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基于学情的土力学与基础工程教学改革

更新时间:2009-03-28

0 引言

2017年国务院印发国家教育事业发展“十三五”规划,指出要推动一部分普通本科高校向应用型转变。各普通高校纷纷根据自身实际情况开展应用型本科教学改革,而应用型本科教学改革的落脚点是课程的教学改革。

[α′(x+f),[y+g,z+h]] =[α′(x+f),[y+z]+ω(y,z)-h∘ρA(y)+δg∘ρA(z)]

《土力学与基础工程》课程是土木工程专业的专业核心课,学习内容涉及岩土工程的三大工程问题,即变形、强度(含稳定性)和渗流,是一门理论性、实践性和综合性很强的课程。已有许多学者对该课程的教学改革开展研究并取得一定的成果,但鲜有涉及学情分析[1-5]。学生是课程学习的主体,其对教改的接受程度及学习情况直接关系到教学改革的成败。本文立足学情,基于工程模块对《土力学与基础工程》课程内容进行重组,并结合课程教学、作业及考试方式等改革措施,进行了教学改革实践,以期切实提高课程教学效果,为学生学好后续专业课乃至今后从事岩土工程领域相关工作打下坚实基础。

1 教学目标及学情研究

1.1 课程教学目标定位

土木工程专业的培养目标是培养掌握土木工程学科的基本原理和基本知识,具有一定的外语水平和计算机应用能力,具有较强的工程实践能力和创新能力,能在房屋建筑、道路桥梁、市政等企事业单位从事各类土木工程技术与管理工作的复合型工程师。为此,本课程的教学目标应定位为掌握土力学的基本概念及原理,具有一般地基与基础工程的设计能力,并注意培养学生自学能力、分析及解决问题的能力。

1.2 学情调查分析

目前,各学校不同程度地存在大学生上课低头玩手机、睡觉、开小差等现象,甚至不乏逃课现象,平时懒散,课前不预习、课后不复习现象司空见惯,这就是所谓的学习倦怠。学习倦怠是指由于学习压力或缺乏学习兴趣而对学习感到厌倦的消极态度和行为,这不但影响学生自身的学习效果,也严重影响高校教学质量的提升。研究表明,现在大学生的学习倦怠主要是缺乏学习兴趣所致[6-8]

为了更好地与注册岩土工程师执业资格考试接轨及结合工程实际,由传统的闭卷考试改为开卷考试。该考试题目均力求贴近工程实例,不再简单考察学生对基本概念和知识点的死记硬背,更偏向考察学生对理论和知识的理解和实际工程运用,以期提高学生分析、处理工程问题的能力。同时,在期末试卷中设计一道简答题“谈谈你学习《土力学与基础工程》这门课的心得、收获或建议”,了解教学改革效果及学生对教学改革的态度。

湖泊水体是OCPs的一个重要汇集地,具有流动性小、水交换周期长、对污染物的稀释能力弱、生态系统相对较脆弱、生态平衡容易遭到破坏且不容易恢复等特点,所以较其他水环境更容易受到污染[20]。有机氯农药污染湖泊水体的途径有地表径流、大气沉降和湖底沉积物的二次释放。

2016级各班级的参评数据见表5。对2016级班集体相关属性取值进行分析,分别选取2016sx、2016xx和2016ji1作为均衡发展、偏离发展和最差发展班级的初始聚类中心点,通过实验得到基于K-means算法的聚类结果见表6,聚类方法与传统方法的优秀班集体结果对比见表7。

相关性检验结果表明,在油菜叶片和冠层图像集中,算法FIE的优势较为明显,各类算法中效果最好,表明油菜叶片表面上的主叶脉对油菜叶片氮营养诊断会产生一定的影响。

为保证建筑物挡水并节省工程量,同时保证左、右岸交通的畅通,确定麻石水电站扩建工程坝轴线与一期工程坝轴线一致。同时由于左右侧空间的制约因素较大,因此,厂房只能采用安装间与主机间上、下游的布置形式。

