土木工程土力学教学设计论文

摘要：专业课程是课程思政建设的基本载体，如何深入挖掘课程思政元素，把课程思政有机融入专业课程的教学，是全面推进高校课程思政建设必需要解决的问题。本文以土力学的课堂教学为例，从教学目标、实践途径、教学设计和成效等方面对专业课程教学与课程思政的有机结合进行了探讨。今天小编给大家找来了《土木工程土力学教学设计论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

土木工程土力学教学设计论文 篇1：

“翻转课堂”模式在土力学课程教学改革中的应用

摘 要：土力学作为高校土木工程专业的一门主干课程，运用其理论知识能解决众多与地质相关的问题，因而采用何种教学模式，以高效率学好本门课程显得尤为重要。笔者通过近几年的教学实践，针对土力学特点，就土力学教学过程中存在的常见问题，运用翻转课堂教学模式，对课程的课前、课中和课后进行了设计，增强了学生的学习积极性，提高了学生对本门课程的学习效率，教学效果良好。

关键词：土力学；教学模式；翻转课堂；教学实践

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.13.002

《土力学》课程是作为高等院校土木工程、水利工程、工程力学等专业开设的一门主干课程，是基于三大力学、弹性力学、流体力学等相关力学的理论知识而开设的一门课程，分析和研究土的物理力学性质、土的强度、土体的变形、土体的渗透等问题的一门学科，是力学的一个分支，隶属于散体力学领域[1]。土力学研究的对象是土，因土具有非连续性、各向异性、三相性、力学性质较复杂等特点，学习过程较为抽象，学习内容繁多，同时要求学生具有良好的力学基础。笔者结合近几年土力学课程的教学实践，针对如何培养学生的学习兴趣，提高学生学习效率，让学生由被动学习向主动学习转化，学好土力学课程等问题进行了探讨，提出了以学生为中心、教师为辅的“翻转课堂”[2-3]教学模式。

一、土力学课程特点

运用土力学知识，不仅能解决边坡稳定性问题，也能评价地基的稳定性问题，还能评判土体是否会发生渗流破坏等问题，为分析实际工程问题提供理论基础。因此，如何学好土力学课程已成为高等院校亟须解决的问题[4-5]。然而土力学课程具有如下几个特点。

1.土力学涉及学科多，涵盖范围广。土力学是基于理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学开设的一门课程，其知识点涉及面广，涵盖范围繁多，理论知识强，学习难度较大。

2.土力学的学习较抽象，学习难度大。因土力学的研究对象为散粒状的土颗粒，而土体是一种具有碎散性、三相性、自然变异性的物质。在研究过程中，研究的是土体的物理力学性质、土体边坡的稳定性、地基的稳定性等问题，有众多的理论推导和假设，这就要求学生具有良好的数学功底、较强的空间想象能力和逻辑推导能力。

3.土力学注重理论研究，学习过程枯燥。众多高校的土力学课程基本以理论授课为主，整个教学过程中实践课时不到总课时的五分之一，学生能动手实操的实验课程少之又少。因此，在整个学习过程中，以理论授课的形式进行本课程的学习，不能更好地加深学生对知识点的理解，不能更好地巩固理论知识，与此同时整个学习过程中略显程枯燥乏味。

二、土力学课程教学中常见问题

土力学与其他力学不同，主要研究的是土体力学，而土体具有碎散性、三相性、自然变异性等特点，学习过程中概念较多，内容繁琐，知识面广。高等院校将土力学作为土木工程专业的一门专业课程来开设，但因高校学生的学习任务增加，众多高校将本课程学时进一步压缩，加之学生的力学基础不够扎实，故想要教师教好本门课程，并让学生学好该课程，将面临新的挑战[6-7]。我在近几年的教学过程中，不断发现土力学课程的教学存在以下问题。

1.压缩课时，教学任务加重。浏览众多教材，互相比较不难发现编者建议本门课程的开课学时控制在64学时为宜。但部分研究方向在制定高校人才培养方案时，将本门课程的学时压缩至48学时，甚至更少，这就要求教师应具备更强的教学水平和学生应具备更夯厚的理论基础。但实际教学过程中不难发现，本门课程是基于众多力学的基础上开设的一门专业课程，一旦学生的力学基础较薄弱，这就导致学生在学习本门课程时遇到重重困难，难以理解其知识点，无法学好本门课程。

2.师资队伍工程实践经验尚浅[3]。学习土力学课程的本质是运用土力学理论知识解决实际工程中的工程问题。但是，目前众多教师都是毕业后直接进入高校从事教学工作，没有太多甚至缺乏实践经验，这就导致课堂理论教学不能与实际工程完美结合，学生在学习过程中也不易理解教师传达的信息，从而致使学生不能轻松的学好本门课程，同时学生毕业后踏上工作岗位，也不能很快地将理论与实际结合起来。

