土木專業培養目標在《土力學》課程中的實現途徑

李傳勛 （江蘇大學土木工程與力學學院，江蘇 鎮江 212000）

土木工程專業評估工作于1994年開始啟動，目前已有89所高校的土木工程專業通過評估（認證）。2017年，住房和城鄉建設部高等教育土木工程專業評估委員會發布了最新版的土木工程專業認證標準，其主要由學生發展、專業目標、教學過程、師資隊伍、教學資源、教學管理及質量評價七個一級指標組成[1]。其中專業培養目標的實現主要依靠各個教學實踐環節，如何在每個教學環節中完成專業培養目標所賦予的要求，是擺在專業教師面前的一道難題，也是一道必答題。本文將結合自身的教學實踐和教學體會，淺析《土力學》課程對我校土木專業培養目標所賦予知識、能力及素質要求的具體實現途徑。

1 我校土木工程專業的培養目標

我校土木工程專業人才培養目標為：培養能適應社會主義現代化建設需要，德、智、體、美全面發展，掌握土木工程學科基本原理和基本知識，經過工程師基本訓練，能勝任房屋建筑、道路、橋梁等工程項目的技術與管理工作，具有扎實的基礎理論、寬廣的專業知識、較強的實踐創新能力、良好的國際視野和團隊合作精神，能夠從事土木工程設施的勘察、設計、施工、管理以及投資開發等工作的高級工程技術人才。

2 《土力學》的知識、能力、素質要求

《土力學》是土木工程專業的一門主要專業基礎課，是土木工程專業學科平臺的主干課程。依據我校土木專業的培養目標及課程特點，確定該課程知識、能力及素質要求如下：使學生了解土中固體顆粒、土中水和氣；掌握土的結構和構造；掌握土的三相比例指標和土的物理特性；掌握土的壓實性和土的工程分類；掌握土中自重應力、附加應力的計算；掌握粘土的滲透性、滲透破壞及二維滲流的相關知識；掌握土的壓縮性指標、地基沉降量、地基沉降與時間關系的理論和計算方法；掌握土的抗剪強度和極限平衡條件相關理論；掌握土壓力、地基承載力計算方法和土坡穩定分析方法；掌握一般土工試驗方法。

通過《土力學》課程的學習，為后繼課程準備做必要的知識基礎，并為學生將來掌握新的巖土工程技術和開展相關的科學研究創造條件，培養學生具有一定的科學素質和創新精神；培養學生能將理論與工程實際有機融合，使學生具備應用土力學基本原理和方法分析并解決實際問題的工程能力和工程素質；培養學生具備不斷探索工程問題的科學精神和工程素質。

3 知識、能力及素質要求在課程中的實現途徑

3.1 知識要求的實現途徑

①課堂加強師生互動，積極采取案例式教學方法，增強學生的專業興趣，夯實土力學基本理論和基本概念。

案例教學法是一種“以問題為中心的研究型學習”方法。案例教學就是通過師生互動，在描述案例中啟發和引導學生探究問題及并不斷鞏固知識點。在整個過程中，案例展示是基礎，興趣培養是目標，問題的創設是關鍵，理論的闡釋是重點，知識的掌握是核心[2]。

土力學中典型的案例教學很多，僅以土中自重應力計算為例。如圖1所示，結合實際土層的剖面圖，將土層自重應力計算分4種工況：a.均質土自重應力計算（圖中的任意層內自重應力計算均可看成是均質土自重應力的計算）；b.成層土的自重應力計算；c.成層土有地下水的自重應力計算；d.成層土有地下水且存在不透水層的自重應力計算。通過引入以上實際成層土自重應力的計算實例，在教學過程中不斷設置不同工況間自重應力的計算區別，引發學生思考，提升學生的求知欲。同時注意講清不同工況下自重應力計算的區別和聯系，使學生切實掌握成層土自重應力計算的知識點。

圖1 土層剖面圖

②理論與試驗教學相結合，進一步提升學生的知識水平。

學生牢固掌握基本概念與理論的同時，要結合試驗教學以開闊學生知識面，激發學習興趣，加深對基礎理論的理解，進一步提升學生對知識點的掌握。試驗教學一直是理論教學與工程實踐之間的橋梁和紐帶[3]。土的強度指標有多種，剛接觸土力學課程的學生往往很難理解同一種土體具有多個強度指標的原因。通過土體的剪切試驗，使學生具體認識測試土體強度指標的儀器有直剪儀、三軸剪切儀及無側限抗壓強度試驗儀，不同的試驗儀器測試的強度指標會存在差異。同時進一步認識直剪儀存在3種試驗方法，不同試驗方法測試的強度指標亦不同。通過直剪試驗過程中的人人動手操作，使學生進一步加深試驗儀器及試驗方法不同所得土體強度指標亦不同的知識點。

