高職《土力學與地基基礎》教學改革與實踐

宋榮方，鄒旭巖

(中州大學工程技術學院，鄭州450044)

《土力學與地基基礎》是高職高專土建類專業一門重要的專業基礎課，覆蓋了建筑工程技術、道路與橋梁工程技術以及工程造價等各個專業方向。本課程從土的成因出發，介紹土的物理力學性質，計算土中的應力;在此基礎上研究土的強度特性、變形特性和滲透特性，并運用于地基處理、淺基礎與樁基礎的設計和施工，以及基坑支護之中。課程本身具有理論和實踐性較強、內容廣泛、知識點零碎、計算繁瑣乏味等特點。冗長繁雜的計算公式，不直觀的地基基礎，使學生產生恐懼心理，學生學起來感覺吃力，學習積極性不高，成績也不理想。［1－3］在課程教學中，既有理論知識的講解，又有實踐性教學的指導，還有理論知識在實際工程中的應用。［4］該課程是構筑專業課程體系與知識結構的核心課程之一，也是將來學生一個重要的就業方向。再加上高職教育培養的是面向生產、管理、服務一線的高素質技能型人才。因此，應以社會需求為目標，以就業為導向，以服務為宗旨，走工學結合的發展道路，改革教學方法和手段，融“教、學、做”為一體，強化學生實踐能力的培養。

1 .當前《土力學與地基基礎》教學中存在的問題

1.1 土力學研究復雜

土力學是以土為研究對象的，其不同于一般固體材料，一般固體材料都是一些比較均勻的連續體，它們的力學規律差不多都可以用數學關系式表示出來，其理論結果與實際情況相差不多。而土是由固體顆粒、土中水和氣體組成的三相松散集合體，它的強度一般比土粒強度小得多，其成因類型和空間分布情況構成土的多樣性;此外，土在外界環境條件影響下，性質會有顯著變化。土的上述特點造成土力學的研究極其復雜，因此初學者學起來總感到理論頭緒多，內容抽象，枯燥乏味，計算復雜，基本理論和基本概念難以掌握，這是學生學習時普遍感到頭痛的問題。

1.2 土力學基礎課時少

為適應社會需要，專業教學改革中不斷拓寬專業口徑而增加專業課程，使得各門課程的課時受到限制，教學課時少與教學內容多的矛盾突出。該課程是和工程實際聯系極為密切的學科，由于很多學生缺乏地基基礎的工程經驗，在課時偏少的情況下，如何聯系工程實際，提高學生分析問題和解決問題的能力，把基本理論、基本概念、基本知識講活，又是該課程任課教師普遍關心和亟待解決的實際問題。

1.3 成績考核機制不合理

期末成績考核以閉卷筆試為主，筆試成績占總成績的80%，同時兼顧平時的考勤、作業、課堂表現等，平時成績占20%。這種考核方式既不能評判出學生對課程核心知識掌握的程度，也不能考核出學生的動手操作能力和綜合分析問題能力。

2 .課程教學模式改革與實踐

2.1 教學改革的思路

該課程是面向建筑工程一線，培養具有大專水平的、能夠應用土力學與地基基礎知識和技術進行地基及基礎設計、施工、檢測的高素質技術應用型專門人才。為此，可以按照“三以一化”——以能力為本位、以職業實踐為主線、以項目課程為主體、課程內容項目化的原則，構建“職業能力標準、項目課程體系和職業資格證書”三位一體的教學模式，制定工學結合的教學計劃，培養學生具有實用能力、實操能力、可持續發展能力和職業素質，做到畢業即能上崗、上崗即能勝任，最終實現就業有優勢、創業有本領、升學有希望、終身學習有基礎。

2.2 整合課程教學內容

根據工業與民用建筑基礎工程施工的過程，設計了基坑開挖與支護、淺基礎施工、樁基礎施工、地基處理等四個與生產相關的實訓項目，并將土力學基本原理中的應力計算、強度理論、土的壓縮性、土壓力和邊坡穩定性等相關知識融入對應的實訓項目中。結合巖土工程勘察，以邊講邊練、講練結合的方式完成土的物理性質指標測試，以及土體野外鑒別和土的工程分類等知識和技能的培養。課程內容經整合后，共分5個項目，24個學習情景，如表1所示。同時，授課過程中不斷引入新知識、新理論，使學生所學的知識與實際工程的發展緊密銜接，激發學生濃厚的求知欲。［5］

