影響因素;了解應(yīng)力路徑在抗剪強(qiáng)度中的應(yīng)用。該部分內(nèi)容安排4個(gè)學(xué)時(shí)??梢哉故緝鐾?、含水合物沉積物土、泥炭土、鈣質(zhì)砂等不同特殊土的抗剪強(qiáng)度來加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
(6)掌握朗肯和庫(kù)倫土壓力理論及各種土壓力(靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力)的計(jì)算;了解圖解法和規(guī)范推薦公式。該部分內(nèi)容安排4個(gè)學(xué)時(shí)。掌握臨塑荷載、臨界荷載的概念及其計(jì)算方法、地基的破壞模式、地基極限承載力理論、地基容許承載力和承載力特征值概念;了解地基承載力理論間差異。該部分內(nèi)容安排2個(gè)學(xué)時(shí)。分析上海“樓倒倒\"事件發(fā)生所涉及的土力學(xué)理論知識(shí)。
(7)掌握無黏性土坡、簡(jiǎn)單黏性土坡的穩(wěn)定分析方法;了解非圓弧滑動(dòng)等其他常用的土坡穩(wěn)定分析方法。這部分內(nèi)容安排2個(gè)學(xué)時(shí)。通過陸地和海底滑坡的錄像或動(dòng)畫展示滑坡的災(zāi)害,說明該部分理論學(xué)習(xí)的必要性。
(8)掌握土的壓實(shí)性、砂土液化概念及機(jī)理;了解壓實(shí)機(jī)理及影響因素、砂土液化影響因素、土的動(dòng)力特征及土的動(dòng)力特征參數(shù)。這部分內(nèi)容安排2個(gè)學(xué)時(shí)。除了展示傳統(tǒng)陸地地震荷載造成的液化現(xiàn)象,也可展示海底工程面臨的浪荷載。
在引入課程思政案例時(shí),需要結(jié)合三年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn),以講解故事的方式引發(fā)學(xué)生興趣,將知識(shí)目標(biāo)與思政目標(biāo)有機(jī)融合,在了解土力學(xué)發(fā)展歷史和已有造福民眾工程的同時(shí),了解我國(guó)“上天、入地、下海、登級(jí)\"的工程項(xiàng)目情況,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到土力學(xué)理論知識(shí)在人類發(fā)展進(jìn)程、“高、精、尖\"行業(yè)及交叉領(lǐng)域中的重要作用,增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)自信,激發(fā)學(xué)生對(duì)土力學(xué)知識(shí)的熱情和好奇,對(duì)未知領(lǐng)域的探索精神、對(duì)中華民族優(yōu)秀文化的認(rèn)同、對(duì)我國(guó)世界大國(guó)地位的自豪和榮譽(yù)感,以及對(duì)建設(shè)社會(huì)強(qiáng)國(guó)的熱情和自信心。
(二)課程痛點(diǎn)
土力學(xué)以自然界碎散性、各向異性、非均質(zhì)、非完全彈性材料、隱蔽性等特點(diǎn)的土為研究對(duì)象,在以互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、基因工程、腦科學(xué)等為主要技術(shù)特征的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下,土力學(xué)課程的新工科建設(shè)偏少,傳統(tǒng)教學(xué)中較為依賴圖片、文字和公式描述,教授方式單一,學(xué)生對(duì)土力學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)較為淺薄;在傳統(tǒng)教學(xué)中注重基礎(chǔ)理論知識(shí)的培養(yǎng),缺少課程思政元素的融入,對(duì)哲學(xué)思維、科學(xué)精神、人文素養(yǎng)、家國(guó)情懷、法制意識(shí)等思想品德、社會(huì)意識(shí)和社會(huì)責(zé)任的教育偏少。
二、新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程思政要求與思政體系設(shè)計(jì)
(一)思政要求
土力學(xué)是土木工程專業(yè)大學(xué)三年級(jí)的專業(yè)核心基礎(chǔ)課,要求學(xué)生掌握各種基本土力學(xué)理論及計(jì)算方法,具有分析、建立和計(jì)算有關(guān)土的應(yīng)力、變形、強(qiáng)度、滲透及穩(wěn)定性等方面模型的能力。新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程思政建設(shè)旨在通過結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)需求和未來發(fā)展方向,使學(xué)生掌握土力學(xué)基本理論知識(shí)的同時(shí),巧妙地向?qū)W生傳遞土力學(xué)在服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求、滿足產(chǎn)業(yè)需求,以及學(xué)科未來發(fā)展方向上的重要基礎(chǔ)作用,全面認(rèn)識(shí)新工科建設(shè)中和土力學(xué)相關(guān)新理念、新方法、新技術(shù)等,潛移默化接受人文素養(yǎng)、科學(xué)精神、國(guó)家情懷等思政教育。
