土力学与地基基础课程教学改革研究

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　　[摘要]当前，土力学与地基基础课程存在以下问题：理论教学主要采用传统的讲授式教学模式，教学模式单一;实验教学学时少，教学方法采用“以教为主”，学生重视程度不够，考核机制不合理;教育资源形式单一，并且不能满足课程教学改革的需要。为了解决这些问题，提高教学效果，应从以下几个方面对该课程进行教学改革：理论教学部分，综合运用学生为主体、教师为主导的多种教学模式，教、学、做、说一体化教学模式，使知识的学习过程由“硬灌”变为“巧灌”;实践教学部分，实施“以学为主”的教学方法，制作实验微课，开放实验室，完善实验成绩评价机制;采用信息化手段优化教学资源。
　　[关键词]土力学与地基基础;教学改革;教学模式;微课;实验
　　[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）02-0105-03
　　一、引言
　　土力学与地基基础是高等院校土木T程专业本科学生必修的一门专业基础核心课程，也是我校合训本科土木工程专业必修的专业基础核心课程。课程教学目标是通过本课程的学习，使学生掌握土力学的基本概念和基本理论，具有应用土力学基本理论和计算方法解决实际-程问题的能力，例如用土压力理论对挡土墙以及基坑设计，用强度理论对地基承载力计算和对基础进行设计。
　　该课程概念多，理论跨度大，数学推导偏多，给教师教学带来了很大的困难。如何针对这些特点组织教学，实现课程教学目标，培养学生遂行多样化军事任务的能力[1]，是本课程教学改革的重点内容。
　　二、课程教学中存在的主要问题
　　土力学与地基基础课程包括两部分内容：理论部分和实验部分，教学实施分别安排40学时与10学时。目前，该课程的教学存在以下几个问题。
　　（一）理论教学主要采用传统的讲授式教学模式，教学模式单一，不利于培养学生的创新能力
　　本课程的授课对象是我校土木工程专业合训本科学生，他们思维敏捷，有强烈的求知欲望。然而，传统的讲授式教学模式以课本为中心，以教师为主，教师讲到哪，学生学到哪。虽然采用这种教学模式给学生灌输的知识内容很多，但是学生学习的主动性被忽视，甚至被压制，实际学习效果并不是很好。很显然，只致力于灌输知识的教学方法会扼杀或毁灭原始的创造性。创造性从哪里来？那就是好奇心、想象力和批判性思维。他们都不是“知识”本身，而是超越“知识”本身的[2]。
　　（二）实验教学学时少，教学方法采用“以教为主”，学生重视程度不够，考核机制不合理
　　土力学实验教学是本课程巾非常重要的实践性环节，是学生理解土力学基本概念，检验土力学基本原理，探讨土力学工程应用的主要途径，其在培养学生的创新意识、实践动手能力和综合分析问题的能力等方面有着理论课教学无法替代的作用。然而，由于学生平时要进行军事洲练并完成一定的军事任务，实验学时仅安排了10学时，学生利用实验课进行操作，时间很紧张。
　　以往的实验教学，主要采用以教为主的教学方法。实验课堂上，教师把实验内容，操作方法与步骤，报告形式甚至每一步得到什么结果都讲得一清二楚。这种教学方法过程太枯燥，难以调动学生的积极性，学生一旦离开了教师，就不知所措，这不利于学生创新精神的培养。同时，这种教学方法太占用时间，留给学生的操作时间有限。
　　学生对土力学实践的重视程度不够，大部分学生习惯了课堂上的被动接受，不提前预习实验指导书，进了实验室像无头苍蝇，有的学生对实验仪器一无所知，更谈不上让他们直接操作。部分学生依赖他人的劳动成果，因此，评定实验成绩只考查实验报告的做法是片面的。
　　（三）教育资源形式单一，并且不能满足课程教学改革的需要
　　采用讲授式为主的多媒体课件，越来越不适应新的教学方法，需要对原来的多媒体课件加以完善。由于学生缺乏工程经验，他们希望能够在校园里就可以了解土
　　力学在工程中的应用情况，拓宽自己的工程视野。有的学生对相关知识内容有浓厚的兴趣，希望能够进行更深层次的学习，以满足白己的个性化需求。因此，我们还需要补充大量的其他方面的资源，如动画录像、微课视频、网络学习平台等，用以拓展课堂教学内容。