表1 課程內容設置

2.3 改革教學模式與手段

2.3.1 激發學生的學習興趣

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”興趣對學習有著神奇的內驅動作用，能變無效為有效，化低效為高效。任課教師應重視該課程的第一節課，學生對新鮮事物的求知欲望強烈，會懷著好奇心聆聽第一次課。如果教師僅簡單介紹課程內容，然后進行理論教學，會讓學生覺得枯燥無味。因此，教師第一次講緒論課時應巧妙設計教案，以吸引學生的注意力，從而激發他們的學習興趣。例如講到土的概念時，引用“普天之下，莫非王土;率土之賓，莫非王臣”，“棄之如糞土”，“糞土當年萬戶侯”，由此問學生，“土，是尊貴還是輕賤?土力學值得一學嗎?［6］”還可以告訴學生，本課程在土建類專業中的地位，以及學習本課程的作用。為了讓學生認識到地基基礎的重要性，可以介紹一些相關的工程案例，例如加拿大特朗斯康谷倉地基失穩、香港寶城路山體滑坡、意大利比薩斜塔的傾斜、日本關西機場的沉降等，分析其產生的原因，介紹特朗斯康谷倉和比薩斜塔的處理措施，并且將上述案例歸結為與土有關的兩類問題：強度問題和變形問題。此外，通過美國Teton土壩失事和1998年長江洪水堤防險情，引出土的滲透問題。通過典型工程案例，極大地調動了學生對該課程的學習興趣。在一些學習情景講授過程中，也可結合工程案例講解相應理論知識，介紹實際工程出現的問題以及為尋求解決途徑而開展的理論研究等。例如講到土壓力時就可以結合上海“蓮花河畔景苑”倒樓案進行分析，使理論與實踐有機結合，不僅活躍了課堂氣氛，增強了學生學習的積極性，而且有效拓寬了學生的視野。

2.3.2 豐富教學手段與方法

在課堂教學過程中，采用多媒體課件與板書相結合的教學手段，多媒體課件給學生提供大量的工程圖片、視頻及動畫，直觀形象;講解理論知識時再輔以必要的板書使學生領悟問題的解決過程，對培養學生的創造力有不可忽略的功效。土的物理性質等內容放在理實一體化教室進行講解，采用一體化教學方式，即知識、理論、實踐一體化，教、學、做一體化，突破以往理論與實踐相脫節的現象，學中做，做中學，突出學生動手能力和專業技能的培養。課下教學采用當面輔導與網上答疑等方式進行，通過當面輔導的方式督促檢查學生，利用QQ、Email和短信等回答學生提出的問題，為學生提供與教師交流的多種渠道，便于學生的學習。

教學中，針對不同的內容采用不同的教學方法，體現以人為本的雙向活動教學，突出職業教育特色，用啟發式教學、模擬教學、交互式教學、案例教學和現場教學等先進的教學方法，克服重傳統繼承、輕創新開拓的傳統模式，注重學生創新意識的培養。例如對于土的野外鑒別，用“現場教學法”將學生帶到基坑現場，面對坑壁和坑底，直觀講解土的分層狀態，土的野外鑒別方法，之后要求學生現場實踐，進行土的鑒別。這種方法同樣有效地提高了學生的學習動力，抽象的文字變得直觀了，不便用語言表達的概念很容易被學生理解，學生對此印象深刻，易于掌握。介紹淺基礎的類型時，采用“問題驅動法”展開教學內容，使學生明白知識的來龍去脈，培養分析問題和解決問題的能力。柱下獨立基礎、條形基礎、十字交叉條形基礎、筏板基礎等的產生和應用與上部結構荷載的大小直接相關，講課時不直接引出這些基礎類型，而是從地基承載力和基礎底面壓力問題解決的角度來談淺基礎的類型。隨著上部結構荷載的增大→問題產生(地基承載力不足)→解決(增大基礎底面積)，這樣各種類型的基礎自然引出，問題一環扣一環，把學生吸引到教學內容中去，充分調動學生聽課的積極性，提高課堂教學效率。講土的物理性質指標時用“討論法”展開教學內容，加深學生對知識的理解。在教學過程中，可通過提出問題“土的含水量、孔隙比、孔隙率、飽和度能否大于1或100%”并引導學生討論，討論之后，由教師點評并和學生一起加以總結。這樣不但可以達到釋難解疑的目的，而且還能培養鍛煉學生的表達能力，激發學生的學習熱情。

2.3.3 跟蹤項目全真教學

課程教學結合本校二期工程綜合實訓基地建設項目，以圖書館、教學樓、實訓樓等單體建筑的基礎工程施工為平臺，將課堂搬到工地，從巖土工程勘察開始，全程跟蹤基礎工程項目施工進行全真教學，直接使課堂教學內容與實際工作相對接，實現學習過程與工作過程的無縫對接，實現技能培養與職業崗位要求“零距離”，教學內容有很強的實用性和職業性。針對在同時期施工的不同工地的不同基礎施工項目，實行“多線并行、雙師指導”的模式，將學生分成小組分布到各個基礎施工工地，由工地技術人員和學校專業教師共同指導學生，然后小組之間進行輪換，跟蹤基礎工程項目施工整個過程，直至學生學完不同工地的不同基礎施工項目，實現理論與實踐合一。

