《土力学与基础工程》课程教学思考与探索

【前言】《土力学与基础工程》课程教学思考与探索由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。（一）现有教学效果让学生对土的基本性质理解不够深入 土作为该课程的主要研究对象，其自身特性决定了力学性能的好坏而影响基础工程的稳定性与耐久性。由于学生缺乏对土基本构成的空间结构及时间演变的理解，教学过程中又以课本教条式讲解为主，土的宏观微观结构很难...

摘要：土力学与基础工程主要内容为土的应力应变、强度理论与基础工程，通过土的力学性质与工程实践去分析解决实际工程问题。针对该课程中存在的问题，提出本课程的改革思路。基于实际工程背景，从理论教学与实践教学两方面内容入手，整合理论教学内容，加强实践以提高自主思考、创新能力。最后从教学手段出发，通过网络技术的多样化应用及科研为教学服务的理念，将抽象概念及科研成果灵活运用到教学中，引发学生积极思考，提升教学效果。

关键词：土力学与基础工程；考核机制；岩土结构设计；改革创新

中图分类号：G42 文献标识码：A

《土力学与基础工程》包括土力学与基础工程，是土木工程专业的一门主干课程。其涉及工程地质、流体力学、材料力学、弹塑性力学和工程施工等学科领域，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强。高等学校开设此课程的目的是为土木工程专业的学生构筑工程基础理论框架，以提高分析与解决实际工程问题的能力。而本课程教学效果的优劣直接影响大学生理论素养与实践能力。因此，分析研究《土力学与基础工程》课程中存在的问题，探究课程的改革与建设的具体方法是专业基础课程建设的关键所在。本论文针对该课程在教学中出现的问题，结合专业特点，以分析解决实际工程问题为导向，改革教学内容，注重实践教学过程，提出创新性教学改革思路。

一、《土力学与基础工程》课程教学中存在的主要问题

（一）现有教学效果让学生对土的基本性质理解不够深入

土作为该课程的主要研究对象，其自身特性决定了力学性能的好坏而影响基础工程的稳定性与耐久性。由于学生缺乏对土基本构成的空间结构及时间演变的理解，教学过程中又以课本教条式讲解为主，土的宏观微观结构很难做到形象化、具体化。且土中水的存在状态仅从理论抽象层次讲解很难剖析清楚而让学生深刻理解，故学生在学习土中水分物理化学性质中存在很大疑惑。

除了教师板书授课外，网络教学手段也大范围应用到该课程的教学中，但是现有网络手段单一，大多由简要文字和静态图片组成，缺乏动态感。师生缺乏互动交流意识，学生感觉课堂教学枯燥，导致学习中缺乏积极性，从而课堂教学质量得不到保证。

（二）重视理论基础学习而轻视实践课教学环节

本课程是一门以实践应用学科，理论教学学时一般为64学时，而试验课学时只有8-12学时。教学过程主要以教师讲解为主，学生动手做试验时间非常有限，造成实践环节与理论学习脱节，进而造成教学效果差。

土力学中土的基本物理试验与力学试验较多，而且室内试验的首要条件是试样制做。土样的制作是一个相对漫长的过程，包括烘干、碾碎、过筛、搅拌、密封、压样等环节，而少学时的实践环节很难让学生系统学习制样过程。仅从教师讲解或课本学习去了解制样过程是完全掌握不了制样技能的，这也从一个侧面反应了该课程实践教学环节的尴尬情况。从本人所带该课程实践考核与理论考核两方面的成绩对比分析可以发现，理论环节的学习成绩明显好于实践环节。在实践考核中高于80分的人数远小于理论考核的人数（图1）。所以现有实践环节所占比例小反应出了学生动手能力差，试验分析报告质量低的问题。

（三）教学内容更新慢，缺乏针对性，不能适应专业人才的培养要求

近些年，我国在工程地质勘察，室内试验以及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料及工艺的研究和应用取得了重大进展。而教学课程内容的更新与学科的发展速度相比存在滞后性，现有课本的教学内容很难让学生了解到基础工程领域的新理论、新技术。还有大多教材编写注重理论，缺乏基础理论与工程实践的具体结合。诸如课本中工程实例大多都是几十年以前的工程基础事故或地基处理技术，故现有先进的处理方法或技术很难以具体工程呈现出来。

（四）学生成绩考核机制存在不合理性

学生最终成绩一般由期末成绩、平时成绩、实践成绩三项组成。对于期末考试中存在的问题是试题过于死板，没有一定比例的主观思考题。除了理论计算外，其余的都是客观简单题，答案就是课本中陈列的。这样不会激发学生思考问题的能力，过于教条。平时成绩由考勤和平时作业组成，而没有体现学生自主学习能力的考察的作业。

