新工科背景下土木工程專(zhuān)業(yè)土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)的探討

曾永慶，劉曉紅，胡衛(wèi)東，祝新念，吳長(zhǎng)青

（湖南理工學(xué)院 土木建筑工程學(xué)院，湖南岳陽(yáng) 414000）

自教育部推進(jìn)新工科建設(shè)以來(lái)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科實(shí)用性、交叉性與綜合性的新工科建設(shè)方案被廣大教育工作者不斷提出并在高校開(kāi)展應(yīng)用實(shí)踐[1-2]。新時(shí)代發(fā)展下新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要理論基礎(chǔ)扎實(shí)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)復(fù)合型人才[3-4]。新工科建設(shè)的提出為我國(guó)高等教育的人才培養(yǎng)方案改革指明了方向，推動(dòng)了傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的升級(jí)改造，也為地方民辦應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了機(jī)遇。

土力學(xué)作為工程力學(xué)的分支，是研究土體在力的作用下的應(yīng)力—應(yīng)變—時(shí)間關(guān)系的應(yīng)用學(xué)科，可為工程建設(shè)中涉及土體的計(jì)算問(wèn)題提供定量的理論依據(jù)和計(jì)算方法[5]，被廣泛應(yīng)用于地基、擋土墻、土工建筑物、堤壩等工程設(shè)計(jì)中。土力學(xué)作為一門(mén)大學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，存在課程實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)滯后于新工科建設(shè)高速發(fā)展需求的情況。湖南理工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院巖土力學(xué)課題組針對(duì)土力學(xué)課程目前存在的實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)聯(lián)系不緊密、缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、未達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程思維目標(biāo)的教學(xué)現(xiàn)狀[6]，在新工科建設(shè)背景下開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)探討，以促進(jìn)工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，提高工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 土力學(xué)課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題

1.1 理論性與實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大

土力學(xué)涉及礦物學(xué)理論、理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等經(jīng)典理論。隨著科研的深入，出現(xiàn)了大量的新理論，在工程建設(shè)過(guò)程中也不斷應(yīng)用新技術(shù)和新規(guī)范。因此，土力學(xué)具有較強(qiáng)的理論性[7-8]。土力學(xué)研究對(duì)象是地基、擋土墻、土工建筑物、堤壩、鐵路隧道、公路邊坡等具體工程項(xiàng)目，因此，也是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。

1.2 教學(xué)模式較為單一，教學(xué)內(nèi)容工程實(shí)踐要求高

目前，大部分高校土力學(xué)的教學(xué)模式仍以教師講授為主，運(yùn)用板書(shū)結(jié)合PPT 進(jìn)行授課，學(xué)生缺乏直觀感受和系統(tǒng)的理論邏輯思維，容易造成學(xué)習(xí)興趣不高和缺乏獨(dú)立思考的現(xiàn)象[9]。學(xué)生對(duì)于土力學(xué)概念的理解不深刻，運(yùn)用相應(yīng)的理論知識(shí)求解實(shí)際工程問(wèn)題的能力較弱。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師需結(jié)合工程視頻案例展示、土工實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)等多種方式培養(yǎng)學(xué)生。

1.3 課程學(xué)時(shí)較少，思政教育有待加強(qiáng)

湖南理工學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)土力學(xué)理論課程為32 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程為6 學(xué)時(shí)，總課時(shí)量偏少。土力學(xué)課程教學(xué)時(shí)間的合理安排尤為重要。課程思政教育的有機(jī)融入是土木工程專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)的重要目標(biāo)[10]。目前，土力學(xué)課程的思政教育正在逐步探索，缺乏完整有效地將課程思政教育融入土力學(xué)理論知識(shí)體系授課過(guò)程的教學(xué)方法；教師如何在較好地完成理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，潤(rùn)物無(wú)聲地實(shí)現(xiàn)思政教育的目標(biāo)，是亟須解決的問(wèn)題。

1.4 課程考核方式單一

湖南理工學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)土力學(xué)課程采用期末考試成績(jī)加平時(shí)成績(jī)的考核方式，分?jǐn)?shù)比例為7∶3。該考核方式存在一些問(wèn)題，如理論性知識(shí)較多、片面強(qiáng)調(diào)概念、客觀記憶題占比大，容易導(dǎo)致學(xué)生只記憶教材知識(shí)[11]；所以，該課程需結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽、專(zhuān)家講座、課外實(shí)習(xí)實(shí)踐組成全方位實(shí)踐教學(xué)體系，全面考核學(xué)生的理論知識(shí)和創(chuàng)新能力，真正達(dá)到考查學(xué)生實(shí)際能力和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

2 土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)的探索與實(shí)踐

2.1 構(gòu)建土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系的整體規(guī)劃

湖南理工學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)土力學(xué)課程每年選課人數(shù)為6 個(gè)班，共300 人，是一門(mén)較重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)道路與橋路方向和房屋建筑方向課程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)踐教學(xué)體系是落實(shí)新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分，巖土力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員選取土力學(xué)課程進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的改革與實(shí)踐，結(jié)合已有的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源，提出由課堂理論教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽、專(zhuān)家講座、課外實(shí)習(xí)實(shí)踐組成的全方位實(shí)踐教學(xué)體系，有利于更好地進(jìn)行課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力[12]。