3.学生理论知识薄弱，对问题的分析不够精准。高校通常会将土力学课程安排在大三第一学期开设，此时大部分的力学课程都已学完，但力学课程对学生来说普遍较难，众多学生对力学知识掌握的并不牢固，加之众多专业课程也会在大三第一学期同时开设，这就使得学生更没有充足的时间和精力去学好本门课程，在时间和空间上学生都难以分出较多的时间和精力去学好本门课程，从而增加了学好本门课程的难度。

4.以理论授课为主，实践学时较少。运用土力学知识，能解決一系列的实际工程中的工程地质问题。但由于受学校试验设备和试验条件的限制，土力学课程基本以理论授课为主，实践环节较少，因此很多高校目前只开设了土的液塑限联合测定试验、土的击实试验、筛分试验、剪切试验和固结试验，土体的渗透试验、三轴压缩等试验暂未开设，一方面这就导致学生自己动手环节过少，而课后又没有太多的时间去复习，从而不能更好地加深课堂理论知识，一旦学生踏上工作岗位，遇到工程地质问题，将不能及时运用已学知识处理相关问题，这就为土力学的教学与实践的结合增加了困难；另一方面，单纯的理论授课，会使得课堂枯燥乏味，不能激发学生的学习积极性，从而降低学生的学习效率。

三、课程教学改革与创新

为解决目前土力学课程教学中存在的常见问题，笔者通过近几年对土力学课程的教学探索，积累相关的教学经验，提出了如下翻转课堂教学改革模式。

（一）课前设计

土力学课程因其课时有所压缩，学生仅通过课堂学习，不足以较完整的掌握本门课程的知识点。教师可通过录制课程微视频，采用慕课的形式，提前布置线上任务，让学生提前熟悉下一节知识点，如有不懂之处，还可以进行回放，在课本上做好标记，课中师生共同讨论加以解决。也可利用网络资源，登录“爱课程”网、超星学习通等网络平台，观看其他院校精品课程视频，实现资源共享。同时，教师可提前上传线上教学试卷，进行课前预测。这都为学好本门课程打下夯实基础。

（二）课中设计

传统的教学模式中，以教师的“教”为中心，整堂课几乎都是教师一人讲授，学生最终能理解多少，教师也未能及时预测。而翻转课堂教学模式，打破了传统的教学模式，以学生的“学”为主导地位。学生在熟悉本节知识的前提下，不再处于被动学习地位，课中教师将围绕学生的问题进行展开，解决学生课前预习过程中存在的疑惑之处，提高了学生的学习兴趣，丰富了课堂学习内容。在翻转课堂的教学模式下，教师可提高理论授课效率，节约理论授课学时，增加学生实践学时，同时可带学生去学校周边工地进行现场实践。因此，翻转课堂教学模式能够使学生更容易、更轻松、更好地理解并学好本门课程。

（三）课后设计

传统教学模式中，课堂讲授结束后，教师布置课后作业，学生完成并上交作业，之后教师再进行批改。此过程耗时较长，教师不能及时发现上一节内容学生不懂之处，也未能及时进行讲解。同时无法避免部分学生抄袭现象，故教师更不能真实掌握学生对知识的掌握情况。而翻转课堂在课后教学设计中，增加了线上实测环节，学生通过线上完成测试，教师可通过线上数据反馈，及时了解学生对所学知识的掌握情况。针对多数学生易出的错知识点，下一次课可详细讲解。

四、结语

近年来通过采用翻转课堂教学模式对土力学教学进行改革，对本课程的课前、课中、课后分别进行了教学设计：课前录制课程微视频和线上预测，课中答疑解惑，课后线上测试。不难发现课中学生积极性明显提高，学生有针对性的提问，师生互动环节有所增加，学生学习兴趣颇丰，学习氛围显著提高。同时在不压缩学时的前提下，增加了学生实践环节，取得了良好的教学效果，同时也丰富了自己的教学经验。

参考文献：

[1]朱建群，高文华.土力学教学中几个基本概念的分析[J].高等建筑教育，2008 （3）：78.

[2]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014（1）：96.

[3]崔艳辉，王轶.翻转课堂及其在大学英语教学中的应用[J].中国电化教育，2014（1）：116.

[4]刘加冬，杨莉，赵福田.基于应用型人才培养的土力学教学改革[J].山西建筑，2017（3）：235.

[5]王宇輝.本科土力学课程教学改革探讨[J].山西建筑，2017（26）：245.

[6]张卫兵，唐莲.土力学课程教学方法改革与实践[J].高等建筑教育，2012（2）：42.

