馮健雪，王林均，王建祥

（貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院 貴州 貴陽(yáng) 550025）

2018 年，教育部以新工科為龍頭系統(tǒng)推出新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)，引領(lǐng) “四新” 建設(shè)蓬勃發(fā)展。面對(duì)科技革命和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，新工科目前已成為全國(guó)高教戰(zhàn)線的廣泛共識(shí)，新工科教育教學(xué)改革是時(shí)代賦予工科教育的新課題，高校土木工程專業(yè)建設(shè)要將培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力、分析問題能力和解決問題能力作為當(dāng)今工作的重點(diǎn)。土木工程是一個(gè)實(shí)踐性、理論性極強(qiáng)的工科專業(yè)，土力學(xué)是該專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。文章以貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院為例，結(jié)合土木工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，探索土力學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)踐。

1 新工科背景下土力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 土力學(xué)教材和教學(xué)內(nèi)容缺少創(chuàng)新

土力學(xué)是土木工程專業(yè)（特別是巖土工程方向）的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有承前啟后的作用，是后續(xù)學(xué)習(xí)邊坡工程、基礎(chǔ)工程和基坑工程等專業(yè)課的基礎(chǔ)。土力學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，且理論性極強(qiáng)。然而，當(dāng)前多數(shù)教材的理論內(nèi)容缺乏創(chuàng)新和簡(jiǎn)略化。例如，大多土力學(xué)課程教材在理論性很強(qiáng)的固結(jié)理論部分，很少詳細(xì)闡述方程的建立和求解過程，特別是方程建立時(shí)，未清晰地從基本方程（質(zhì)量守恒的連續(xù)性方程）、運(yùn)動(dòng)方程（達(dá)西定律）和本構(gòu)方程（彈性的壓縮性）和有效應(yīng)力原理等四個(gè)方面推導(dǎo)，方程求解僅一句 “由分離變量法得” 一筆帶過，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的思路混亂。隨著土木工程領(lǐng)域的新理論、新方法和新規(guī)范不斷涌現(xiàn)，特別是工程的新工藝和新方法不斷創(chuàng)新，如港珠澳沉管隧道、青藏鐵路等，現(xiàn)有土力學(xué)教材很少體現(xiàn)相應(yīng)的新知識(shí)，只能靠教師在課堂上自行補(bǔ)充。

1.2 教學(xué)模式單一，缺乏活力且脫離實(shí)踐

土力學(xué)課程的實(shí)踐性、理論性極強(qiáng)，是土木工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程。當(dāng)前，該課程教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新，基本沿用傳統(tǒng)板書或PPT，教育理念也相對(duì)落后，缺乏創(chuàng)新思想，這種單一的教學(xué)模式會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考。由于土力學(xué)涉及的地下基礎(chǔ)具有隱蔽性，和上部結(jié)構(gòu)相比，學(xué)生的生活感官模糊，難以理解工程中的土力學(xué)問題。單純的板書和圖片展示很難達(dá)到教學(xué)目的，故而在教學(xué)中需要更豐富的教學(xué)手段，比如視頻展示和現(xiàn)場(chǎng)參觀等。

土力學(xué)的課堂教學(xué)大多是教師單一 “灌輸式” 講授，由于土力學(xué)的知識(shí)體系比較龐雜，許多半經(jīng)驗(yàn)半理論公式枯燥無味，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，教學(xué)效果甚微。此外，受學(xué)時(shí)限制，試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容一般只包括直剪、含水率、液塑限和擊實(shí)等試驗(yàn)，其他重要且復(fù)雜的試驗(yàn)（如三軸壓縮試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)），學(xué)生沒有機(jī)會(huì)動(dòng)手實(shí)際操作。

1.3 學(xué)時(shí)較少，課程案例講解力度不夠

隨著土木工程專業(yè)學(xué)時(shí)大幅度減少，土力學(xué)課程的課時(shí)一般為40―48 學(xué)時(shí)，其中包括實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)，一般為8 學(xué)時(shí)。因?yàn)樵S多知識(shí)點(diǎn)被刪除，所以重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)難以詳盡講解，學(xué)生也不好消化。近年高校對(duì)教師的科研考核過重，導(dǎo)致 “重科研、輕教學(xué)” 等情況屢見不鮮，影響了教學(xué)質(zhì)量，土力學(xué)教學(xué)效果難以得到保障。

土力學(xué)與工程實(shí)踐密切相關(guān)，但土力學(xué)教學(xué)中將工程案例與巖土大家的事跡相融合仍處于初始探索階段，未形成完整的教學(xué)體系。加上土力學(xué)課時(shí)減少，教師只能勉強(qiáng)完成土力學(xué)的主體知識(shí)講解，很難做到在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)將典型的工程案例和巖土大家的事跡滲透進(jìn)來。

