工科课程思政的探索与实践——以“土力学”课程为例

杨晓东，陈冬梅，米红林,2，纳曼·麦麦提

（1.喀什大学土木工程学院,新疆喀什 844000；2.上海电子信息职业技术学院机械与能源工程学院，上海 201411）

0 引言

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调指出：要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人.[1]教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》[2]也指出，高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类课程思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量.本文以笔者在喀什大学土木工程学院教授的“土力学”课程为例，通过系统梳理“土力学”的具体教学内容，遵循课程特点和学习方法，深度挖掘思想政治元素，探索和实践课程思政教学新模式，以期达到润物无声的育人效果.

1 “土力学”课程概述

“土力学”是一门专业基础课，房屋、堤坝、道路、桥梁、隧道、边坡等稳定问题，都离不开土力学的知识.土力学是依靠材料力学、流体力学等基础知识和土工试验技术来研究土的工程特性并有效解决土的工程性问题有关的学科.与其他力学相比，土力学研究的对象“土”非常复杂，要用经典的力学知识来解决与之相关的问题必须进行假设，得出的理论公式当中还存在很多经验参数，有时计算出的理论结果与实测值也存在较大误差，初学者要善于学会如何运用唯物辩证法分析和看待土力学学科问题，抓住矛盾的主要面，善于用理论指导实践，同时将实践中得出的经验上升到理论的高度进行分析与总结，做到理论和实践相结合.“土力学”课程[3]内容主要包含土的三相组成、基本物理性质和分类，土中自重、附加应力计算，土的渗透、变形和强度特性，浅基础的地基承载力、土坡的稳定和挡墙土压力几类工程问题.土力学注重在实践中与时俱进.岩土工程实践中，如何正确执行规范的条文也需要土力学原理的支撑.因此土力学涉及内容量大面广，具有很强的工程实践性，许多规范的应用都需要土力学原理加以解释.

2 “土力学”课程中的思政元素挖掘与融入

“土力学”具有很强的工程实践性，绝大多数的土建工程都离不开土力学知识的运用，清华大学李广信教授认为“哲学植根于岩土，岩土充满了哲学”[4]，土力学研究的对象就是“土”，这对挖掘“土力学”课程思政元素提供了很好的指引.根据“土力学”的课程特点、教学内容、学习方法，将思政元素总结为工程伦理、唯物辩证思维、专业自信、劳动教育以及科学创新5 类[5].结合不同章节的教学内容安排，设计了有针对性的课程思政教学案例，将这些元素有机地融入课堂教学，探索构建“土力学”课程思政教学新模式.

2.1 工程伦理

“土力学”课程面向的是与土木工程相关专业的学生，未来这些学习者会成为以工程建设为职业的工程师.我国是工程大国，正在发展为工程强国.实践证明，工程尤其是大工程，不单单是自然科学技术的运用，还涉及人文、道德、社会和生态等诸多方面的问题[6].在讲授绪论部分时，结合“土力学”课程特点，可列举基坑坍塌、楼房倾倒、隧道塌方、边坡失稳和路基沉陷等工程问题，指出这些问题中不乏工程师没有按规范进行勘察设计的，有偷工减料的，有贪污腐败的，有牺牲生态环境而换取眼前利益的，也有不实事求是将其他工程项目照搬照抄过来的.典型案例就是加拿大特朗斯康谷仓倾倒事件.谷仓自重2万吨，建成当年装了3.18 万吨谷物时，出现大幅沉降，24 小时内谷仓西端下沉7.32 m，东端上抬1.52 m，上部筒仓完好.事后调查发现：责任方对谷仓地基土事先未做勘察、试验与研究，而是采用临近地基土试验结果计算得到的地基承载力应用到此谷仓.事件正是因为工程技术人员违背职业操守造成了巨大的经济损失.该起事故的原因分析离不开土力学原理的应用，教学中可结合案例原因分析，教育引导学生要有工程伦理.

