基于工程應(yīng)用的土力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

摘要：基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的前提，對傳統(tǒng)土力學(xué)教學(xué)過程中存在的問題進行分析和討論。結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)及要求，對課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進行研究和改革。提出以工程應(yīng)用和科研課題為導(dǎo)向，整合更新教學(xué)內(nèi)容，采用以問題為驅(qū)動的案例教學(xué)和微課教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用能力；土力學(xué)；教學(xué)；改革

中圖分類號：G6420；TU43 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：

10052909（2015）05005604

當(dāng)前，中國高等教育從精英教育向大眾化教育轉(zhuǎn)型[1]，必然要求高校所培養(yǎng)的畢業(yè)生符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，而學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)依賴于人才培養(yǎng)方案的科學(xué)、合理以及課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)的有效落實。西昌學(xué)院為省屬二本院校，2009年提出“本科學(xué)歷學(xué)位+職業(yè)技能素養(yǎng)”的辦學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)模式，確定了學(xué)校應(yīng)用型本科院校的發(fā)展之路。在此背景下，基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的課程教學(xué)改革成為學(xué)校發(fā)展的基石。

土力學(xué)是土體物理力學(xué)性質(zhì)的分支，是土木工程類專業(yè)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，本科階段主要學(xué)習(xí)以試驗為主的初等土力學(xué)，包括基礎(chǔ)和先導(dǎo)、核心理論、工程應(yīng)用三大部分[2]。土力學(xué)在西昌學(xué)院四年制本科的第四或第五學(xué)期開設(shè)，共58學(xué)時，其中理論教學(xué)40學(xué)時，實驗教學(xué)18學(xué)時，由于土體自身的復(fù)雜性及課程實踐性較強的特點，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)具有一定的難度，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效率低。因此，自2010年開始，課改小組就如何改革傳統(tǒng)教育教學(xué)模式，如何充分體現(xiàn)應(yīng)用型本科院校對人才職業(yè)技能素質(zhì)的培養(yǎng)進行了相應(yīng)的教學(xué)改革與實踐。

一、傳統(tǒng)土力學(xué)教學(xué)中存在的主要問題

（一）理論教學(xué)中存在的問題

1.課程任務(wù)繁重，教學(xué)方法單一

在本科教育階段，土力學(xué)除要講授有關(guān)土的基本概念、強度、變形與滲流

等核心問題外，還必須要講授與工程應(yīng)用相關(guān)的土坡穩(wěn)定、地基基礎(chǔ)土工新理論、新方法等，相對于40學(xué)時的理論學(xué)時，課程任務(wù)十分繁重。為了在規(guī)定學(xué)時內(nèi)能完成課程教學(xué)任務(wù)，任課教師大都采用多媒體教學(xué)。雖然課堂信息增多了，但學(xué)生的理解力和吸收力大打折扣，加之課后缺乏有效的復(fù)習(xí)，學(xué)生聽課興趣逐漸喪失，嚴(yán)重影響到了課堂教學(xué)效果。

2.教學(xué)內(nèi)容理論知識與工程應(yīng)用脫節(jié)

土力學(xué)是一門集理論、實驗和經(jīng)驗于一體的課程，每一理論的推導(dǎo)都有完整的系統(tǒng)性和邏輯性。傳統(tǒng)教學(xué)中用大量的時間推導(dǎo)公式，而在解決實際問題時經(jīng)驗性的假設(shè)尤為重要，因此給學(xué)生造成花大力氣學(xué)習(xí)的知識無大用的錯誤印象，從而產(chǎn)生厭學(xué)心理。

3.理論教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié)

土力學(xué)的任何問題都來源于工程應(yīng)用，但在傳統(tǒng)的教學(xué)中，理論教學(xué)與實踐教學(xué)基本上單獨進行，這不利于理論與實踐教學(xué)的有效穿插與相互支撐；加之經(jīng)典的教學(xué)理論體系中偏重于教師講授，

忽視對學(xué)生應(yīng)用能力和動手能力的培養(yǎng)，從而偏離了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的軌道。

高等建筑教育

2015年第24卷第5期

余明東 基于工程應(yīng)用的土力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

（二）實踐教學(xué)存在的問題

土力學(xué)實驗和現(xiàn)場認知實踐教學(xué)可有效充實課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力。但由于擴招后學(xué)生人數(shù)增加及擁有豐富工程實踐經(jīng)驗的“雙師型”教師數(shù)量不足，傳統(tǒng)的土力學(xué)實驗教學(xué)只是簡單的講述和驗證，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，實驗小組成員中只有極少數(shù)人能得到鍛煉，加之教學(xué)時間較短，未能解決實踐教學(xué)應(yīng)該解決的“為什么要這樣做，為什么能這樣做”的問題，背離了利用實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生探索問題、解決問題和實際應(yīng)用能力的初衷。

（三）傳統(tǒng)考核辦法存在的問題

傳統(tǒng)的土力學(xué)考核方式，通常采用任課教師出卷，閉卷考試的形式進行。考試變成了知識點的記憶而非應(yīng)用能力的考查，違背了應(yīng)用型人才對知識的應(yīng)用能力要求。