2 新工科背景下土力學(xué)課程教學(xué)探索

2.1 土力學(xué)課程課堂教學(xué)體系的探索

土力學(xué)課程教學(xué)的主體是課堂教學(xué)，課程主線包括基礎(chǔ)知識(shí)（土的基本物理性質(zhì)）、先導(dǎo)課程（土中應(yīng)力計(jì)算）、三大核心知識(shí)點(diǎn)（滲流、變形和強(qiáng)度）及土力學(xué)工程應(yīng)用（擋土結(jié)構(gòu)土壓力、邊坡穩(wěn)定性及地基承載力）。根據(jù)土力學(xué)課程特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土力學(xué)教學(xué)有以下難點(diǎn)：①因?yàn)橥亮W(xué)的實(shí)踐性和理論性較強(qiáng)，且和其他力學(xué)（如材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)）相比，學(xué)生往往覺得土力學(xué)理論不夠嚴(yán)密，比如在研究變形時(shí)假設(shè)土體是彈性體，而在研究土體強(qiáng)度時(shí)又假設(shè)土體是彈塑性體，在學(xué)習(xí)的過程中往往覺得很迷茫，從而失去興趣。因此如何提高學(xué)生的興趣是教學(xué)難點(diǎn)。②隨著復(fù)合型人才培養(yǎng)占比的不斷提高，土力學(xué)的課時(shí)隨之減少，因此土力學(xué)的很多知識(shí)點(diǎn)必然被刪減，如何解決講清楚土力學(xué)的核心知識(shí)和構(gòu)建好土力學(xué)教學(xué)體系是教學(xué)過程中的重點(diǎn)和難度。③土力學(xué)是一門和工程實(shí)踐聯(lián)系非常緊密的學(xué)科，除了主體知識(shí)外，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和課程思政教育是當(dāng)下人才培養(yǎng)的重點(diǎn)，要將新工科的創(chuàng)新理念和課程思政教育融入進(jìn)來，需要對(duì)土力學(xué)課程體系重新架構(gòu)，明確教學(xué)的兩條主線，這也是土力學(xué)教學(xué)的另外一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

為了解決上述問題，首先教師要轉(zhuǎn)變觀念，做到理論和實(shí)踐相互結(jié)合，講透核心概念；然后教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排要圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)和認(rèn)知規(guī)律梳理，以學(xué)生為中心開展教學(xué)訓(xùn)練；最后是教學(xué)方法，應(yīng)采用引導(dǎo)式、研究性和討論啟發(fā)式的方法，注重工程實(shí)踐的結(jié)合，從而強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和互動(dòng)性，形成一個(gè)良性循環(huán)。

在教學(xué)體系方面，課程教學(xué)是土力學(xué)教學(xué)的第一主線，由課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)組成，二者相輔相成，沒有土工試驗(yàn)和測(cè)試就不能形成土力學(xué)理論，缺少理論的指導(dǎo)，土工試驗(yàn)也就沒有了價(jià)值意義。通常理論教學(xué)為40 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8 學(xué)時(shí)。為了提高學(xué)生的興趣和讓理論通俗易懂，在理論教學(xué)時(shí)盡量以案例引入，深入淺出，運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)配合講解等多種教學(xué)手段相互配合。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)，除基本試驗(yàn)外，需要強(qiáng)調(diào)綜合性試驗(yàn)和創(chuàng)新性試驗(yàn)，比如擋土墻土壓力的測(cè)試與研究，理論講解的都是極限狀態(tài)下的土壓力，但實(shí)際過程中土壓力與位移有密切關(guān)系，因此可以通過該綜合性試驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的求知欲及試驗(yàn)動(dòng)手能力。學(xué)生自主設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行整理和分析，最后和理論對(duì)比，促使學(xué)生對(duì)理論與實(shí)踐的對(duì)比思考，同時(shí)鍛煉其創(chuàng)新能力。此外，在創(chuàng)新性方面，通過與教師的科研項(xiàng)目相結(jié)合，也就是將優(yōu)質(zhì)科研項(xiàng)目引入實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生主動(dòng)參與科研，形成教學(xué)與科研相互融合、相互共享的開放式模式。

2.2 土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系的探索

實(shí)踐教學(xué)是土力學(xué)課堂教學(xué)的延伸，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、大國(guó)工匠精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)等具有重要意義。土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)，因具有新穎性和靈活性而越來越受歡迎和重視，是實(shí)踐創(chuàng)新人才和素質(zhì)拓展的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

