融入思政元素的土力学教学研究与实践

李惠 刘玉峰 赵景伟

摘  要：课程思政建设是新形势下高校教育改革的重要举措。“土力学”课程是土木工程领域的重要课程，理论与实践的联系性较强，开展课程思政教学有利于挖掘和提炼专业知识体系中蕴含的思想价值和精神内涵，实现育才育人相统一。文章分析归纳了“土力学”课程思政元素，以“饱和土的有效应力原理”一节为例，将现有知识点与思政元素有机结合，找到合适的切入点和融入课堂的方式，完成课程思政教学内容和教学过程设计。教学研究和实践表明，“土力学”课程思政教学改革，发挥了课程育人作用，实现了思政教育与专业教育的同向同行。

关键词：课程思政；土力学；教学设计

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2024）11-0010-04

培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题，立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准。2020年5月28日，教育部印发实施《高等学校课程思政建设指导纲要》，强调各类课程与思政课程同向同行，形成协同效应。［1］尤其在新工科背景下人才的培养必须将家国情怀、科技报国、使命担当等人文精神融入知识、技术的传授过程。［2］土力学是高等学校土木工程专业的必修课程，是研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科，［3］具有较强的理论性和实践性。清华大学李广信教授认为土力学中充满了哲学命题，具备开展课程思政教育的先天优势。［4］工科类专业课程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］

一、土力学课程思政元素的挖掘

（一）深化土力学课程思政建设理念

长期以来，专业课教师往往只偏重于本专业课程的基本概念、原理和方法的讲授，认为思政教育是思政课程的责任和任务，对课程思政的重要性认识不足。［5］在全国高校深入推进课程思政建设的背景下，如何将思政元素有机融入专业课程，很多专业课教师感到力不从心。［6］课程思政有其自身的规律，其建设和改革必须结合课程的特点，逐步形成适合本门课程的教学体系。［7］

通过成立土力学课程思政教学团队，对《习近平总书记教育重要论述讲义》《高等学校课程思政建设指导纲要》等相关材料进行深入学习，定期开展思政教育教学交流研讨会，深化教师的课程思政意识，教师作为课堂活动的引导者，首先就要加强自身知识、素养和能力的提升，在一定的政治理论储备基础上，才能提升思政育人的教育理念［8］，通过交流学习让更多的教师投入课程思政建设中。

（二）深入挖掘土力学课程思政元素

结合土力学的学科特点和教学内容体系，充分挖掘课程知识体系中蕴含的思政元素，拓展课程的广度和深度，将思政元素归纳总结为家国情怀、专业自豪感、工程伦理教育、辩证唯物思维、大国工匠精神、科技创新思维等六大类。结合各章节的具体教学内容，设计了课程思政教学方案，将思政元素有机地融入土力学课程教学。

例如在讲授土力学的发展历史时，在早期的理论构建过程中主要介绍外国学者，对国内的专家学者介绍较少，不利于增强学生的国家认同感。从爱国主义维度挖掘课程思政资源是课程思政的首要任务。［9］在此可以补充介绍我国土力学学科的奠基人，如黄文熙、卢肇钧等，他们为我国的铁路工程建设和土力学的发展做出了大量贡献。通过对这些名人及事迹的学习，了解土力学在国家经济社会发展中的重要性，引导学生将个人理想与国家社会发展相结合，通过名人感召式教学弘扬家国情怀，自然地引入思政育人元素，增强了学生对专业知识的感性认识。［10］通过采用案例式教学对成功和失败案例进行学习，使学生充分认识到，作为“土木人”，必须具备精益求精的大国工匠精神和应当承担的社会责任。

二、土力学课程思政的课堂教学设计

土力学是土木工程相关专业的专业基础课，是一门理论性和实践性较强的专业必修课。其课程知识体系成熟，知识点清晰，教学时要把现有知识点与思政元素有机结合，找到合适的切入点和融入课堂的方式，形成思政元素与知识点之间的有机融合。文章以“饱和土的有效应力原理”一节为例，呈现课程思政教学设计。

（一）课程思政目标及案例展示

本节的课程思政目标：结合工程案例，引导教育学生工作中必须保持严谨的工作态度，严格遵守国家、行业规范法规，确保勘测、设计和施工各环节依法依规操作，进行工程伦理教育；通过名人故事、工程案例等形式，培养学生的辩证思维和正确分析问题解决问题的能力；通过地基破坏实验装置的模拟演示，培养学生的科技创新思维和勇于创新实践的热情。具体内容详见表1。

（二）课程思政教学整体设计思路

结合本节教学内容、思维方法和价值理念，课前先以一个问题展开，引发学生思考，激发学生对本节教学内容的興趣，然后介绍饱和土的有效应力原理的主要教学内容。采用层层演绎式教学，从有效应力原理的定义开始，到对有效应力的理解、有效应力原理的应用以及饱和土渗透固结过程中有效应力和孔隙水压力的转化。为了加深对有效应力原理的理解，采用分组讨论式，进行有效应力原理相关问题的探讨，小组发言后，教师做最后的归纳总结。融入课程思政元素，提高学生的法律法规意识教育，自觉践行各行业的职业规范和精神。理论与实践相结合，通过工程案例介绍，培养学生认识问题、分析问题和解决问题的能力。通过介绍我院教师研发的实验模型，培养学生的实践能力和科创精神。