二、教学内容的整合

（一）理论教学内容

理论学习是该门课程的基础，但是内容众多让不同土木工程专业的学习缺乏针对性，故对知识结构体系部分应该整合为主要增加前沿性理论成果，针对具体专业方向有不同侧重点，减除陈旧、现代工程问题中很难出现的内容。故对现有内容进行调整，土的基本性质与工程分类该章不变。将土渗透、压密、固结、有效应力原理与抗剪强度整合为土的基本力学性质，将土的应力、土压力、变形计算内容统归纳为土的弹性本构，因为土应力与土压力均为应力问题，对于本科生教学，应力应变归属土的弹性本构范畴。将地基沉降、承载力与边坡稳定性分析合并为地基与边坡稳定性分析一章，浅基础设计作为一章，将桩基础与沉井基础合并为深基础一章，基坑工程与支护工程作为一章、区域性地基与地基处理合并为特殊土及地基处理一章。这样将原有内容从12章整合为9章。删减整合会使该课程的教学内容进一步系统化，学生更加易于理解和掌握。

（二）实践教学内容

目前实践教学内容主要体现在以室内试验为主，通过学生做实验的方式掌握土的相关力学性质。应在试验教学环节中加入工程背景介绍与讨论部分，让学生更加清楚试验内容可以分析哪些实际工程问题。讨论环节应着重分析力学参数变化的影响因素，以及通过室内试验如何更好的反应土的天然性质。

除了试验部分，教师可提供某个问题较为具体的研究内容，让学生参与讨论，培养其解决问题的能力，并鼓励学生通过自主试验的方式拓阔思维，提高实践能力。

三、教学手段的创新

（一）网络教学的灵活应用

随着我国土力学与基础工程的发展，课堂教学内容不断增加，非常有必要借助多媒体和网络改革传统的教学方法。网络的形象性、趣味性、直观性和广泛性等特点能够让学生更全面的了解土的相关特性。就工程应用来说，大量工程案例用图片或动画形式呈现在课堂上会让学生影响深刻，并能展现工程修筑或破坏的动态过程。

还有，对于土的渗透特性，口头讲解水分的流动状态很难让学生建立空间模型，但用flash制作动画，通过动画演示，水分在孔隙中怎么流动会非常形象地呈现在学生面前。乃至渗透破坏、土的固结等过程网络都能够帮助学生在感觉与思维之间建立其桥梁来实现他们从直接感觉到抽象思维的过度，不仅让教学内容呈现丰富多彩，还让学生兴趣倍增，教学效果大大提高。

（二）利用科研成果提高教学质量

作为高校教师，不仅要做好教学工作，还要做好科学研究。科研工作可以促进教学发展。笔者从事冻土工程研究，通过对土中水分相变过程研究，探究了土中水分冻结机理。可将此研究成果应用到土的三相组成中作为拓展内容，让学生对土中水的存在状态理解更为深刻。

图2为土中水分冻结研究。图2a是在降温环境中土中温度曲线，可以看出当土体温度达到零度时，水分不会冻结，只有达到结晶中心时才会形成冰核。此阶段为水分冷缩阶段（图2b）。当水分开始冻结时，先是重力水冻结，此时会发生大量冰水相变，温度主要集中在0―-4℃。其次为毛细水冻结主要发生在-4℃―-15℃温度阶段，毛细水含水量变化明显小于重力水含量变化。由于毛细水主要存在小孔隙中，而相比存在大孔隙中的重力水而言，本身含量要小很多。最后为弱结合水的冻结，主要发生在-15℃以下，该阶段含水量变化非常小。而强结合水的冻结现有降温设备很难实现，因为其性质非常稳定。

（三）注重学生思考问题及学习方法的培养

本教学课程除了传授学生专业基础知识以及试验操作技能，更重要的是要培养学生思考分析问题的方法，乃至解决问题的能力。教师主要作用就是引导学生多思考。例如“管涌现象”，结合实际工程，采用启发式的教学方法。引导学生思考什么类型的土会发生此现象，为什么？从管涌现象出发总结出其特点，然后针对土体自身特点进行分析，引出管涌易发生的土类及条件。

四、总结

土力学与基础工程的教学既离不开理论基础知识，也离不开工程实践。土力学基础理论的夯实可为工程问题提供数学模型，让问题简单化和清晰化，呈现出规律性。但是实际工程往往存在复杂性，理论模型往往不能够准确反应实际情况，故在教学过程中要注重工程实践环节。在该课程中适当加入工程实践活动或课外工程设计活动，开拓学生视野并为其提供创新平台。

在改革创新的新r代，教师作为教学的主体要提高自身素质，要具备系统的理论和实践素质，并能够将自身科研成果灵活运用到教学中，引发学生积极思考，提升创新意识，以培养出符合新时期国家需要的专业技术人才。

参考文献：

[1]赵明华.土力学与基础工程[M]. 武汉：武汉理工大学，2014.

作者简介：万旭升（1987-），男，甘肃静宁人，讲师，主要从事寒区工程研究与教学。