基于工程实例的土力学课程教学方法探讨

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1、基于工程实例的土力学课程教学方法探讨【摘要】0前土力学教学过程中尚存在重理论轻实践的问题。针对该问题结合土力学课程教学的特点，提出了基于工程实例的土力学课程教学方法，即结合实际工程中的典型案例来讲授理论知识和专业，通过教师和学生的亲情式合作和互动，引导学生发现问题、思考问题，并提高其利用理论和专业知识解决工程实际问题的能力。【关键词】土力学；工程实例；教学方法0引言土力学(Soilmechanics)是一门研究土的物理力学性质、基本原理与方法的学科，它是土木、水利、交通等工科专业本、专科生必修的一门专业性基础课。其-研究对象是地球浅表可供人类改造的天然土体［1-3］。土力学最早

2、是由美籍奥地利土力学家太沙基在上世纪20年代提出来的。太沙基在1923年发表了渗透固结理论，第一次科学地研究了土体固结过程，并提出有效应力原理;在1925年发表了世界上第一本土力学专著《Erdbaumechanik》其被公认为是土力学做为一门独立学科形成的标志。现代土力学主要是在大量理论推导、试验探索以及工程实践的基础上逐渐发展和形成的一门理论性和应用性均较强的专业基础学科。现代土力学的主要特点是以基础理论知识为主，从而为土木、水利、交通等工科专业本、专科生后续专业课程学习奠定理论基础。然而，在土力学教学过程中，很多教师往往是按部就班传授理论知识，很少讲授与工程实例有关的专业知

3、识，也就很难激发学生的学习兴趣，造成教学效果很不乐观。因此，很有必要根据土力学教学过程中面临的一些问题，针对性地改变教学方式，如：适当增加工程案例，将抽象的理论问题转化成更加形象的工程实际问题，以期提高学生的学习热情以及解决实际问题的能力。1土力学教学面临的问题实验和实践教学是土木工程人才培养中一个至关重要的环节，也是最能反映学生综合素质和动手能力的一个重要评价指标。然而，自20世纪末到21世纪初以来，我国高等院校持续扩招，在校学生数量大幅增长，实验和实践教学质量出现严重滑坡，原有的教学模式已经很难适应新型的教学环境。尤其是重理论轻实践的教学模式，给教风和学风造成了非常严重的恶

4、性循环。其原因在于实验和实践教学流于形式，教师监管缺位，学生逃避、应付现象经常发生［4-5］。据不完全统计，国内开设土力学课程的高校，大多数学时安排为：总学时约40〜48个，其中理论学时32〜40个，实验实践学时8个，理论与实验实践课时比为4:1〜5:1。近年来，笔者所在教学团队主要根据袁聚云教授（以前由高大钊教授）主编的《土质学与土力学》［3］来安排理论课，如表1所示。从表1可以看出，虽然说理论课总共32个学时的安排勉强可以将理论知识点全部讲完，但是从学生们的课堂反应来看，实际上很多知识点还是掌握得不够牢固。众所周知土力学是一门实验性非常强的课程。但实验实践只安排8个学时，显

5、然不够。目前土力学教学大纲要求的基本实验有：筛分及颗粒分析实验（2学时）、黏性土的塑液限实验（2学时）、压缩实验（2学时）、直剪实验（2学时）。尚有土的渗透实验、击实试验、三轴试验等实验，往往因为开设条件不够等原因，仅提供演示实验，甚至根本就不开设。根据笔者的调查发现，即使是已开设的实验实践课，效果也很不理想［2］。其主要原因是：同组人数多、实验时间短、试验仪器问题多等。综上所述，目前土力学教学过程中，仍然存在重理论教学轻实验实践的普遍问题。另外，由于办学模式及专业特色各异，每个学校在专业设置、人才培养及教学人员配置等方面也存在很多问题。这些问题的存在，将直接给学生带入“学无所

6、用”的一个误区，从而进一步降低了学习热情和兴趣、甚至是厌学。2基于工程实例的土力学教学方法开展基于工程实例的土力学教学方法，其指导思想是：以工程实例带动理论教学，即以实际工程中的典型案例为引，以理论知识专鼎为线，结合工程背景来讲授理论知识，通过教师和学生的亲情式合作和示范，引导学生思考问题，并利用理论知识解决工程实际问题［4-6］。以下主要以地基沉降计算为例，介绍如何基于工程实例开展土力学课程教学。2.1典型工程实例选择通常情况下，工程案例应该来源于实际工程，并应选择具有一定影响力的典型工程反例（失败的例子）比较容易给学生留下深刻印象。例如，地基不均匀沉降造成我国苏州虎丘塔和意

7、大利比萨斜塔发生严重偏斜［3］，如图1所示。苏州虎丘塔：建于公元961年，全塔总共7层，高47.5m。1980年6月对虎丘塔现场进行勘察，发现全塔向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线达2.31m，底层塔身发生裂缝（塔身东北方向为垂直裂缝，塔身西南方向为水平裂缝）。意大利比萨斜塔（LeaningTowerofPisa）:自1173年8月开工到1372年完工，建造时间约200年。全塔共8层，塔高55m,1174年首次发现倾斜，倾斜角度3.99度，塔基偏离地基外沿2.5m，塔顶偏离中心线4.5m。工程