[7]费康，许朝阳.研究性学习在土力学教学中的应用[J].高等建筑教育，2011（4）：108. [责任编辑 杜建立]

作者简介： 蒋凌云（1989— ），女，汉族，湖南永州人，助教，研究方向：岩土工程与建筑材料。

基金项目： 本文系吉首大学张家界学院院级教学改革研究项目资助（Jxjg1715）。

作者：蒋凌云

土木工程土力学教学设计论文 篇2：

土力学课堂教学中融入课程思政的实践

摘  要：专业课程是课程思政建设的基本载体，如何深入挖掘课程思政元素，把课程思政有机融入专业课程的教学，是全面推进高校课程思政建设必需要解决的问题。本文以土力学的课堂教学为例，从教学目标、实践途径、教学设计和成效等方面对专业课程教学与课程思政的有机结合进行了探讨。

關键词：土力学;课程思政;课堂教学;教学设计

Practice of Ideological and Political Courses in Soil Mechanics Classroom Teaching

ZHANG Jun-yun，FENG Jun，YANG Tao

（School of civil engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu，610031）

为深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，2020年6月，教育部发布了《高等学校课程思政建设指导纲要》^[1]，要求全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用。多年来，大学思想政治教育多是在思想品德课程中开展，专业课教学中往往较少涉及，大部分专业课教学更多地注重于对专业知识和专业技能的讲解，对学生的价值塑造还远不够。这一方面是目前的教学考核和评价体系对专业课程思政建设的引导性不够，另一方面也是专业教师对专业课程思政建设重视程度不够造成的。

随着国家对高校思想政治工作的重视，立德树人已成为人才培养的根本任务，一些专业课老师也意识到将思政融入专业教学的重要性，土木工程也不例外。一些土木工程专业课程的老师也对专业课程思政的建设和实践进行了探讨，取得了一定的成果^[2～4]。但是，更多的专业课老师因没能充分把握思政元素和课程知识之间的最佳结合点，仅仅是简单而生硬的在专业课中嵌入思政元素，把专业课讲成了思政课，导致学生产生逆反心理，学生的接受度反而不好。本文以土力学课程为例，从课程思政建设的目标、融入途径和课程设计等方面探讨如何把 “课程思政”有机地融入土力学的课堂教学中，引导学生树立积极向上的价值观、客观科学的世界观，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体。

一、土力学课程思政的建设目标

土力学是研究土的物理、力学性质和土体及其相关结构受力变形的一门科学，是土木工程专业一门必修的核心专业基础课。通过课程的学习，使学生掌握土的基本物理性质，渗透性、变形、强度等力学特性及土力学计算基本原理，熟悉地基沉降、地基承载力、土压力和边坡稳定性的计算方法，掌握常用的土工实验方法，具备分析和解决实际工程中土体稳定、变形和渗流等问题的能力，并为学习后续专业课程和毕业设计打下基础。

课程思政的建设目标包括：

（1）学生理想信念坚定，立志扎根人民，奉献国家，积极投身于新时代中国特色社会主义建设，勇于承担民族复兴的时代重任;

（2）学生具有高尚的品德修养与职业操守，良好的人文情怀和科学素养，同时具有较强的批判思维能力;

（3）学生扎实掌握土力学基本原理，获得土工试验专业技能实践训练，为解决土木工程领域复杂工程问题、从事土木工程相关专业工作奠定基础;

（4）学生具有较强的求真创新精神，广阔的国际视野，良好的团队协作精神与有效的沟通交流能力以及自主和终身学习能力，能够适应土木工程行业建设发展的时代需要。

二、土力学课程思政的融入途径

1.通过介绍新中国土木工程建设的伟大成就，引导学生了解世情国情党情民情，坚定“四个自信”

新中国成立以来，尤其是改革开放四十多年以来，我国在基础设施建设方面取得了重大的进展和突破，高速铁路、高速公路运营里程均居世界首位，超高层建筑数量世界第一，三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、港珠澳大桥、上海中心大厦……一个个世纪工程，令世界瞩目。这些世纪工程的建设都离不开国家政策的支持，离不开土木建设者的奉献，从技术的角度来说，也离不开土力学、基础工程、结构力学等土木工程专业基础课基础理论的指导。因此，这些世纪工程都是土力学课程绪论讲授内容的思政素材。通过绪论的学习，使学生能够理解土力学的研究对象，掌握土力学的主要学习内容，理解土力学的特点和工程背景，同时，也对学生进行主人翁意识教育，了解中国国情，树立民族自豪感，引导学生对土木工程新政策的认同、国家道路发展的认同、核心价值观的认同，激发其更多的社会责任感。

