基于執業資格考試的“土力學”教學改革探索

“土力學”課程是土木工程專業的一門專業基礎課和必修課，是巖土工程方向的核心課程，是將固體力學和流體力學等學科的基本原理應用于土體的一門應用學科。“萬丈高樓平地起”，“土力學”是評價地基土體和各種土工構筑物的變形及穩定性的實用學科，也是一門實踐性、應用性很強的課程。隨著我國的工程建設不斷向著“深、大、高”的方向發展，由于土質不良而導致的巖土工程問題越來越多，造成了很多嚴重的工程事故。隨著地下工程的大力發展和地上工程的愈來愈復雜化、大型化，“土力學”的地位日益重要，“土力學”也已經成為土木工程、水利等專業的一門重要基礎課。在這種形勢下，“土力學”課程的重要性越來越突出，“土力學”的課程內容也需要向工程實踐應用不斷拓展。

“土質學”與“土力學”作為巖土工程方向的核心和基礎課程，與其緊密相關的執業資格考試——注冊巖土工程師考試，在土木工程建設中扮演著越來越重要的地位。隨著國家地下空間的不斷發展和大規模基礎建設的不斷進行，注冊巖土工程師的需求日益強烈，而“土質學”與“土力學”是注冊巖土工程師基礎考試和專業考試的重要內容。因此，以注冊巖土工程師考試為導向，對“土質學”與“土力學”課程進行教學研究和改革，將課程教學與應用前沿緊密結合，鍛煉學生學以致用的本領，激發學生的學習興趣，同時為學生以后的注冊巖土工程考試打下堅實的基礎，有利于學生未來的職業發展。

一、課堂教學改革

目前“土力學”課堂實際教學中存在一些問題，總結如下：

1.課程知識點多并且零散

“土質學”與“土力學”研究內容較多，不光要學習土的物理和力學性質，還要分析土的強度、滲透、變形、整體穩定性等問題，需要掌握的概念和理論較多。如何對這些知識點進行整合，理順各個知識點間的邏輯關系，提高學生對課程知識體系的整體把握至關重要。

2.計算較多并且難度大

土作為天然的、不連續的三相堆積物，其物理力學性質復雜，針對工程問題進行計算時不光要進行各種假設，還要根據實驗和工程實踐經驗進行修正，計算步驟多、工作量大。因此，在教學中讓學生保持思路清晰、“知其然并知其所以然”就顯得格外重要。

3.傳統教學模式難以激發學生的學習熱情

“土力學”作為一門力學課，在教學中很容易陷入晦澀難懂的理論中，學生也經常會為了學而學，學習興趣降低，教學效果差強人意。而改變教學思路，改進教學方法，樹立正確的教學理念，激發學生的學習興趣，會產生事半功倍的效果。

二、改革措施

總的來說，“土力學”是一門概念和力學計算并重的課程，教學中學生普遍反映課程難度較大，往往概念還沒有完全理解就要開始進行復雜的計算。針對這些問題，“土力學”課堂教學應進行如下改革：

1.精煉教學內容

針對應用型本科院校的學生特點，在實際教學中弱化部分枯燥且工程實踐中無法直接應用的理論研究，強化公式的實際應用，讓學生感受到這是一門涉及常見工程問題，用科學知識解決實際工程的有用學科，而不是枯燥的力學課。因此，教學中需結合注冊巖土工程師的考試內容，加強“土力學”的工程應用教學。比如，黏土礦物的晶體結構、土粒間的相互作用、土的結構等偏細觀理論分析的地方，在教學中只做簡單介紹；對于公式推導復雜的，如附加應力的計算公式推導、不同土的臨界水力梯度的公式推導等，只需介紹推導過程的思路、理論來源等情況，讓學生理解公式整體推導過程，而不必拘泥于具體計算步驟，從宏觀上把握知識點，并強調其最終應用方向和應用的計算方法。

2.調整概念背誦和計算的比重

“土力學”中概念很多，要求學生背誦還是不背？這是一個問題。但是，根據注冊巖土工程師考試的情況，基礎考試為閉卷考試，考試題型全部為選擇題；而專業考試為開卷考試，考生可以攜帶正規出版社出版的規范和參考書，因此概念的背誦并不是重點，重點在于概念的理解和掌握。但并不能因為降低對概念的背誦而弱化對概念的講解，基本概念的掌握還是非常重要的，是后面計算的基石。因此，在課堂教學中要強化學生對概念的理解，通過工程應用介紹和計算加深學生對概念的掌握，加大各種題型的講解，使得知識點之間能夠融會貫通，而不是死記硬背。

