高职《土力学与地基基础》教学改革与实践

宋荣方，邹旭岩

(中州大学工程技术学院，郑州450044)

《土力学与地基基础》是高职高专土建类专业一门重要的专业基础课，覆盖了建筑工程技术、道路与桥梁工程技术以及工程造价等各个专业方向。本课程从土的成因出发，介绍土的物理力学性质，计算土中的应力;在此基础上研究土的强度特性、变形特性和渗透特性，并运用于地基处理、浅基础与桩基础的设计和施工，以及基坑支护之中。课程本身具有理论和实践性较强、内容广泛、知识点零碎、计算繁琐乏味等特点。冗长繁杂的计算公式，不直观的地基基础，使学生产生恐惧心理，学生学起来感觉吃力，学习积极性不高，成绩也不理想。［1－3］在课程教学中，既有理论知识的讲解，又有实践性教学的指导，还有理论知识在实际工程中的应用。［4］该课程是构筑专业课程体系与知识结构的核心课程之一，也是将来学生一个重要的就业方向。再加上高职教育培养的是面向生产、管理、服务一线的高素质技能型人才。因此，应以社会需求为目标，以就业为导向，以服务为宗旨，走工学结合的发展道路，改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化学生实践能力的培养。

1 .当前《土力学与地基基础》教学中存在的问题

1.1 土力学研究复杂

土力学是以土为研究对象的，其不同于一般固体材料，一般固体材料都是一些比较均匀的连续体，它们的力学规律差不多都可以用数学关系式表示出来，其理论结果与实际情况相差不多。而土是由固体颗粒、土中水和气体组成的三相松散集合体，它的强度一般比土粒强度小得多，其成因类型和空间分布情况构成土的多样性;此外，土在外界环境条件影响下，性质会有显著变化。土的上述特点造成土力学的研究极其复杂，因此初学者学起来总感到理论头绪多，内容抽象，枯燥乏味，计算复杂，基本理论和基本概念难以掌握，这是学生学习时普遍感到头痛的问题。

1.2 土力学基础课时少

为适应社会需要，专业教学改革中不断拓宽专业口径而增加专业课程，使得各门课程的课时受到限制，教学课时少与教学内容多的矛盾突出。该课程是和工程实际联系极为密切的学科，由于很多学生缺乏地基基础的工程经验，在课时偏少的情况下，如何联系工程实际，提高学生分析问题和解决问题的能力，把基本理论、基本概念、基本知识讲活，又是该课程任课教师普遍关心和亟待解决的实际问题。

1.3 成绩考核机制不合理

期末成绩考核以闭卷笔试为主，笔试成绩占总成绩的80%，同时兼顾平时的考勤、作业、课堂表现等，平时成绩占20%。这种考核方式既不能评判出学生对课程核心知识掌握的程度，也不能考核出学生的动手操作能力和综合分析问题能力。

2 .课程教学模式改革与实践

2.1 教学改革的思路

该课程是面向建筑工程一线，培养具有大专水平的、能够应用土力学与地基基础知识和技术进行地基及基础设计、施工、检测的高素质技术应用型专门人才。为此，可以按照“三以一化”——以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体、课程内容项目化的原则，构建“职业能力标准、项目课程体系和职业资格证书”三位一体的教学模式，制定工学结合的教学计划，培养学生具有实用能力、实操能力、可持续发展能力和职业素质，做到毕业即能上岗、上岗即能胜任，最终实现就业有优势、创业有本领、升学有希望、终身学习有基础。

2.2 整合课程教学内容

根据工业与民用建筑基础工程施工的过程，设计了基坑开挖与支护、浅基础施工、桩基础施工、地基处理等四个与生产相关的实训项目，并将土力学基本原理中的应力计算、强度理论、土的压缩性、土压力和边坡稳定性等相关知识融入对应的实训项目中。结合岩土工程勘察，以边讲边练、讲练结合的方式完成土的物理性质指标测试，以及土体野外鉴别和土的工程分类等知识和技能的培养。课程内容经整合后，共分5个项目，24个学习情景，如表1所示。同时，授课过程中不断引入新知识、新理论，使学生所学的知识与实际工程的发展紧密衔接，激发学生浓厚的求知欲。［5］

