高職《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教學(xué)改革與實踐

宋榮方，鄒旭巖

(中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，鄭州450044)

《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》是高職高專土建類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，覆蓋了建筑工程技術(shù)、道路與橋梁工程技術(shù)以及工程造價等各個專業(yè)方向。本課程從土的成因出發(fā)，介紹土的物理力學(xué)性質(zhì)，計算土中的應(yīng)力;在此基礎(chǔ)上研究土的強度特性、變形特性和滲透特性，并運用于地基處理、淺基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)的設(shè)計和施工，以及基坑支護之中。課程本身具有理論和實踐性較強、內(nèi)容廣泛、知識點零碎、計算繁瑣乏味等特點。冗長繁雜的計算公式，不直觀的地基基礎(chǔ)，使學(xué)生產(chǎn)生恐懼心理，學(xué)生學(xué)起來感覺吃力，學(xué)習(xí)積極性不高，成績也不理想。［1－3］在課程教學(xué)中，既有理論知識的講解，又有實踐性教學(xué)的指導(dǎo)，還有理論知識在實際工程中的應(yīng)用。［4］該課程是構(gòu)筑專業(yè)課程體系與知識結(jié)構(gòu)的核心課程之一，也是將來學(xué)生一個重要的就業(yè)方向。再加上高職教育培養(yǎng)的是面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)一線的高素質(zhì)技能型人才。因此，應(yīng)以社會需求為目標(biāo)，以就業(yè)為導(dǎo)向，以服務(wù)為宗旨，走工學(xué)結(jié)合的發(fā)展道路，改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，強化學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

1 .當(dāng)前《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教學(xué)中存在的問題

1.1 土力學(xué)研究復(fù)雜

土力學(xué)是以土為研究對象的，其不同于一般固體材料，一般固體材料都是一些比較均勻的連續(xù)體，它們的力學(xué)規(guī)律差不多都可以用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示出來，其理論結(jié)果與實際情況相差不多。而土是由固體顆粒、土中水和氣體組成的三相松散集合體，它的強度一般比土粒強度小得多，其成因類型和空間分布情況構(gòu)成土的多樣性;此外，土在外界環(huán)境條件影響下，性質(zhì)會有顯著變化。土的上述特點造成土力學(xué)的研究極其復(fù)雜，因此初學(xué)者學(xué)起來總感到理論頭緒多，內(nèi)容抽象，枯燥乏味，計算復(fù)雜，基本理論和基本概念難以掌握，這是學(xué)生學(xué)習(xí)時普遍感到頭痛的問題。

1.2 土力學(xué)基礎(chǔ)課時少

為適應(yīng)社會需要，專業(yè)教學(xué)改革中不斷拓寬專業(yè)口徑而增加專業(yè)課程，使得各門課程的課時受到限制，教學(xué)課時少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾突出。該課程是和工程實際聯(lián)系極為密切的學(xué)科，由于很多學(xué)生缺乏地基基礎(chǔ)的工程經(jīng)驗，在課時偏少的情況下，如何聯(lián)系工程實際，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，把基本理論、基本概念、基本知識講活，又是該課程任課教師普遍關(guān)心和亟待解決的實際問題。

1.3 成績考核機制不合理

期末成績考核以閉卷筆試為主，筆試成績占總成績的80%，同時兼顧平時的考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)等，平時成績占20%。這種考核方式既不能評判出學(xué)生對課程核心知識掌握的程度，也不能考核出學(xué)生的動手操作能力和綜合分析問題能力。

2 .課程教學(xué)模式改革與實踐

2.1 教學(xué)改革的思路

該課程是面向建筑工程一線，培養(yǎng)具有大專水平的、能夠應(yīng)用土力學(xué)與地基基礎(chǔ)知識和技術(shù)進行地基及基礎(chǔ)設(shè)計、施工、檢測的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型專門人才。為此，可以按照“三以一化”——以能力為本位、以職業(yè)實踐為主線、以項目課程為主體、課程內(nèi)容項目化的原則，構(gòu)建“職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)、項目課程體系和職業(yè)資格證書”三位一體的教學(xué)模式，制定工學(xué)結(jié)合的教學(xué)計劃，培養(yǎng)學(xué)生具有實用能力、實操能力、可持續(xù)發(fā)展能力和職業(yè)素質(zhì)，做到畢業(yè)即能上崗、上崗即能勝任，最終實現(xiàn)就業(yè)有優(yōu)勢、創(chuàng)業(yè)有本領(lǐng)、升學(xué)有希望、終身學(xué)習(xí)有基礎(chǔ)。

