以学生为中心的“土力学”课程教学实践

刘 坤，朱连勇，李朝阳

（塔里木大学水利与建筑工程学院 新疆 阿拉尔 843300）

“土力学”课程是农业水利工程、水利水电工程等专业的一门主干课，是一般基础课和专业课之间的桥梁课程。该课程是长期工程实践中结合工程力学形成发展起来的一门学科，主要任务是学习土的基本物理性质及其在荷载作用下地基土的应力、变形、强度、渗透性、稳定性等计算方法，以及地基基础的处理与设计方法。俗话说“九层之台，起于累土；千里之行，始于足下”，所有的工程建设项目，包括大坝、水库、水电站、高层建筑、高速公路、铁路、桥梁、隧道、机场等，都与它们赖以存在的土体有着密切的关系，其重要性不言而喻。

但是目前大多数学生的学习兴趣不高、动力不足，在目前网络发达的时代大背景下，授课教师如果仅以传统的授课方式和手机争夺学生的兴趣点显得势单力薄；再者该课程理论性强、知识点多、公式多、图表图形多，导致学习难度较大，推导运算量大，教学过程极易陷入晦涩难懂的状态，这对于本来就学习动力不足的大学生在学习时更是难上加难。笔者结合多年教学的实际情况，从以下几个方面进行了教学改革与探索。

1 以教师为主导，以学生为主体，落实“以学生为中心”理念

首先，改变一贯的教师讲、学生听的课堂授课模式，课前在学习通平台上传预习课件，学生提前预习授课内容，对疑难知识点做到心中有数；课中进行重点讲解，根据学生认知采取讲解、提问、做题、讨论等方式加深理解；课后推荐学生利用国家慕课进行知识点的巩固，并完成老师布置的客观题（学习通平台）及主观题作业。同时，根据本课程特点，利用思维导图图文并茂的优势，引导学生在土力学课程的各知识点间找到内在联系、建立记忆链接，培养学生的学习能动性（见图1，p96）。

图1 部分知识点思维导图

2 立足学科发展需要，重组教学内容，支撑本科人才培养方案

2.1 坚持“够用”“实用”原则，高度凝练课程内容

土力学课程的突出特点是理论性与实践性均强，新版的人才培养方案减少了理论授课学时，鉴于土力学课程在专业人才培养中作为学科基础课的定位，在课堂讲授过程中以够用为原则对其删繁就简，在明确概念、定义、基本原理基础上，构建具有专业特色的土力学教学体系，删除一些烦琐的公式推导。比如，在讲授实验室变水头实验测定土的渗透系数时，只需要说明相同时间内，进水细玻璃管中水位下降与流经试样的水量相同，并结合达西定律进行公式积分，就可得到应用公式，至于积分过程不需展开；同样在讲授地基土中的附加应力时，只针对矩形面积上作用竖向均布荷载及三角形荷载时进行详细讲解，至于圆形面积及条形面积的均布荷载、三角形荷载、水平荷载等等只是点到为止，会用即可。

2.2 依据教学实际，重组教学内容，采用“模块化”设计

以“知识单元”为模块进行教学设计，教学内容划分为4 大模块：①基本概念模块；②地基土的变形模块；③土的强度稳定性模块；④地基处理及基础设计模块。各模块之间自成体系，但又存在有机联系，从而保证课程知识体系的完整性（见图2）。

图2 教学内容模块化示意图

3 搜集课程相关资料，丰富课堂教学

3.1 采用案例式教学，提升学生的学习兴趣

工程案例为工科类学生的教育提供了很好的素材，开阔学生视野，能培养学生重视工程实践的好习惯。教师在授课过程中精选工程案例，切入授课主题，使所授知识做到有的放矢，提升学生的学习兴趣。比如，在讲解地基土中的自重应力时，为了深刻理解地下水位的变化对地基土中自重应力的影响，结合墨西哥城郊Texcoco 地区地面以下沉积了厚达50m的软黏土，其含水量超过300%，孔隙比达10，非常松软。20 世纪七八十年代，拟建面积4.2km 1.2km 人工湖，主持工程的岩土工程师采用软土降水地面沉降的原理，体积压缩总量达1760 万m，将地面降低4m，包括我国华北大面积的地面沉降漏斗都是由于地下水位的下降自重应力增加的后果。然后请同学们用所学的知识解释其原因，大家印象深刻，效果良好。

