交通運輸類專業(yè)課程《高等土力學(xué)》教學(xué)模式探討

吳俊 戶國

摘要：《高等土力學(xué)》是交通運輸類專業(yè)的核心課程，本文在分析教學(xué)需求與教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)理念、將CDIO教育理念引入實驗教學(xué)、搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)中的應(yīng)用等教學(xué)改革理念，對于《高等土力學(xué)》課程品質(zhì)的提升具有積極的意義。

關(guān)鍵詞：高等土力學(xué);交通運輸專業(yè);教學(xué)改革

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，軌道交通得到了長足的發(fā)展，尤其是高速鐵路和城市地鐵均已躍居為全球首位。土建工程是軌道交通的基礎(chǔ)，土力學(xué)知識是土建工程的基礎(chǔ)，掌握豐富的土力學(xué)知識可為各類建設(shè)工程提供堅實的地基，保障工程的安全性。研究生課程《高等土力學(xué)》是本科課程《土力學(xué)》的延伸與發(fā)展，是高等院校道路與鐵道工程、巖土工程、土木工程類專業(yè)的核心課程。

一、《高等土力學(xué)》課程的內(nèi)容與特點

《高等土力學(xué)》課程內(nèi)容是在本科《土力學(xué)》內(nèi)容的基礎(chǔ)上拓展了土力學(xué)知識的廣度、延展了土力學(xué)知識的深度，課程以巖土體作為研究材料的基礎(chǔ)，具有一定碎散性與空間性的特征;課程中的力學(xué)則建立在理論與實驗的雙重基礎(chǔ)上，有別于“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”等理論性強的基礎(chǔ)課程。

《高等土力學(xué)》課程內(nèi)容包括：1、土工試驗及測驗;2、土的本構(gòu)關(guān)系;3、土的強度;4、土中水與土中的滲流及其計算;5、土的壓縮與固結(jié);6、土工數(shù)值分析等六項專題內(nèi)容，且內(nèi)容經(jīng)常是對本科學(xué)習(xí)知識的一種“否定”。以《土力學(xué)》為例，經(jīng)典的三大定律是建立在苛刻的假設(shè)、局限與使用條件下，然而，現(xiàn)實中的土是一種天然材料，其結(jié)構(gòu)性、非飽和性、復(fù)雜性都不盡相同，因此，目前的各種理論都無法“精確”的有效解決實際工程問題。

《高等土力學(xué)》是理論與實踐相結(jié)合的課程，課程中的諸多理論與模型是建立在前人大量實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，公式的形成過程也是實驗研究的過程，因此，實驗教學(xué)應(yīng)貫穿于《高等土力學(xué)》授課的全過程。

二、《高等土力學(xué)》課程教學(xué)模式的改革與探索

1、理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)理念

土力學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，離開了實驗和測試就無法發(fā)展;土工實驗如果離開了土力學(xué)理論的指導(dǎo)，也就失去了意義。傳統(tǒng)的高等土力學(xué)教學(xué)模式存在著照本宣科，理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象，因此，將工程實驗與課堂理論知識進行有機的結(jié)合，建立校內(nèi)外穩(wěn)定的實踐基地，既可以加深學(xué)生對理論知識的理解，又可以提升學(xué)生工程實踐能力。

上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院與上海申通地鐵集團有限公司建立了“產(chǎn)、學(xué)、研”戰(zhàn)略合作關(guān)系，將研究生《高等土力學(xué)》課程中的若干實驗內(nèi)容與上海申通地鐵施工場所相鏈接，利用學(xué)校的土力學(xué)實驗室實驗設(shè)備資源分析施工現(xiàn)場存在的問題，做到“問題從現(xiàn)場中來，解決現(xiàn)場問題”。

2、將CDIO教育理念引入《高等土力學(xué)》課程實驗教學(xué)

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate） 的總稱，CDIO教育模式是由麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的探索，逐步形成的國際工程教育改革新理念。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、 個人能力、 人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標。

