适应多样化人才培养的《土质土力学》课程体系构建

李航天 高明星 赵婷

摘要：土质土力学是一门理论与实践并重的课程，结合本科生对土质土力学学习的现状，以课程教学主要特点为基础，从教学模式、课程实践以及考核方式等方面探讨了存在的问题。依据人才培养目标，从教学设计、教学方法、实践教学与考核评价等方面改革与优化，提出了今后土质土力学课程教学的思路。此结果可为相关专业课程提供理论基础和参考。

关键词：土质土力学 教学设计 教学改革 教学模式 实践

中图法分类号 G642;     文献标志码  A

Curriculum System Construction of <Soil Properties and Soil Mechanics> for the Cultivation of Diversified Talents

LI Hangtian  GAO Mingxing *  ZHAO Ting

（College of Energy and Transportation Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia Autonomous Region， 010018 China）

Abstract： Soil Properties and Soil Mechanics is a course that pays equal attention to both theory and practice. Combined with the current situation of Undergraduates' study of Soil Properties and Soil Mechanics， based on the main characteristics of course teaching， this paper discusses the existing problems from the aspects of teaching mode， course practice and examination methods. According to the talent training objectives， the teaching ideas of Soil Properties and Soil Mechanics in the future are put forward from the aspects of teaching design， teaching methods， practical teaching and examination and evaluation. The results can provide theoretical basis and reference for relevant professional courses.

Key Words： Soil Properties and Soil Mechanics; Teaching design; Teaching reform; Teaching mode; Practice

0 引言

土质土力学重点负责两个方面问题的探究，在土工程性质问题和土的工程性质问题和在荷载作用下土的应力、变形与强度问题，可以在工程设计或动工时对用土的性质提供相应的指标评价方法和土的工程问题研究计算原理[1]。在工程专业，一方面将土的微观、亚微观结构研究和土的应力-应变-强度关系研究相结合，另一方面将土的变形、强度机理和土的工程性质指标相结合，进一步解释了力学现象的实质，并能给出对应的计算模型，以此用来处理较为复杂的工程问题[2]。从20世纪20年代开始，较多的研究学者发表了大量理论和系统的文章。直至20世纪60年代，对于土质土力学的分析主要包括基础理论和试验的改进。自此之后，对于土体的基础理论和动力性、固结理论和强度理论的研究，流变理论的应用，土体稳定性分析方法以及试验技术和设备等方面取得了很大的进步，土力学愈加完整和提升。随着科学技术的不断发展，国内外修建了大量高速铁路、高层建筑、深埋隧道等工程项目，土力学的任务愈加繁重，相关理论研究必须与时俱进，从而在新纪元时期的大型项目中满足了日渐增加的安全需要。

《土质土力学》是道路、交通与土木等专业课程体系中的核心课程[3-6]，理论与实践并重[7，8]，同时还是学习的基础工程、地基处理与边坡工程等后续专业课程的前序基础课，因此土力学的授课结果和学习成效对学生的专业基础有着很关键的影响。课程要求理论联系实际并进行研究型教学，使学生具备稳固的专业理论知识、较强的实际执行能力和综合素质，可以负责多类的土木工程计划、设想以及动工工作;能够解决复杂的土工问题;具备科研和创新能力。

1 教学现状和存在的问题

本课程第四学期，道路桥梁与渡河工程专业，4个班，约120人;第三学期，交通工程专业，2个班，约60人。课程负责人目前已经讲授过36轮次，学院目前有五个土工试验室，萨拉齐现场具有约200亩的实践教学场地。已在2010年被评为校级精品课程，2016年为校级示范课程。目前，已经建成了道路施工虚拟试验室和土力学微实验虚拟实验室。

近几年，伴随市场环境、行业发展和各大高校的革新，教授土质土力学课程在新纪元背景下发现了很多新的问题，这些对高校老师提出新的挑战。特别是针对农林院校的工程专业，目前，土力学在教学过程中主要存在以下问题：

（1）課程需要学习的东西较多但课时量少。课程的主要教学内容存在概念多且相关性低，基础知识理论多但大多不易理解，假设较多而简化方式各不相同，并且土力学系统性差、知识理论体系完整性较差等特点。随着教学进程的逐步深入，部分学生对于每节课堂的理论知识未能完整接受，导致学生学习的主动性缓慢降低，授课的效果逐渐变差。

（2）教学方式单一，实践学时不足。传统授课方式主要为“单向灌入式”，忽视了课前与课后学习重要性。土力学课程是以试验加实践应用为基础的学科，土力学的基础知识理论的运用和试验紧密相连，工程知识在实际中运用才是土力学知识的最后的检验准则。另一方面，学生动手环节偏少，而课后没有太多的时间进行复习，从而不能很好地加深课堂理论知识吸收。当学生毕业迈入工作岗位，如若发现了工程地质问题，未能实时和适当的应用已经学习到的基础理论解决相应的实际问题。这些都为土力学的授课和实际的运用增加了较多难题和不利因素。