(二)思政體系設(shè)計(jì)
習(xí)近平總書記在全國(guó)教育大會(huì)上對(duì)學(xué)校思政教育提出了要求,即在理想信念、愛國(guó)主義情懷、奮斗精神、思想品德修養(yǎng)、知識(shí)見識(shí)等方面立德樹人。作為專業(yè)課教師,深挖土力學(xué)課程思政教育元素對(duì)土力學(xué)思政建設(shè)至關(guān)重要[3]。在新工科建設(shè)背景下,我國(guó)\"上天、人地、下海、登級(jí)\"等工程蓬勃發(fā)展,這些科學(xué)工程與土木工程聯(lián)系密切,相關(guān)探索的基礎(chǔ)是土力學(xué)基本理論。將新工科建設(shè)與土力學(xué)課程教學(xué)完美結(jié)合,同時(shí)融人課程思政元素,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神、愛國(guó)主義情懷,以及奮發(fā)圖強(qiáng)精神,提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和思想品德修養(yǎng)。在新工科建設(shè)背景下的土力學(xué)課程思政體系設(shè)計(jì)如表1所示。
(1)在第一章《緒論》中,結(jié)合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需求,引入“上天、入地、下海、登級(jí)\"工程項(xiàng)目。上天\"的工程項(xiàng)目有\(zhòng)"嫦娥工程\"(探月工程)“天問系列\(zhòng)"(行星探測(cè)工程);“入地\"的工程項(xiàng)目有鉆深井工程、地殼探測(cè)工程”;“下海\"的工程項(xiàng)目有海洋油氣開采、海底采礦;“登級(jí)\"的工程項(xiàng)目有極地建設(shè)\"南極科考站”“嫦娥工程\"和\"天問系列\(zhòng)"中,月球探測(cè)器的著陸設(shè)計(jì)與表層月壤的特性相關(guān),行星探測(cè)器的著陸設(shè)計(jì)與表層星壤的特性相關(guān);在隧道挖掘技術(shù)和鉆深井工程中,需要確保挖掘過程及服役中不發(fā)生塌陷,與土體力學(xué)特性密切相關(guān);海洋油氣開采項(xiàng)目和海底采礦項(xiàng)目都與海底土層相關(guān),這些項(xiàng)目的實(shí)施需要考慮海底土層的力學(xué)特性;“南極科考站\"的建設(shè)需要考慮南極凍土的力學(xué)特性。這些工程花費(fèi)巨大,一旦設(shè)計(jì)不當(dāng),造成的損失巨大,需要充分考慮土層的情況。將這些工程項(xiàng)目通過圖片直觀展示給學(xué)生,使學(xué)生感受我國(guó)科學(xué)家認(rèn)識(shí)自然、感受自然、探索自然的四大壯舉,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)土力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和強(qiáng)國(guó)建設(shè)的責(zé)任感。
(2)在第二章《土的物理力學(xué)性質(zhì)及分類》中,在教授基本知識(shí)的同時(shí),展示“嫦娥工程\"中\(zhòng)"月壤土”、“天問系列”中“行星土”、“南海島礁建設(shè)”中鈣質(zhì)砂、海底油氣開采中含水合物海洋土等(圖1)[7],以及外太空土[8](圖2),給學(xué)生展示這些特殊的土同樣適用土力學(xué)中的理論和方法進(jìn)行分類研究,強(qiáng)調(diào)土力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)性,使學(xué)生進(jìn)一步詳細(xì)了解土力學(xué)理論在國(guó)家工程建設(shè)中的重要意義,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
(3)在第三章《土的滲透性及滲流》中,引人我國(guó)西北部土體鹽堿化問題的產(chǎn)生原因和解決方案。西北部土體鹽堿化嚴(yán)重阻礙了我國(guó)西北部經(jīng)濟(jì)發(fā)展,通過講故事的方式激發(fā)學(xué)生分析問題、解決問題的熱情,直觀展示土力學(xué)理論的運(yùn)用為國(guó)家發(fā)展創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值,提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的重視度,繼而開始進(jìn)行理論課的授課環(huán)節(jié)。在理論課授課結(jié)束后,再次回歸我國(guó)西北部土體鹽堿化問題,根據(jù)課堂知識(shí)分析其原理,通過具體土力學(xué)理論應(yīng)用實(shí)例增長(zhǎng)學(xué)生知識(shí)見識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)熱情。