3.教學方式多樣化，注重實踐教學

“土力學”每一章會講解土的某一個方面的性質，有的基礎理論較多，有的計算較多，有的還涉及實驗。因此，針對不同章節特點，采用不同的教學方法，包括圖片、視頻等視覺強化、啟發式教學、討論式教學等。不過“土力學”每一章的知識最終都是為了解決實際工程中土的某個問題而采取的研究，因此每一章的知識點都通過常見或典型的工程實例引入，深入淺出，從理論到實際，把一個個看似晦澀難懂但很重要的概念轉化為實用的知識點，讓學生不光知其然，并能知其所以然，這樣對每一章內容的理解都可以高屋建瓴。比如：土壓力可以跟基坑支護工程、樓倒倒事故等結合起來；土的滲透跟美國Teton壩事故、大壩滲漏、降排水工程等結合起來；土中應力和土的壓縮放到一起，解釋其在工程中地基沉降量計算中各自扮演的作用，等等。

三、課堂及課后練習題改革

“土力學”作為力學課，需要進行大量的計算，因此需要的例題和練習題都特別多。課堂例題和課后習題是“土力學”學習中非常重要的一環，一方面可以加深學生對基礎理論的理解，鞏固學習效果，另一方面可以鍛煉學生利用該理論進行工程應用的能力。目前各個不同版本的教材提供的例題和課后練習題都千篇一律，考察的知識點都比較死板且有一定局限性。反觀注冊巖土工程師考試的內容，題目設置更加貼近工程實際，且題目內容靈活多變，在“土力學”教學中是值得借鑒和學習的。因此，“土力學”的課堂及課后練習題主要進行如下改革：

首先，根據題目難度和考察內容，將課堂例題和課后練習題都分為兩大類——基礎題和提高題。基礎題選擇難度較低、知識點考察較單一的題目，歷年的教材和多年的教學中已經積累了很多此類題目。基礎題適用于每個知識點講完后的鞏固和練習，因為涉及知識點單一，學生可以迅速上手，利用剛學習的知識來順利解題，同時加深對新知識點的理解。但是光練習基礎題，知識點之間的交叉應用和融會貫通還無法做到，因此提高題的設計非常必要。這部分題目可以從注冊巖土工程師考試的龐大習題集中獲得，選擇土力學方向難度適中的若干題目，主要考查知識點，按照章節分類。這部分題目比基礎題難一些，不似基礎題有固定的模式，考察方式更加靈活，并且都和工程實際應用相關，學生在做題的過程中可以體會到理論知識如何在工程實踐中應用。因此，學生掌握基礎題之后，進行提高題的講解和練習非常有必要。提高題有的設計知識點較多，可以放在每章結束后，或某方向知識點講完后進行練習。一方面加深了知識點的理解和應用，另一方面為學生將來工作后參加執業考試打下堅實基礎。

其次，根據工程案例，設計部分工程案例計算。這部分題目可以基于課堂上引入的典型工程實例來進行簡化分析。比如，擋土墻上的土壓力，可以結合樓倒倒事故設置參數，進行土壓力計算，分析樓倒塌的原因和受力大小；地基破壞，結合加拿大特朗斯康谷倉，設置土層參數，計算抗剪強度，分析土層狀態等。這些案例教學有利于提高學生分析與解決問題的能力，真正做到學以致用。

通過多年“土力學”的教學實踐，結合“土力學”的課程特點，在課堂教學和習題設置上參考注冊巖土工程師考試的人才培養思路和考核方法，將本科教學的內容和執業資格考試的內容結合起來，真正貫徹應用型本科教學的應用精神，激發學生的學習興趣，提高學生的分析、解決實際問題的能力，同時也為學生將來的職業發展打好堅實基礎。

［1］盧延浩.土力學（第二版）［M］.南京：河海大學出版社，2005.

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

［3］熊浩.巖土工程類課程案例教學方法探索［J］.高等建筑教育，2017，26（4）：64－66.