2.2 整合課程教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)工程施工的過程，設(shè)計了基坑開挖與支護、淺基礎(chǔ)施工、樁基礎(chǔ)施工、地基處理等四個與生產(chǎn)相關(guān)的實訓(xùn)項目，并將土力學(xué)基本原理中的應(yīng)力計算、強度理論、土的壓縮性、土壓力和邊坡穩(wěn)定性等相關(guān)知識融入對應(yīng)的實訓(xùn)項目中。結(jié)合巖土工程勘察，以邊講邊練、講練結(jié)合的方式完成土的物理性質(zhì)指標(biāo)測試，以及土體野外鑒別和土的工程分類等知識和技能的培養(yǎng)。課程內(nèi)容經(jīng)整合后，共分5個項目，24個學(xué)習(xí)情景，如表1所示。同時，授課過程中不斷引入新知識、新理論，使學(xué)生所學(xué)的知識與實際工程的發(fā)展緊密銜接，激發(fā)學(xué)生濃厚的求知欲。［5］

表1 課程內(nèi)容設(shè)置

2.3 改革教學(xué)模式與手段

2.3.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”興趣對學(xué)習(xí)有著神奇的內(nèi)驅(qū)動作用，能變無效為有效，化低效為高效。任課教師應(yīng)重視該課程的第一節(jié)課，學(xué)生對新鮮事物的求知欲望強烈，會懷著好奇心聆聽第一次課。如果教師僅簡單介紹課程內(nèi)容，然后進行理論教學(xué)，會讓學(xué)生覺得枯燥無味。因此，教師第一次講緒論課時應(yīng)巧妙設(shè)計教案，以吸引學(xué)生的注意力，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。例如講到土的概念時，引用“普天之下，莫非王土;率土之賓，莫非王臣”，“棄之如糞土”，“糞土當(dāng)年萬戶侯”，由此問學(xué)生，“土，是尊貴還是輕賤?土力學(xué)值得一學(xué)嗎?［6］”還可以告訴學(xué)生，本課程在土建類專業(yè)中的地位，以及學(xué)習(xí)本課程的作用。為了讓學(xué)生認(rèn)識到地基基礎(chǔ)的重要性，可以介紹一些相關(guān)的工程案例，例如加拿大特朗斯康谷倉地基失穩(wěn)、香港寶城路山體滑坡、意大利比薩斜塔的傾斜、日本關(guān)西機場的沉降等，分析其產(chǎn)生的原因，介紹特朗斯康谷倉和比薩斜塔的處理措施，并且將上述案例歸結(jié)為與土有關(guān)的兩類問題：強度問題和變形問題。此外，通過美國Teton土壩失事和1998年長江洪水堤防險情，引出土的滲透問題。通過典型工程案例，極大地調(diào)動了學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣。在一些學(xué)習(xí)情景講授過程中，也可結(jié)合工程案例講解相應(yīng)理論知識，介紹實際工程出現(xiàn)的問題以及為尋求解決途徑而開展的理論研究等。例如講到土壓力時就可以結(jié)合上?！吧徎ê优暇霸贰钡箻前高M行分析，使理論與實踐有機結(jié)合，不僅活躍了課堂氣氛，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且有效拓寬了學(xué)生的視野。

2.3.2 豐富教學(xué)手段與方法

在課堂教學(xué)過程中，采用多媒體課件與板書相結(jié)合的教學(xué)手段，多媒體課件給學(xué)生提供大量的工程圖片、視頻及動畫，直觀形象;講解理論知識時再輔以必要的板書使學(xué)生領(lǐng)悟問題的解決過程，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力有不可忽略的功效。土的物理性質(zhì)等內(nèi)容放在理實一體化教室進行講解，采用一體化教學(xué)方式，即知識、理論、實踐一體化，教、學(xué)、做一體化，突破以往理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，學(xué)中做，做中學(xué)，突出學(xué)生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)。課下教學(xué)采用當(dāng)面輔導(dǎo)與網(wǎng)上答疑等方式進行，通過當(dāng)面輔導(dǎo)的方式督促檢查學(xué)生，利用QQ、Email和短信等回答學(xué)生提出的問題，為學(xué)生提供與教師交流的多種渠道，便于學(xué)生的學(xué)習(xí)。

