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摘要：“土力学与地基基础”是土木工程专业的一门重要的专业必修课。提出以本课程的“多维化”教学模式改革为中心，以理论教学为基础，与实践环节一起构建了本课程的多个层次、多个角度的多维化教学体系，取得了良好的效果。
关键词：土力学；地基基础；多维化；教改
作者简介：於昌荣（1976-），男，江苏南通人，南通大学建筑工程学院，讲师；李剑（1991-），男，江苏宿迁人，南通大学建筑工程学院本科生。（江苏 南通 226007）
基金项目：本文系南通大学教改课题（课题编号：13050429）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0146-02
“土力学与地基基础”是土木工程专业的一门重要的专业必修课。众所皆知，房屋结构的上部荷载都是要通过基础传给地基，地基与基础是房屋的根基，地基与基础的强度、可靠性与稳定性对结构安全起着极其重要的作用。[1]土力学与地基基础的教学环节在整个土木工程教学中就显得尤为重要。它不具备力学课程的严谨性，也不具备建筑施工课程的可操作性，[2]同时又是一门较难掌握的课程。因此，对教学体系的重新完善和构建成了本门课程的教改课题的重点。
一、“土力学与地基基础”课程的教学现状
土力学与地基基础实际上是由土力学以及地基基础两门学科所组成。土力学包含的内容主要有土的物理性质、土的工程分类、土的力学性质、土的应力与变形、土压力、地基承载力与边坡稳定等；地基基础包含的内容主要有基础设计的基本原理、浅基础设计、桩基础设计、挡土墙设计以及复合基础的设计等内容。本课程的内容覆盖面广、理论知识丰富以及具有较强的实践性，涉及到诸多的学科领域，如材料力学、建筑材料、工程地质、弹性力学、钢筋混凝土结构设计原理以及土木工程地质等领域。本课程教学的状况如下：
1.课程内容多学时少，学生学习的难度较大
“土力学与地基基础”是集理论和实践于一体的综合性的课程，不仅要求教师具备扎实的专业理论知识和丰富的工程经验，还要求学生有一定的专业基础课程的功底和一定的工程实践。但是本课程内容较零散，知识点多，易造成学生在初学时感觉各章节之间的联系不够紧密，尤其是基础工程中的浅基础、深基础和复合基础的设计等工程实践性很强的部分很难通过口授和文字让学生有深刻的了解。同时，由于本科教学学时被压缩，[3]又要保证教学计划的完成，因此不可能很细致深入讲解，故学生的学习难度较大。
2.教材内容与工程实践存在一定的差异，影响着教学效果
本课程的土力学部分虽然是土木工程的专业基础部分，但是与工程实际联系较多，且课中涉及的土工试验直接用于工程实际。然后教材内容与工程时间存在一定的差异，加上学生们普遍对工程实践的缺乏造成了理论学习与实践的严重脱钩，使得本课程的教学成为了纸上谈兵。教材的更新远跟不上专业技术的发展，[4]这导致了教材的内容远跟不上土木工程专业发展的步伐。
3.单调的教学手段阻碍着教学质量的提高
本课程当中存在许多需要空间想象的内容，如边坡稳定分析、土体的变形及地基处理等，但是目前大多数的教学仍采用传统的、单一的教学法，以教师的口授、黑板板书和电子板书为主，这样学生就很难对所学的专业知识有很好的掌握。传统单一的教学方式在一定程度上阻碍着教学质量，难以激发学生的创新精神和对专业的创新能力。
二、构建“土力学与地基基础”课程的多维化教学体系
“土力学与地基基础”课程的教学应使学生能掌握以地基土的强度和变形为核心的土力学基本原理，获得解决一般地基基础工程问题的基本能力，同时也为进一步学习和处理岩土工程问题打下基础。在继承传统的完备的教学经验的同时，教学研究应不断与时俱进。本文提出以土力学与地基基础的“多维化”教学模式改革为中心，以多角度的理论教学为基础，与实践环节构建该课程的多维的教学体系。