結(jié)合工程教育理念與自身教學(xué)經(jīng)驗，設(shè)計出了一套具有針對性、實踐性的實驗教學(xué)方法。課程伊始，讓學(xué)生自由組合團隊，每個團隊人數(shù)限定在3-5人，團隊通力協(xié)作，完成高等土力學(xué)綜合實驗，實驗內(nèi)容包括但不限于以下內(nèi)容：①土的命名及物理性質(zhì);②土的本構(gòu)關(guān)系;③土的抗剪強度;④土的固結(jié)特性。

鑒于研究生班級人數(shù)的限制，可將若干個不同區(qū)域的土樣分發(fā)至每個團隊，土樣可選取如上海地區(qū)原始土、上海浦東區(qū)的填土、無錫地區(qū)原始土、溫州地區(qū)原始土等，土質(zhì)包含砂土、黏土和淤泥土三類。

實驗設(shè)計與實驗方法由學(xué)生決定，給與極大的自主選擇權(quán)，授課教師的角色從傳統(tǒng)的“施教者”改變?yōu)椤凹夹g(shù)支持者”，即便學(xué)生的實驗設(shè)計中存在不足，也應(yīng)指導(dǎo)通過有誤的實驗結(jié)果進行反推設(shè)計中的問題，增長學(xué)生的實踐能力與科學(xué)素養(yǎng)。

實驗結(jié)果及報告將以“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式向教師與其他同學(xué)進行匯報。

3、搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

為了更好的拓展學(xué)生視野，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，挖掘?qū)W生潛力，加強師生間的有效交流，課程教學(xué)團隊積極建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)平臺，豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，完善“線上線下”混合式教學(xué)模式。

“線上”教學(xué)資源是“線下”授課的有力補充。《高等土力學(xué)》課程既要完成綜合性實驗，又要進行“翻轉(zhuǎn)式”課堂模式教學(xué)，傳統(tǒng)的理論課堂32學(xué)時已經(jīng)遠遠不能支撐如此厚重的課程內(nèi)容，“線上”教學(xué)資源將顯得尤為的重要，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)“線上”課程資源庫中的內(nèi)容，初步掌握課程中核心的教學(xué)內(nèi)容，將“線下”的課堂教學(xué)視為知識點的回顧與解惑，不能可以提升學(xué)生對知識點理解的深度，還可以將更多寶貴的課堂時間解放出來，用于實驗教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂的實現(xiàn)。

4、翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)中的應(yīng)用

翻轉(zhuǎn)課堂是近些年國內(nèi)外教育學(xué)者爭相研究的熱點教育模式，在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師布置開放性的項目目標，學(xué)生以小組的形式進行分析、討論與實踐，最終將自己的研究成果分享給教師與其他的同學(xué)。本課程的翻轉(zhuǎn)課堂項目內(nèi)容將延續(xù)課程實驗中的項目內(nèi)容，是理論聯(lián)系實踐的優(yōu)質(zhì)課題，學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂中不僅能夠發(fā)揮自己的想象力、創(chuàng)造力，更能得到一個展示自我的機會，這對于學(xué)生全面發(fā)展是尤為重要的。

三、結(jié)語

課程的教學(xué)模式創(chuàng)新是課程的核心競爭力，課程只有通過不斷的創(chuàng)新與改進才能逐步的提升教學(xué)質(zhì)量，但一切的創(chuàng)新與改進舉措都應(yīng)秉承著“以學(xué)生為主體”的理念，以切實提升學(xué)生的獲得作為最終目標。

參考文獻

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作者簡介：吳俊，1980年10月，男，漢族，副教授，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院教師，方向：鐵道工程。

支撐項目：本文系上海工程技術(shù)大學(xué)研究生教學(xué)課程建設(shè)項目《高等土力學(xué)》（編號：19XKC006）階段性研究成果。

（上海工程技術(shù)大學(xué) 城市軌道交通學(xué)院?上海?201620）