2.通过介绍土力学课程发展中的知名人物和重要事件，激励学生刻苦学习、不断创新，强化报效国家的家国情怀

1935～1936年，茅以升先生在主持修建钱塘江大桥的过程中，遇到桩难以打入土中以及沉箱下沉时发生歪斜等问题，这使他深感土力学的重要性，此后便经常与土力学创始人Terzaghi通信，探讨土力学问题。1939年，时任我校校长的茅以升先生就在校开设土力学讲座，开国内讲授土力学之先河。1950年，留美归来的吴炳焜教授在我校继续讲授土力学课程，随后相继筹建了土力学实验室、土力学地基及基础工程教研室，1958年，他主持编写出版了《土力学地基和基础》，在当时影响很大，除为各铁路高校广为采用外，也是当时铁路建设过程中土工问题的重要参考资料，深受广大工程技术人员的欢迎，直到70年代还供不应求。1980年，刘成宇教授主编出版了《土力学和基础工程》，1990年，又将原教材分为《土力学》和《基础工程》两本教材，并在国内铁路高校得到了非常广泛的应用。这些发生在身边的人物和事件，学生更能感同身受，也更易激励学生刻苦学习、不断创新，强化为校争光、为国争光的家国情怀。

3.通过分析国内外典型工程案例的经验和教训，引导学生树立正确的价值观，明晰岩土工程师的职业道德和社会责任感，培养学生的工匠精神

土力学是一门实践性、应用性很强的课程，自2002年我国实行注册土木工程师（岩土）执业资格制度以来，土力学一直是注册土木工程师（岩土）执业资格考试最重要的考试科目。因此，在土力学课程教学中，除了讲授专业知识外，必须要引导学生树立正确的价值观，明确岩土工程师在工程勘察、设计及施工中的科学性、严谨性及职业道德的重要性，牢记岩土工程师的职责和应有的社会责任。例如，讲授地基承载力时，可以加拿大Transcona 谷仓倾倒、美国Fargo谷仓或上海闵行区某住宅小区13层在建楼房倒塌为例，详细分析事故产生的原因、事故的教训、勘察设计需要改进的地方，加深對岩土工程师应承担的责任的理解;也可以修建于隋朝的赵州桥为例，分析如何能以并不十分适宜作地基的砂黏土来作推力很大的拱桥基础地基的成功之处，除叹服古人的设计巧妙，也有助于培养学生的工匠精神。

4.把专业知识的讲授适当延伸，引导学生以历史唯物主义和辩证唯物主义的理论看待、处理土力学及岩土工程问题

土力学虽然是一门力学课，但其研究对象是土，远比其他如混凝土、金属、等材料复杂，这是因为土是岩石风化而成的颗粒堆积物，是固、液、气三相的混合物，而固相的矿物成分、颗粒大小、组合方式又千差万别，任何一项的变化都会对土的物理力学性质产生影响。就目前来看，土力学仍是一门科学+技术+经验的课程，要采用理论+试验+经验的学习方法，引导学生除认真学习理论知识外，还要加强工程、实践经验的各界。若学习中一味追求严谨的逻辑推理就容易陷入困境。例如，讲授土的工程分类，一般会讲到《土的工程分类标准》（GB/T50145-2007）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）两本规范中的土的工程分类方法^[5～6]，这两本规范均为现行规范，均是住房和城乡建设部发布，但关于土的分类方法却不全相同，因此，教学时就需要对两种标准优缺点进行比较分析，使学生了解这两种源于不同国家规范体系的土体分类标准在中国工程界并存使用的原因，引导学生以历史唯物主义方法看待土力学中的问题。又如，讲授土和地基中的应力及分布，要充分理解建筑结构体系的整体和部分的辩证关系，充分理解地基强度提高的成本与安全相对关系，在分析具体的地基应力时，必须要坚持整体与局部的有机统一，引导学生以辩证唯物主义的理论处理相应的问题。

三、土力学课程思政的教学设计实例

下面以土坡稳定中的传递系数法为例介绍课程思政的教学设计，共讲授传递系数法的来由、传递系数法计算原理和传递系数法的应用3个方面的内容。其中，在传递系数法的来由中可以融入大量的思政元素。

1.传递系数法的形成背景

传递系数法也叫不平衡推力法，是我国独创的边坡稳定性分析方法，是由我国科研工作者在长期的工程实践中提出来的。

西南地区，尤其是宝鸡-成都铁路修建，出现了很多的复杂地质灾害。而新中国成立以前，我国铁路大都修建在地质条件比较简单的地区，铁路建设者对工程地质和岩土工程的重要性及地质勘测工作是陌生的。解放以后，我国要在西南、西北地区修建铁路，其地质条件恶劣，滑坡等地质灾害频发，而我们对此还没有足够的科技能力去解决这个问题。

思政元素挖掘：我们党之所以能够历经考验磨难无往而不胜，关键就在于不断进行实践创新和理论创新。伟人的高瞻远瞩，提出了时代的需求。邓小平提出：国家百废待兴，但为了开发祖国内地资源，加强西部地区经济建设和国防建设，打开通往西部的屏障成为当务之急。