(4)在第四章《土的應(yīng)力》中,引入地球建筑物的實(shí)際案例和月球基地建設(shè)的設(shè)想(圖3),表明本章內(nèi)容不僅在地球建筑中具有重要作用,而且未來在月球進(jìn)行基地建設(shè)也需要考慮相關(guān)問題。
引入案例不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,展示了土力學(xué)知識(shí)在人類探索世界中的重要作用,而且培養(yǎng)學(xué)生探索未知的興趣和奮斗精神。
(5)在第五章《土的壓縮性》和第六章《地基變形》中,引人鄭西高速鐵路和青藏鐵路兩個(gè)工程,通過講故事的方式讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程知識(shí)在工程中的重要作用,在講解理論知識(shí)的過程中穿插鄭西高速鐵路和青藏鐵路遇到的困難及解決路徑。在課堂的最后可以展示青藏鐵路建設(shè)所獲得榮譽(yù),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、民族自豪感,以及不畏困難、銳意探索的精神。
(6)在第七章《土的抗剪強(qiáng)度性》中,在講解完典型土的抗剪強(qiáng)度特性后,可展示凍土、含水合物沉積物土、泥炭土、鈣質(zhì)砂等不同類型土的抗剪曲線,向?qū)W生傳達(dá)不同土的研究本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的哲學(xué)思維。
(7)在第八章《土壓力》和第九章《地基承載力》中,引入上海“樓倒倒\"事件,讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí),主題內(nèi)容授課結(jié)束后,留出5分鐘的課堂時(shí)間與學(xué)生一起分析事故發(fā)生的根本原因,向?qū)W生傳達(dá)理論和實(shí)踐相結(jié)合的理念,在專業(yè)學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的重要性。
(8)在第十章中,引入陸地滑坡和深?;聻?zāi)害的視頻或者動(dòng)畫,如圖4所示,強(qiáng)調(diào)人類工程活動(dòng)(海底油氣資源開采等)可能引起深?;聻?zāi)害等,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容的好奇心,在授課結(jié)束后,引導(dǎo)學(xué)生思考如何預(yù)防深?;?,給學(xué)生心底理下一顆海底研究的種子,樹立生態(tài)保護(hù)意識(shí),在進(jìn)行工程建設(shè)的同時(shí)充分考慮生態(tài)環(huán)境的維護(hù),提高學(xué)生的人文素養(yǎng)。新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程思政主要通過多媒體課件展示和工程項(xiàng)目視頻介紹等方式實(shí)現(xiàn)新工科建設(shè)和課程思政的無痕融入,激發(fā)土木工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
三、新工科建設(shè)背景下課程思政達(dá)成途徑
在新工科建設(shè)背景下進(jìn)行課程思政教育,要求專業(yè)課教師緊跟時(shí)代發(fā)展潮流,不斷提高自身專業(yè)素質(zhì)。根據(jù)土木專業(yè)特點(diǎn)積極響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求,要求學(xué)生在掌握土力學(xué)基本理論知識(shí)的同時(shí),關(guān)注行業(yè)發(fā)展。
在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的時(shí)代下,功利主義盛行[4,高校教師在課堂上傾向于照本宣科,講授課本知識(shí),而學(xué)生更愿意只學(xué)習(xí)專業(yè)考試所需的知識(shí)點(diǎn)。因此,提高師生思想認(rèn)識(shí)對(duì)學(xué)科發(fā)展至關(guān)重要。而提高師生思想認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵在于提高授課教師的思想政治認(rèn)識(shí),豐富授課內(nèi)容。在傳授“知識(shí)與技能”\"過程與方法\"的同時(shí),有機(jī)融入行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向,在達(dá)到傳授土力學(xué)基本理論知識(shí)主要目的的同時(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,拓寬學(xué)生的知識(shí)面,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神、愛國(guó)主義情懷,以及奮發(fā)圖強(qiáng)精神。要以學(xué)生為中心,讓學(xué)生對(duì)課程思政的內(nèi)容深入思考和理解,多措并舉提高授課效果。
(一)結(jié)合新工程案例