2.2 唯物辩证法思维

唯物辩证法是人们认识世界和改造世界的根本方法[7].土力学是认识“土”、改造“土”的一门学科，研究和学习土力学离不开唯物辩证法思维.教学内容中，土颗粒间的相互作用、土体中的颗粒骨架与土中水的相互作用、土与基础间的相互作用、土与挡土墙间的相互作用等知识点可结合唯物辩证法的对立统一规律加以阐释.例如土颗粒间的相互作用使得土颗粒间发生位移、转动、重排列，土颗粒间的排列方式形成土的结构，进而影响土的性状.再如土体中的颗粒骨架与土中水的相互作用，产生了土力学中一些重要的理论，如Terzaghi 的有效应力原理、Darcy 定律、Coulomb 强度理论等；土的矿物组成、土中含水量、土的应力应变关系、土的渗透破坏、土坡和地基的稳定等知识点可结合唯物辩证法的量变质变规律加以阐释，例如当土中含水量达到液限时，土体会转变为流动状态.再如土中的剪应力达到土体的抗剪强度时，土体就会发生破坏；土的形成、压缩固结、沉降变形，可结合唯物辩证法的否定之否定规律加以阐释，例如土是由岩石经过风化形成的，而土经过漫长的地质作用又会转化为岩石.再如，土体在受荷载作用时，会产生变形，这个过程土体在不停地改变自身、否定自身，而当荷载卸除时，土体又会恢复部分变形，肯定前一时刻的自己.

2.3 专业自信

在学习“土力学”之前，学生们学习了经典力学等课程，于是会认为我们可以通过精确的计算认识和预测世界.然而土力学中却存在大量的假设、近似和经验公式，使得学生们陷入了迷惘，如土的变形模量E0与压缩模量ES，二者理论关系是E0=βES(β≤1)，可根据实测E0往往是ES的几倍，原因就是土是一种非常复杂的材料，两种模量试验条件不同，试验过程中存在某些难以考虑的因素，导致二者的理论关系难以反映其实际关系，计算结果和工程实际存在的误差使学生们的自信受到打击.课堂上可结合具体工程案例运用土力学原理进行分析处理，就像中医看病一样，其特点是：天地人时，宏观把握，望闻问切，综合判断，辨证施治，随时调整，因人制宜，同病异泊.[5]这种辩证统一的认识无疑是科学的、先进的.列举运用土力学知识攻克的一些工程难题，如我国的高铁轨道沉降变形控制所用到的地基变形知识、超级工程（超高建筑，三峡大坝，港珠澳大桥，城市地铁）修建基础涉及的地基承载力知识等，特殊土地区的地基处理问题等都离不开土力学知识的运用.喀什大学地处南疆，这里分布有广泛的盐渍土，盐渍土危害成为当地典型的工程病害问题，它对水利、交通、工业和民用建筑、市政管网等都造成了不利影响，学习土力学知识可以有助于我们解决和克服当地经济社会发展面临的现实工程难题，树立学生的自信心.课堂上还可以组织学生讨论：“喀什作为经济特区、又是中巴经济走廊的起点，未来的工程规模不断加大，即将规划建设的地标建筑——喀什双子塔拔地而起，掌握土力学知识的同学们可有哪些作为？”通过案例分析和问题讨论树牢学生的专业自信.

2.4 劳动教育

教育部印发《大中小学劳动教育指导纲要（试行）》[8]指出，普通高等学校要将劳动教育纳入专业人才培养方案，明确主要依托课程，可在已有课程中专设劳动教育模块.将劳动教育设于“土力学”实验教学中，增强学生的劳动素养.历届的实验教学模式都是由实验室老师提前制备土样，将土试样和实验仪器整齐放置，学生按照既定步骤去操作完成，实际就是对理论结果的再现过程.现在突出学生课堂主体作用，实验前，让学生亲自识土、取土、筛土、制土；实验中，让每个学生动手操作，分工合作，认真做好实验记录；实验结束后，要求学生对实验室仪器进行清理、擦拭以及归置摆放等，全程对学生进行劳动教育.通过转变实验教学模式，引导学生树立劳动光荣的价值理念.学生在实验中的劳动参与度在实验报告中会有充分体现，劳动的目的是让学生摒弃浮躁之心，让学生们认识到科学成果是劳动者创造的.

2.5 探索创新

创新是推动发展的重要的力量，土力学中许多理论都是在探索创新过程中发展起来的.针对课程教学内容，可引导学生进行对比学习，在土的分类内容中对比不同行业规范中土的分类，在土的强度内容中对比室内试验和现场试验，在地基变形内容中对比分层总和法和规范法，在土压力内容中对比朗肯、库伦土压力理论计算方法，在地基承载力内容中对比公式法和经验法，在边坡稳定内容中对比圆弧法和条分法等，培养学生树立问题意识，探索创新方法.同时可列举有关土力学问题创新方面取得的成果，例如在讲到土坡稳定内容时，引入2019 年10 月长安大学张勤教授的研究团队利用自主研发的北斗/GNSS 监测测系统成功预警了甘肃省永靖县的突发性滑坡事故，避免了人员财产的损失.