　　三、土力学与地基基础课程的教学改革
　　为了解决上述问题，提高教学效果，笔者认为应从以下几个方面对该课程进行教学改革。
　　1.理论教学部分，综合运用以学生为主体、教师为主导的多种教学模式相结合的方式，集教、学、做、说于一体，使知识的学习过程由“硬灌”变为“巧灌”。
　　下面对部分教学内容教学模式的运用情况进行举例。
　　（1）绪论部分，综合运用案例分析法与分析讨论法的教学模式。
　　土力学的奠基人太沙基说过：“一个记录完善的工程实录等价于十个有创造性的理论。”失败的案例往往比成功的案例更加宝贵，因为我们可以从中总结经验，吸取教训。
　　在教学准备会上，教师给学生布置案例搜集任务，并提供一个大概的范围，如地基破坏引起的建筑物倒塌、挡土墙滑移与倾覆、基坑失稳、土坡滑坡、建筑物的倾斜开裂、路基沉降，桥头跳车、渗透引起的堤坝溃决。
　　课堂上，教师筛选出典型的工程案例，以“案例趣谈”为主题，组织学生分享案例，引导学生根据已经获得的网络资源，对工程案例进行初步地分析讨论，归纳出土力学要处理的三大类工程问题：强度问题、变形问题、渗透问题。学生之间，教师与学生之间的互动极大地提高了学生对该课程学习的兴趣，这有利于學生后续课程的学习。
　　学生搜集的案例可以作为教师讲授后续内容的教学辅助资料。教师在讲授相关内容时，适时引入，前后呼应，这样可以加深学生对后续内容的理解。
　　（2）土中白重应力计算及土中附加应力计算部分，综合运用讲解示范法与模仿练习法。
　　土中白重应力计算部分，教师根据定义在黑板上演示单一土层的白重应力计算，引导学生根据同样的方法推导出有地下水情况和多层土情况下土中任意一点白重应力的计算公式。 　　土中附加引力计算部分，教师以受中心荷载作用的矩形基础中心点下土的附加应力计算为例，阐明角点法的实质，引导学生举一反三，推导出其他情况下（如计算点不在基础中心点下，矩形基础受偏心荷载作用）土中附加应力计算方法。
　　（3）土的抗剪强度部分，综合运用案例分析、问题驱动以及分析讨论法的教学模式。
　　古希腊教育家亚里士多德说过一段名言：“思维白惊奇和疑问开始。”问题是开启思维和发展思维的源泉。英国著名科学方法论学者（K.R.Popper）认为：“正是问题激发我们去学习，去发展知识，去实践，去观察。”[31
　　引入绪论课上学生分享的工程案例——加拿大特朗斯康谷仓地基破坏，通过提问“土是如何破坏的”，详细分析土的破坏机理;通过提问“土的强度有多大”，引出库仑定律;通过提问“土是否破坏”引导学生掌握用作图法判别土中任意一点的应力状态的方法;最后提问“破坏面在哪儿”，组织学生分析讨论出破坏面的位置。四个问题密切相关，层层推进，在这一答一问的过程中，学生不仅学到了知识，而且分析和思考问题、解决问题的能力也得到了培养。
　　土的抗剪强度是学习后续课程土压力计算的基础，但是该部分内容有很多分枝，涉及很多新概念，想让学生建立起知识的构架，不是一件容易的事。为此，笔者制作了微课——土中任意一点的状态判别，帮助学生理解相关概念，构建起合理的知识架构。微课，是按照新课程标准及教学时间要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合[4]。微课是很好的教学辅助资源，是传统教学活动的一种补充与拓展。
　　（4）朗肯土压力计算部分，综合运用问题驱动法、分析讨论法以及模仿演练法的教学模式。
　　采用问题驱动法讲授朗肯主动土压力的计算方法，通过依次提出以下三个问题，层层推进，循序展开。①作用在重力式挡土墙上的土压力是哪一种土压力？②如何计算主动土压力？③如果考虑施工荷载，那么主动土压力如何计算？
　　提出问题②后，教师板书演示主动压力计算公式的推导过程，组织学生分组讨论，让学生分别讨论无黏性土与黏性土的主动土压力分布。教师对讨论结果进行点评，引导学生得到正确的结果。提出问题③后，引导学生根据教师的板书推导过程，自己演练推导出结果。
　　2.实践教学部分，实施“以学为主”的教学方法，制作实验微课，开放实验室，完善实验成绩评价机制。
　　（1）改变教学方法