在實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建上，應(yīng)做到如下幾點(diǎn)。①在校企合作的平臺(tái)基礎(chǔ)上，定期聘請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師到學(xué)校開展專題講座交流，將企業(yè)最新的技術(shù)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生及時(shí)了解當(dāng)下的前沿工程，包括新工藝、新材料和新工法等。②以賽促學(xué)，以學(xué)科競(jìng)賽為抓手，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，特別是兩年一屆的全國(guó)大學(xué)生巖土工程競(jìng)賽，該賽事在土木工程領(lǐng)域具有非常廣泛的影響力和權(quán)威性，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐能力和協(xié)作精神及同其他高校學(xué)生之間的交流溝通具有非常好的促進(jìn)意義。③通過開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)新工科背景下國(guó)家建設(shè)所需的創(chuàng)新人才。在土力學(xué)課堂教學(xué)過程中，通過提前布置實(shí)踐性和創(chuàng)新性較強(qiáng)的綜合性課題，引導(dǎo)學(xué)生檢索文獻(xiàn)，凝練出關(guān)鍵問題，形成創(chuàng)新科研課題，然后付諸實(shí)踐，促使學(xué)生更快掌握土力學(xué)相關(guān)的科研技能，具備發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的創(chuàng)新能力。④加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要走出去，與外界進(jìn)行交流學(xué)習(xí)。首先利用校企合作的平臺(tái)，讓學(xué)生親自參與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從而達(dá)到學(xué)以致用和融會(huì)貫通的教學(xué)效果；其次在本科生導(dǎo)師制中，讓學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)學(xué)生參與前沿性的科研項(xiàng)目，比如土與結(jié)構(gòu)物界面相互作用的課題、真空預(yù)壓下的排水固結(jié)課題等；再次制定好學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和考核要求；最后為了讓學(xué)生建立完整、系統(tǒng)的工程知識(shí)體系，讓其做學(xué)科交叉性的課程設(shè)計(jì)，比如土壓力、邊坡穩(wěn)定性和地基承載力問題都是統(tǒng)一的強(qiáng)度問題，可以以極限分析理論為切入點(diǎn)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，由土力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的老師一起指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的工程觀。

2.3 土力學(xué)課程案例教學(xué)的探索

土力學(xué)課程案例教學(xué)的探索，需要考慮工程相關(guān)和育人相關(guān)，讓學(xué)生對(duì)土力學(xué)感興趣和對(duì)土木工程的認(rèn)識(shí)上升到一定的高度。文章以土木建設(shè)的家國(guó)情懷、工程倫理和大國(guó)工匠精神等三個(gè)方面作為切入點(diǎn)，遴選出典型案例融入土力學(xué)課程的知識(shí)點(diǎn)。

在土木建設(shè)的家國(guó)情懷方面，引入茅以升在抗戰(zhàn)時(shí)期修錢塘江大橋的事跡，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛國(guó)情懷。為了國(guó)家戰(zhàn)事需要，茅以升炸橋又復(fù)橋，期間還與土力學(xué)之父太沙基研討了學(xué)術(shù)問題，運(yùn)用土力學(xué)理論解決了工程難題。茅以升的案例讓學(xué)生了解中國(guó)國(guó)情，從政治上、思想上、理論上和情感上認(rèn)同國(guó)家發(fā)展道路，樹立民族自豪感和社會(huì)責(zé)任感。

在工程倫理方面，以1998 江西省九江市發(fā)生的長(zhǎng)江大堤決口事件為例，經(jīng)后面學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致堤壩發(fā)生滲流破壞的原因是擋土墻下部的粉質(zhì)土層厚度小和抗?jié)B強(qiáng)度低、水位上升和加固搶險(xiǎn)滯后，從而使細(xì)粒土流失形成了滲流通道。九江的長(zhǎng)江大堤決堤案例可用來對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程倫理教育：在學(xué)習(xí)和工作中一定要恪守職業(yè)操守、一絲不茍做工作，并要防微杜漸和及時(shí)排除工程隱患。

大國(guó)工匠精神方面，在新中國(guó)成立70 多年以來，特別是改革開放以來，我們國(guó)家在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面取得了一系列重大突破和進(jìn)展，如世界第一的高速公路、高速鐵路歷運(yùn)營(yíng)里程和超高層建筑數(shù)量等。此外，還有水利水電方面的三峽工程、南水北調(diào)、西氣東輸?shù)纫粋€(gè)個(gè)世紀(jì)工程，令世界矚目。這里面有著無數(shù)的老一輩專家學(xué)者，如茅以升、黃文熙和沈珠江等巖土大家的辛勤付出。課堂上應(yīng)教育學(xué)生學(xué)習(xí)他們?cè)诠ぷ骱椭螌W(xué)中的嚴(yán)謹(jǐn)精神。通過重大工程和巖土大家的事跡，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)大國(guó)工匠的精神，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和專業(yè)興趣。

3 結(jié)語(yǔ)

新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革不斷升級(jí)，對(duì)土木工程專業(yè)在人才創(chuàng)新培養(yǎng)上提出了重要挑戰(zhàn)。結(jié)合貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，文章分析了土力學(xué)課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問題，對(duì)課程課堂教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建，最后對(duì)土力學(xué)課程案例教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐探索。今后應(yīng)重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，形成土力學(xué)專業(yè)課程改革和實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新相結(jié)合的教學(xué)模式。