（三）课程思政教学过程

1. 课程导入（问题导入式）

从一个简单的日常生活小常识提出问题：“为何在雨后泥泞的黏土路面上行走容易滑倒？”引发学生思考。接着从太沙基先生滑倒的小故事入手，讲述有效应力原理诞生的过程，引导学生在日常生活中应该勤于观察乐于思考，善于抓住事物的主要矛盾，培养学生的辩证唯物思维。

2. 教学知识点——饱和土中的有效应力原理（层层演绎式）

根据课前的问题，对土体进行受力分析，得出饱和土的有效应力原理σ=σ+υ，说明饱和土体承受的总应力为有效应力σ和孔隙水压力υ之和。如图1，通过一个小试验（土中两种应力试验）来加深对有效应力原理定义的理解。有两个完全相同的量筒，底部分别放置一层性质完全相同的松散砂土。

在甲量筒松砂顶面加若干钢球，使松砂承受σ的压力，此时可见松砂顶面下降，表明松砂发生压缩，亦即砂土的孔隙比e减小；乙量筒松砂顶面不加钢球，而是小心缓慢地注水，在砂面以上高h处正好使砂层表面也增加σ的压力，结果发现砂层顶面并不下降，表明砂土未发生压缩，亦即砂土的孔隙比不变。

上述甲、乙两个量筒底部松砂都作用了σ的压力，但产生了两种不同的效果，反映出土体中存在两种不同性质的应力：由钢球施加的应力，通过砂土的骨架传递，这种骨架应力称为有效应力，用σ来表示；由水施加的应力通过孔隙中水来传递称为孔隙水压力，用υ来表示。这种孔隙水压力不能使土层发生压缩变形。

通过饱和土的渗透固结模型，加深对饱和土渗透固结过程中有效应力不断变化的理解。在总应力不变的情况下，有效应力和孔隙水压力的关系就是此消彼长。培养学生的辩证唯物思维，善于抓住事物的主要矛盾，以不变应万变。

3. 有效应力原理的工程应用（工程案例式）

引入工程实例——堆载预压法地基处理，通过对地基处理方法的介绍，构建地基表面的加压系统和地基中的排水系统，引导学生自行分析堆载预压法地基处理的工作原理，总结堆载预压法地基处理的目的，提高学生理论联系实际、具体分析问题和解决问题的能力。

介绍实验模型——地下水位变化引起地基破坏的模拟实验装置，此装置是由我院教师研发，且已获国家发明专利授权。实验装置包括：主桶、储水桶、浅基础房屋模型、桩基础房屋模型等，实验用砂选用渗透系数较大的中粗砂，取自青岛胶南风河入海口天然河砂。水位上升时，土中孔隙水压力增加，有效应力降低，最终导致建筑物倾斜甚至失稳倒塌。水位下降时，孔隙水压力减小，有效应力增加，地基发生沉降变形，建筑物发生下沉现象。［11］通过实验直观演示了地下水位升降导致的建筑物地基破坏以及沉降的过程，揭示了土力学的重要定理，即太沙基的有效应力原理。通过该模型的介绍和演示，培养学生的理论联系实践能力和科技创新思维。

4. 相关问题的探讨（小组讨论式）

资料一：南宁楼歪歪事件

2020年3月12日，南宁晚报报道：有南宁市民表示，他所居住的振宁星光广场小区有两栋单元楼发生了“亲密接触”，楼顶碰到了一起。时隔十年，南宁“楼歪歪”事件又卷土重来。针对资料进行分组讨论、小组发言：产生这种现象的原因是什么？产生这种现象的诱发因素是什么？

通过课堂小组讨论和课上发言，提高学生的语言表达能力和团队交流协作能力，引导学生自行进行总结归纳，用“饱和土的有效应力原理”来解释，当土中有效应力增大，使地基发生沉降变形，而这种沉降多表现为不均匀沉降，由此产生“楼歪歪”事件。土中有效应力增大，究其原因是地下水位下降，诱发原因可能是：非法开采地下水、基坑施工的不当降水等。此处可融入思政元素法律法规意识教育、工程伦理教育。

资料二：地面沉降问题

据我国水利部2017年公布的数据，全国地下水超采区达30万平方公里，超采量约170亿立方米，主要集中在北方地区。华北平原深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗，形成了沧州、衡水等13个沉降中心，甚至有近7万平方公里面积的地下水位低于海平面。截至2009年底，北京市最大年沉降量达到137.51mm，最大累计沉降量1163mm，由于地面沉降引发的问题已逐渐显现。针对资料进行分组讨论、小组发言：请分析为什么过量开采地下水会诱发地面沉降？谈谈其可能产生的危害及防治措施。

