《土力学与地基基础》课程思政案例教学设计与实践

罗东娜 牛强

（宁夏建设职业技术学院，宁夏银川 750000）

教育部颁布的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出：对于工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[1]。习近平总书记在全国高校思政工作会议上强调，思政课程是高校思政教育的主渠道，需要在改革中进一步加强，提高思政教育的针对性和实效性，专业课程也要“守好一段渠、种好责任田”，与思政教育同向同行，满足学生成长发展需求和期待[2]。职业院校需要改变传统教学理念和方法，不能单纯通过思政课程开展思政教育，而要把思政教育融入每一门专业理论和实践课程，尤其是知识和技能传授全过程，潜移默化地凸显价值导向和引领作用，深挖专业课程中的思政元素和资源，将思政育人贯穿于人才培养链条的各个环节，力求实现三全育人[3]。

笔者针对高职院校土建类专业土力学与地基基础课程进行课程思政教学内容的案例设计，并在宁夏建设职业技术学院2019级土木工程检测专业进行实践，取得了较好的效果。本文以此为例，探讨思政教学内容设计与实践，助推高职院校课程思政教学发展。

1 课程和案例的基本情况

课程简介：土力学与地基基础是高职院校土建筑类专业进行施工岗位能力培养的一门专业技术必修课程。通过本课程的学习，掌握土的工程分类方法、土压力计算方法、地基承载力和沉降计算方法、土坡稳定分析方法、基础结构设计和计算方法、地基的处理方法与工程对策，掌握基本的土工实验操作和数据处理技能。“万丈高楼平地起”，地基基础的重要性不仅仅限于工程领域，“基础”这个词已经是社会生活中形容众多重要基础工作的通用词汇。因此，认真学习土力学与地基基础课程，认识到地基基础的重要性，有利于专业技能学习，增强职业责任感。

案例简介：本案例以地基的处理方法——换填垫层法为教学内容，共1课时。以中国古代建筑地基处理方式为引例，追溯换填垫层法这一地基处理方法的应用历史。以火神山和雷神山医院地基的“两布一膜”复合土工结构为例，介绍现代的新型垫层材料使用下的地基处理工艺。一老一新的地基处理方法应用实例引入，充分挖掘了蕴含在换填垫层法理论中的育人因素，将社会主义核心价值观贯穿课程教学，将文化传承、工匠精神、抗疫精神与课程知识点相融合，提升教学格局，激发学生科技报国的家国情怀[4]。

2 案例蕴含的思政元素分析

本案例学习换填垫层法的垫层材料、施工方法及设计内容，主要包含以下思政元素。

2.1 九层之台，起于累土

今故宫博物院为明清两代皇家建筑，近600年来，历经各种自然灾害而保存无恙，何种地基基础才能使其如此稳固，通过中国古建筑中“千层饼”地基的做法，引出换填垫层法的概念和适用范围。

2.2 工匠精神

故宫“千层饼”地基做法，是选用何种垫层材料？施工方法又如何？故宫古建筑地基的做法一般为一层碎砖、一层灰土的交替使用，灰土层地基中还掺有“糯米汁”，将碎砖过筛，去掉粒径较大的颗粒，再将余下均匀一致的细料夯实成地基层。故宫古建筑中的换填垫层法，材料考究，地基构造科学而又合理，不仅稳固可靠，而且均匀、坚固，这使得近600年的时间里，故宫古建筑能够始终保持稳固。这不仅体现了古代工匠的智慧，而且其中蕴含的科学机制仍值得现代工程技术人员学习和参考。通过学生熟悉感兴趣的名胜古迹，犹如讲解故事一般，引出换填垫层法的垫层材料选用和施工方法。

2.3 抗疫精神

以火神山和雷神山医院地基的“两布一膜”复合土工结构为例，介绍现代的新型垫层材料使用下的地基处理工艺，将伟大抗疫精神融入课堂，从古建筑的精妙到如今的中国速度和中国力量，这背后的支撑是伟大民族的智慧和祖国的强盛，深入学习，增强四个自信，进一步激发学生科技报国的家国情怀。

3 案例教学整体设计

3.1 教学分析

3.1.1学情分析

（1）学习特点

本课程为高职院校土建类专业二年级学生学习内容，高职院校学生大多对枯燥的理论学习有这样的特点：你若照本宣科，我必心猿意马；你若循循善诱、深入浅出，我必引首以望、笑逐颜开。

