基于大土木工程觀的土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程改革

【摘要】基于大土木工程觀，結(jié)合土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)方法、教學(xué)手段、師資隊伍、實踐教學(xué)等方面提出課程改革的建議。

【關(guān)鍵詞】土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程改革大土木

【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）03C-0087-02

土力學(xué)與地基基礎(chǔ)是大土木工程的一門通用的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的主要特點是內(nèi)容豐富，應(yīng)用廣泛，但連貫性差，公式多，涉及學(xué)科多，假設(shè)條件多，知識體系松散。此外，答案往往不是唯一的，對同一個問題，可以有多種答案。而高職學(xué)生本身理科基礎(chǔ)普遍較差，抽象思維能力和分析推導(dǎo)能力相對較弱，要在短短的64課時內(nèi)掌握如此多的內(nèi)容，還要考慮到不同的試驗方法有不同的適用情況，難度可想而知。因此，如何根據(jù)高職學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、接收能力和土力學(xué)的學(xué)科特點，在有限的課時內(nèi)把知識講活，并能聯(lián)系實際工程，拓寬到其他工程領(lǐng)域，是該課程教師普遍關(guān)注的問題。本文基于大土木工程觀，探討土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程的改革。

一、從緒論入手。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“興趣是最好的老師”，要從第一次課就吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生由被動接受知識到主動求知。在上緒論時，可以首先提出問題：為什么學(xué)習(xí)該課程？本課程在大土木工程中的作用是什么？土力學(xué)理論掌握不好會帶來什么嚴(yán)重后果？同時，介紹本地區(qū)地基基礎(chǔ)工程成敗的實例和國內(nèi)外人們熟知的工程案例，如加拿大特朗斯康谷倉地基破壞的原因和處理方法、蘇州虎丘塔和意大利比薩斜塔的傾斜原因和加固措施、美國Teton壩潰壩的整個過程，以上案例可歸結(jié)為與土有關(guān)的強度問題、變形問題和滲透問題。這就使學(xué)生認(rèn)識到土力學(xué)作為地基基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)，掌握其基本原理的必要性；基礎(chǔ)作為建筑物的根基，在工程中的重要性。另外，地基基礎(chǔ)工期長，通常占總工期的20%以上，造價高，可達(dá)總造價的30%，這些數(shù)據(jù)也會提高學(xué)生對課程的重視程度進而產(chǎn)生學(xué)習(xí)愿望。

二、基本大土木工程觀，注重教材建設(shè)

教材是學(xué)生獲取知識的主要途徑之一，也是高職教育教學(xué)中的重要組成部分。目前，市場上土力學(xué)與地基基礎(chǔ)的教材有幾十種，大部分是按照各專業(yè)規(guī)范編寫，摘錄大段規(guī)范，專業(yè)特色非常明顯。這樣的教材學(xué)與用結(jié)合緊密，規(guī)范講什么，就教什么，短期效果明顯。但從長遠(yuǎn)看，學(xué)建筑的不懂高承臺樁，學(xué)路橋的不明白彈性地基梁板。而市場經(jīng)濟下的學(xué)生面對的是土木工程各個領(lǐng)域，如通過對廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程技術(shù)2007級、2008級畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有近四分之一的畢業(yè)生未從事建筑行業(yè)，而是轉(zhuǎn)向公路、鐵路、市政等其他工程領(lǐng)域。其中，畢業(yè)生的反饋意見中提到：土力學(xué)知識應(yīng)用廣泛，但由于使用的規(guī)范不同，建筑依據(jù)的是《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，路橋依據(jù)的是《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，就出現(xiàn)了在專業(yè)術(shù)語、基本概念、計算參數(shù)和評定標(biāo)準(zhǔn)等方面的矛盾。還有，國家規(guī)范每10年左右修訂一次，規(guī)范變化了，教材落伍了，要重新進行修訂，但教材的修訂總是滯后幾年，常常出現(xiàn)在學(xué)校學(xué)的是老規(guī)范，在工地上用的是新規(guī)范。這就是現(xiàn)行教材與規(guī)范聯(lián)系太緊密而忽略了基本理論教育的后果。