2.不平衡推力法的提出

欧美国家已发展有一系列的针对边坡稳定分析的条分法，但都要是基于黏性土的。日本滑坡研究成果较多，主要是考虑地震的。对于建造在西南山区的铁路，地质复杂，滑坡滑面形状多样，不能够完全照搬西方经验。通过技术攻关，我国科技工作者首创了适用于复杂滑面形式（如折线形）的传递系数法。

思政元素挖掘：对待马克思主义经典著作和世界社会主义运动的历史经验，要坚持学习和运用，但决不能脱离中国具体实际而盲目照抄照搬。

3.滑坡推力计算

由于当时还没有大量采用计算机，甚至是计算器，为了使不平衡推力法具有可操作性，我国科研工作者又创造性地提出了滑坡推力的计算方法，设计制作了计算盘，解决了大量计算的问题。

思政元素挖掘：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。在激烈的国际竞争中，惟创新者进，惟创新者强，惟创新者胜。

4.总结

土木工程科学研究须着眼于国家重大需求，在实践中寻找课题，勇于探索，敢于创新，最终回到实际中解决工程问题。只要我们充分发挥创造性，不脱离实践，是可以提出任何解决问题的方法的。

思政元素挖掘：实践证明，我们中华民族具有无限的创新能力，可以办成各种看起来不可能办成的事情。我们应该有这样的文化自信。对于即将开工建设的川藏铁路，我们也一定会建成。当然，需要同学们励精图治，学好知识，不断创新。

四、结语

西南交通大学的土力学教学可上溯到上世纪30年代，在长期的教学实践中，土力学课程的教师始终未忘“教育强国”之初心，牢记“教书育人”之使命，并以实际行动履行着自己的神圣职责。为适应新时代中国特色社会主义建设的需求，我们以培养知识和道德、技术能力与社会责任并重的人才为目标，构建了新的土力学课程体系，形成富有特色的教学方法。在教学的各个环节中，除专业知识的传授外，还将各种积极的思想政治元素有机地融入。针对土力学具有强烈工程背景的特点，将我国自古至今，特别是改革开放及进入新时代以来在土木工程方面的建设成就，以及我国学者对本学科发展的贡献贯穿于整个教学中，极大地激发了学生的自豪感和学习热情。通过对成功和失败案例的学习，使学生充分认识到作为一个岩土工程师所应具有的精益求精的工匠精神和应承担的社会责任。上述教学方法取得了良好的教学效果，成为本专业中学生评价最高的课程之一。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等學校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].[2020-06-01].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html

[2] 候新平，王梅，高博文.在“土力学”课程教学过程中进行德育教育的思考与实践[J].中国建设教育，2018（3）：51-53.

[3] 于贺，鲁丽华.土木工程专业课程思政的实践路径研究[J].中国多媒体与网络教学学报，2020（4）：60-61

[4] 张天航，张鹏，郑元勋，等.高校土木工程类专业课程思政的实践与探索[J].高教学刊，2020（19）：172-174.

[5] 中华人民共和国国家标准.土的工程分类标准GB/T50145-2007[S].

[6] 中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011 [S].

作者简介：张俊云（1974-），男，山西曲沃人，博士，副教授，主要从事岩土工程的教学与科研工作，研究方向：边坡工程。冯君（1977-），男，四川渠县人，博士，副教授，主要从事岩土工程的教学与科研工作，研究方向：边坡工程。杨涛[通讯作者]（1973-），男，四川渠县人，博士，副教授，主要从事岩土工程的教学与科研工作，研究方向：边坡工程。

基金项目：西南交通大学2020年本科教育教学研究与改革项目（项目编号：20201002）。

作者：张俊云 冯君 杨涛

土木工程土力学教学设计论文 篇3：

对开口型土力学理论与试验教学方法的再认识

摘要：

土力学是解决土工问题的基础理论，但是其理论大多来自试验和对工程问题的高度抽象，因此其应用条件的限制较为严格，在解决实际工程问题时，土力学理论往往存在缺陷，这就是土力学理论的开口性。对开口型的土力学理论，除了课堂教学以外，一定要注重试验教学和工程案例教学。通过课程教学经验的总结，结合当前人才培养的需求，对实验室改革、探索性试验组织的方法和工程案例教学的有效途径进行了探讨。

关键词：土力学；开口理论；实验教学；案例教学

10052909（2014）05007604

近年来，城市建设中发生了一些重大工程事故，造成了国家财产损失甚至人员伤亡，形成了恶劣的社会影响。例如，某软土地区地铁隧道冻结法施工因冻结失效而发生的坍塌事故；某软土地基地铁车站基坑因土体扰动、支护不及时等而发生坍塌；某新建高层住宅因临近地下车库开挖区（未支护）和堆土的双重影响而骤然倒塌等。这些事故都涉及典型的土力学问题。如果事故相关工程人员能够对工程中涉及到的关键土力学问题事先作出合理准确的判断，这些事故发生的可能性将大大降低。