（2）学习基础

已经学完土力学基础知识，并完成了土工试验内容，施工技术课程已学习基础施工内容，对本课程也有一定学习方法。

（3）课前学情

通过观察、交谈、课上表现及作业反馈，80%的人没有预习习惯，如果不留课后作业，极少数人会有课后巩固。

3.1.2教学目标

（1）素质目标

①在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，践行社会主义核心价值观，引导学生建立深厚的爱国情感和中华民族自豪感，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

②树立质量意识，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

③地基处理方法随着新工艺、新设备、新材料的发展在不断更新，激发学生积极钻研和创新意识。

（2）知识目标

掌握换填垫层法的概念和适用性；清楚常见的换填垫层材料，以及垫层设计内容；简述换填垫层法施工要点及质量检验方法。

（3）能力目标

可以根据换填垫层法设计施工要点，以及质量检验要求，进行现场换填垫层法地基处理质量检查和验收。

3.1.3教学重、难点

（1）教学重点

换填垫层材料的选用。

（2）教学难点

垫层施工要点及质量检验方法。

3.1.4重点、难点突破方法

围绕历史传统工艺与现代技术介绍抓住重点；古建筑实例教学分解突破难点。

3.1.5教学方法

讲授法、启发式教学、案例教学法。

3.1.6学习方法

自主学习、探究学习。

3.2 教学设计

本案例将换填垫层的地基处理方法与育人因素相结合，用古建筑中古法夯土地基处理方法引出教学主题，由故宫的“千层饼”地基材料到火神山、雷神山“两布一膜”新型复合土工垫层材料，以垫层材料选用为切入点，讲授融入工匠精神和抗疫精神，展现中国古代工匠的智慧，体会伟大的中国速度和中国力量。案例中采用了多种的教学手段，包含课堂讲授、案例教学和启发式教学，采用了BOPPPS教学法，开展启发式教学。教学过程中注重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过将知识传授、能力培养和价值塑造融为一体，实现了润物无声的课程思政，总体设计如图1所示。

图1 教学总体设计

3.3 教学实施

本案例以一节课45min时长为例，介绍换填垫层法，内容包括垫层材料的选用、设计、施工和质量检验，具体内容如下：

3.3.1课前准备

教学活动：查阅规范、教材，网上检索信息，进行教学设计；职教云推送课前复习土的压实原理、压实系数，发布复习测验。

学生活动：复习土的压实原理、击实试验、土的压实系数，完成复习测验。

3.3.2课堂实施

（1）知识点1：什么是换填垫层？换填垫层法的概念和适用范围（5min）

问题引入：大家熟知的故宫博物院，为明清两代皇家建筑，近600年历史，历经各种自然灾害而保存无恙，何种地基基础才让其如此稳固？让我们一起来看一看。

教师：多媒体图片展示故宫的“千层饼”地基，人工垫层底距现地面深度最浅3.0m～3.5m，最深8.0m～8.5m。九层之台，起于累土，可见故宫历经600年，稳固无恙的秘密原来在此。学习和盖房子一样，学好专业基础知识很重要。

引导叙述给出换填垫层法的概念，罗列《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）换填垫层法的一般规定，讲解换填垫层法的适用性。

学生：看图联想，理解规范中的一般规定。

（2）知识点2：垫层材料有哪些？垫层材料的选用（10min）

①古建筑夯土地基案例讲解

案例一：北京市勘察院1993～1994年对故宫地下地质条件、基础等进行了全面勘探与调查，结果显示，紫禁城范围内是一个完整的人工构筑地基垫层（夯土层）。人工垫层底距现地面深度最浅3.0m～3.5m，最厚8.0m～8.5m。太和殿、中和殿及保和殿三台人工夯筑层达16.0m～16.5m厚（包括台基高度），太和殿等三台为加强夯筑地基垫层夯土层加砖层，从台表面向下11m多深，有20余层砖层，夯土层主要为灰土和碎砖土。如图2和图3所示。