二、基于應(yīng)用能力的土力學(xué)教學(xué)改革

不同的工程應(yīng)用需求是推動土力學(xué)發(fā)展的動力，而人的學(xué)習(xí)興趣和動力來源于能通過學(xué)習(xí)解決所遇到的問題，因此，如何有效地解決土力學(xué)理論知識與工程應(yīng)用有機融合的問題，是提高學(xué)生

學(xué)習(xí)興趣和應(yīng)用能力培養(yǎng)的關(guān)鍵所在。

（一）土力學(xué)教學(xué)改革思路

本科階段所涵蓋的土力學(xué)包括滲透、變形和強度三大核心理論，而三大核心理論的建立均來源于土力學(xué)實踐和實驗。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)土力學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，課程正式行課之前，緊緊圍繞土力學(xué)核心理論，讓學(xué)生觀看關(guān)于土力學(xué)的工程案例圖片或視頻，并讓學(xué)生思考為什么會有這樣的問題、為什么需要解決這類問題、可以用什么樣的方法解決問題。讓學(xué)生在思考的同時，理清整個課程的邏輯關(guān)系，知道學(xué)什么、怎樣學(xué)。因此，教學(xué)改革的總體思路應(yīng)以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)應(yīng)用能力為目的，以工程實例及科研項目為原型的問題驅(qū)動教學(xué)。

（二）理論教學(xué)改革

1.以工程應(yīng)用為導(dǎo)向整合教學(xué)內(nèi)容

對應(yīng)用型本科院校的大部分學(xué)生來說，土力學(xué)課程中大量的、復(fù)雜的公式推導(dǎo)過程可以少講或不講，但公式的適用條件和應(yīng)用方法則必須讓學(xué)生掌握。因此在應(yīng)用型本科院校土力學(xué)教學(xué)改革中，應(yīng)本著注重基礎(chǔ)突出應(yīng)用，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，對教材內(nèi)容進行整合、優(yōu)化和重組，做到難易適度、應(yīng)用突出，思路清楚。通過編寫講義及試驗指導(dǎo)書，將土工試驗及規(guī)程整合到課程講義中，真正做到試驗與理論互為補充。

2.以實驗室建設(shè)、基地建設(shè)為核心，突出工程實例現(xiàn)場教學(xué)

學(xué)以致用是應(yīng)用型本科院校的顯著特點，而學(xué)有所用是提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性最好的催化劑。近幾年，學(xué)校投入大量資金新建和完善實驗室，充分保證了將課堂教學(xué)搬進實驗室，將土力學(xué)理論融進實驗教學(xué)的課改要求，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性顯著提升。但實驗室教學(xué)對學(xué)生應(yīng)用能力的提升是有限的，只有將課堂教學(xué)融入實際工程才能真正讓學(xué)生從實際工程的角度去思考和理解理論的意義和價值。因此，近年來，學(xué)校利用自身基建項目及聯(lián)合辦學(xué)企業(yè)建設(shè)項目建立了工程實例現(xiàn)場教學(xué)基地，聘請設(shè)計、施工等單位一線人員現(xiàn)場講解，學(xué)生通過深入施工現(xiàn)場對實物結(jié)構(gòu)進行觀察或?qū)嶋H操作，在最短的時間里達到了理論與實踐結(jié)合的預(yù)期教學(xué)效果[3]。如通過對地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場勘查，除能讓學(xué)生認識到土力學(xué)課程的重要性和實用性外，更重要地是能讓學(xué)生理解和掌握地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因及工程中應(yīng)該采取哪些措施來防范和治理地質(zhì)災(zāi)害。通過理論與實踐相結(jié)合的工程實例現(xiàn)場教學(xué)，培養(yǎng)和提高了學(xué)生從工程實際出發(fā)，尋找解決實際工程問題理論依據(jù)的能力。

3.突出主題，開發(fā)微課，提升課外學(xué)習(xí)效率和效果

隨著信息技術(shù)與教育的深度融合，微課在課后的教與學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用中得到了廣泛的推廣和使用，在近兩年的教學(xué)改革過程中，課題組秉承微課碎片化、聚焦化、微型化的特點，選取土力學(xué)教學(xué)過程中的重點、疑難點、混淆點、易錯點，設(shè)計和制作微課程，為學(xué)生提供課后“自助餐”式的教學(xué)資源。在課堂講授時預(yù)留課程主題，要求學(xué)生課后點播相關(guān)微課程，通過微課程對課堂教學(xué)的有效提煉和補充，使學(xué)生理解問題的根源，找到問題的本質(zhì)所在。由于微課程以學(xué)生喜聞樂見的多媒體視頻形式呈現(xiàn)，又具有較強的針對性，因此短小精干的微課很快成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的點綴，極大地提升了課外學(xué)習(xí)效率和效果。