土力学是土木工程专业的重要基础课程之一，土力学的原理和概念应该像科普知识一样贮存在工程师的记忆中，成为土木工程师知识库中的一个重要内容，这样才能在关键问题上发挥作用，更好地为工程实践服务。因此，土力学的教学既要注重土力学问题的计算分析方法，又要注重对土力学概念的深刻认识和对土工问题的合理分析，以便能够在宏观上对工程问题作出准确判断。学习土力学，不单纯是为了会计算，也不是为了强化结论，它是提升工程人员对地基问题分析和宏观判断能力的重要训练。

土力学的理论是开口型的理论。所谓开口型，指的是支撑土力学的三大理论[1-4]：渗透理论、压缩固结理论和强度理论，都带有很强的局限性、存在原始误差。用这些理论方法计算再精确也无法弥补原始误差带来的不准确，有些时候甚至是很不准确。而原始误差来源于这些理论建立时所依据的基本假设或使用条件。因此，土力学的教学不应该是单纯教会学生计算，而应该是教会学生去思考，教给学生分析土工问题的思路和现有的较合理、可行的解决方法。

土力学的三大理论都来源于试验，因此，试验对于土力学的教学至关重要。传统的土力学试验属验证型，即已知试验结果的发展规律，再做实验寻找固定公式的参数。但是，从认识土力学的角度讲，土力学试验应该是探索性的，即在未知土的力学特性的情况下，通过试验寻求土力学特性的规律和影响因素。

通过对比国内外一些知名高校土力学教学情况发现：虽然土力学的教学内容各地区差别并不大，但是土力学的教学安排和教学方法有所不同，直接影响着学生的学习效果，从而影响学生从业后对土力学理论的理解和应用[5-9]。为此，我们在从事土力学教学和科研工作的基础上，通过对土力学的思考和对学生学习状况的调查了解，以及从土木工程师对土力学知识的需求的角度出发，对土力学中的理论教学和试验教学进行了再认识，以期为土力学相关内容教学方法的改进提供有益参考。

一、土力学的理论特点——开口性

土力学的理论是开口型的，指的是传统的土力学理论都是有缺陷的。比如，渗流理论的基础是达西定律，但是达西定律是根据常水头砂土实验得出的结论，它适用于描述水的流速较小、符合层流条件（雷诺数较小）的孔隙材料的渗透规律，并假定土在渗流的过程中孔隙特征不发生变化（渗透系数为常量），这与很多涉及到渗流问题的地基状况并不完全符合。再比如，太沙基的一维渗流固结方程，求解后可以得出结论，初始附加应力的大小对土层的压缩量有影响，但对土的固结过程没有影响。这个结论是在大面积加载的条件下得出的，对于工程中更普遍的三维和二维加载的地基而言，这个结论是不真实的。还有，土的抗剪强度理论——库仑定律，它从砂性土的直剪试验归纳而来，尽管被推广应用于各类土的抗剪强度规律，并对土的抗剪强度指标取值和影响因素也有很多研究成果，但是库伦定律的应用还是有误差的。由此可见，当前土力学理论还带有很多附加的使用条件，还有很大的发展空间，是开口性的。

然而，土力学的理论是开口的并不意味着土力学的理论不可以应用于解决实际工程问题，只要在合理的条件下，在工程误差允许的范围内，传统的土力学理论，因为其精简、容易理解，在土工实践中仍然发挥着巨大的理论指导作用。可是，从学习的角度讲，对于习惯于理性思维和采用数学公式解决工程问题的学生而言，土力学“真真假假”的开口理论使他们难以把握，甚至由于土力学计算的误差使有些学生对土力学的理论失去了信任。在学习中，他们对土力学的理论一方面表现得过于严谨，不敢“越雷池一步”，甚至有的由于难于理解，为了考核的需要而死记硬背；另一方面，在进入工程单位实习和工作时，又很容易陷入经验主义，在需要作出判断和选择的问题上，有时反而背离了土力学的基本原理，以至于在工程实践中留下安全隐患或造成不必要的浪费。

总之，由于土力学理论的开口性特点，在土力学教学中，应该区别于较为严谨的课程理论（如弹性理论、材料力学）的授课方法，在关注理论计算和注重结论的同时，还必须加强理论建立方法和结论适用条件的分析，增加值得讨论的内容。