（3）课程的考核方式不完善。此课程的最终总成绩是由期末考试试卷成绩+平时成绩构成，权重一般为前者占70%，后者占30%。平时成绩由出勤情况和课后作业成绩构成。即使每年也考虑在各项成绩权重上做一些调整和变化，但由于考核过程的各项构成内容不够全面，也未考虑学生实践环节和应用能力的评价，仅侧重于学生对土力学理论掌握的考核。此种考核方式与评价体系对教学效果的反馈产生严重滞后，必将导致很多学生为了通过考试，在考前进行突击，死记硬背。甚至会出现有些考试成绩优秀的学生对于以后课程的学习和实践中不会使用学过的理论知识去处理实际中遇到的难题。更不利于教师要按照学生学习的详细情况对课程内容和进度进行安排和优化。

2 教学改革方案

为了让大学教育更好实现其功能，做好人才培养和社会服务，教育部对此作出相关的应对方案。在最新的有关政策文件中，教育部决定对本科教育实行合理“增负”，要求淘汰“水课”，努力塑造“金课”，适当扩展学业难度，要增强过程考查。土质土力学是一门理论与实践并重、相互兼顾、协调、促进的学科，考虑如何在增加课程难度的同时，又能保证课堂效果和效率，这是打造土质土力学成为“金课”的关键之处。故本课程需解决的关键问题是：适应多元化的人才培养需要的《土质土力学》课程系统建立。

2.1教学设计与构思

为了增强学生学习土质土力学的兴趣和主动性，提拔学生的工程运用技能，在科目正式开始前，紧密围绕这门课程的中心知识理论，让学生观看关于土力学的工程案例图片和视频资料等，并同时引导学生，让学生思考为什么会出现这样的问题、为什么需要解决这类问题、可以用什么样的方法解决这些问题。使学生在思考的同时，逐渐梳理清楚整个课程的逻辑关系，从而教师再指导学生应该学什么、怎样学。

因此，课程建设的总体设计是以提高学生的学习兴趣和培养应用能力为目的，达到适应多样化人才培养的目标，其具体构思如图1所示。

2.2 改革教学模式

在教授课程革新的过程中，一直坚持将学生作为主要部分，教师起引导和促进作用的授课方式。主要采用以下3种教学模式。

2.2.1案例式与研讨式教学相结合

课堂上教师先针对课程的难以理解的知识点给出给出工程实际案例，然后让学生对于这类工程难题采取分组探讨的方式，如图2所示，讨论完成之后由学生推荐代表给大家讲解。这样的方式不仅增添了教师与学生之间、学生与学生之间在课堂上的有效互相交流，而且让学生由被动的“听”转变为主动地“学”、“思”和“讲”，充分提高学生学习课堂知识的积极主动性，同时在这个过程中，学生研究问题、处理问题的思考辩别技能也得到了明显提升，甚至很多同学在这个过程中增加了自信心、自豪感和团队合作能力。

2.2.2传统言语交流与现代网络交流相结合

在言传笔授的同时，着重网络交流的形式，积极利用网络展开授课。课程中引入现代信息技术，合理使用各个教學平台和教学手段，包括优慕课平台、雨课堂、微信、钉钉和腾讯课堂等，注重“课前-课中-课后”三个环节兼顾、协调、融合和促进，实现“停课不停学、停课不停教”的方式，实现“即使不见面，教学不断线”的效果。利用优慕课教学平台，引进平台中优质的教学资源，根据课程要求和内容，制作课前、课后的线上学习单元，如图3所示。

2.2.3校外专家指导与校内老师指导相结合

一方面邀请在此领域学术研究深厚或实践经验丰富的研究学者们，针对此课程的发展前景问题以及目前首要的土木类问题作专题报告和讲座，让校外专家和工程技术专家走入课堂。还可以将学生带入实体工程，现场教学，如图4所示。另一方面要按照每个学生社团的特征，组织老师进行对症下药的教导。例如，指导学院主办的驻呼高校道路交通大赛。举办这类活动有利于充实授课内容，培育学习者的研究和分析的兴趣。

2.3 更新教学方法与手段

目前，现代信息化技术和学习的深入结合，在授课过程中，上述也讲到运用各类网络教学平台，结合课前-课上-课后教学组织和内容安排，引导学生学习课程。课上，针对公式推算使用板书加粉笔一步步导出的授课方式，这样有利于加深学习者对公式的理解。针对大批量的图片、图样和活动影像等信息，合理地使用视频、投影、多媒体和网络等现代教学手段和教学平台，采用图片、声音和文字互相结合，将授课内容生动的展现在学习者面前，形象生动，节省时间，有效提升信息量，可补充理论讲授的不足。结合实际工程的正、反面典型案例，制作多媒体课件，将会提高学习者了解土力学在实际工程中的重要程度和对此课程包含的知识点的学习产生主动积极的影响。与此同时，最大程度的根据动画的特征，对其边坡的稳定性以及地基的最大可承受能力等做成立体动画图片，鲜活的展示了边坡被损坏的过程和在荷载条件下地基塑性区的发展过程。

