高等土力學課程教學改革與實踐

蔡國慶 李艦 劉艷 李偉華

摘要：高等土力學作為巖土工程、隧道與地下工程等專業的必修課程，是一門富含理論又具有工程屬性的課程。文章結合北京交通大學巖土工程專業研究生高等土力學教學的實際情況，在分析巖土工程專業、高等土力學課程教學主要特點的基礎上，從課程設置、教學方法、課程實踐等方面探討了存在的問題。依據人才培養的目標，從課程資源、教學思路、教學評價方法等方面提出了今后研究生高等土力學課程教學改革的思路和指導思想。

關鍵詞：高等土力學;研究生;改革與實踐;教學模式;教學手段

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0093-02

一、引言

高等土力學作為巖土工程、隧道與地下工程等專業的必修課程，是一門富含理論又具有工程屬性的課程。隨著我國改革開放以及“一帶一路”倡議的逐漸推進，國內土木、交通、巖土等工程領域發展迅速，對優秀的研究生的需求量不斷增加。與此同時，研究生課程教學中存在的問題成了研究生課程教學改革的障礙。我國碩士研究生教育的主要目的是培養獨立從事科研或教學工作的人才，培養工程專業技術人員。在土木工程專業領域內，高等院校如何培養出適應社會需要的人才成為教育教學的重中之重。近年來，隨著高等教育教學改革的不斷深入，許多學者針對各專業方向的研究生的培養方式、教學方法、課程設置等方面存在的問題，提出了相應的改革建議和思考，并以實際行動推動了高等院校教育教學改革。筆者針對巖土工程專業特點分析了高等土力學課程教學改革實踐中發現的問題，并依據人才培養的目標，對課程資源、教學思路、教學評價方法等方面提出改善建議。

二、巖土工程專業特點

巖土工程以研究建筑工程、水利工程、交通以及地下工程中的巖土工程問題為特色。研究方向涉及巖石力學、非飽和土力學、深基礎、地基加固、邊坡穩定性、地震工程等多個內容。在巖土工程的實踐應用中，要求從事巖土工程的科技工作者結合理論知識與工程經驗，才能獲得滿意的結果。因此，在巖土工程研究生教育教學改革中，培養具有扎實理論基礎和綜合實踐能力的專業人才是教學改革的關鍵。隨著改革開放的深化，國內建筑、交通行業建設迅速發展，積累了大量的工程經驗、技術創新和理論成果。

高等土力學是土木工程學科相關專業研究生的一門重要的專業基礎課，該課程已被廣泛應用于建筑、路橋交通、環境保護與治理、防災減災等領域。高等土力學課程的主要內容包括：土工試驗、土的本構關系、土的強度、土中的滲流、土的壓縮與固結、土工數值分析等內容。高等土力學內容呈現多學科交叉、多種理論交融的態勢，涉及數學、力學、數值方法等內容的結合，因此需要學生具有扎實的數學、力學、編程基礎。

三、當前教學中存在的問題

1.課堂教學環節單調。高等土力學是一門理論性非常強的課程，其中包括經典的本構模型、經典的強度滲流、固結理論。高等土力學涉及彈性力學、彈塑性力學、張量分析、高等數學等相關知識。相較于本科生的教學內容，研究生的課程設置中理論學習的內容更加深入且復雜。這使得高等土力學課程教學中常以理論公式的推導與建立作為課堂的主旋律。老師以教授教材上的知識為主，學生以接受知識為主。這種傳統的教學模式，缺乏主動性和批判性，導致學生在學習環節積極性不高，參與度較差，對課堂內容也難以充分理解和掌握;對巖土工程在社會生產實踐中的應用知之甚少;缺乏對科研方法的認知。

2.前沿熱點的教學內容少。高等土力學課程教學中，常常選取經典的專著作為教材，例如1996年錢家歡、殷宗澤編著的《土工原理與計算》、2004年李廣信教授編著的《高等土力學》、2008年謝定義等編著的《高等土力學》。這些教材的內容經過數十年的研究，在一定程度上保證了內容的正確性。然而，針對研究生的教學而言，在基礎理論教授的同時，更重要的是培養其科研創新能力，使課程的學習服務于學生科研工作的開展。因此，針對研究生的教學在基礎理論教授的同時更應該引入學科的前沿熱點，充分激發學生的科研興趣及熱情，并使課程的學習幫助學生科研能力的培養。

3.課程學習成績評價手段單一。目前高等土力學課程的教學中，常常以考試的形式作為單一的學習成果評價手段。這種單一的傳統的考核方式不能全面地反映學生的學習成果。高等土力學課程理論性強，內容深入且復雜，內容涉及試驗、經典理論、本構模型、數值計算等多個方面。然而，適合通過試卷形式進行考查的章節有限。并且，考試題型往往很受內容限制，題目模式單一，不能全面鞏固課程內容。

四、課程改革措施

1.豐富課堂教學內容。高等土力學雖然是一門理論性很強的課程，但同時是一門自然科學課程，其理論是對巖土所發生的自然現象的解釋。所以課程中所學的大多數理論都可以在室內單元試驗、室內模型試驗、現場原位試驗的現象中得到反映。因此，筆者認為首先課程教學在注重理論的同時，應該大量地增加試驗教學的內容。一方面，可以讓學生們在“做”中“學”，自己動手進行試驗，觀察試驗現象，記錄試驗數據，將試驗結果和理論研究相互參考;另一方面，可以利用仿真軟件，對部分試驗進行數值再現。仿真試驗可以有效地揭示土的固結、滲流、強度特征，表征土的微觀結構的演化，并且仿真試驗具有試驗周期短、費用低等特點。通過真實試驗和仿真試驗的引入可以增強學生對理論的認識，也培養了學生對科研的熱情和積極性。其次，在研究生教育教學改革中，針對各課程之間交叉重復現象嚴重的問題，建議設計各課程教學大綱時應有所側重。在交叉內容的教學中，需要刪減與其他課程相關的重復性內容，或者按本課程內容的需要從不同的角度進行知識的傳授。

2.增加課程教學中的前沿內容。依據研究生培養目標，研究生的培養階段通常分為課程學習階段和研究階段。課程學習的目標是使學生掌握理論知識和科研方法，因此在課程學習階段需要考慮對研究生科研能力的培養。為了順利地進入科研階段，研究生需要了解學科前沿熱點，基于此孕育出創新成果。所以，在課程教學中應注重展示學科前沿熱點內容及研究思路方法。與此同時，需要邀請行業內專家、學者對相關領域前沿研究進行深入介紹，使研究生了解學科發展動態，提高科研思維能力。

3.開展多維度的成績評價方法。目前，高等巖土力學課程評價方法傳統、單一。筆者認為應該開展多維度的評價方法，鼓勵研究生在課程學習的基礎上進行科研的思考和時間。將課程成績的評價手段豐富起來，在評價研究生學習情況的同時，提高研究生對課程學習的深度和思考的維度，為其之后的科學研究工作奠定扎實的基礎。

五、結語

巖土工程內容豐富、理論性強，具有很強的不確定性，對研究生的教學造成了困難，這既是挑戰也是機遇。為了提高教學質量，需要從教學內容、教學手段、考核手段等多方面加以改善，注重前沿知識積累，不斷更新教學內容，以適應社會發展的需求，培養國家需要的巖土工程科技工作者。

參考文獻：

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