图2 故宫

图3 故宫“千层饼”地基

案例二：山西五台山唐代南禅寺大殿，其做法就是在黄土中掺入约1/3的瓦碴和碎砖，然后分层夯实，如图4和图5所示。

图4 山西五台山唐代南禅寺大殿

图5 山西五台山唐代南禅寺大殿地基

启发式提问：以上古建筑中夯土地基材料都有哪些？

学生回答：灰土、瓦渣和碎砖。

教师补充总结：传统古建筑中的夯土地基，根据夯实土层材料的不同，可以分为素土夯实地基、夯土夹瓦渣地基、碎砖土和灰土地基等。

②现代建筑换填垫层材料

启发提问：工程中你见过哪些垫层材料？你知道新冠疫情期间争分夺秒建造的火神山医院和雷神山医院用的什么地基材料吗？

学生：回答列举。

教师补充讲授：火神山医院参照垃圾填埋场标准施工，施工结构为“两布一膜”结构，也就是“两层土工布及一层HDPE（高密度聚乙烯）防渗膜”。在平整过的地面上，铺设厚度为200mm的砂子，并与管道预埋穿插施工，随后将在上面铺设“两布一膜”，即两层土工布及一层HDPE防渗膜，然后再铺设200mm砂子。这层膜叫作HDPE的防渗膜，也叫HDPE土工膜，具有良好的耐化学腐蚀性，主要作用是控制渗流量并延缓污染物扩散，可以有效防止医院产生的废水、废液渗透到周围的土壤和地下水中，造成土壤和水体环境的污染。

③总结：换填垫层根据回填材料可分为砂垫层、粉质黏土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层、其他工业废渣垫层和土工合成材料垫层。

随着时代发展，地基处理方法随着新工艺、新设备、新材料的发展在不断更新，我们应不断进取，积极钻研、自主创新，勇敢肩负时代赋予的建设使命。

（3）知识点3：换填垫层施工方法

教师：工程实例图片展示，古老的夯土地基体现“夯”的工艺，到现代机械碾压法、重锤夯实法等工程实例图片。

讲授故宫“千层饼”地基工艺：故宫古建筑地基的下部做法一般为一层碎砖、一层灰土的交替使用，总厚度在1.2m～3.1m之间，专家戏称该地基做法为“千层饼”，是古代工匠在元代地基的基础上夯实铺墁而成的。从材料角度讲，灰土由生石灰与黄土按3：7的比例混合而成，由于生石灰具有吸水后强度增大的优点，因而灰土基础不仅强度较高，而且具有一定的防潮性能。故宫古建筑的灰土层地基中还掺有“糯米汁”，即用糯米熬成的汁洒在灰土里。其优点在于糯米具有很好的黏性，可以将灰土牢牢地黏固在一起，形成一个整体，犹如一个面糊团团，不会因为大风、大震而松散。地基中地碎砖层也是很讲究的，其并非仅仅是将砖敲碎放入地基中，而是将碎砖过筛，去掉粒径较大的颗粒，再将余下均匀一致的细料夯实成地基层，这有利于地基本身的平整和密实。从构造上讲，灰土层与碎砖层的交替使用也有利于建筑本身的稳固。采取一层碎砖一层灰土的交替夯实方法，既有利于建筑的均匀下沉，又能避免建筑本身下沉量过大，还能保持地基本身的密实度[4]。

总结：目前国内常用的垫层施工方法，主要有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械，粉质黏土、灰土宜采用平碾、振动碾和羊足碾，中小型工程也可采用蛙式打夯机、柴油夯；砂石等宜采用振动碾；粉煤灰宜用平碾、振动碾、平板式振动器、蛙式夯；矿渣宜采用平碾、振动碾、平板式振动器。

（4）知识点4：垫层设计内容及质量检验

教师：依据规范讲解。

学生：根据已学知识查阅教材和规范完成课后作业。

3.4 教学反思

案例教学设计特点：①从古建筑到有社会影响力的现代建筑，案例引入，思政主题鲜明，融入合理恰当；②课后思考，引导学生自主探究学习，启发质量安全意识。

课程思政教学的实施取得了一定的效果，受到了同学们的积极反馈。来自2019级检测班的一位同学说到“枯燥的理论，老师通过引入故宫古建筑地基构造，娓娓道来，像是听历史故事一样生动有趣，既学习了专业知识，又了解了建筑历史文化，从中不仅领会做人的道理，还体会到伟大的民族自豪，这样的课堂受益匪浅，印象深刻”。

通过教学实践也可以看到其中存在一些问题，首先，教学设计虽有启发提问，但课堂教师讲授较多，以学生为主体的教学侧重偏少；其次，课程思政内容需要不断更新和发展，适应时代的需求，同时还需扩大课程思政的影响力，将思政改革成果扩展到工程实习、课程设计、学科竞赛等其他实践性教学环节，实现多元化育人。

4 结语

土力学与地基基础课程的知识点中蕴含着大量的思政元素和德育资源，具备开展课程思政的肥沃土壤。授课教师在日常备课和教授过程中，要善于挖掘、搜集、归纳和总结思政元素，不断探索实践思政元素融入专业课程的方法和路径，真正实现五育并举、德技并修、育训结合的育人效果，高效落实立德树人根本任务和为党育人、为国育才的教育使命。