教育教学论坛

一、课程教改背景

土力学课程在高校的土木工程、水利工程、交通工程专业培养方案中安排课时较多，课表学时一般56-64学时，约3.5-4学分。课表学时中包括教学实验课时8-10学时。我校海洋工程专业具有深厚石油开发行业背景。海洋工程专业本科生培养方案中另安排有岩石力学一门必修课。海洋土力学安排为选修课，课表学时也从早期56学时缩减为40学时，其中教学实验由8学时缩减为4学时。

海洋岩土力学是海洋工程专业一门专业核心基础课程。本课程特点可归纳为：“少、多、强”。学时少、内容多、知识点琐碎，在实践中应用强大。几乎所有工程问题都离不开土的受力和变形。

本课程包含经典土力学基本理论，以及与土力学三大问题相关联的工程应用部分。前修课程为材料力学、弹性力学、流体力学、工程地质学。此外，由于土体为碎散性材料，在前期所连续介质力学基础上，做了大量简化假定。故而本课程除强调理论学习，很重视实验能力与工程实践经验。

目前教育部对本科生培养强化基础弱化专业，对专业课程学时大幅缩减是大势所趋。课堂教学课时有限，课程内容繁多，是本课程的难题。如何在课时大幅缩减的背景下，完成必要的教学任务，达到预期教学效果？改进传统的依赖教师课堂讲授的模式，充分发挥学生的主观能动性。将一部分课堂内容转移到课外，由学生利用课外时间来完成，是进行课程建设完善教学的初衷和目标。

二、课程教改探索

（一）结合课程特点开展课外科技创新

海洋土力学课程内容主要包括饱和土力学经典理论。课程的理论分析高度简化，具有半技术半艺术的特点。并且极其强调实验能力与工程实践经验。然而，培养方案中实验设置课时少，实验的准备工作均为实验指导老师提前来完成，学生没有参与完整的实验全过程。即使是学生参与的实验环节，也受限于试验装置的数量，只能分组，由每位同学动手实际操作某个步骤。同时由于土样取样通常数量固定，学生初次操作易于失败，会导致土样不够。为完成教学任务，顺利得到实验数据，分析出实验结果，通常情况下关键的制作、加载环节多由教师操作演示，学生读数记录，甚至于学生只是旁观。如土的一维压缩固结实验、直剪实验都存在土样数量、实验设备数量有限，学生难以全程动手参与。

课堂学时少，教学实验学时少、实验室面积小、设备少。而课程特点又需要学生有更多动手实验机会、联系工程实践能力。困境中，中国石油大学（北京）教务处提出了课程建设创新创业计划，在缩减课表学时的同时，大力支持课程创新，拿出一笔经费面向学院特色专业、基础课程进行了资助。海洋工程专业海洋土力学为2016年9月第一批资助课程。项目面向本科生，利用课外时间建立课程学习兴趣组，结合专业课程开展科技创新。项目为期2-4年，以学期为时间节点进行项目总结。

（二）结合科创项目开展课外自主学习

科创项目利用学生课外时间完成。主要目标是要在专业学习中，通过海洋土力学课程的课堂讲授，结合课外科创项目研究立题，开展项目式学习方式，在解决工程实践问题的同时，深入理解专业理论知识。

教师结合课程理论基础，紧密联系工程实践，整理工程中有关土的渗流问题、变形问题、强度问题三大工程问题。基于工程问题，师生共同组队开展科技创新活动，成立课外兴趣项目组。项目面向大学二年级、三年级本科生，由学生主动报名，经任课教师初步选拔，首批数十名学生在多位老师带领下，共同完成基于项目式课外自主学习方式。

