土木專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)在《土力學(xué)》課程中的實現(xiàn)途徑

李傳勛 （江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

土木工程專業(yè)評估工作于1994年開始啟動，目前已有89所高校的土木工程專業(yè)通過評估（認(rèn)證）。2017年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部高等教育土木工程專業(yè)評估委員會發(fā)布了最新版的土木工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，其主要由學(xué)生發(fā)展、專業(yè)目標(biāo)、教學(xué)過程、師資隊伍、教學(xué)資源、教學(xué)管理及質(zhì)量評價七個一級指標(biāo)組成[1]。其中專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)主要依靠各個教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，如何在每個教學(xué)環(huán)節(jié)中完成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所賦予的要求，是擺在專業(yè)教師面前的一道難題，也是一道必答題。本文將結(jié)合自身的教學(xué)實踐和教學(xué)體會，淺析《土力學(xué)》課程對我校土木專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所賦予知識、能力及素質(zhì)要求的具體實現(xiàn)途徑。

1 我校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

我校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)能適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體、美全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科基本原理和基本知識，經(jīng)過工程師基本訓(xùn)練，能勝任房屋建筑、道路、橋梁等工程項目的技術(shù)與管理工作，具有扎實的基礎(chǔ)理論、寬廣的專業(yè)知識、較強的實踐創(chuàng)新能力、良好的國際視野和團隊合作精神，能夠從事土木工程設(shè)施的勘察、設(shè)計、施工、管理以及投資開發(fā)等工作的高級工程技術(shù)人才。

2 《土力學(xué)》的知識、能力、素質(zhì)要求

《土力學(xué)》是土木工程專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是土木工程專業(yè)學(xué)科平臺的主干課程。依據(jù)我校土木專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及課程特點，確定該課程知識、能力及素質(zhì)要求如下：使學(xué)生了解土中固體顆粒、土中水和氣；掌握土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造；掌握土的三相比例指標(biāo)和土的物理特性；掌握土的壓實性和土的工程分類；掌握土中自重應(yīng)力、附加應(yīng)力的計算；掌握粘土的滲透性、滲透破壞及二維滲流的相關(guān)知識；掌握土的壓縮性指標(biāo)、地基沉降量、地基沉降與時間關(guān)系的理論和計算方法；掌握土的抗剪強度和極限平衡條件相關(guān)理論；掌握土壓力、地基承載力計算方法和土坡穩(wěn)定分析方法；掌握一般土工試驗方法。

通過《土力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，為后繼課程準(zhǔn)備做必要的知識基礎(chǔ)，并為學(xué)生將來掌握新的巖土工程技術(shù)和開展相關(guān)的科學(xué)研究創(chuàng)造條件，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神；培養(yǎng)學(xué)生能將理論與工程實際有機融合，使學(xué)生具備應(yīng)用土力學(xué)基本原理和方法分析并解決實際問題的工程能力和工程素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生具備不斷探索工程問題的科學(xué)精神和工程素質(zhì)。

3 知識、能力及素質(zhì)要求在課程中的實現(xiàn)途徑

3.1 知識要求的實現(xiàn)途徑

①課堂加強師生互動，積極采取案例式教學(xué)方法，增強學(xué)生的專業(yè)興趣，夯實土力學(xué)基本理論和基本概念。

案例教學(xué)法是一種“以問題為中心的研究型學(xué)習(xí)”方法。案例教學(xué)就是通過師生互動，在描述案例中啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生探究問題及并不斷鞏固知識點。在整個過程中，案例展示是基礎(chǔ)，興趣培養(yǎng)是目標(biāo)，問題的創(chuàng)設(shè)是關(guān)鍵，理論的闡釋是重點，知識的掌握是核心[2]。

土力學(xué)中典型的案例教學(xué)很多，僅以土中自重應(yīng)力計算為例。如圖1所示，結(jié)合實際土層的剖面圖，將土層自重應(yīng)力計算分4種工況：a.均質(zhì)土自重應(yīng)力計算（圖中的任意層內(nèi)自重應(yīng)力計算均可看成是均質(zhì)土自重應(yīng)力的計算）；b.成層土的自重應(yīng)力計算；c.成層土有地下水的自重應(yīng)力計算；d.成層土有地下水且存在不透水層的自重應(yīng)力計算。通過引入以上實際成層土自重應(yīng)力的計算實例，在教學(xué)過程中不斷設(shè)置不同工況間自重應(yīng)力的計算區(qū)別，引發(fā)學(xué)生思考，提升學(xué)生的求知欲。同時注意講清不同工況下自重應(yīng)力計算的區(qū)別和聯(lián)系，使學(xué)生切實掌握成層土自重應(yīng)力計算的知識點。

圖1 土層剖面圖

②理論與試驗教學(xué)相結(jié)合，進一步提升學(xué)生的知識水平。

學(xué)生牢固掌握基本概念與理論的同時，要結(jié)合試驗教學(xué)以開闊學(xué)生知識面，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，加深對基礎(chǔ)理論的理解，進一步提升學(xué)生對知識點的掌握。試驗教學(xué)一直是理論教學(xué)與工程實踐之間的橋梁和紐帶[3]。土的強度指標(biāo)有多種，剛接觸土力學(xué)課程的學(xué)生往往很難理解同一種土體具有多個強度指標(biāo)的原因。通過土體的剪切試驗，使學(xué)生具體認(rèn)識測試土體強度指標(biāo)的儀器有直剪儀、三軸剪切儀及無側(cè)限抗壓強度試驗儀，不同的試驗儀器測試的強度指標(biāo)會存在差異。同時進一步認(rèn)識直剪儀存在3種試驗方法，不同試驗方法測試的強度指標(biāo)亦不同。通過直剪試驗過程中的人人動手操作，使學(xué)生進一步加深試驗儀器及試驗方法不同所得土體強度指標(biāo)亦不同的知識點。