表1 课程内容设置

2.3 改革教学模式与手段

2.3.1 激发学生的学习兴趣

“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”兴趣对学习有着神奇的内驱动作用，能变无效为有效，化低效为高效。任课教师应重视该课程的第一节课，学生对新鲜事物的求知欲望强烈，会怀着好奇心聆听第一次课。如果教师仅简单介绍课程内容，然后进行理论教学，会让学生觉得枯燥无味。因此，教师第一次讲绪论课时应巧妙设计教案，以吸引学生的注意力，从而激发他们的学习兴趣。例如讲到土的概念时，引用“普天之下，莫非王土;率土之宾，莫非王臣”，“弃之如粪土”，“粪土当年万户侯”，由此问学生，“土，是尊贵还是轻贱?土力学值得一学吗?［6］”还可以告诉学生，本课程在土建类专业中的地位，以及学习本课程的作用。为了让学生认识到地基基础的重要性，可以介绍一些相关的工程案例，例如加拿大特朗斯康谷仓地基失稳、香港宝城路山体滑坡、意大利比萨斜塔的倾斜、日本关西机场的沉降等，分析其产生的原因，介绍特朗斯康谷仓和比萨斜塔的处理措施，并且将上述案例归结为与土有关的两类问题：强度问题和变形问题。此外，通过美国Teton土坝失事和1998年长江洪水堤防险情，引出土的渗透问题。通过典型工程案例，极大地调动了学生对该课程的学习兴趣。在一些学习情景讲授过程中，也可结合工程案例讲解相应理论知识，介绍实际工程出现的问题以及为寻求解决途径而开展的理论研究等。例如讲到土压力时就可以结合上海“莲花河畔景苑”倒楼案进行分析，使理论与实践有机结合，不仅活跃了课堂气氛，增强了学生学习的积极性，而且有效拓宽了学生的视野。

2.3.2 丰富教学手段与方法

在课堂教学过程中，采用多媒体课件与板书相结合的教学手段，多媒体课件给学生提供大量的工程图片、视频及动画，直观形象;讲解理论知识时再辅以必要的板书使学生领悟问题的解决过程，对培养学生的创造力有不可忽略的功效。土的物理性质等内容放在理实一体化教室进行讲解，采用一体化教学方式，即知识、理论、实践一体化，教、学、做一体化，突破以往理论与实践相脱节的现象，学中做，做中学，突出学生动手能力和专业技能的培养。课下教学采用当面辅导与网上答疑等方式进行，通过当面辅导的方式督促检查学生，利用QQ、Email和短信等回答学生提出的问题，为学生提供与教师交流的多种渠道，便于学生的学习。

教学中，针对不同的内容采用不同的教学方法，体现以人为本的双向活动教学，突出职业教育特色，用启发式教学、模拟教学、交互式教学、案例教学和现场教学等先进的教学方法，克服重传统继承、轻创新开拓的传统模式，注重学生创新意识的培养。例如对于土的野外鉴别，用“现场教学法”将学生带到基坑现场，面对坑壁和坑底，直观讲解土的分层状态，土的野外鉴别方法，之后要求学生现场实践，进行土的鉴别。这种方法同样有效地提高了学生的学习动力，抽象的文字变得直观了，不便用语言表达的概念很容易被学生理解，学生对此印象深刻，易于掌握。介绍浅基础的类型时，采用“问题驱动法”展开教学内容，使学生明白知识的来龙去脉，培养分析问题和解决问题的能力。柱下独立基础、条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础等的产生和应用与上部结构荷载的大小直接相关，讲课时不直接引出这些基础类型，而是从地基承载力和基础底面压力问题解决的角度来谈浅基础的类型。随着上部结构荷载的增大→问题产生(地基承载力不足)→解决(增大基础底面积)，这样各种类型的基础自然引出，问题一环扣一环，把学生吸引到教学内容中去，充分调动学生听课的积极性，提高课堂教学效率。讲土的物理性质指标时用“讨论法”展开教学内容，加深学生对知识的理解。在教学过程中，可通过提出问题“土的含水量、孔隙比、孔隙率、饱和度能否大于1或100%”并引导学生讨论，讨论之后，由教师点评并和学生一起加以总结。这样不但可以达到释难解疑的目的，而且还能培养锻炼学生的表达能力，激发学生的学习热情。

2.3.3 跟踪项目全真教学

课程教学结合本校二期工程综合实训基地建设项目，以图书馆、教学楼、实训楼等单体建筑的基础工程施工为平台，将课堂搬到工地，从岩土工程勘察开始，全程跟踪基础工程项目施工进行全真教学，直接使课堂教学内容与实际工作相对接，实现学习过程与工作过程的无缝对接，实现技能培养与职业岗位要求“零距离”，教学内容有很强的实用性和职业性。针对在同时期施工的不同工地的不同基础施工项目，实行“多线并行、双师指导”的模式，将学生分成小组分布到各个基础施工工地，由工地技术人员和学校专业教师共同指导学生，然后小组之间进行轮换，跟踪基础工程项目施工整个过程，直至学生学完不同工地的不同基础施工项目，实现理论与实践合一。

