高等土力学课程教学改革与实践
来源:用户上传
作者:蔡国庆 李舰 刘艳 李伟华
摘要：高等土力学作为岩土工程、隧道与地下工程等专业的必修课程，是一门富含理论又具有工程属性的课程。文章结合北京交通大学岩土工程专业研究生高等土力学教学的实际情况，在分析岩土工程专业、高等土力学课程教学主要特点的基础上，从课程设置、教学方法、课程实践等方面探讨了存在的问题。依据人才培养的目标，从课程资源、教学思路、教学评价方法等方面提出了今后研究生高等土力学课程教学改革的思路和指导思想。
关键词：高等土力学;研究生;改革与实践;教学模式;教学手段
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）44-0093-02
一、引言
高等土力学作为岩土工程、隧道与地下工程等专业的必修课程，是一门富含理论又具有工程属性的课程。随着我国改革开放以及“一带一路”倡议的逐渐推进，国内土木、交通、岩土等工程领域发展迅速，对优秀的研究生的需求量不断增加。与此同时，研究生课程教学中存在的问题成了研究生课程教学改革的障碍。我国硕士研究生教育的主要目的是培养独立从事科研或教学工作的人才，培养工程专业技术人员。在土木工程专业领域内，高等院校如何培养出适应社会需要的人才成为教育教学的重中之重。近年来，随着高等教育教学改革的不断深入，许多学者针对各专业方向的研究生的培养方式、教学方法、课程设置等方面存在的问题，提出了相应的改革建议和思考，并以实际行动推动了高等院校教育教学改革。笔者针对岩土工程专业特点分析了高等土力学课程教学改革实践中发现的问题，并依据人才培养的目标，对课程资源、教学思路、教学评价方法等方面提出改善建议。
二、岩土工程专业特点
岩土工程以研究建筑工程、水利工程、交通以及地下工程中的岩土工程问题为特色。研究方向涉及岩石力学、非饱和土力学、深基础、地基加固、边坡稳定性、地震工程等多个内容。在岩土工程的实践应用中，要求从事岩土工程的科技工作者结合理论知识与工程经验，才能获得满意的结果。因此，在岩土工程研究生教育教学改革中，培养具有扎实理论基础和综合实践能力的专业人才是教学改革的关键。随着改革开放的深化，国内建筑、交通行业建设迅速发展，积累了大量的工程经验、技术创新和理论成果。
高等土力学是土木工程学科相关专业研究生的一门重要的专业基础课，该课程已被广泛应用于建筑、路桥交通、环境保护与治理、防灾减灾等领域。高等土力学课程的主要内容包括：土工试验、土的本构关系、土的强度、土中的渗流、土的压缩与固结、土工数值分析等内容。高等土力学内容呈现多学科交叉、多种理论交融的态势，涉及数学、力学、数值方法等内容的结合，因此需要学生具有扎实的数学、力学、编程基础。
三、当前教学中存在的问题
1.课堂教学环节单调。高等土力学是一门理论性非常强的课程，其中包括经典的本构模型、经典的强度渗流、固结理论。高等土力学涉及弹性力学、弹塑性力学、张量分析、高等数学等相关知识。相较于本科生的教学内容，研究生的课程设置中理论学习的内容更加深入且复杂。这使得高等土力学课程教学中常以理论公式的推导与建立作为课堂的主旋律。老师以教授教材上的知识为主，学生以接受知识为主。这种传统的教学模式，缺乏主动性和批判性，导致学生在学习环节积极性不高，参与度较差，对课堂内容也难以充分理解和掌握;对岩土工程在社会生产实践中的应用知之甚少;缺乏对科研方法的认知。
2.前沿热点的教学内容少。高等土力学课程教学中，常常选取经典的专著作为教材，例如1996年钱家欢、殷宗泽编著的《土工原理与计算》、2004年李广信教授编著的《高等土力学》、2008年谢定义等编著的《高等土力学》。这些教材的内容经过数十年的研究，在一定程度上保证了内容的正确性。然而，针对研究生的教学而言，在基础理论教授的同时，更重要的是培养其科研创新能力，使课程的学习服务于学生科研工作的开展。因此，针对研究生的教学在基础理论教授的同时更应该引入学科的前沿热点，充分激发学生的科研兴趣及热情，并使课程的学习帮助学生科研能力的培养。
3.课程学习成绩评价手段单一。目前高等土力学课程的教学中，常常以考试的形式作为单一的学习成果评价手段。这种单一的传统的考核方式不能全面地反映学生的学习成果。高等土力学课程理论性强，内容深入且复杂，内容涉及试验、经典理论、本构模型、数值计算等多个方面。然而，适合通过试卷形式进行考查的章节有限。并且，考试题型往往很受内容限制，题目模式单一，不能全面巩固课程内容。
四、课程改革措施
1.丰富课堂教学内容。高等土力学虽然是一门理论性很强的课程，但同时是一门自然科学课程，其理论是对岩土所发生的自然现象的解释。所以课程中所学的大多数理论都可以在室内单元试验、室内模型试验、现场原位试验的现象中得到反映。因此，笔者认为首先课程教学在注重理论的同时，应该大量地增加试验教学的内容。一方面，可以让学生们在“做”中“学”，自己动手进行试验，观察试验现象，记录试验数据，将试验结果和理论研究相互参考;另一方面，可以利用仿真软件，对部分试验进行数值再现。仿真试验可以有效地揭示土的固结、渗流、强度特征，表征土的微观结构的演化，并且仿真试验具有试验周期短、费用低等特点。通过真实试验和仿真试验的引入可以增强学生对理论的认识，也培养了学生对科研的热情和积极性。其次，在研究生教育教学改革中，针对各课程之间交叉重复现象严重的问题，建议设计各课程教学大纲时应有所侧重。在交叉内容的教学中，需要删减与其他课程相关的重复性内容，或者按本课程内容的需要从不同的角度进行知识的传授。
2.增加课程教学中的前沿内容。依据研究生培养目标，研究生的培养阶段通常分为课程学习阶段和研究阶段。课程学习的目标是使学生掌握理论知识和科研方法，因此在课程学习阶段需要考虑对研究生科研能力的培养。为了顺利地进入科研阶段，研究生需要了解学科前沿热点，基于此孕育出创新成果。所以，在课程教学中应注重展示学科前沿热点内容及研究思路方法。与此同时，需要邀请行业内专家、学者对相关領域前沿研究进行深入介绍，使研究生了解学科发展动态，提高科研思维能力。
3.开展多维度的成绩评价方法。目前，高等岩土力学课程评价方法传统、单一。笔者认为应该开展多维度的评价方法，鼓励研究生在课程学习的基础上进行科研的思考和时间。将课程成绩的评价手段丰富起来，在评价研究生学习情况的同时，提高研究生对课程学习的深度和思考的维度，为其之后的科学研究工作奠定扎实的基础。
五、结语
岩土工程内容丰富、理论性强，具有很强的不确定性，对研究生的教学造成了困难，这既是挑战也是机遇。为了提高教学质量，需要从教学内容、教学手段、考核手段等多方面加以改善，注重前沿知识积累，不断更新教学内容，以适应社会发展的需求，培养国家需要的岩土工程科技工作者。
参考文献：
[1]姚莉，刘伟.研究生课程教学改革的几点思考[J].高等教育研究学报，2010，33（04）.
[2]张春梅.岩土工程专业方向课程改革探索[J].中国冶金教育，2011，（2）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15040106.htm
