《土力學》案例式教學探索與實踐

劉文化+張聰+孫秀麗

【摘 要】《土力學》是一門理論性和實踐性均較強的課程，也是土木工程專業的重要基礎課程。本文根據《土力學》課程的特點和應用型人才培養的要求，在分析案例式教學優勢的基礎上，嘗試將案例式教學法引入《土力學》課程的課堂教學中。以意大利比薩斜塔這一經典工程案例為背景，闡述了案例式教學在《土力學》地基變形部分的應用。

【關鍵詞】土力學；案例式教學；地基變形

【Abstract】Soil mechanics is a course with strong theory and practice， and also an important basic course in civil engineering. In this paper， based on the characteristics of the soil mechanics and the requirements of the applied talents cultivation， by analyzing the advantage of case teaching， the case teaching is introduced into the classroom for teaching the soil mechanics. By introducing the classic case of Leaning Tower of Pisa， Italy， the application of case teaching in foundation deformation （a part in soil mechanics） is discussed.

【Key words】Soil mechanics； Case teaching； Foundation deformation

0 前言

“萬丈高樓平地起，建筑屹立基礎始”。這里的平地即地基，沒有地基的安全穩定，房屋、橋梁等土木工程設施難以建成；基礎的安全穩定則是上部結構安全屹立的保障。而要保證地基和基礎的安全穩定就需要對土體的力學特性進行分析。《土力學》就是這樣一門研究土體的力學，是研究土體的應力、變形、強度、滲流及長期穩定性的一門學科。《土力學》是一門理論性和實踐性均較強的學科。傳統的《土力學》教學多以空洞的理論教學為主，采用教師講、學生聽，填鴨式、滿堂灌的教學方法，忽略了學生的參與和能力的訓練，不利于學生對實際工程問題的理解和掌握。

案例式教學是一種以案例作為教學材料，結合教學主體，通過討論、問答等師生互動的教學過程，具有目的明確、啟發深刻、學生主動性強等特點。自美國哈佛大學創立案例式教學以來，該教學模式已經廣泛應用于現代醫學教育、數學、力學、生物學等多種學科中，取得了明顯的效果。然而，目前鮮有案例式教學在《土力學》教學課程中應用的報道。本文依托江南大學本科教育教學改革研究項目，將案例式教學引入到《土力學》課堂教學中，為提高《土力學》教學質量做了一些有益的探索。

1 《土力學》案例式教學的意義

《土力學》同土木工程其他專業課程一樣，具有很強的工程背景。空洞的理論教學不利于學生對實際工程問題的理解和掌握，學生普遍感到理論枯燥、生澀難懂、學習難度大、知識點多，難以將所學的知識與實際工程問題進行緊密聯系。而適當的穿插工程實例于基礎知識點之中，通過一個真實的、具體的工程實例引出知識點，為學生在基礎理論學習和工程實踐間架起一座橋梁，能夠激發學生的學習熱情，培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生將理論知識應用于工程實踐中的能力。

由于土木工程專業的特殊性，很難在講解每個知識點之前帶學生去工程現場進行實地考察；即使是在正常的教學實踐環節中，在安全意識日益濃厚的大環境下，施工單位出于對學生人身安全的考慮，也會盡量縮短參觀實習時間。另外，由于《土力學》課程內容的多樣性，對某一個具體的工程而言，很難將《土力學》課程的知識點全部涵蓋在內，這就給現場案例教學帶來了一定的困難，進而造成《土力學》教學過程中理論知識與工程實際脫軌的尷尬局面。然而，通過將案例式教學引入到《土力學》課堂教學當中，借助多媒體課件，以播放視頻或者圖片的方式再現工程案例，通過老師和學生對該案例的分析、討論和交流，使學生對案例有全面而深刻的理解。一個案例突出一個主題，這樣可以使學生有身臨其境的感覺，有助于激發學生分析問題、解決問題的能力。課堂案例教學能夠使每個學生都充當土木工程建設的實踐者，以“當事人”的身份去分析和處理案例中的問題，達到學以致用的目的。

2 案例式教學在《土力學》課程中的應用

《土力學》課程的重要特點是涉及的知識面廣而繁雜。從課程的教學內容來看，土的滲透性及滲流、地基變形、土的抗剪強度、地基的穩定性等章節內容都很適合采用案例式教學。本節將以地基變形這一章節為例，探討案例式教學的應用。

在《土力學》課程的地基變形部分，引入“意大利比薩斜塔”這一經典工程案例。比薩斜塔始建于1173年8月，在1178年，當鐘樓興建到第4層時因地基不均勻和土層松軟導致鐘樓向東南方傾斜，工程暫停。1231年，工程繼續，建造者采取各種措施修正傾斜，刻意將鐘樓上層搭建成反方向的傾斜，以便補償已經發生的重心偏離。1278年進展到第7層時，塔身呈現凹形，工程再次暫停。1360年，再次復工；1372年擺放鐘的頂層完工。完工后，54米高的8層鐘樓一直不斷地向下傾斜，至1990年，塔頂已南傾（即塔頂偏離垂直線）3.5米。幾個世紀以來，比薩斜塔傾斜的原因一直眾說紛紜，直至二十世紀以后“地基原因”才逐漸占據上風。關于比薩斜塔傾斜原因的百家爭鳴有助于激發學生的好奇心和興趣，利于活躍課堂氣氛。通過介紹比薩斜塔這樣一個簡單的例子就可以引出不均勻沉降、固結、地基變形等土力學概念，在理論教學與工程實際間搭建一座橋梁。同時，列舉比薩斜塔的歷次加固方案，如環形卸荷、注漿加固、反向加載等，引導學生開展課堂討論，分析加固原理，擴展學生的知識面，激發學生的學習熱情。

3 結語

鑒于《土力學》課程工程背景知識點復雜的特點，結合案例式教學的優勢，將案例式教學引入《土力學》課程中，可以有效提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，有利于提高《土力學》課程的教學質量，有益于實現土木工程專業應用型人才培養的目標。

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[責任編輯：朱麗娜]endprint