在土力學(xué)教學(xué)中,通過多媒體課件、動(dòng)畫及視頻展示的方式引人新工程和典型工程案例,充分利用網(wǎng)絡(luò)和科研資源。課時(shí)有限的情況下,可建立班級(jí)線上學(xué)習(xí)集合(QQ群、微信群、騰訊會(huì)議),線上分享工程案例,建立工程案例數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)。如在課堂教學(xué)中分享思政案例,根據(jù)學(xué)校教學(xué)大綱課時(shí)安排,巧妙融入課程思政元素,不占據(jù)課堂理論課教學(xué)過多時(shí)間。通過新工程案例分享,培養(yǎng)學(xué)生多角度、多途徑自發(fā)關(guān)注專業(yè)熱點(diǎn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和養(yǎng)成學(xué)生關(guān)注專業(yè)發(fā)展前沿的習(xí)慣。在案例講解中,可使用離散元、有限元等數(shù)值軟件建立的模型進(jìn)行可視化、可動(dòng)化教學(xué)。
(二)充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源
在土力學(xué)教學(xué)中利用雨課堂或者學(xué)習(xí)通等軟件,布置課程預(yù)習(xí)、課堂練習(xí)、課后復(fù)習(xí),以及課后作業(yè),使學(xué)生充分理解專業(yè)知識(shí)點(diǎn),達(dá)到最佳教學(xué)效果。在學(xué)生課堂倦怠期,利用學(xué)習(xí)通軟件分享相關(guān)選擇題或者發(fā)散性問題,如月球車登陸面臨的相關(guān)月壤顆粒力學(xué)特性等,提高學(xué)生的興趣和注意力。鼓勵(lì)學(xué)生利用中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、優(yōu)質(zhì)在線精品課等課程資源,供學(xué)生交流學(xué)習(xí),如圖5所示。
(三)結(jié)合科研項(xiàng)目、社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目及學(xué)生項(xiàng)自進(jìn)行教學(xué)
在土力學(xué)教學(xué)中引入科研一線的科研難題、科研熱點(diǎn)問題,激發(fā)學(xué)生的科研好奇心和科學(xué)探索精神,在引入這些科研問題時(shí),點(diǎn)到即止,避免影響土力學(xué)理論課授課。鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)院教師的相關(guān)科研項(xiàng)目和社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生依托實(shí)際工程案例積極參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、學(xué)會(huì)科研競(jìng)賽項(xiàng)目,為學(xué)生參加項(xiàng)目提供幫助,讓學(xué)生在參與的過程中學(xué)習(xí)和思考,培養(yǎng)學(xué)生科研熱情和科研能力,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
(四)利用高校試驗(yàn)平臺(tái)資源進(jìn)行教學(xué)
在土力學(xué)教學(xué)中除了關(guān)注課程中已有的土工試驗(yàn),還需要關(guān)注科研試驗(yàn),充分利用高校試驗(yàn)平臺(tái)資源,在教學(xué)中穿插普通土工試驗(yàn)儀器的發(fā)展現(xiàn)狀,向?qū)W生展示科研前線服役試驗(yàn)儀器,如圖6—圖7所示,可組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀,了解最新試驗(yàn)儀器的運(yùn)轉(zhuǎn),鼓勵(lì)有條件的本科生參與儀器的設(shè)計(jì)、調(diào)試和試驗(yàn)過程。鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法,提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,挖掘新工科建設(shè)的\"工匠精神”。
四、課程思政實(shí)例分析
土力學(xué)第一章《緒論》主要向?qū)W生介紹學(xué)科特點(diǎn)、發(fā)展史及課程的主要內(nèi)容,以及學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)方法,是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和民族自豪感的重要章節(jié)。通過自然界巖石圈引人課程的主要研究對(duì)象——土體,引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題:什么是土?土及土力學(xué)有哪些特點(diǎn)?為什么要學(xué)習(xí)土力學(xué)?土力學(xué)包括哪些內(nèi)容?如何學(xué)好土力學(xué)?