③課堂教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，積極踐行科研反哺教學(xué)，使學(xué)生了解學(xué)科前沿，加深學(xué)生對基本理論及基本概念靈活掌握。

以經(jīng)典土力學(xué)的固結(jié)理論為例。經(jīng)典土力學(xué)中的固結(jié)理論是在諸多假定下建立的數(shù)學(xué)模型并獲得解答。經(jīng)講解使學(xué)生已熟練掌握了由基本假定、物理模型建立、數(shù)學(xué)模型解答及固結(jié)變形計算分析的整個過程。為使學(xué)生能進一步加深理解固結(jié)理論的實質(zhì)，可將最新的研究成果引入課堂教學(xué)，如非線性固結(jié)理論、成層土固結(jié)理論、各種變荷載作用下土的固結(jié)理論、考慮非達(dá)西滲流的固結(jié)理論、豎井地基固結(jié)理論及比奧固結(jié)理論等等。經(jīng)梳理發(fā)現(xiàn)這些研究成果都是對經(jīng)典固結(jié)理論基本假定的不斷修訂，正是對基本假定的不斷修訂才使固結(jié)理論不斷地與實際地基土體固結(jié)性狀相一致，使固結(jié)變形計算更貼近真實值。將科研成果引入課堂教學(xué)，使學(xué)生有機會接觸到土力學(xué)的時代性特點，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并使學(xué)生能夠?qū)纠碚摵突靖拍铎`活掌握和應(yīng)用。

3.2 能力及素質(zhì)要求的實現(xiàn)途徑

①通過介紹各類地基基礎(chǔ)工程事故和工程現(xiàn)象，以培養(yǎng)學(xué)生的工程倫理意識。

目前我國高校還普遍缺乏工程倫理教育，尤其土木工程專業(yè)在這方面更為突出[4]。工程倫理教育的缺乏體現(xiàn)在我國工程建設(shè)在前期策劃、設(shè)計、施工過程中出現(xiàn)了諸多工程倫理問題。通過結(jié)合土力學(xué)基本原理介紹工程中出現(xiàn)的各類事故和違背工程倫理的現(xiàn)象，對土木工程學(xué)生開展工程倫理教育，提升學(xué)生的基本工程素質(zhì)。如緒論中諸多地基基礎(chǔ)事故介紹，引導(dǎo)學(xué)生在地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工過程中要勤思考，要遵照基本理論按章設(shè)計施工。地基承載力章節(jié)講授時，可針對工程界樁基礎(chǔ)過度使用的現(xiàn)象對學(xué)生開展工程倫理教育，告誡學(xué)生搞工程設(shè)計并不是保證工程安全就萬事大吉，而更應(yīng)該注重經(jīng)濟和社會效益。事實上，這種在每個章節(jié)中設(shè)置倫理教育的效果要比單獨開設(shè)倫理教育課程好，學(xué)生評價也很滿意。

②設(shè)計綜合性試驗及布置大作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的解決實際問題的能力。

《土力學(xué)》是一門實踐性很強的學(xué)科，這需要設(shè)置一些實踐性環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。我校土力學(xué)課程主要通過開放實驗室，鼓勵教師設(shè)計一些綜合性試驗以培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力。如增設(shè)土體固結(jié)聯(lián)合滲透的綜合性試驗，讓學(xué)生通過這樣的綜合性試驗深刻認(rèn)識到土體的非線性壓縮及非線性滲透特性，培養(yǎng)學(xué)生解決地基土體非線性變形特性的工程能力和意識。通過布置大作業(yè)的形式提升學(xué)生解決工程問題的能力，如在地基變形計算章節(jié)，通過布置實際條形基礎(chǔ)的變形計算大作業(yè)，使學(xué)生綜合應(yīng)用土中應(yīng)力計算及變形計算的知識，解決了實際工程中基礎(chǔ)沉降變形計算問題。這樣的大作業(yè)每個月布置一次，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的解決實際工程問題的能力。

③充分利用第二課堂活動，提升學(xué)生的科學(xué)與工程素質(zhì)。

我校目前提供的第二課堂實訓(xùn)平臺，主要有教務(wù)處組織的“大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目”以及團委組織的“星光杯”江蘇大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽。《土力學(xué)》課程任課教師積極指導(dǎo)學(xué)生通過第二課堂活動在土力學(xué)方面遴選課題，或者組織本科生參與到課題組科研活動，讓學(xué)生有機會接觸創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，開啟學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生具備初步的創(chuàng)新素質(zhì)。目前筆者已經(jīng)在三屆本科生中指導(dǎo)8名同學(xué)參與科研訓(xùn)練，取得了不錯的效果。盡管目前參與科研訓(xùn)練的學(xué)生人數(shù)還不多，但相信這種方式勢必在同學(xué)中引起一定效應(yīng)，起到以點帶面的效果。

4 結(jié)語

土木工程專業(yè)均有自設(shè)的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)目標(biāo)落實在具體教學(xué)環(huán)節(jié)就體現(xiàn)為知識、能力和素質(zhì)要求。結(jié)合我校土木專業(yè)具體情況，提出了《土力學(xué)》課程在知識、能力及素質(zhì)方面的要求，并結(jié)合自身的教學(xué)實踐和思考總結(jié)了這些要求在《土力學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)中的實現(xiàn)途徑。