因此，教材的編寫要基于大土木工程觀，考慮到土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程是一門大土木工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容上應(yīng)面向工程共性，不應(yīng)以某本規(guī)范為依據(jù)編寫，要注重基本概念、基本方法和基本原理的教育。基本原理清楚了，“萬變不離其宗”，不論規(guī)范如何變化，都可以從容應(yīng)對，使學(xué)生具備較強的工程適應(yīng)性。但同時也要考慮到高職學(xué)生理論基礎(chǔ)比較薄、接受能力比較差的特點，還需要引入典型的工程案例對所學(xué)進行說明，幫助學(xué)生更好地掌握基本原理，理解各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的異同。

三、運用多種教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)手段

在課程教學(xué)中，應(yīng)針對不同的章節(jié)，不同的教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法。探索傳統(tǒng)黑板教學(xué)、多媒體教學(xué)、項目化教學(xué)及啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)等多種教學(xué)方法結(jié)合的立體式教學(xué)模式。

第一，多媒體和黑板并行。多媒體課件把教學(xué)內(nèi)容直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，能節(jié)約時間，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加信息量，彌補單純理論教學(xué)的不足。如在講土壓力時，通過動畫，可以很清楚地看出主動土壓力和被動土壓力中擋土墻的移動方向，幫助學(xué)生掌握兩種土壓力的概念；在講到邊坡時，通過播放某基坑邊坡坍塌過程的錄像，使學(xué)生對邊坡的重要性產(chǎn)生深刻的認(rèn)識。而在經(jīng)典理論知識的講解中，還是要發(fā)揮黑板教學(xué)的優(yōu)勢，采用板書推導(dǎo)重要公式。這種板書與多媒體相結(jié)合的教學(xué)方式，能夠提高教學(xué)效率，加深學(xué)生印象。

第二，項目化教學(xué)。以項目為載體，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如第一章土的物理性質(zhì)和土的工程分類，指標(biāo)多，難以記憶，容易混淆，很多學(xué)生直到課程結(jié)束還沒有搞清楚。所以，在上本章內(nèi)容前，先介紹一份學(xué)生宿舍樓勘察報告，通過勘察報告介紹指標(biāo)含義、表達(dá)符號和適用范圍。再讓學(xué)生對宿舍樓周圍的地形及裸露地面的土進行觀察，這樣就可以加深學(xué)生對指標(biāo)的記憶和理解，同時也可以培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)場調(diào)查的能力。而在地基處理教學(xué)中，選擇典型的工程案例，介紹各種地基處理方法及其加固機理、施工步驟、質(zhì)量檢驗；選擇失敗的工程項目，說明地基處理方法的適用范圍和局限性、工程中的不確定性和地域性。

第三，啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。將啟發(fā)法與發(fā)現(xiàn)法結(jié)合起來貫穿于教學(xué)全過程。從教師的教學(xué)方面看，是啟發(fā)法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，教師不僅是“傳道、授業(yè)、解惑”，還要是一個引導(dǎo)者，通過創(chuàng)建符合教學(xué)內(nèi)容的情境，使學(xué)生跟隨授課內(nèi)容進行思考；從學(xué)生的學(xué)習(xí)方面看，是發(fā)現(xiàn)法，學(xué)生要在教師的引導(dǎo)下去發(fā)現(xiàn)；從“教”與“學(xué)”兩方面看，是啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。啟發(fā)一發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的一種好方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

第四，現(xiàn)場教學(xué)。由于地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，很難看到建筑物的基礎(chǔ)，因此，在施工條件允許的情況下，應(yīng)盡量組織現(xiàn)場教學(xué)。如在學(xué)習(xí)樁基檢測時，帶領(lǐng)學(xué)生到校企合作共建生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，了解基樁檢測儀器，操作過程和數(shù)據(jù)處理方法等；在學(xué)習(xí)淺基礎(chǔ)和樁基施工時，結(jié)合現(xiàn)場講解基礎(chǔ)的構(gòu)造和施工方法，既使學(xué)生掌握先進技術(shù)，又激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。但由于教學(xué)安排的固定性和工程的不確定性，并不是每一屆學(xué)生都可以找到合適的工地進行現(xiàn)場教學(xué)。為了彌補這種缺陷，可以充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，按照大綱需求制作精美的多媒體教學(xué)課件，通過圖片、動畫和施工錄像將基礎(chǔ)施工和試驗過程展現(xiàn)出來。