二、从当代高校环境和学生特点对土力学教学方法再认识

随着高校建设经费的逐年积累、校园信息化的推进以及学生基础教育程度的提高，现代土力学的教学环境得到了很大改善，主要表现在以下几个方面。

一是，试验设备充足。经过多年教学和科研的积累，很多高校土木工程学科的土工试验设备有了改进和补充，不仅在数量上有所增加，更是在儀器种类、性能和精度等方面有了很大改进，可以很好地支撑土力学的教学任务，并为学生提供自主试验的良好条件。

二是，学校信息化程度大大提高。计算机技术的迅速发展和网络技术的普及，为高校学生的学习提供了更广阔的途径，也为学生了解和跟踪典型工程实例提供了更多的信息平台。这为开展互动式、全天候的土力学教学提供了便利。

三是，教师专业素质不断提高。中老年教师的经验积累和青年教师的补充，大大提高了高校土力学教师队伍的整体专业素质。一方面表现在土力学教师与学生的比例不断提高，教师可以更自主地开展多种形式的教学活动；另一方面，由于高校教师大多具有从事科研工作的丰富经验，而且越来越多的教师具有海外从事科学研究的经历，加之中国土木工程行业蓬勃发展的现状，很多教师有机会参与到一些典型、重大的工程实践中，与工程联系紧密，因此，土力学教师团队不仅有扎实的土力学知识、良好的试验技术和计算能力，而且还可以获得很好的岩土工程案例，为丰富教学內容、拓展教学方法奠定了良好的基础。

四是，学生的综合能力提高。在计算机时代和信息化时代的大环境下，当代高校学生具有较为开阔的专业视野，有跟踪热点工程的意愿，甚至有些学生有浓厚的科研兴趣。现代土力学教学中应该注重培养学生的探索能力，结合学生的求知意识，将学生的被动学习（课堂知识的灌输）和主动学习（课外试验及案例分析）有机结合起来。

但是，现有高校的土力学教学仍然延续以课堂授课为主、验证性试验为辅、课后进行计算练习的传统教学模式。这样做虽然方便高校教学管理，便于规范化教学和评估，但是对于像土力学这类开口型理论，其教学方法还有待改进。

总之，高校的土力学教学环境已经大大改善，教师和学生都对土力学的开口理论的教学方法的革新有所准备。开设开放性、自主探索性试验和工程案例讨论式教学是完全可能的，而且应该是更有效的。为此，在满足现有教学规范的基础上，可以对现有土力学的教学方法进行改进和补充，主要包括开放性试验与自主探索性试验，工程案例讨论式教学两个方面。

（一）开放性试验与自主探索性试验相结合的试验教学

土力学的理论大多是从试验中来，因此，试验教学是土力学课程学习中不可缺少的重要环节。目前，土力学试验往往由教师安排，在相关知识点授课结束后，集中安排学生实验，即将参加实验的同学按3～4人分成组，由教师指导操作几种典型实验，课后完成实验报告。这种试验教学虽然让学生接触到了土工试验，但局限性明显，主要包括以下几个方面。

一是，试验内容单一。目前土工教学试验主要是土的物理特性试验、土的压缩试验、土的直接剪切试验和三轴压缩演示试验。可是，近十几年，由于办学条件的改善，大多数高校的土工仪器和土工试验的种类都有增加，除了传统的教学试验仪器外，各高校土工实验室大多配备有与土的渗流和土的变形与强度相关的特色试验仪器。相比之下，土力学的教学试验内容过于单一，不能满足学生土力学综合知识和能力提升的需要。

二是，试验是验证性的。现有的土力学试验在讲授完相关土力学知识后进行，是一种已知结果的验证性实验。但是，土力学的理论是开口性的，土工程特性都是受到多种因素的影响，要想更好地把握土的力学特性，试验应该是探索性的，这样更有利于发挥学生的求知能动性，以便通过分析和比较，让学生在认识现有土力学理论合理性的同时，认识它们的局限性和可发展性。

三是，实验室封闭式，既浪费又拥挤。由于土力学试验安排相对集中，需要多组同类型的试验仪器才能完成土力学的教学任务，因此，土力学实验室往往需要批量购置试验仪器，故需占用较大的试验空间；而试验结束后，大部分的试验仪器闲置，试验室封闭等待下一年度的试验教学任务，这无疑造成空间和仪器闲置。另一方面，有些高校的土力学实验室中研究生试验和本科教学试验常共用仪器和实验室，在时间安排上会产生冲突，造成一方的试验必须停止“让行”的局面。

鉴于此，提出开放实验室，增加探索性试验的可行性构想，主要建设内容如下。

一是，开放实验室。所谓开放实验室，指的是不集中安排学生试验，由学生根据自己的学习计划和实验室登记情况提前预约试验时间，按预约时间完成计划试验项目，为此实验室要保持对学生开放（包括周末和晚上），以保证试验需要。开放性实验室的好处在于不需要购置很多同类试验仪器，同种试验仪器可以错时使用，而不同的试验仪器可以同时使用，提高试验场地和仪器的使用效率。只要提前预约，合理安排，研究生试验和本科生教学试验可以穿插进行，互不影响，且可以在试验时互相学习、讨论。