课题组根据微课的碎片化、聚焦化、微型化等特点，在土质土力学课程中，将微课教学进行推广使用。选取课程授课中每个教学单元的重要知识点、疑难知识点、易混合知识点和易出现错误的知识点等，设计和制作微课程，进而完善课程建设，为学生提供课前与课后的“自助餐”式教学资源。在课上讲解要保留课程的中心主旨，需要学习者在课堂结束后及时观看学习的微课程，利用微课程的自助式学习，是对课上教学的有效提炼和补充，使学生明白问题的根源，发现问题的本质。微课程是以学生喜欢的、习惯的多媒体视频形式呈现，兼具较强的针对性，因此外美内实的微课很快变成学生学习活动中的点缀，最大程度的提升了学习者课后的学习效率、效果和积极性。

2.4 强化实践环节

为适应多样化人才培养，侧重提高学习者对理论的实践运用能力、处理实际工程问题的能力，本课程改革强化实践环节，实践教学内容将试验分为常规性试验、设计性试验和开放型试验3类。

（1）针对常规性试验，要求学生课前预习实验内容，自行观看试验视频，课上由教师抽检提问试验视频中涉及的相关问题，检验通过后开始动手做正式试验。课前与课上的叠加结合，试验结果会有大幅度增加。待试验完成后，教师组织学生进行试验结果分析，之后分析和讨论与试验相关的工程案例，进一步培养和提高学生解决实际工程问题的能力。

（2）设计性试验源于老师从事的科研课题，指导学生结合课题研究目的、路线和方法，设计完成试验方案，并在审核后进行试验、分析结果。使学生在研究中思考、应用土力学规律，并激发创新的动力和兴趣。

（3）开放型试验，主要考虑土工试验室对学生开放，给学生提供社团活动或竞赛需要的试验环境，为学生的成长和高阶发展提供平台。

2.5 优化考评机制

考核评价系统在很大程度上确定了老师的授课方式和学习者学习主动性，甚至影响培育的学者的才能和质量。基于前面发现的考核问题，这里要对传统的、单一标准的评价体系进行改革与优化。

（1）在理论内容和能力考核方面，基于原考核方式，加入实践考核，将考核内容扩展为理论知识掌握和实践应用能力两部分。第一部分，基础知识点的考察方式为学期末闭卷考试，其考试题目主要围绕实践中可能遇到的问题，或者是在实际工程中曾出现过的真实问题，在基础的理论知识考核之上再着重考查学习者的理论知识用于处理土木工程难题的技能。实践应用能力考核从室内试验及工程现场试验两部分评价。室内试验考查学生按规程独立使用试验仪器以及分析试验数据结果的能力，可在实验课上给与综合评价;而现场试验方面的测验可采取口试形式，着重考查学习者对老师授课过程中讲解的测试原理和对试验测试最后目的的了解程度。

（2）在考核形式上，本课程采用过程性考核+期末考试试卷考核方式，注重学习过程评价，分别从课程参与度、分析讨论、课前-课上-课后学习、课后作业、在线测试、单元考查、实验表现和报告、期末闭卷考试成绩等多个方面进行检验。

经过上述的考查形式，不仅能够让学习者深度理解土力学课程的基础理论知识在实践中的重要程度，还能加强学习者对基础知识和实践中密不可分的意识，从而完成预期的授课效果。

3结论与展望

为适应多样化人才培养目标，详细分解到土质土力学这门课程，需要学习者既能了解基础知识，还可以将其在实践中融合运用。课程改革就要从课程设计、授课模式、方法和考评机制等角度分别进行，将土力学基础知识点与增强实践教学的课改要求相结合，增强学生学习的积极性。对教师要求要大胆创新，与时俱进，教学作为教师和学生之间的纽带，对工程相关专业培养多样化人才的目标起到至關重要的作用。因此在未来的授课过程中要孜孜无倦，主动寻找更适合地方应用型本科院校授课形式，培育当代社会需要的多样化专业人才。

参考文献

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中图分类号：G642.0 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2106-5640-2035

基金项目：内蒙古农业大学教学改革项目（项目编号：JGYB201957）;内蒙古农业大学高层次人才引进科研启动项目（项目编号：NDYB2017-37）。

作者简介：李航天（1988—），女，博士，讲师，研究方向为林草生态脆弱区道路交通安全。

通信作者：高明星（1981—），男，博士，副教授，研究方向为生态道路工程方向的教学和研究。E-mail：gaomingxing_2000 @imau.edu.cn。