交通運輸類專業課程《高等土力學》教學模式探討

吳俊 戶國

摘要：《高等土力學》是交通運輸類專業的核心課程，本文在分析教學需求與教學內容的基礎上，提出了理論與實踐相結合的教學理念、將CDIO教育理念引入實驗教學、搭建網絡教學平臺、翻轉課堂在教學中的應用等教學改革理念，對于《高等土力學》課程品質的提升具有積極的意義。

關鍵詞：高等土力學;交通運輸專業;教學改革

隨著我國經濟的快速增長，軌道交通得到了長足的發展，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，土力學知識是土建工程的基礎，掌握豐富的土力學知識可為各類建設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》是本科課程《土力學》的延伸與發展，是高等院校道路與鐵道工程、巖土工程、土木工程類專業的核心課程。

一、《高等土力學》課程的內容與特點

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

《高等土力學》課程內容包括：1、土工試驗及測驗;2、土的本構關系;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;6、土工數值分析等六項專題內容，且內容經常是對本科學習知識的一種“否定”。以《土力學》為例，經典的三大定律是建立在苛刻的假設、局限與使用條件下，然而，現實中的土是一種天然材料，其結構性、非飽和性、復雜性都不盡相同，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》是理論與實踐相結合的課程，課程中的諸多理論與模型是建立在前人大量實驗結果的基礎上，公式的形成過程也是實驗研究的過程，因此，實驗教學應貫穿于《高等土力學》授課的全過程。

二、《高等土力學》課程教學模式的改革與探索

1、理論與實踐相結合的教學理念

土力學是一門實踐性很強的學科，離開了實驗和測試就無法發展;土工實驗如果離開了土力學理論的指導，也就失去了意義。傳統的高等土力學教學模式存在著照本宣科，理論與實踐脫節的現象，因此，將工程實驗與課堂理論知識進行有機的結合，建立校內外穩定的實踐基地，既可以加深學生對理論知識的理解，又可以提升學生工程實踐能力。

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

2、將CDIO教育理念引入《高等土力學》課程實驗教學

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate） 的總稱，CDIO教育模式是由麻省理工學院等四所大學經過四年的探索，逐步形成的國際工程教育改革新理念。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、 個人能力、 人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。

結合工程教育理念與自身教學經驗，設計出了一套具有針對性、實踐性的實驗教學方法。課程伊始，讓學生自由組合團隊，每個團隊人數限定在3-5人，團隊通力協作，完成高等土力學綜合實驗，實驗內容包括但不限于以下內容：①土的命名及物理性質;②土的本構關系;③土的抗剪強度;④土的固結特性。

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

實驗設計與實驗方法由學生決定，給與極大的自主選擇權，授課教師的角色從傳統的“施教者”改變為“技術支持者”，即便學生的實驗設計中存在不足，也應指導通過有誤的實驗結果進行反推設計中的問題，增長學生的實踐能力與科學素養。

實驗結果及報告將以“翻轉課堂”的形式向教師與其他同學進行匯報。

3、搭建網絡教學平臺

為了更好的拓展學生視野，提升學生自主學習能力，挖掘學生潛力，加強師生間的有效交流，課程教學團隊積極建設課程網絡平臺，豐富網絡教學資源，完善“線上線下”混合式教學模式。

“線上”教學資源是“線下”授課的有力補充。《高等土力學》課程既要完成綜合性實驗，又要進行“翻轉式”課堂模式教學，傳統的理論課堂32學時已經遠遠不能支撐如此厚重的課程內容，“線上”教學資源將顯得尤為的重要，學生通過自主學習“線上”課程資源庫中的內容，初步掌握課程中核心的教學內容，將“線下”的課堂教學視為知識點的回顧與解惑，不能可以提升學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，用于實驗教學和翻轉課堂的實現。

4、翻轉課堂在教學中的應用

翻轉課堂是近些年國內外教育學者爭相研究的熱點教育模式，在翻轉課堂上，教師布置開放性的項目目標，學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。本課程的翻轉課堂項目內容將延續課程實驗中的項目內容，是理論聯系實踐的優質課題，學生在翻轉課堂中不僅能夠發揮自己的想象力、創造力，更能得到一個展示自我的機會，這對于學生全面發展是尤為重要的。

三、結語

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

參考文獻

[1]殷宗澤.土力學科發展的現狀與展望[J].河海大學學報，1999，27（1）：1-5.

[2]張季超 劉波 童華煒 許勇 李于輝.高等土力學課程教學改革的探索與實踐[J].東南大學學報（哲學社會科學版·高等教育研究），2008（3）：66-68.

[3]蔡國慶 李艦 劉艷 李偉華.高等土力學課程教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（44）： 93-94.

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

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

（上海工程技術大學 城市軌道交通學院?上海?201620）