工程案例不仅包括成功的例子，失败的工程案例也同样具有教育意义。授课过程中讲到渗透破坏、沉降变形、挡土墙、土坡稳定及地基承载力等诸多理论知识时，会结合“坝垮垮、墙歪歪、楼倒倒”等失败的工程案例，引导大家利用所学知识分析为什么会产生此类状况，让学生深刻体会到作为未来工程师，自己任何方面的疏忽大意都会导致国家生命财产安全的重大损失，人民百姓的利益和自己的责任心息息相关，是很好的思政教育案例。

3.2 锤炼扎实学识，提高教师自身的专业素养

规范标准是工程专业学生毕业后从事工程设计、监理、施工等工作的法律依据，团队购买了土力学课程常用的国家、行业规范标准，同时为增加课堂的趣味性，系统学习了清华大学（岩）土力学大咖李广信老师所著的《岩土工程50讲—岩坛漫话》及《漫话土力学》，河海大学沈扬老师所著的《土力学原理十记》等著作，从而对岩土工程中更多的案例、规范、哲学问题等有了更深层次的思考，在授课过程中与学生进行探讨，活跃课堂气氛。

3.3 完善习题集及执业资格题库，建设练习和考核平台

土力学教材的课后习题多以计算题为主，2020年疫情原因首次在网络平台上发布客观习题，并于2021年在学习通网络平台上建课，同时进行了习题的完善，达到了近200 道客观题，加强了学生对基础知识的理解和掌握；2019年开始在授课过程中引入注册岩土工程师考试试题，并在后期教学过程中动态跟踪完善考试真题题库，使学有余力的同学扩展学习宽度，增加学习深度，并在期末考试中采用注册岩土工程师执业资格考试与土力学相关的原题进行考核，学生评价良好。

4 强化、细化过程考核，构建多元化考核体系

近两年在土力学教学过程中尝试强化、细化过程考核，采用考试成绩、试验成绩与平时成绩相结合的评定方式：考试成绩占70%，试验成绩主要依据学生出勤率、试验时的表现、小组协作能力以及实验报告的质量进行评定，占15%；平时成绩根据考勤、课堂提问及作业情况，占15%。

授课过程中利用学习通网络平台的投屏功能进行点名，设置课堂随机提问答题，将考勤、课堂提问、课堂答题、课外学习、分享案例等纳入过程考核，作为平时成绩的重要依据，调动学生的学习动力，不积跬步无以至千里，通过平时一点一滴的学习积累使学生感知自己的一分耕耘一分收获。

5 加强思政教育，践行胡杨精神

土力学课程传授的知识是为工程建设服务的，是本专业学生毕业后从事相关工程设计、监理、施工等工作的基础。教师在传授专业知识的同时，借助工程案例、人物事迹、社会热点等事件转变教学观念，经过努力使自己从一名教书匠转变成为一名真正的教育工作者，有助于最终实现对学生的价值引领、知识传授、能力培养“三位一体”的有机统一，使学生成长为有情怀、有担当的一代青年技术人才。

育才先育人，以专业知识为依托，使学生尊重科学知识、利用科学知识，并保持对科学的敬畏精神；同时通过列举著名的水利工程实例，体现社会主义制度的优越性，培养学生对中华文化的认同感及专业自豪感，教导学生勇做有志青年，扎根边疆、勇于奉献，到祖国最需要的地方去，将社会主义核心价值观、工匠精神、胡杨精神等思政元素融入教学全过程，为兴疆固边服务。