2.3.4 強化學生的規范意識

建筑結構設計規范是保證結構安全性、適用性以及耐久性的重要依據和保障。作為國家的強制標準，技術規范是根據工程實踐經驗做出的理論總結，具有法規性質，對工程建設具有很強的指導和約束作用，在建筑設計和施工的過程中必須嚴格遵循。作為一門實踐性較強的課程，教學內容涉及到多部規范，如 GB50007－2011《建筑地基基礎設計規范》、JGJ94－2008《建筑樁基技術規范》、GB50021 －2010《巖土工程勘查規范》等。上課過程中，要把規范的相關條文融入到教學內容之中，讓學生理解和掌握強制性條文和技術術語、技術符號等，加強和引導學生樹立技術規范意識，養成使用規范、遵守規范的良好習慣。

2.3.5 設置綜合性試驗項目改革試驗教學

土工試驗是學習土力學基本理論的一個重要環節，可以加深學生對基本原理的理解，也是培養學生的動手能力、創新能力以及科學試驗方法的重要途徑。由于傳統的教學方法以及試驗條件的影響，土工試驗項目相互獨立，采取分散開設的方式，即根據理論課的進度，將不同的試驗項目穿插到理論教學之中。由于每個試驗項目學時有限，試驗指導教師需在課前準備試樣，課后烘干試樣，學生在課堂上完成主要環節操作而不能全程參與，導致學生對整個試驗感到抽象。同時，學生通過一次試驗只測得試樣的某一個物理指標，而每次試驗所使用的土樣又不盡相同，因此也不能把多次試驗測得的指標綜合起來全面分析土的性質，不能培養學生綜合分析試驗數據的能力。因此，在做好傳統的液塑限試驗、壓縮試驗和直接剪切試驗的基礎上，可結合第二課堂增設綜合性試驗。綜合性試驗指試驗內容涉及本課程綜合知識或者多方面知識的復合型試驗，能夠對學生的試驗技能和方法進行綜合訓練。考慮到工程實際以及本校土工試驗室的具體情況，設置了下述綜合性試驗項目，見表2。

表2 綜合性試驗項目

綜合性試驗以學生為主體，把學生分成多個試驗小組，限定每組人數，組長負責組織協調，試驗過程中成員團結協作共同完成試驗，教師僅對學生遇到的問題提供必要的幫助而不具體參與到試驗中去。［7］通過試驗，學生的動手操作能力和創新能力，全面分析問題、解決問題的能力都得到了提高。

2.4 優化成績考核機制

考核評價是一種手段，在培養學生綜合能力方面也有積極的激勵導向作用。傳統的考核方式主要是以閉卷筆試為主，缺乏對學生能力的全面考查。為此，本課程采用“多元嵌入式”的考核機制，以突出能力考核。“多元”體現在三個方面：①考核主體的多元：將學生自評互評、教師評價和企業評價賦予不同的權重綜合考慮評定;②考核標準的多元：改變“一卷定分”的考核方式，把學生的知識、技能、素質一起納入考核范圍，以促進學生綜合素質的提高;③考核方式的多元：采用多種考核方式，包括口試、筆試、問題討論、實操、考勤等多種方式。“嵌入式”體現在考核的過程，將對學生多元的考核滲透到教學的每個環節，變結果評價為過程考核，突出學生的主體地位，強調學生注重學習過程，將學生的學習態度、實訓表現等進行綜合考核，將教學考核轉變為促進學生學習的持續動力。

3 .結論

上述課程教學改革與實踐緊密圍繞高職教育培養目標，針對該課程理論性和實踐性均較強的特點，激發學生學習的主動性、積極性與熱情，突出職業教育的特點，密切結合工程實際，理實融合，著重培養學生的實際動手能力和應用所學知識解決實際問題的能力，效果良好。同時，這種教學方法也對教師提出了更高的要求，要求教師不斷提升自身素質，加強教學交流，更新知識，為學生提供更廣闊的思考與操作空間，激發學生興趣，培養出綜合能力強的人才。

［1］王存芳，劉小慶，仇學南.淺談高職《地基與基礎》課程的教學改革［J］.職教論壇，2011，27(20)：21 －22.

［2］錢曉麗.《土力學》課程教學實踐的幾點體會［J］.煤炭技術，2006，25(11)：97 －99.

［3］李廣信，呂禾，張建紅.土力學課程中的實踐教學［J］.實驗技術與管理，2006，23(12)：13 －14.

［4］高文華，萬文，陳秋南，等.《土力學》課程教學改革與實踐［J］.高等教育研究學報，2007，30(4)：50 －52.

［5］巨玉文，白曉紅.《基礎工程》教學改革的探討［J］.太原理工大學學報：社會科學版，2002，20(Supp)：118－119.

［6］李廣信.奇談怪論土力學［J］.巖土工程界，2003，6(8)：24－26.

［7］劉建新，張新華.綜合性土力學實驗教學模式的研究［J］.實驗室研究與探索，2005，24(6)：65 －67.