③課堂教學與科學研究相結合，積極踐行科研反哺教學，使學生了解學科前沿，加深學生對基本理論及基本概念靈活掌握。

以經典土力學的固結理論為例。經典土力學中的固結理論是在諸多假定下建立的數學模型并獲得解答。經講解使學生已熟練掌握了由基本假定、物理模型建立、數學模型解答及固結變形計算分析的整個過程。為使學生能進一步加深理解固結理論的實質，可將最新的研究成果引入課堂教學，如非線性固結理論、成層土固結理論、各種變荷載作用下土的固結理論、考慮非達西滲流的固結理論、豎井地基固結理論及比奧固結理論等等。經梳理發現這些研究成果都是對經典固結理論基本假定的不斷修訂，正是對基本假定的不斷修訂才使固結理論不斷地與實際地基土體固結性狀相一致，使固結變形計算更貼近真實值。將科研成果引入課堂教學，使學生有機會接觸到土力學的時代性特點，激發學生的創新思維，并使學生能夠對基本理論和基本概念靈活掌握和應用。

3.2 能力及素質要求的實現途徑

①通過介紹各類地基基礎工程事故和工程現象，以培養學生的工程倫理意識。

目前我國高校還普遍缺乏工程倫理教育，尤其土木工程專業在這方面更為突出[4]。工程倫理教育的缺乏體現在我國工程建設在前期策劃、設計、施工過程中出現了諸多工程倫理問題。通過結合土力學基本原理介紹工程中出現的各類事故和違背工程倫理的現象，對土木工程學生開展工程倫理教育，提升學生的基本工程素質。如緒論中諸多地基基礎事故介紹，引導學生在地基基礎設計、施工過程中要勤思考，要遵照基本理論按章設計施工。地基承載力章節講授時，可針對工程界樁基礎過度使用的現象對學生開展工程倫理教育，告誡學生搞工程設計并不是保證工程安全就萬事大吉，而更應該注重經濟和社會效益。事實上，這種在每個章節中設置倫理教育的效果要比單獨開設倫理教育課程好，學生評價也很滿意。

②設計綜合性試驗及布置大作業，培養學生的解決實際問題的能力。

《土力學》是一門實踐性很強的學科，這需要設置一些實踐性環節培養學生解決實際問題的能力。我校土力學課程主要通過開放實驗室，鼓勵教師設計一些綜合性試驗以培養學生解決工程問題的能力。如增設土體固結聯合滲透的綜合性試驗，讓學生通過這樣的綜合性試驗深刻認識到土體的非線性壓縮及非線性滲透特性，培養學生解決地基土體非線性變形特性的工程能力和意識。通過布置大作業的形式提升學生解決工程問題的能力，如在地基變形計算章節，通過布置實際條形基礎的變形計算大作業，使學生綜合應用土中應力計算及變形計算的知識，解決了實際工程中基礎沉降變形計算問題。這樣的大作業每個月布置一次，有效地培養了學生的解決實際工程問題的能力。

③充分利用第二課堂活動，提升學生的科學與工程素質。

我校目前提供的第二課堂實訓平臺，主要有教務處組織的“大學生實踐創新訓練計劃項目”以及團委組織的“星光杯”江蘇大學大學生創業大賽。《土力學》課程任課教師積極指導學生通過第二課堂活動在土力學方面遴選課題，或者組織本科生參與到課題組科研活動，讓學生有機會接觸創新創業活動，開啟學生的創新思維和創新意識，培養學生具備初步的創新素質。目前筆者已經在三屆本科生中指導8名同學參與科研訓練，取得了不錯的效果。盡管目前參與科研訓練的學生人數還不多，但相信這種方式勢必在同學中引起一定效應，起到以點帶面的效果。

4 結語

土木工程專業均有自設的培養目標，培養目標落實在具體教學環節就體現為知識、能力和素質要求。結合我校土木專業具體情況，提出了《土力學》課程在知識、能力及素質方面的要求，并結合自身的教學實踐和思考總結了這些要求在《土力學》教學環節中的實現途徑。