结合课程的特点,改变传统的作业模式,采用组长负责制的小组作业模式,将学生分为若干个小组,每个小组由组长组织共同做一份作业。作业分为不上交和上交:不上交的作业题均为课后的习题,该作业题在核对答案前检查完成情况,并根据对完答案的情况有针对性地讲解题目和知识点;上交的作业题均为经过精心设计且力求贴近工程实际的题目,且每一道题目指定一个小组负责讲解。每道题的讲解采用“小组代表讲解+小组其他成员补充及回答问题+其他小组的同学补充及点评+老师补充和总结”的方式。以期通过该方式,充分调动学生的主观能动性,提高学生的团队合作能力和分析、处理工程问题的能力。同时,作业评分采用组长给小组成员评分、老师给组长评分的方式,适度发挥学生之间相互监督与管理的作用。

第二,采取一定的措施使学生进一步认识到学习该课程的意义,进而激发其学习兴趣及热情;

通过上述学情调查可知,大部分学生重视该课程且刚开始都会认真学习,但由于该课程的特点及学生自身问题原因,导致部分学生学习兴趣逐步下降进而影响学习效果。因此,为了提高学生学习效果,拟从以下三个方面入手:

第三,引导学生将已学过的知识充分与本课程有关知识相联系,采用合适的学习方法,以期达到事半功倍的效果。

2 课程改革措施

2.1 课程内容重组

在教学过程中,针对各个模块的特点,尽量联系生活和工程实际,使授课内容通俗化,并结合复习式、问题式和案例式等教学方式,使之形象具体,易学易懂,举例如下。

2.2 教学方法改革

立足于“应用型”人才的培养目标,结合注册土木工程师执业资格考试的要求及特点,并考虑便于知识点的归纳,对该课程的内容进行合理重组,划分为七大模块:(1)岩土工程勘察模块,该模块主要涉及土的三相组成及分类、土的物理性质指标、土的物理状态指标、土的压实性和岩土工程勘察报告的识读;(2)渗流模块,该模块主要涉及土的渗透性、渗透力及渗透破坏有关的问题;(3)应力模块,该模块主要涉及土体的应力计算问题,包括土体自重应力、基底(附加)压力和地基中附加应力的计算;(4)变形模块,该模块主要涉及土体压缩性、压缩性指标、地基的最终沉降量计算及固结度问题;(5)强度及稳定模块,该模块主要涉及土的抗剪强度理论、土压力计算、地基承载力确定、挡土墙及土坡稳定分析;(6)基础设计模块,该模块主要涉及地基计算、浅基础设计和深基础设计;(7)地基处理模块,该模块主要涉及各种地基处理方法,包括换填垫层法、排水固结法、压实挤密法、强夯法、水泥土搅拌法和高压喷射注浆法等。

岩土工程勘察模块,内容涉及概念较多且抽象,较为零散,很容易使学生感觉“枯燥无味”,比如级配、密实度、稠度等概念,都比较抽象,但通过“石头、砂子和水的故事”就能很好地解释砂土的级配及密实度,通过稀饭、干饭的简单对比即可让学生理解黏土的稠度,通过填方工程案例可帮助学生理解含水量及击实功对压实效果的影响等;又如强度及稳定模块,可通过砂子从有个孔洞的桶漏出来的生活实例引出土压力的概念,等等。

亚铁氰化钾作为绿色氰源用于有机氰化反应以来,在催化剂、配体、反应介质、底物适用范围等方面取得了很大的进展[22-24]。尽管如此,以铁氰化钾为氰化剂的有机氰化反应的类型还十分有限。除了卤代芳烃、酰氯、吲哚衍生物、甲基磺酸酯类化合物等的氰化反应之外,其他类型的反应也很有限;二是研究的深度还不够,还有发展的空间。因此,仍需继续探索和深入研究以铁氰化钾为绿色氰源的有机氰化反应。

在学习应力模块、变形模块时,通过“复习式”的教学,可达到事半功倍的效果。如基底压力计算的简化方法与材料力学中偏心压杆应力计算的方法相同,从材料力学中压杆变形量的计算公式,引出土体压缩性指标和土体变形计算公式;通过复习材料力学中任意斜截面正应力、剪应力和莫尔应力圆,让学生顺利理解库伦公式及极限平衡条件。