1.实行多维化立体式教学
鉴于本课程的公式推导较多、设计步骤比较繁琐，仅仅依靠传统板书或电子板书显然不能满足应用型本科教学的要求。实行多维化立体式教学方法，应用模型、多媒体课件、教学录像甚至工程实体，能大大扩充教学信息量、更好地激发学生的学习热情。例如，在讲到“弹性地基梁法”中的“文克勒（Winkler）地基模型”时，该模型忽略了地基中的剪应力，地基土越软弱，土的抗剪强度越低，该模型就越接近实际情况。对于抗剪强度较低的软粘土地基、薄压缩层地基及建筑物较长而刚度较差等情况，采用该地基模型比较合适。该模型假定地基是由许多独立的且互不影响的弹簧组成，即假定地基任一点所受的压力强度p只与该点的地基变形s成正比，因此制造一个如图1所示的文克勒（Winkler）地基模型展示给学生，培养他们直观、形象的空间思维能力和想象能力。
图1 文克勒（Winkler）地基模型
2.采用多维化开放式教学
开放式教学也叫互动式教学。构建多维化的开放式教学包含：教学氛围的开放、教学空间的开放、教学形式的开放。教学氛围的开放主要是要促进学生的主观学习的热情。传递情感和传递知识具有同等的重要性，在传授知识的同时教师应该把和谐带进课堂，把宽容带进课堂，把信任带进课堂，把微笑带进课堂，把幽默带进课堂，把激励带进课堂。基于这些情感的交流才能更好地挖掘出学生学习的潜能和学习的积极性。教学空间的开放是为学生营造一个工程实践的学习空间，把现场教学和工程实例引入课堂。教学形式的开放是指除了课堂内的教学还要充分利用互联网的优势进行课外辅导、答疑以及相关问题的讨论。这在很大程度上弥补了教学学时缩短带来的问题。比如，建立QQ群对所学的内容进行讨论，可以以教师提问的形式和学生答疑的形式，这样学生都可以发表自己的观点，对本课程的学习和深入理解有很好的帮助。另外教师还可以将相关的资料放到QQ群空间里指导学生自学，实现师生间相互交流与沟通。 3.以实验、现场教学和工程实例相结合的多维化教学
本课程是一门实践性相当强的课程，应构建以实验、现场教学和工程实例相结合的多维化教学手段。土力学与实际工程联系多，常用指标必须借助土工试验来完成，大纲要求的土工试验涉及内容：土的物理性质指标、直接剪切试验、固结试验和渗透试验。在实验教学过程中应该侧重动手能力和实验结果的分析，加强对实验环节的考查以培养学生解决实际工程问题的能力。同时，近年来计算机仿真技术飞速发展，计算机仿真实验的引入突破了传统实验对实验仪器和材料的限制，成为了培养学生创新能力的一种辅助实验手段，[5]应该进行推广。同时为了增强学生的学习积极性，可以主动结合工程实例，尽可能根据授课进度进行现场教学。针对本课程的内容特点，笔者认为以下内容可以现场和工程实例相结合进行教学：地基承载力、边坡稳定、浅基础设计、地基处理等。这样可让学生拓宽视野、培养工程实践意识。
4.运用多维化思维建立合作小组学习模式的教学
启发式、讨论式、研究式等多维化教学方式的采用，对活跃学生的思维，调动学生学习的主动性起到了很好的作用。古人云：“为学患无疑，疑则有进，小疑则小进，大疑则大进。”要想让学生具有创新精神，教师应鼓励学生大胆质疑。确立了“课前深度预习（提出质疑）+课后合作释疑（展示互评）”的新的小组合作学习模式。学习模式小组宜4～6人一组，以宿舍为单位组成，方便质疑、释疑，此过程可结合互联网最后由教师进行点评、总结。如土中附加应力的计算、地基最终沉降量的计算、根据地基承载力确定基础底面尺寸和单桩竖向承载力的确定等难点内容，通过学习小组的质疑和释疑，教师针对学生的错误理解进行点评讲解，能收到较好的效果。
三、教学改革的效果及体现