在解答\"為什么學(xué)習(xí)土力學(xué)\"時(shí),引入“上天、入地、下海、登級(jí)\"工程項(xiàng)目,闡明“嫦娥工程\"(探月工程)行星探測(cè)工程、隧道挖掘技術(shù)、鉆深井工程\"地殼探測(cè)工程”海洋油氣開采項(xiàng)目、海底采礦項(xiàng)目,以及極地建設(shè)“中國(guó)南極科考站\"與土力學(xué)的關(guān)系,重點(diǎn)突出從業(yè)人員艱苦奮斗、攻堅(jiān)克難的過程,打破工科專業(yè)“傳統(tǒng)\"的刻板印象,呼吁學(xué)生關(guān)注國(guó)家戰(zhàn)略性“高、精、尖\"工程發(fā)展,并樹立土木工程專業(yè)自信,培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感。
以\"嫦娥工程”(探月工程)和行星探測(cè)工程為例,在授課時(shí)展示月壤土(圖8)和火星土壤(圖9)的照片,通過與陸地土對(duì)比介紹太空土的礦物成分和顆粒形狀等基本物理特性。月壤是位于月球基巖之上的風(fēng)化物質(zhì),主要成分為斜長(zhǎng)石、輝石和橄欖石,與地球上的玄武巖礦物成分相似,從這個(gè)角度看,得出月球上的土顆粒和地球上的土顆粒無差別的結(jié)論。與地球上的環(huán)境完全不同,月球處于真空、低重力及極端的溫度變化的環(huán)境,這就需要運(yùn)用土力學(xué)的基本理論研究在\"真空、低重力、極端溫度變化\"環(huán)境下月壤顆粒的特性。從微觀上研究發(fā)現(xiàn)月壤顆粒具有棱角性的特點(diǎn),該特點(diǎn)將影響月壤顆粒的物理力學(xué)特性。讓學(xué)生了解飛行器在著陸外太空時(shí)土的性質(zhì)將影響到取樣器和飛行器的設(shè)計(jì),進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考未來外太空基地的建設(shè),并強(qiáng)調(diào)外太空基地的建設(shè)離不開對(duì)外太空土的研究,太空基地建設(shè)首先需要考慮材料來源,就地取材是最經(jīng)濟(jì)合理的方式,可以嘗試?yán)迷氯肋M(jìn)行月球基地建設(shè)。此外,需要考慮月球地基建設(shè)的地基處理、邊坡防護(hù),以及洞穴加固的問題,考慮月壤土本身的特殊性和環(huán)境的特殊性[14],這些外太空的科學(xué)論證以現(xiàn)有土力學(xué)理論為基礎(chǔ)。
介紹海洋油氣開采項(xiàng)目,引入以下案例:2017年5月18日在我國(guó)南海神狐海域試開采天然氣水合物“可燃冰”,實(shí)現(xiàn)187個(gè)小時(shí)的穩(wěn)定產(chǎn)氣,是我國(guó)首次成功開采海底天然氣,是全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)泥質(zhì)粉砂賦存水合物安全可控開采,此次開采推進(jìn)我國(guó)能源發(fā)展進(jìn)程。目前,海底天然氣開采的方法主要有降壓法、熱激法、注入化學(xué)抑制劑法,以及聯(lián)合開采法,這些方法的使用會(huì)破壞原有的土層穩(wěn)定性。在水合物開采過程中,固體的水合物變成了氣體和水,誘發(fā)壓力變化、溫度變化及儲(chǔ)層土體結(jié)構(gòu)變形、破壞、地層沉降,這些變化都會(huì)影響儲(chǔ)層的穩(wěn)定性,最終反饋到天然氣開采效率和安全性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,發(fā)生海底滑坡、海嘯等。為達(dá)到安全、高效開采水合物及水合物開采商業(yè)化的目的,需要研究含水合物海洋土的力學(xué)特性及在水合物開采過程中的力學(xué)特性和地層沉降特征,在得到其力學(xué)變化機(jī)理后,發(fā)展地層劣化處置方法。天然氣開采還面臨一個(gè)致命問題-儲(chǔ)層出砂,出砂導(dǎo)致地層塌陷破壞,會(huì)堵塞開采設(shè)施,該現(xiàn)象和土力學(xué)中的管涌極為相似。海底天然氣開采問題的解決仍舊是以土力學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)。
五、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過2年的教學(xué)改革,成果獲教育部教改課題1項(xiàng)、巖土與地下空間工程方向?qū)I(yè)課課程群基層教學(xué)組織項(xiàng)目1項(xiàng),參與多項(xiàng)校級(jí)教改項(xiàng)目,指導(dǎo)本科生校級(jí)創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目7項(xiàng)。培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)面寬、綜合素質(zhì)好、實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)。在新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程思政設(shè)計(jì)與實(shí)踐仍需繼續(xù)進(jìn)行,以期培養(yǎng)更多高質(zhì)量、高水平土木相關(guān)專業(yè)的人才。
