面向卓越工程师教育培养的《土力学》教学改革研究

宋兴海 张云 李桐栋 薛炳勇 孙文君 刘子苑

关键词：卓越工程师;土力学;教学改革

“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。卓越计划的内涵是强调校企合作，引导行业、企业深度参与卓越工程人才的培养过程，突出对学生的工程实践能力和创新能力。

现今，我国房地产事业和道路建设发展势头蒸蒸日上，由此带来的基础工程安全事故问题频频发生，因此对《土力学》课程教学工作提出了更加严苛的要求。在面向卓越工程师教育培养层面上更需要改进，以跟上时代建设与科技建设的步伐。目前我校有土木工程、水利工程和交通工程学院等三个学院均开设了《土力学》课程，因此如何结合本校实际和专业特点，研究课程改革与实践尤为必要。

一、土力学课程特点及教学现状分析

土力学的主要研究对象是土，是土木工程学科的一部分，它主要研究土的物理、力学性质及其受荷载作用后强度、变形与稳定性的变化规律。主要教学内容有：土的物理性质和工程分类、土的渗透性和渗流问题、土体中的应力计算、土的变形特性和地基沉降计算、土的抗剪强度、挡土结构上的土压力、土坡稳定分析、地基承载力。该课程具有理论性强、专业性强、实践性强等特点。该课程的教学现状如下：

（一）教學内容与行业衔接不足

过于强调宽口径、大土木与通识教育的培养，忽视了与行业的衔接，职业导向不清。必须根据执业工程师教育的目的来合理配置教学资源。课时安排太少，实践学时不够。我校土力学大部分专业为48学时，实践学时为6学时。这给各章学习的学时安排均很紧张，要想面面俱到是不可能的，因此必须精简教学内容。

（二）教学方式单一枯燥

目前土力学教学过程偏重对知识的灌输，主要教学模式是教师讲学生听，互动式教学环节少，学生听起来觉得理论性太强、枯燥乏味。

（三）考核方式单一

目前土力学课程考核多以平时成绩20%、作业成绩10%和期末考试成绩70%综合评定。平时成绩有的学生以应付为主，来到课堂即得到了平时成绩，不听课不参与教学互动也无所谓;作业有不少学生是抄袭的;期末考试多以突击强化考前记忆来应对考试。

二、教学改革方案

面向卓越工程师教育培养是教学改革的思路，和土力学最相关的工程师就是岩土工程师了。就目前注册岩土工程师考试大纲所包括的11个章目来看，涉及的行业规范有40多种，基本理论都和土力学相关。通过把历年真题、各种规范和土力学各章内容对应起来，以及网络资源和工程案例，以形成丰富的实践性强的教学内容和题库。

（一）教学内容改革

对于土力学的教学内容改革，本单位广泛学习了兄弟院校的教学成果和经验，借鉴归纳了15个微课，见表1。这些微课视频均为各章最重要的知识点，这样丰富了教学手段，突出了重点，提高了学生的兴趣性。

另外还有8个工程案例，见表2通过8个典型的工程案例，来锻炼学生们的计算能力和解决实际问题的能力。

为了丰富作业题库，更好地衔接注册岩土工程师教育，笔者将注册与岩土工程师历年真题分章节布置给学生锻炼。比如，讲到土的渗透性这一章中的达西定律，就结合案例题1;讲到土的抗剪强度这一章，有两个重要的试验，直剪试验和三轴试验，分别结合案例题2和案例题3讲解相关计算。这样原汁原味地对学生进行了针对性培养。

[考点1]根据达西定律计算渗流量。

[案例题1]土坝因坝基渗漏严重，拟在坝顶采用旋喷桩技术做一道沿坝轴方向的垂直防渗心墙，墙身伸到坝基下伏的不透水层中。已知坝基基底为砂土层，厚度10m，沿坝轴长度为100m，旋喷桩墙体的渗透系数为1x10cm/s，墙宽2m，问当上游水位高度为40m，下游水位高度为lOm时，加固后该土石坝坝基的渗漏量为多少？

[案例题3]某饱和软土的无侧限抗压强度q=40kpa，如在同一土样上进行三轴不固结不排水试验，施加围压150kpa，试求试样发生破坏时的轴向应力a1为多少？

[解]根据《土工试验方法标准》，饱和软土的无侧限抗压强度试验包络线为一条水平直线即190kpa。

（二）教学实践改革

目前高校里均开设了室内土工试验，也基本符合培养目标。但现场测试试验几乎没有开展过，可尝试进行静力触探试验、旁压试验和十字板剪切试验等现场实验。以及引导学生参加各种竞赛，比如挡土墙设计大赛来锻炼学生的动手能力和设计能力。针对基坑支护、井点降水和地下工程的施工现场来培养学生对本学科的应用型的体验。

（三）教学方式和考核方式改革

对于教学方式，可以尝试分组式、启发式教学。将期末考试中的70%比重拿出20%来，对学生的课上观察进行打分，消极对待的学生不得分。比如：为什么超市的砂土能够成团，而干燥的砂土和水中的砂土不能成团？而黏性土基本都能成团？以这个问题来导入，激发学生们回答问题的积极性，以此来解释毛细力和粘聚力的概念。再如：为何人走在雨后的黏土地面上容易滑倒，而走在砂土地面上不易滑倒？以这个问题来导入，解释抗剪问题和有效应力原理，效果就非常好。

三、结语

卓越工程师教育培养对于土力学的教学改革有巨大的推动作用，只有不断转变教育思想，勇于更新教学内容、创新教学方法，才能提高学生的专业水平和实践能力，更好地与工程师制度衔接好。