经过近两年教学改革的努力，已经取得一些成绩。南通大学2007级处在教学改革之前，2008、2009级是实施了教学改革之后的两个年级，从2007—2009级学生土力学与地基基础课程的考试情况分析对比图（见图2）来看，教改前后60-89之间分数段的百分比变化不大。而“60分以下”和“90-100”这两个分数段，即所谓“两头”的考试成绩分布的百分比有了很大的变化：不及格比例总体下降了近13%，90分以上的比例上升了近7%。从上述考试成绩和学校督导组的考核结果来看，本课程的教学改革取得了不错的效果。近两年来，学生对教师的教学评价的总评分都在90分以上，本课程教学效果的问卷调查表明学生的满意度达87%，说明学生对本课程教改后的教学方法是比较满意的。
四、小结
面向21世纪的新型的土木工程应用型人才培养是高等教育由精英培养转向大众化教育的必然产物。南通大学作为省属地方高校，在应用型本科教学改革方面已经取得了巨大的成效，但像土力学与地基基础这样应用性较强的工科课程改革还需做进一步的探讨和研究。实践表明，只要付出努力构建适合本课程的多维化教学体系，建立不同层次、不同对象、不同空间、不同阶段的教学方法有机复合系统，就能培养出专业知识扎实、实践能力强的土木工程专业应用型人才。
图2 教改前后土力学与地基基础考试情况分析对比图
参考文献：
[1]姚笑青.土力学课程特点与课堂教学方法探讨[J].高等建筑教育，2007，16（4）：81-85.
[2]王伟，陶菲菲，卢廷浩，等.启发式教学在土力学教学中的应用[J].高等建筑教育，2008，17（5）：83-86.
[3]何承义，盛可鉴，丁剑霆，等.基础工程课程教学方法改革的探索与实践[J].教书育人，2012，21（7）：90-91.
[4]何双华，曾桂香.“土木工程施工”课程教学现状及改革初探[J].中国电力教育，2012，（2）：60-61.
[5]王常明，王清，范建华，等.计算机仿真在土力学实验教学中的应用[J].高等建筑教育，2005，14（4）：96-98.
（责任编辑：刘辉）
关键词：土力学；地基基础；多维化；教改
作者简介：於昌荣（1976-），男，江苏南通人，南通大学建筑工程学院，讲师；李剑（1991-），男，江苏宿迁人，南通大学建筑工程学院本科生。（江苏 南通 226007）
基金项目：本文系南通大学教改课题（课题编号：13050429）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0146-02
“土力学与地基基础”是土木工程专业的一门重要的专业必修课。众所皆知，房屋结构的上部荷载都是要通过基础传给地基，地基与基础是房屋的根基，地基与基础的强度、可靠性与稳定性对结构安全起着极其重要的作用。[1]土力学与地基基础的教学环节在整个土木工程教学中就显得尤为重要。它不具备力学课程的严谨性，也不具备建筑施工课程的可操作性，[2]同时又是一门较难掌握的课程。因此，对教学体系的重新完善和构建成了本门课程的教改课题的重点。
一、“土力学与地基基础”课程的教学现状
土力学与地基基础实际上是由土力学以及地基基础两门学科所组成。土力学包含的内容主要有土的物理性质、土的工程分类、土的力学性质、土的应力与变形、土压力、地基承载力与边坡稳定等；地基基础包含的内容主要有基础设计的基本原理、浅基础设计、桩基础设计、挡土墙设计以及复合基础的设计等内容。本课程的内容覆盖面广、理论知识丰富以及具有较强的实践性，涉及到诸多的学科领域，如材料力学、建筑材料、工程地质、弹性力学、钢筋混凝土结构设计原理以及土木工程地质等领域。本课程教学的状况如下：
1.课程内容多学时少，学生学习的难度较大