2.3.4 强化学生的规范意识

建筑结构设计规范是保证结构安全性、适用性以及耐久性的重要依据和保障。作为国家的强制标准，技术规范是根据工程实践经验做出的理论总结，具有法规性质，对工程建设具有很强的指导和约束作用，在建筑设计和施工的过程中必须严格遵循。作为一门实践性较强的课程，教学内容涉及到多部规范，如 GB50007－2011《建筑地基基础设计规范》、JGJ94－2008《建筑桩基技术规范》、GB50021 －2010《岩土工程勘查规范》等。上课过程中，要把规范的相关条文融入到教学内容之中，让学生理解和掌握强制性条文和技术术语、技术符号等，加强和引导学生树立技术规范意识，养成使用规范、遵守规范的良好习惯。

2.3.5 设置综合性试验项目改革试验教学

土工试验是学习土力学基本理论的一个重要环节，可以加深学生对基本原理的理解，也是培养学生的动手能力、创新能力以及科学试验方法的重要途径。由于传统的教学方法以及试验条件的影响，土工试验项目相互独立，采取分散开设的方式，即根据理论课的进度，将不同的试验项目穿插到理论教学之中。由于每个试验项目学时有限，试验指导教师需在课前准备试样，课后烘干试样，学生在课堂上完成主要环节操作而不能全程参与，导致学生对整个试验感到抽象。同时，学生通过一次试验只测得试样的某一个物理指标，而每次试验所使用的土样又不尽相同，因此也不能把多次试验测得的指标综合起来全面分析土的性质，不能培养学生综合分析试验数据的能力。因此，在做好传统的液塑限试验、压缩试验和直接剪切试验的基础上，可结合第二课堂增设综合性试验。综合性试验指试验内容涉及本课程综合知识或者多方面知识的复合型试验，能够对学生的试验技能和方法进行综合训练。考虑到工程实际以及本校土工试验室的具体情况，设置了下述综合性试验项目，见表2。

表2 综合性试验项目

综合性试验以学生为主体，把学生分成多个试验小组，限定每组人数，组长负责组织协调，试验过程中成员团结协作共同完成试验，教师仅对学生遇到的问题提供必要的帮助而不具体参与到试验中去。［7］通过试验，学生的动手操作能力和创新能力，全面分析问题、解决问题的能力都得到了提高。

2.4 优化成绩考核机制

考核评价是一种手段，在培养学生综合能力方面也有积极的激励导向作用。传统的考核方式主要是以闭卷笔试为主，缺乏对学生能力的全面考查。为此，本课程采用“多元嵌入式”的考核机制，以突出能力考核。“多元”体现在三个方面：①考核主体的多元：将学生自评互评、教师评价和企业评价赋予不同的权重综合考虑评定;②考核标准的多元：改变“一卷定分”的考核方式，把学生的知识、技能、素质一起纳入考核范围，以促进学生综合素质的提高;③考核方式的多元：采用多种考核方式，包括口试、笔试、问题讨论、实操、考勤等多种方式。“嵌入式”体现在考核的过程，将对学生多元的考核渗透到教学的每个环节，变结果评价为过程考核，突出学生的主体地位，强调学生注重学习过程，将学生的学习态度、实训表现等进行综合考核，将教学考核转变为促进学生学习的持续动力。

3 .结论

上述课程教学改革与实践紧密围绕高职教育培养目标，针对该课程理论性和实践性均较强的特点，激发学生学习的主动性、积极性与热情，突出职业教育的特点，密切结合工程实际，理实融合，着重培养学生的实际动手能力和应用所学知识解决实际问题的能力，效果良好。同时，这种教学方法也对教师提出了更高的要求，要求教师不断提升自身素质，加强教学交流，更新知识，为学生提供更广阔的思考与操作空间，激发学生兴趣，培养出综合能力强的人才。

［1］王存芳，刘小庆，仇学南.浅谈高职《地基与基础》课程的教学改革［J］.职教论坛，2011，27(20)：21 －22.

［2］钱晓丽.《土力学》课程教学实践的几点体会［J］.煤炭技术，2006，25(11)：97 －99.

［3］李广信，吕禾，张建红.土力学课程中的实践教学［J］.实验技术与管理，2006，23(12)：13 －14.

［4］高文华，万文，陈秋南，等.《土力学》课程教学改革与实践［J］.高等教育研究学报，2007，30(4)：50 －52.

［5］巨玉文，白晓红.《基础工程》教学改革的探讨［J］.太原理工大学学报：社会科学版，2002，20(Supp)：118－119.

［6］李广信.奇谈怪论土力学［J］.岩土工程界，2003，6(8)：24－26.

［7］刘建新，张新华.综合性土力学实验教学模式的研究［J］.实验室研究与探索，2005，24(6)：65 －67.