（三）試驗教學(xué)改革

土力學(xué)是一門以實驗加試驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，工程應(yīng)用和試驗是土力學(xué)發(fā)展的源泉和最終檢驗標(biāo)準(zhǔn)，土力學(xué)理論的發(fā)展離不開試驗，兩者密不可分。

1. 實驗課程設(shè)置改革

土力學(xué)實驗教學(xué)改革主要是在保證原有驗證性實驗的基礎(chǔ)上加設(shè)綜合性實驗和設(shè)計性實驗[4]，三個實驗環(huán)節(jié)由淺入深，使學(xué)生在掌握土力學(xué)基本理論、實驗操作規(guī)程的同時，培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析能力和實際動手能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2. 實驗教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)的任課教師在課堂上講述實驗方法和實驗原理，在實驗過程中驗證和演示的教學(xué)模式容易讓學(xué)生對實驗課產(chǎn)生懈怠情緒。為提高土力學(xué)試驗教學(xué)效果，試驗教學(xué)改革從促進學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性入手，將試驗分為常規(guī)性試驗、設(shè)計性試驗和開放型試驗三類。

常規(guī)性試驗主要包括土的基本物理指標(biāo)測定試驗、液塑限試驗及直接剪切試驗等，對此類試驗要求學(xué)生在試驗前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，觀看試驗視頻，教師抽檢試驗視頻所涉及相關(guān)問題通過后才安排正式試驗。試驗過程中，學(xué)生腦海中試驗視頻影像與實際操作不斷的疊加和融合，試驗效率和效果得到了顯著提升。試驗結(jié)束后除組織學(xué)生及時分析試驗結(jié)果外，增加與試驗相關(guān)的工程案例實際問題的討論和分析，加深學(xué)生對試驗?zāi)康摹⒉襟E的理解和掌握，培養(yǎng)和提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。設(shè)計性試驗主要來源于教師的科研課題，由教師提供相關(guān)研究課題資料，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課題研究路線、方法和目的完成設(shè)計性試驗的方案（含試驗內(nèi)容、試驗方法、試驗步驟等），經(jīng)輔導(dǎo)對其方案審核后進行試驗。西昌學(xué)院土力學(xué)實驗室自 2007 年以來，積累了一大批涼山州不同土層的試驗數(shù)據(jù)，自2008年開始實行全天候開放實驗室，學(xué)生在實驗室可查找所需土層的相關(guān)參數(shù)進行驗證性或設(shè)計性試驗。近年來，學(xué)院通過開放實驗室，與教師科研項目的有機結(jié)合的方式對實驗教學(xué)進行大膽改革，取得了良好的效果。實驗室全天候開放給學(xué)生提供了一個寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在課題研究的過程中、觀察實驗現(xiàn)象，掌握土力學(xué)規(guī)律，豐富和鞏固土力學(xué)理論知識，了解土力學(xué)的發(fā)展和研究方向，為今后的工作奠定了扎實的基礎(chǔ)。

3.課程考核方式改革

傳統(tǒng)考試用標(biāo)準(zhǔn)化的模式限固了學(xué)生的思維[5]，從而背離了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的初衷。課題組本著以注重基礎(chǔ)知識共性為基礎(chǔ)，發(fā)展學(xué)生個性，主動學(xué)習(xí)為原則對課程考核方式進行了改革。改革后的土力學(xué)考試包括筆試、口試、操作試及課程設(shè)計（論文）四部分，各部分成績比重為5∶1∶2∶2。改革后的考試更加注重對學(xué)生發(fā)散思維、綜合運用知識解決問題能力的全面考查，充分發(fā)揮了考試作為教育服務(wù)手段的積極作用。

三、課程改革效果

從近5年學(xué)生學(xué)習(xí)情況來看，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情較高，成績均有明顯提高。由于試驗中增加了設(shè)計性和開放性試驗，學(xué)生動手意愿強，團隊充分發(fā)揮自身潛能自主設(shè)計試驗，對教師的依耐明顯減小。開放實驗教學(xué)數(shù)量與內(nèi)容后，學(xué)生及教師科研項目數(shù)量和質(zhì)量得到提升。近三年來，與土力學(xué)相關(guān)的科研項目多次獲獎。由于在教學(xué)改革中加大了與地方及企業(yè)的聯(lián)系和共建力度，學(xué)院土工實驗室的社會服務(wù)功能日趨成熟，形成了學(xué)校與企業(yè)雙贏的發(fā)展模式。在近五年的同行評教和學(xué)生評教中，授課教師的教學(xué)評價均為優(yōu)秀。學(xué)生的問卷調(diào)查表明：85%以上的學(xué)生對當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容和方法較為滿意。

通過近五年的課改總結(jié)發(fā)現(xiàn)，只有在教學(xué)活動中僅僅圍繞應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)定位和學(xué)習(xí)的內(nèi)在規(guī)律，積極地探索、實踐和改革，加強與工程一線的深度融合，才能真正提高學(xué)生的應(yīng)用能力和就業(yè)競爭能力。參考文獻：

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