此外,教学实践表明,第一堂课的上课效果直接影响学生对该课程的学习态度,因此要精心设计好第一堂课。通过丰富多彩的工程实例及事故讲解与展示,让学生从专业素养的角度深刻理解学习该课程的重要性,切实明白学习本课程不仅仅是为取得学分,更重要的是为了提高自己的专业素养,为了今后在土木工程专业道路上的更好发展而学习,从而激发学生主动学习的兴趣和热情,树立正确的学习观、正确的自我定位和积极向上的学习目标。

2.3 作业及考核方式改革

第一,鉴于《土力学与基础工程》具有很强的理论性、综合性且存在较多抽象的概念,应结合学生的情况进行科学合理的教学改革,减轻学生的学习倦怠,提高学生学习的兴趣;

为进一步了解学情,本研究对福建农林大学2013级和2014级土木工程专业364名学生进行问卷调查。364名学生课程学习前的问卷调查统计结果显示:(1)71.8%学生对该课程不了解、未听说过该课程,但67.1%学生觉得这门课重要;(2)55.7%学生最关心的是该课程难度和挂科补考率,26.3%学生关心课程与实际工程的联系情况及其对今后工作的作用。对2013级190名学生课程学习后的问卷调查统计结果显示:(1)13.7%学生会进行课前预习和课后复习,39.9%学生会认真完成作业;(2)62.32%学生能认真对待该课程或尽量按照老师的要求去做;(3)13.81%学生认为该课程简单,22.65%认为该课程难,8.29%认为该课程很难(其中,认为困难的主要原因有:自身学习不认真,或是数学力学基础差;该课程公式多,知识量大,知识点太多;而认为很难的主要原因是平时学习一点不认真,考前也没有复习,该课程挂科);(4)60.6%学生认为该课程的知识对今后的实习乃至工作有用;(5)24%学生反感课堂互动。

3 结语

[1]廖红建,郝东瑞,熊甜甜.加强创新人才培养的土力学实践环节教学法研究[J]. 高等建筑教育,2017,26(1):144-147.

[参考文献]

学生是学习的主体,在进行“应用型”教学改革时应从学情出发。本研究在了解学情的基础上,从2014级开始进行了《土力学与基础工程》的教学改革。教学实践表明,改革得到学生的认可和大力配合,取得了良好效果:(1)激发了学生的学习热情,帮助大部分学生端正学习态度,树立了积极的学习目标;(2)帮助学生更好地理解和掌握该课程的知识点,越来越多的学生觉得该课程“简单”;(3)锻炼学生“讲解”能力,提高了学生的团队合作能力和分析、处理工程问题的能力。

[2]雷鸣,匡希龙,谢海涛,等.彰显“应用型人才培养”特色的土力学教学改革[J]. 当代教育理论与实践,2016,8(6):51-53.

[3]张艳美,杨文东,奕雅琳,等.基于工程问题的土力学与基础工程课程建设探索[J]. 高等建筑教育,2016,25(4):74-77.

[4]孟庆娟.基于实践能力培养的《土力学与基础工程》教学改革探讨[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2012,12(3):124-125,128.

文献[10]给出了原北京水文地质一大队根据北京西郊廖公庄均衡试验场的资料,得出的几种地下水埋深和5种岩性的年降水入渗系数α,如表3所示。

[5]高笑娟,李跃辉.《土力学地基基础》课程体系及教学方法改革探讨[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2010,10(5):123-125,128

[6]畅军亮,吴丹.基于扎根理论的大学生学习倦怠研究——以X大学为例[J]. 高教探索,2016,(8):62-65,79.

[7]马兰.大学生课堂玩手机现象调查及解决对策[J].读与写(教育教学刊),2017,(4):49.

[8]严春蓉.大学生课堂“低头族”现象调查及对策探讨——以重庆某高校为例[J]. 学理论,2016,(6):98-99.

 
黄志波,吴能森,崔广强
《廊坊师范学院学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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