教學(xué)中，針對不同的內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，體現(xiàn)以人為本的雙向活動教學(xué)，突出職業(yè)教育特色，用啟發(fā)式教學(xué)、模擬教學(xué)、交互式教學(xué)、案例教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)等先進的教學(xué)方法，克服重傳統(tǒng)繼承、輕創(chuàng)新開拓的傳統(tǒng)模式，注重學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。例如對于土的野外鑒別，用“現(xiàn)場教學(xué)法”將學(xué)生帶到基坑現(xiàn)場，面對坑壁和坑底，直觀講解土的分層狀態(tài)，土的野外鑒別方法，之后要求學(xué)生現(xiàn)場實踐，進行土的鑒別。這種方法同樣有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，抽象的文字變得直觀了，不便用語言表達(dá)的概念很容易被學(xué)生理解，學(xué)生對此印象深刻，易于掌握。介紹淺基礎(chǔ)的類型時，采用“問題驅(qū)動法”展開教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生明白知識的來龍去脈，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。柱下獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交叉條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等的產(chǎn)生和應(yīng)用與上部結(jié)構(gòu)荷載的大小直接相關(guān)，講課時不直接引出這些基礎(chǔ)類型，而是從地基承載力和基礎(chǔ)底面壓力問題解決的角度來談淺基礎(chǔ)的類型。隨著上部結(jié)構(gòu)荷載的增大→問題產(chǎn)生(地基承載力不足)→解決(增大基礎(chǔ)底面積)，這樣各種類型的基礎(chǔ)自然引出，問題一環(huán)扣一環(huán)，把學(xué)生吸引到教學(xué)內(nèi)容中去，充分調(diào)動學(xué)生聽課的積極性，提高課堂教學(xué)效率。講土的物理性質(zhì)指標(biāo)時用“討論法”展開教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對知識的理解。在教學(xué)過程中，可通過提出問題“土的含水量、孔隙比、孔隙率、飽和度能否大于1或100%”并引導(dǎo)學(xué)生討論，討論之后，由教師點評并和學(xué)生一起加以總結(jié)。這樣不但可以達(dá)到釋難解疑的目的，而且還能培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.3.3 跟蹤項目全真教學(xué)

課程教學(xué)結(jié)合本校二期工程綜合實訓(xùn)基地建設(shè)項目，以圖書館、教學(xué)樓、實訓(xùn)樓等單體建筑的基礎(chǔ)工程施工為平臺，將課堂搬到工地，從巖土工程勘察開始，全程跟蹤基礎(chǔ)工程項目施工進行全真教學(xué)，直接使課堂教學(xué)內(nèi)容與實際工作相對接，實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程與工作過程的無縫對接，實現(xiàn)技能培養(yǎng)與職業(yè)崗位要求“零距離”，教學(xué)內(nèi)容有很強的實用性和職業(yè)性。針對在同時期施工的不同工地的不同基礎(chǔ)施工項目，實行“多線并行、雙師指導(dǎo)”的模式，將學(xué)生分成小組分布到各個基礎(chǔ)施工工地，由工地技術(shù)人員和學(xué)校專業(yè)教師共同指導(dǎo)學(xué)生，然后小組之間進行輪換，跟蹤基礎(chǔ)工程項目施工整個過程，直至學(xué)生學(xué)完不同工地的不同基礎(chǔ)施工項目，實現(xiàn)理論與實踐合一。

2.3.4 強化學(xué)生的規(guī)范意識

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范是保證結(jié)構(gòu)安全性、適用性以及耐久性的重要依據(jù)和保障。作為國家的強制標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)規(guī)范是根據(jù)工程實踐經(jīng)驗做出的理論總結(jié)，具有法規(guī)性質(zhì)，對工程建設(shè)具有很強的指導(dǎo)和約束作用，在建筑設(shè)計和施工的過程中必須嚴(yán)格遵循。作為一門實踐性較強的課程，教學(xué)內(nèi)容涉及到多部規(guī)范，如 GB50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》、JGJ94－2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、GB50021 －2010《巖土工程勘查規(guī)范》等。上課過程中，要把規(guī)范的相關(guān)條文融入到教學(xué)內(nèi)容之中，讓學(xué)生理解和掌握強制性條文和技術(shù)術(shù)語、技術(shù)符號等，加強和引導(dǎo)學(xué)生樹立技術(shù)規(guī)范意識，養(yǎng)成使用規(guī)范、遵守規(guī)范的良好習(xí)慣。