2.2 土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系的具體內(nèi)容

（1）課堂理論教學(xué)。

課堂理論教學(xué)是全方位實(shí)踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)，主要通過(guò)教師講授基本理論知識(shí)、解析經(jīng)典案例以及與學(xué)生互動(dòng)交流等方式培養(yǎng)學(xué)生的基本理論素養(yǎng)[13]。在土力學(xué)教學(xué)中，可以引入現(xiàn)代教育技術(shù)，如多媒體教學(xué)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等，提高教學(xué)效果。

（2）課堂實(shí)驗(yàn)。

課堂實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)設(shè)計(jì)和搭建一系列相關(guān)的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)操作儀器設(shè)備、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。

（3）學(xué)科競(jìng)賽。

學(xué)科競(jìng)賽是評(píng)價(jià)學(xué)生綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力的重要途徑，同時(shí)也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)的有效措施。在土力學(xué)教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生參加各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，提高學(xué)生的知識(shí)水平和解決問(wèn)題的能力。

（4）專(zhuān)家講座。

專(zhuān)家講座是將理論與實(shí)踐結(jié)合的重要方式。通過(guò)邀請(qǐng)土力學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者舉辦講座，讓學(xué)生了解行業(yè)領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展和專(zhuān)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，拓寬自己的視野，提高對(duì)土力學(xué)的認(rèn)識(shí)。

（5）課外實(shí)習(xí)實(shí)踐。

課外實(shí)習(xí)實(shí)踐是全方位實(shí)踐教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)。高校通過(guò)與土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)計(jì)院所、相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作，使學(xué)生能夠參與工程項(xiàng)目實(shí)踐，了解實(shí)際問(wèn)題的解決方法，提高解決問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

全方位實(shí)踐教學(xué)體系在土力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用有助于提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，在實(shí)踐過(guò)程中需要教師的指導(dǎo)和學(xué)生的積極參與，以確保實(shí)踐教學(xué)的有效性和高質(zhì)量。未來(lái)，可以進(jìn)一步探索更多創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)方式，以培養(yǎng)優(yōu)秀的土力學(xué)工程人才。

2.3 制定土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系的保障措施

為了將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取了如下實(shí)踐教學(xué)改革與保障措施。

（1）強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的參與體驗(yàn)感同等重要，在課堂理論教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師仍處于主導(dǎo)地位，積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；同時(shí)，在學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、專(zhuān)家講座、課外實(shí)習(xí)實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，要求學(xué)生參與完整的實(shí)踐過(guò)程，完成競(jìng)賽作品，寫(xiě)下感想和心得，讓學(xué)生有切實(shí)的感受。

（2）采用以課程教學(xué)為基礎(chǔ)、以競(jìng)賽項(xiàng)目為載體、以技術(shù)訓(xùn)練為方式的培養(yǎng)模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加全國(guó)大學(xué)生巖土工程競(jìng)賽，融合多學(xué)科理論知識(shí)，以解決競(jìng)賽難題。開(kāi)辦高水平的研究生講座論壇，每年聘請(qǐng)3～5 批高水平教師舉辦講座，提高學(xué)生的工程認(rèn)知和研究能力。

（3）借助湖南省普通高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地、湖南省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目等多個(gè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，吸引科研骨干和學(xué)科帶頭人，將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，形成實(shí)踐教學(xué)和科研平臺(tái)“共享式”的開(kāi)放模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與國(guó)家級(jí)、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目[14]。

（4）教師在土力學(xué)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)融入思政教育，堅(jiān)持以德育人，注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)；將實(shí)踐教學(xué)與國(guó)家需求和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，堅(jiān)持育人成才全過(guò)程管理，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德和愛(ài)國(guó)情懷。

3 土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)的成果

近年來(lái)，湖南理工學(xué)院巖土力學(xué)課題組獲得了3項(xiàng)省級(jí)和5 項(xiàng)校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目，指導(dǎo)大學(xué)生獲批6項(xiàng)湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，發(fā)表教學(xué)及科研論文13 篇。課程實(shí)踐教學(xué)效果顯著，有效培養(yǎng)了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、綜合素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4 結(jié)語(yǔ)

推進(jìn)土木工程專(zhuān)業(yè)土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系的探索與實(shí)踐至關(guān)重要，有助于提高土木工程專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。本文基于新工科理念，明確了人才培養(yǎng)目標(biāo)和定位，分析了土力學(xué)課程教學(xué)的主要問(wèn)題，在教學(xué)中提出由課堂理論教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽、專(zhuān)家講座、課外實(shí)習(xí)實(shí)踐組成的全方位實(shí)踐教學(xué)體系，以及具體的保障措施，可為高校培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才提供參考。