根据各小组的发言情况，教师做归纳总结，用过量开采地下水会诱发地面沉降问题来进一步深化理解有效应力原理的应用，对防治措施从节、排、蓄、管四个方面将学生的发言进行分类补充。此处可融入思政元素坚持坚持生态文明发展理念，统筹兼顾人与自然和谐发展。

三、课程思政教学效果反思

饱和土的有效应力原理堪称整个土力学的“拱心石”，其原理看似简单却不易理解。课堂从一个生活小问题开始，将学生的思维迅速带入，采用名人感召式教学，通过名人小故事，培养学生日常生活中善于观察、乐于思考的习惯。通过饱和土固结过程中有效应力的变化规律，引导学生掌握正确看待问题的方法，善于抓住问题主要矛盾，以不变应万变，培养学生的辩证唯物思维。通过“楼歪歪”事件的分组讨论，交流总结，加强学生的法律法规意识、生态建设意识，强化学生工程伦理教育。通过我院教师研发的实验模型的演示，在巩固本节重点专业理论知识的基础上，培养学生勇于探索的科技创新精神。通过工程应用的介绍分析，培养学生理论与实践相结合，注重学思结合、知行统一，培养学生正确分析解决问题的能力。

课堂采用了问题导入式、层层演绎式、小组讨论式、工程案例式、总结归纳式、理论与实践相结合等多种教学方式，使整个课堂充实饱满、生動活泼。小组讨论式教学，充分体现了学生课堂主体的角色，让学生在积极的氛围中主动获取知识。纵观本次课程，思政教育与知识传授相辅相成，将唯物辩证思维、科技创新意识、工程伦理教育、法律法规意识、践行科学发展观等思政元素有机融入课堂，实现了寓价值观引导于知识传授和能力培养中，达到课程思政教育目标。

四、结语

文章总结了几年来土力学课程思政教学研究与实践，对土力学课程思政元素进行深入挖掘，针对学科特点将思政元素归纳总结为家国情怀、专业自豪感、工程伦理教育、辩证唯物思维、大国工匠精神、科技创新思维等六大类。对土力学课程思政进行课堂教学设计，以“饱和土的有效应力原理”为例，展示了具体的课程思政教学设计过程，并对教学效果进行了总结分析。在整个教学中，通过名人故事感召、工程案例引入、社会热点讨论、实验模型演示等内容，引导学生主动学习，深入思考，在完成课程知识与技能目标的同时，实现了价值引领，使学生不仅知道“学什么”而且明晰“怎么学”“为什么学”，达到课程思政教育目标，为相关课程开展课程思政教学提供参考。

参考文献：

［1］ 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知［EB/OL］. （2020-05-28）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s70 56/202006/t20200603_462437.html？eqid=b04748c500024fb1000000036447884a.

［2］ 季晓莲. 立德树人视角下工科专业课程思政教学实施路径研究［J］. 中国多媒體与网络教学学报：中旬刊，2022（06）：71-74.

［3］ 刘松玉. 土力学：第四版［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2016：1.

［4］ 李广信. 岩土工程50讲—岩坛漫话：第二版［M］. 北京：人民交通出版社，2013：4.

［5］ 何怡. 土木工程专业“土力学”课程思政教学策略探讨［J］. 科教导刊，2022（12）：76-78.

［6］ 张科，纳学梅. 课程思政融入《土力学》教学的探索与实践［J］. 高教学刊，2021（08）：113-116.

［7］ 张晓磊，吴晓峰，曹培. 基于课程思政的土动力学实验教学模式探索［J］. 教育教学论坛，2022（43）：41-44.

［8］ 黎莹，廖红建. 新时代《土力学》“课程思政”课堂教学设计与实践［J］. 水利与建筑工程学报，2021，19（04）：228-231.

［9］ 黄锁明，李丽娟. 新工科课程思政教学存在的问题与对策［J］. 教育理论与实践，2022，42（36）：39-42.

［10］ 黄睿. “边坡与基坑工程”课程思政教学探索［J］. 绍兴文理学院学报（教育版），2022，42（02）：30-36.

［11］ 李大勇，张雨坤，冯磊，等. 地下水位变化引起地基破坏的模型实验装置［J］. 实验技术与管理，2013（07）：16-19.

（责任编辑：牛雪璐）

基金项目：山东省本科教学改革研究重点项目“新工科背景下地方高水平大学土建类专业课程建设基本范式研究与实践”（项目编号：Z2021203）；山东科技大学优秀教学团队支持计划“城市地下空间开发系列课程群教学团队”（项目编号：JX TD20190503）；山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目“融入思政元素的土力学课程混合式教学改革研究与实践”（项目编号：QX2021M16）。

作者简介：李惠（1977—），女，博士，山东科技大学土木工程与建筑学院副教授，研究方向为城市地下空间工程；刘玉峰（1965—），男，博士，山东科技大学土木工程与建筑学院教授，研究方向为建筑节能技术；赵景伟（1973—），男，博士，山东科技大学土木工程与建筑学院教授，研究方向为城市设计、城市地下空间规划。