2.3.5 設(shè)置綜合性試驗項目改革試驗教學(xué)

土工試驗是學(xué)習(xí)土力學(xué)基本理論的一個重要環(huán)節(jié)，可以加深學(xué)生對基本原理的理解，也是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及科學(xué)試驗方法的重要途徑。由于傳統(tǒng)的教學(xué)方法以及試驗條件的影響，土工試驗項目相互獨立，采取分散開設(shè)的方式，即根據(jù)理論課的進度，將不同的試驗項目穿插到理論教學(xué)之中。由于每個試驗項目學(xué)時有限，試驗指導(dǎo)教師需在課前準(zhǔn)備試樣，課后烘干試樣，學(xué)生在課堂上完成主要環(huán)節(jié)操作而不能全程參與，導(dǎo)致學(xué)生對整個試驗感到抽象。同時，學(xué)生通過一次試驗只測得試樣的某一個物理指標(biāo)，而每次試驗所使用的土樣又不盡相同，因此也不能把多次試驗測得的指標(biāo)綜合起來全面分析土的性質(zhì)，不能培養(yǎng)學(xué)生綜合分析試驗數(shù)據(jù)的能力。因此，在做好傳統(tǒng)的液塑限試驗、壓縮試驗和直接剪切試驗的基礎(chǔ)上，可結(jié)合第二課堂增設(shè)綜合性試驗。綜合性試驗指試驗內(nèi)容涉及本課程綜合知識或者多方面知識的復(fù)合型試驗，能夠?qū)W(xué)生的試驗技能和方法進行綜合訓(xùn)練?？紤]到工程實際以及本校土工試驗室的具體情況，設(shè)置了下述綜合性試驗項目，見表2。

表2 綜合性試驗項目

綜合性試驗以學(xué)生為主體，把學(xué)生分成多個試驗小組，限定每組人數(shù)，組長負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)，試驗過程中成員團結(jié)協(xié)作共同完成試驗，教師僅對學(xué)生遇到的問題提供必要的幫助而不具體參與到試驗中去。［7］通過試驗，學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)新能力，全面分析問題、解決問題的能力都得到了提高。

2.4 優(yōu)化成績考核機制

考核評價是一種手段，在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面也有積極的激勵導(dǎo)向作用。傳統(tǒng)的考核方式主要是以閉卷筆試為主，缺乏對學(xué)生能力的全面考查。為此，本課程采用“多元嵌入式”的考核機制，以突出能力考核?！岸嘣斌w現(xiàn)在三個方面：①考核主體的多元：將學(xué)生自評互評、教師評價和企業(yè)評價賦予不同的權(quán)重綜合考慮評定;②考核標(biāo)準(zhǔn)的多元：改變“一卷定分”的考核方式，把學(xué)生的知識、技能、素質(zhì)一起納入考核范圍，以促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提高;③考核方式的多元：采用多種考核方式，包括口試、筆試、問題討論、實操、考勤等多種方式。“嵌入式”體現(xiàn)在考核的過程，將對學(xué)生多元的考核滲透到教學(xué)的每個環(huán)節(jié)，變結(jié)果評價為過程考核，突出學(xué)生的主體地位，強調(diào)學(xué)生注重學(xué)習(xí)過程，將學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、實訓(xùn)表現(xiàn)等進行綜合考核，將教學(xué)考核轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)動力。

3 .結(jié)論

上述課程教學(xué)改革與實踐緊密圍繞高職教育培養(yǎng)目標(biāo)，針對該課程理論性和實踐性均較強的特點，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性與熱情，突出職業(yè)教育的特點，密切結(jié)合工程實際，理實融合，著重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力，效果良好。同時，這種教學(xué)方法也對教師提出了更高的要求，要求教師不斷提升自身素質(zhì)，加強教學(xué)交流，更新知識，為學(xué)生提供更廣闊的思考與操作空間，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)出綜合能力強的人才。

［1］王存芳，劉小慶，仇學(xué)南.淺談高職《地基與基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革［J］.職教論壇，2011，27(20)：21 －22.

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