文章探討了新工科建設(shè)背景下土力學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)痛點(diǎn)、課程思政要求與原則、課程思政體系設(shè)計(jì)、課程思政達(dá)成途徑,結(jié)合土力學(xué)第一章《緒論》課程教授的實(shí)例進(jìn)行闡述,具體分析探月工程和海底天然氣開采兩個(gè)案例。土力學(xué)是土木類專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課,在當(dāng)前新工科和思想政治建設(shè)背景下,教師需要加強(qiáng)自己政治素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)建設(shè),關(guān)注行業(yè)發(fā)展,根據(jù)土木專業(yè)特點(diǎn)積極響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略,在課堂教學(xué)中對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行延伸拓展,無痕融入課程思政內(nèi)容,打破工科專業(yè)刻板印象,提高學(xué)生的行業(yè)自信。
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Abstract: Emerging engineering education is both a challenge and an opportunity for traditional civil engineering majors.The perfect integration of emerging engineering education and ideological and political elements in professional course teaching is crucial for development of universities and student cultivation.This article explores the teaching objectives and pain points of the soil mechanics course under the background of emerging engineering education,the requirements and principles of ideological and political education in the course,the design of the ideological and political education system in the course,and the ways to achieve ideological and political education in the course.It shows the current achievements of the teaching reform. China's Heavenly,Earthly,Maritime,and Polar engineering projects have been incorporated intothe teaching, including the Chang'e Project, Tianwen Series,tunnel excavation technology,deep well drilling projects, Crustal Exploration Project, marine oil and gas extraction projects,seabed mining projects,and the construction of the Antarctic Research Station.In teaching,the ideathat thestudy of soil mechanics isclosely related to the nation's high-techand cuting-edge industries is conveyed to students to enhance their interest in learning and boost their professional confidence.Each chapter of the soil mechanics course is meticulously designed to integrate ideological and political elements,seamlessy incorporating these elements while imparting theoretical knowledge of soil mechanics.It combines the example of the introduction course in Chapter1 of soil mechanics to explain,aiming to achieve the combination of textbook theoryand practice while imparting knowledge,with a focus on cultivating students’national pride,sense of national responsibility,and the ideal and belief of not fearing difficulties in science and technology for the country.
Key words: soil mechanics; curriculum ideological and political education; emerging engineering education; teaching practice
(責(zé)任編輯 鄧 云)