“土力学与地基基础”是集理论和实践于一体的综合性的课程，不仅要求教师具备扎实的专业理论知识和丰富的工程经验，还要求学生有一定的专业基础课程的功底和一定的工程实践。但是本课程内容较零散，知识点多，易造成学生在初学时感觉各章节之间的联系不够紧密，尤其是基础工程中的浅基础、深基础和复合基础的设计等工程实践性很强的部分很难通过口授和文字让学生有深刻的了解。同时，由于本科教学学时被压缩，[3]又要保证教学计划的完成，因此不可能很细致深入讲解，故学生的学习难度较大。
2.教材内容与工程实践存在一定的差异，影响着教学效果
本课程的土力学部分虽然是土木工程的专业基础部分，但是与工程实际联系较多，且课中涉及的土工试验直接用于工程实际。然后教材内容与工程时间存在一定的差异，加上学生们普遍对工程实践的缺乏造成了理论学习与实践的严重脱钩，使得本课程的教学成为了纸上谈兵。教材的更新远跟不上专业技术的发展，[4]这导致了教材的内容远跟不上土木工程专业发展的步伐。
3.单调的教学手段阻碍着教学质量的提高
本课程当中存在许多需要空间想象的内容，如边坡稳定分析、土体的变形及地基处理等，但是目前大多数的教学仍采用传统的、单一的教学法，以教师的口授、黑板板书和电子板书为主，这样学生就很难对所学的专业知识有很好的掌握。传统单一的教学方式在一定程度上阻碍着教学质量，难以激发学生的创新精神和对专业的创新能力。
二、构建“土力学与地基基础”课程的多维化教学体系
“土力学与地基基础”课程的教学应使学生能掌握以地基土的强度和变形为核心的土力学基本原理，获得解决一般地基基础工程问题的基本能力，同时也为进一步学习和处理岩土工程问题打下基础。在继承传统的完备的教学经验的同时，教学研究应不断与时俱进。本文提出以土力学与地基基础的“多维化”教学模式改革为中心，以多角度的理论教学为基础，与实践环节构建该课程的多维的教学体系。
1.实行多维化立体式教学
鉴于本课程的公式推导较多、设计步骤比较繁琐，仅仅依靠传统板书或电子板书显然不能满足应用型本科教学的要求。实行多维化立体式教学方法，应用模型、多媒体课件、教学录像甚至工程实体，能大大扩充教学信息量、更好地激发学生的学习热情。例如，在讲到“弹性地基梁法”中的“文克勒（Winkler）地基模型”时，该模型忽略了地基中的剪应力，地基土越软弱，土的抗剪强度越低，该模型就越接近实际情况。对于抗剪强度较低的软粘土地基、薄压缩层地基及建筑物较长而刚度较差等情况，采用该地基模型比较合适。该模型假定地基是由许多独立的且互不影响的弹簧组成，即假定地基任一点所受的压力强度p只与该点的地基变形s成正比，因此制造一个如图1所示的文克勒（Winkler）地基模型展示给学生，培养他们直观、形象的空间思维能力和想象能力。
图1 文克勒（Winkler）地基模型
2.采用多维化开放式教学
开放式教学也叫互动式教学。构建多维化的开放式教学包含：教学氛围的开放、教学空间的开放、教学形式的开放。教学氛围的开放主要是要促进学生的主观学习的热情。传递情感和传递知识具有同等的重要性，在传授知识的同时教师应该把和谐带进课堂，把宽容带进课堂，把信任带进课堂，把微笑带进课堂，把幽默带进课堂，把激励带进课堂。基于这些情感的交流才能更好地挖掘出学生学习的潜能和学习的积极性。教学空间的开放是为学生营造一个工程实践的学习空间，把现场教学和工程实例引入课堂。教学形式的开放是指除了课堂内的教学还要充分利用互联网的优势进行课外辅导、答疑以及相关问题的讨论。这在很大程度上弥补了教学学时缩短带来的问题。比如，建立QQ群对所学的内容进行讨论，可以以教师提问的形式和学生答疑的形式，这样学生都可以发表自己的观点，对本课程的学习和深入理解有很好的帮助。另外教师还可以将相关的资料放到QQ群空间里指导学生自学，实现师生间相互交流与沟通。 3.以实验、现场教学和工程实例相结合的多维化教学