四、“引進來、走出去”。構(gòu)建“工程型”教學(xué)團隊

教師能力的高低是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。作為高職教師，不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)有豐富的工程經(jīng)驗。大多數(shù)高職院校的教師是本科院校的畢業(yè)生，有理論，但較缺乏實踐。因此，應(yīng)對教師進行培訓(xùn)。例如，廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院定期對專業(yè)教師進行培訓(xùn)，選派中青年教師“走出去”，深入企業(yè)進行輪崗、頂崗鍛煉，從課堂走向工地，直接參與生產(chǎn)實踐，緊跟行業(yè)發(fā)展，從工程中找尋適合教學(xué)的項目，提煉出學(xué)生應(yīng)掌握的知識點，進行針對性的教學(xué)，提高教學(xué)效果。此外，還鼓勵教師參加注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格考試，考試內(nèi)容涉及建筑、路橋、港口、水利、地下工程等幾十本行業(yè)規(guī)范，通過復(fù)習(xí)考試，幫助教師學(xué)習(xí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，擴充知識體系，有利于“大土木”教學(xué)。通過“引進來”，聘請高級工程技術(shù)人員擔(dān)任兼職教師，將他們的工作經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐傳授給學(xué)生和青年教師。

五、加強實踐教學(xué)。開放實驗室

實驗教學(xué)是本課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，土的基本指標(biāo)即密度、比重、含水量、液塑限、壓縮系數(shù)、壓縮模量、凝聚力、內(nèi)摩擦角等，都是通過實驗測定的。所以，，在進行基礎(chǔ)理論知識教學(xué)的同時，也要注意實驗教學(xué)的改革。以前的實驗課就像工人在生產(chǎn)線上生產(chǎn)產(chǎn)品一樣，教師先分好組，再把實驗內(nèi)容、操作步驟、數(shù)據(jù)處理、報告形式講清楚，學(xué)生只是按照教師的設(shè)定機械地完成操作，上交實驗報告，就算完成整個實驗教學(xué)，并沒有經(jīng)過獨立的思考。針對這種情況，教師可以提前布置實驗內(nèi)容，學(xué)院開放實驗室讓學(xué)生利用業(yè)余時間熟悉實驗設(shè)備，根據(jù)實驗指導(dǎo)書進行預(yù)習(xí)。在實驗課上，教師只作重難點講解，其他的則由學(xué)生自己動手完成，教師只起到指導(dǎo)和監(jiān)督的作用，并記錄學(xué)生的實驗參與過程，以此作為實驗成績評定的依據(jù)，鼓勵數(shù)據(jù)不合理的學(xué)生重做實驗，以此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度。同時，在實驗內(nèi)容方面，也應(yīng)做到優(yōu)化，在開設(shè)驗證性試驗的基礎(chǔ)上，開辟設(shè)計性、綜合性等提高性實驗。

六、開展具有地方特色的教學(xué)活動

我國幅員遼闊，不同的地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)歷史，使各地土質(zhì)具有不同的特征，如東北凍土分布廣泛，黃土高原濕陷性黃土居多，膨脹土遍布廣西境內(nèi)。因此，各地區(qū)地基處理的方法、基礎(chǔ)的類型存在一定的差異。在教學(xué)過程中。可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件開展具有地方特色的教學(xué)活動。

綜上所述，土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程改革應(yīng)考慮不同專業(yè)的共同點與差異性，注重基礎(chǔ)理論教育，考慮實際工程應(yīng)用，運用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，在有限的課時內(nèi)讓學(xué)生既能學(xué)到土力學(xué)基礎(chǔ)知識，又能運用基本理論分析和解決實際問題。