学生通过项目进行了课外自主学习。自主学习内容涉及教学实验环节，需要学生全程参与。利用课外时间调研工程实践问题，撰写调研报告。以一个学期为时间节点，分别进行调研学习、数据整理、中期成果、结题汇报。多个兴趣组利用课外、寒暑假期进行理论学习、现场实践。由于结合项目进行课外自主学习，项目对学生和教师均有一定补助。自主式学习知识印象深、不容易忘记，是课堂讲授所难以达到的效果。

如2014级学生赵健男结合海洋工程作业环境，进行海底边坡稳定问题的项目调研。对由海底地震、火山爆发等引起的海底滑坡的现象，提出海底边坡稳定性研究及灾害事故预防的思路。结合课堂所学的砂土液化理论，思考海底滑坡的诱发机制，理解滑坡原因是在地震等动荷载的诱导下，导致海底松散饱水沉积物土颗粒间的有效应力减少，土体表现为液化状态。

同时结合土的抗剪强度理论，分析海底粘性土在动荷载作用下强度降低现象。海底土体的上覆水体随潮差变化使孔隙水压力或高或低，孔隙水在压力差作用下发生渗流，引起海底边坡破坏。

还有部分同学结合海洋油气开发，调研天然气水合物分解对海底土强度失效的影响。天然气水合物与固体颗粒相互胶结增强了水合物沉积层的强度。当海洋资源开发作业中，天然气水合物的温度、压力等外部条件改变，水合物分解释放。结合课堂上的摩尔-库仑强度模型分析出，沉积层抗剪切强度减小，土体承载力降低，从而发生工程破坏等灾害。

每年面向本科生开展一定数量的科创项目，引导学生进行课外自主学习。通过提高学生对专业课程的学习兴趣，来促进教师教学积极性，提高教学质量和教学效果。

（三）课外实践反馈课堂改进教学方式

每年面向本科生开展一定数量的科创项目，以学期为节点进行项目汇报和总结。项目结合了工程实践。以学生为主体完成课外实践项目后，教师汇总为一个个生动的教学案例，并将这些教学案例引入课堂讲授，改进教学方式方法。

工程案例对于土力学课程具有非常重要的意义。将工程实际案例引入教学课堂，课堂上教师展开岩土力学理论讲授。课后学生分组参与案例设计。再返回课堂模式上对理论应用进行讨论。最后再利用课外科技创新项目解决实际土力学工程问题。这样循环往复反馈式案例教学，将原本抽象的土力学概念、土力学原理具象化。具象化的完成过程是学生思考参与的过程。改进传统的以教学讲授单一方式。课外实践反馈式教学深入了课堂教学，达到了教与的互动。同时通过工程实践设计，真实检验学生掌握课堂理论知识的程度。教学相长，师生共赢。

积极的学生自主学习也对教师的教学积极性有良好促进。教师在课堂教学中积极采用复合多样的教学方式，以激发学生学习兴趣。如课堂讲授理论公式推导部分时，采用传统的板书教学，鼓励学生做课堂笔记。在涉及工程实践问题时，则采用多媒体视频教学方式，通过给学生播放现场工程实例录像让学生获得工程实践感性认识。对部分偏向工程应用的章节课，除课外实践教学案例外还引入网上相关专题讲座、优秀的慕课视频资源。对一些现场实验或不具备条件开展的三轴教学实验等，都可以通过视频学习。通过灵活应用穿插进行多种教学模式来增强教学效果，达到预期的教学目标。

三、结语

岩土力学课程具有学时少、内容多、知识点琐碎，在实践中应用强大的特点。本课程除强调理论学习外，极重视实验能力与工程实践经验。中国石油大学的海洋土力学课程具有石油专业特色。结合专业特色，深入学习本课程理论，并将理论知识与工程实践结合，来解决工程实际问题，是我们的教学目标。教改探究着眼于通过项目研讨式弥补传统课堂教学，达到与工程实践相结合，以自主式学习反馈课堂，辅以复合多样的教学手段，教学相长，提高教学质量，提升课堂教学效率，最终使本科生专业基础课程教学达到预期目标。