二是，选择性地开展探索性试验。所谓探索性试验，是指由教师设定试验题目，由学生选择完成非常规型的试验项目。针对不同层次的学生，教师可以根据学校土工试验仪器配置情况，适当布置一些非常规项目的试验供学生选择。例如，学习土的抗剪强度，可以让学生分别完成直剪试验（可分组完成快剪、固结快剪和慢剪）、无侧限压缩试验、三轴试验（可分组完成不固结不排水、固结不排水和固结排水试验），让学生共享不同的试验结果，共同分析试验数据，以加强对土的力学特性的思考和认识。

三是，设计课程演示试验。对有条件的实验室，教师可以设计一些典型的土工试验供课程学习时演示，可以加深学生对课程内容的理解。例如，笔者曾在某国外高校旁听土的渗透性课程，教师设计了均质砂土堤坝渗透试验槽和临界水力梯度装置，在课程中给学生进行渗流演示，试验虽然简短，但给学生留下深刻的印象。

总之，对于以试验为基础的开口性的土力学理论，其教学设计中一定要重视试验课程的安排和设计，这不但可以增强学习效果，而且对培养学生的求实意识、探索精神和实际工作能力大有裨益。

（二）工程案例分析的方法

在我国当前土木工程建设的大环境下，与土力学教学相关的工程案例非常多，既有影响力较大的重大工程案例，也有地区性特色鲜明的土工案例；有成功的案例也有失败的教训。例如，在土的渗流与破坏方面，有土石坝、堰塞湖、基坑管涌等成功与失败的工程案例；在地基沉降与变形方面，可以将软土地基上高速公路的桥头跳车问题作为案例；在边坡稳定性方面，可以将基坑边坡设计与施工作为工程案例，等等。

对开口型的土力学理论教学而言，案例教学具有特别的意义[10-15]。通过案例分析，一方面可以帮助学生梳理出关键的岩土工程问题涉及的土力学知识，既认识土力学理论的适用性，也了解其局限性；另一方面，可以将土力学知识与诸多工程的设计和施工联系起来，强调理论联系实际，将知识和能力融为一体。

实施案例教学要重点把握以下几点。（1）精心选择案例。一个工程往往是很多不同门类知识和技术的综合体，教师首先要选择适合某一类土力学问题的典型工程案例，它可以是一个完整的工程，也可以是工程中的某一部分内容。（2）抽象出土力学分析模型。教师在设计教学案例时，应该初步抽象出土力学问题的基本模型，以便在课堂上更好地组织和引导学生讨论。（3）问题设计。针对提出的土力学分析模型，提出一、两个与工程建设相关的关键问题供学生讨论并引导学生用土力学的方法去解决。（4）问题总结。对成功的案例，土力学解决的问题也不是精确的；对失败的岩土工程案例，其中一定发生了违背了土力学的基本原理的错误。所以，问题总结对学生认识土力学的基本理论及其开口的特性非常重要。

总之，案例教学要强化问题设计，要注重讨论，要能够总结出土力学原理的应用方法和实用价值。规划好的案例分析并不需要花很多时间，却能收到画龙点睛的作用，加深学生对土力学原理和概念的理解。

三、结 语

土力学理论具有开口性的特点，因此土力学的教学应该区别于以灌输课堂知识为主的传统教学方法，应该增加探索性的学习和讨论式的学习内容。

在试验教学中，除了传统的验证性试验内容以外，我们还提出了开放实验室和增加探索试验的可行性构想；在课堂教学中，针对典型的土力学问题，可以适当增加工程案例的教学讨论内容。

需要指出的是，尽管开放试验室和增加探索性试验是可行的，这对高校的实验室管理提出了一定的挑战；而且，工程案例教学因为没有定式可循，也需要任课教师用心设计。所以，土力学开口型理论的教学方法还值得不断地实践、认识和完善。 参考文献：

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Recognition of the teaching method of openended theory of soil mechanics

HU Minyun， XU Sifa， CHEN Yu

（College of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014， P. R. China）

Theory of soil mechanics is a sound base of geotechnical engineering， but most of the theories in soil mechanics are limited and open ended because they are based on simplified tests and are highly abstracted from practical models， leading to errors when being used to solve ground problems. According to its character of being open ended， the teaching and learning process of soil mechanics should stress on laboratory test and case study， as well as formal lecture. Based on writers’ experience in soil mechanics teaching， the reorganization of laboratory， establishment of exploring test and suggestion on typical case selection and preparation were discussed here.

（編辑 梁远华）

作者：胡敏云等