本课程是一门实践性相当强的课程，应构建以实验、现场教学和工程实例相结合的多维化教学手段。土力学与实际工程联系多，常用指标必须借助土工试验来完成，大纲要求的土工试验涉及内容：土的物理性质指标、直接剪切试验、固结试验和渗透试验。在实验教学过程中应该侧重动手能力和实验结果的分析，加强对实验环节的考查以培养学生解决实际工程问题的能力。同时，近年来计算机仿真技术飞速发展，计算机仿真实验的引入突破了传统实验对实验仪器和材料的限制，成为了培养学生创新能力的一种辅助实验手段，[5]应该进行推广。同时为了增强学生的学习积极性，可以主动结合工程实例，尽可能根据授课进度进行现场教学。针对本课程的内容特点，笔者认为以下内容可以现场和工程实例相结合进行教学：地基承载力、边坡稳定、浅基础设计、地基处理等。这样可让学生拓宽视野、培养工程实践意识。
4.运用多维化思维建立合作小组学习模式的教学
启发式、讨论式、研究式等多维化教学方式的采用，对活跃学生的思维，调动学生学习的主动性起到了很好的作用。古人云：“为学患无疑，疑则有进，小疑则小进，大疑则大进。”要想让学生具有创新精神，教师应鼓励学生大胆质疑。确立了“课前深度预习（提出质疑）+课后合作释疑（展示互评）”的新的小组合作学习模式。学习模式小组宜4～6人一组，以宿舍为单位组成，方便质疑、释疑，此过程可结合互联网最后由教师进行点评、总结。如土中附加应力的计算、地基最终沉降量的计算、根据地基承载力确定基础底面尺寸和单桩竖向承载力的确定等难点内容，通过学习小组的质疑和释疑，教师针对学生的错误理解进行点评讲解，能收到较好的效果。
三、教学改革的效果及体现
经过近两年教学改革的努力，已经取得一些成绩。南通大学2007级处在教学改革之前，2008、2009级是实施了教学改革之后的两个年级，从2007—2009级学生土力学与地基基础课程的考试情况分析对比图（见图2）来看，教改前后60-89之间分数段的百分比变化不大。而“60分以下”和“90-100”这两个分数段，即所谓“两头”的考试成绩分布的百分比有了很大的变化：不及格比例总体下降了近13%，90分以上的比例上升了近7%。从上述考试成绩和学校督导组的考核结果来看，本课程的教学改革取得了不错的效果。近两年来，学生对教师的教学评价的总评分都在90分以上，本课程教学效果的问卷调查表明学生的满意度达87%，说明学生对本课程教改后的教学方法是比较满意的。
四、小结
面向21世纪的新型的土木工程应用型人才培养是高等教育由精英培养转向大众化教育的必然产物。南通大学作为省属地方高校，在应用型本科教学改革方面已经取得了巨大的成效，但像土力学与地基基础这样应用性较强的工科课程改革还需做进一步的探讨和研究。实践表明，只要付出努力构建适合本课程的多维化教学体系，建立不同层次、不同对象、不同空间、不同阶段的教学方法有机复合系统，就能培养出专业知识扎实、实践能力强的土木工程专业应用型人才。
图2 教改前后土力学与地基基础考试情况分析对比图
参考文献：
[1]姚笑青.土力学课程特点与课堂教学方法探讨[J].高等建筑教育，2007，16（4）：81-85.
[2]王伟，陶菲菲，卢廷浩，等.启发式教学在土力学教学中的应用[J].高等建筑教育，2008，17（5）：83-86.
[3]何承义，盛可鉴，丁剑霆，等.基础工程课程教学方法改革的探索与实践[J].教书育人，2012，21（7）：90-91.
[4]何双华，曾桂香.“土木工程施工”课程教学现状及改革初探[J].中国电力教育，2012，（2）：60-61.
[5]王常明，王清，范建华，等.计算机仿真在土力学实验教学中的应用[J].高等建筑教育，2005，14（4）：96-98.
（责任编辑：刘辉）