实验教学过程中，可鼓励学生自主进行实验设计，构建以学生为主体的实验课堂，可建立虚拟仿真实验室，以开放性为原则，指导学生积极围绕土力学问题开展创新创业训练项目.以笔者指导的“南疆砂土液化机理研究”大学生创新创业项目为例，学生先提出与之有关的实际工程问题，自主设定实验的控制和边界条件，独立解析试验数据、构建理论模型、分析等，极大培养了学生的创新能力.

3 “土力学”课程思政的教学实践

《高等学校课程思政建设指导纲要》提出，课程思政建设要在课堂教学中真正落地落实，要把课程思政融入课堂教学建设的全过程.[3]仅仅把思政元素的融入课堂教学还不够，教师对待课堂的态度和课堂上的言谈举止也是潜移默化的课程思政，是最直接的课程思政[9].因此，要开展好“土力学”课程思政，在教学中应从多个方面加以实践探索.

3.1 课堂管理

教师应该做到对课堂做足准备，不拖堂、不随意调课或找人代课，对迟到、旷到、违反课堂纪律的学生进行批评教育，耐心细致的回答学生的问题疑惑、批改作业，公平、公正地给出学生综合成绩等.

3.2 融入过程

要将思政元素有效渗透到专业课教学内容中.教师要抓住学生的心理，善于用语言、动作、情感的表达吸引住学生，力求给学生留下深刻印象.例如在介绍主动土压力和被动土压力概念时，初学者因为缺乏理解不容易记住，课堂上老师可以打个比方：某人在早高峰时段搭乘地铁，他上车的时候要发挥被动土压力；当地铁靠站车门打开有人下车时，他受到主动土压力作用，这时他受到的压力比上车时要小很多，但他需要站稳脚跟，否则可能跌落车下.[5]可引入2009 年6月上海的13层楼倒塌事件，利用土力学原理从专业技术方面分析事故原因.有专家分析称事故主要原因是，楼房因北侧大量堆载、南侧开挖基坑，南北两侧形成压力差，土体发生由北向南的水平位移，此时桩基无法抵抗，发生断桩倾倒；而另有专业人士分析，该楼之所以倾覆是因为地基土丧失稳定破坏导致的.课堂上可让学生针对两种不同的观点开展讨论，通过学以致用增强学生的专业自信，同时结合事故处理结果，对学生们进行工程伦理教育.事故发生后，有关方面对临近的“姊妹楼”展开了抢救，及时将倒塌的隐患排除，从中告诫学生们要从失败中汲取经验教训，学会用唯物辩证思维分析和解决问题.

3.3 教学方法与手段

要充分利用网络教学平台和资源，丰富教学手段.可实行翻转课堂、混合式教学等方式，调动学生积极性，提升学生自主学习、创新思考的能力.例如，笔者在课堂上讲了含水量和液限的知识点后，有同学提出当某一土体的饱和含水量大于液限，那么是不是可以认为该土体处于地下水位以下时，土体呈流动状态、几乎没有强度，也就无法承受上部荷载的作用？问题一出，便有学生用现实案例反驳到：我们所建的工程几乎都存在地下水，甚至有的浅基础就处在地下水位以下，即便基础下的土体饱和含水量大于液限，土体依然能够承受上部荷载，这又做何解释？一时间大家都犯了迷糊，只觉得双方说的都有道理，可是这违背了科学理论的严谨性.针对这个问题笔者组织学生分组讨论，允许学生手机查阅资料、借助雨课堂辅助教学平台，将同学们的观点以弹幕形式投屏，充分调动学生们的课堂积极性，利用现代信息技术手段增加课堂趣味性，激发学生的探索创新精神.通过讨论，问题得以解决，原来液限是用扰动土进行测定的，即土体的原有结构已完全被破坏，而天然土身处原位，其结构没有发生破坏时，仍可具有一定的强度.

4 结语

土力学是借助材料力学、流体力学等基础知识和土工试验技术来研究土的工程特性并有效解决土的工程性问题有关的学科，“土力学”课程具有很强的实践性，内容繁多，当中存在很多的假设、近似和经验公式，其中充满了哲学；同时，课程知识涉及面广，具备开展课程思政的有利条件.根据“土力学”的课程特点、教学内容、学习方法，深入挖掘出工程伦理、唯物辩证思维、专业自信、劳动教育以及科学创新五类思政元素，提出通过抓好课堂教学管理、将思政元素渗透到专业课教学内容中、丰富教学手段的方式将课程思政与课堂教学实现有机融合，通过探索和实践，学生给笔者反馈到他们在“德智体美劳”方面有了进一步的认识和发展，达到了预期效果，同时也为工科课程思政建设提供了一些借鉴.