　　将以往的以教师为主体的教学方法变为以学生为主体的教学方法。课堂上，教师仅仅指导学生进行实验操作。当然，这并不是说教的环节就不重要了。那么，教的过程怎么实现呢？——制作实验微课，以视频为载体，记录教师讲授相关知识点的全过程。
　　通过学生课前观摩微课，实现教的环节。这样，课堂上就为学生留下了更多的操作时间，发挥了学生的主体作用。同时，这也不影响学生学的效果，只不过学的过程由课上前置到课前了。
　　目前，笔者已经完成了一个实验方面的微课的制作——土的密度与含水率试验，放在学院的教学松露网上，供学生课前观摩学习。该微课也被用于毕业联考——《测定土的密度》科目的指导中，学生完成实验的效果非常好。其他的实验微课还在制作巾，相信也会达到同样的预期效果。
　　（2）合理安排时间
　　根据学生所有课程的安排情况，与学生共同确定开放实验室的时间，学生可以根据自己的学习情况，白主安排实验时间。学生在实验前要提交实验预习报告，经过教师审阅后方可进行实验，并计人最后的实验考核成绩。鼓励数据不合理的学生重新做实验，以培养他们严谨求实的学习态度。
　　（4）完善成绩评价机制
　　教师要明确实验过程的重要性，强调实验的目的不是简单地测量数据、看看现象、最后验证某个结论，教师要使学生明白，通过实验不仅可以得到正确结论，而且还应达到培养学生实际动手能力的目的[5]。教师要强调实验结果应互不相同，严禁互相抄袭实验数据。实验成绩采用综合评定法，由三部分组成：预习报告、实验操作过程、实验报告。
　　3.采用信息化手段优化教学资源。
　　优质的教学资源是对课堂教学的补充与拓展。优化教学资源主要从以下几个方面着手。
　　完善以PowerPoint为平台的<<土力学与地基基础>>课件，根据多媒体辅助课堂教学信息量大、表现力丰富等特点，重新组织、整合课程的教学内容，把过去由于教学方式落后难以讲好的内容，根据教学目的更多地组织进来。这样，课堂教学巾不需要板书的时间可以被节省下来，用于增加教师与学生的交流，从而调动学生的学习积极性。
　　为了开拓学生的工程视野，拉近书本和实践的距离，可以搜集和积累相关的录像和动画，并且整理归类，使之与教学内容一一对应。例如在挡土墙设计讲授完毕之后，引导学生观摩录像《基坑支护》;在土坡稳定分析讲授完毕后，引导学生观摩录像《锚喷护坡》。
　　教育的成功在于使每个人的能力和创造性得到最充分地开发。岩土论坛是工程师相互学习和交流的平台，教师应引导学生借助这个平台，对相关问题做更深层次地探究，以满足自己的个性化需求。
　　四、结语
　　笔者结合教学实践巾的突出问题，从理论教学、实验教学、资源建设三个方面进行了教学改革研究，取得了良好的效果。但是，教学改革的任务仍然艰巨。肖川先生在《教育的理想与信念》巾提到，“完美的教学一定会使学生学有所获，甚至是喜出望外的收获”。为了实现完美的教学，作为教育工作者应该具有追求不止、奋斗不息的精神，积极投身到现代教肓发展的洪流中，展示自己的才华，做出自己的贡献。
　　[参考文献]
　　[1]尹峰，张敏芝.合训专业工程技术课程案例教学模式创新研究[J].大学教育，2013（10）：92-93.
　　[2]钱颖一.大学的改革[M].北京：中信出版集团股份有限公司.2017：23.
　　[3]董荣森.“启发性提示语”的追溯、发展及应用[J].数学通报，2012（3）：13-15.
　　[4]胡鐵生.“微课”：区域教育信息资源发展的新形式[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.
　　[5]张尚京.土力学实验教学改革初探[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2005（4）：144.
　　[责任编辑：陈明]
　　[收稿时间] 2019-03-20
　　[作者简介]陈玲（1982-），女，江苏徐州人，陆军工程大学国防工程学院讲师，东南大学岩土工程专业硕士，研究方向：岩土工程。
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