基于一流专业建设的土力学课程产教融合教学体系构建与实践
唐毅，王家全，张文海，王恒通
(广西科技大学 土木建筑工程学院， 广西 柳州)
摘 要： 针对一流专业建设要求，以学生为中心，围绕提升学生运用土力学理论的能力，土力学课程改革采取虚实结合、产教融合的教学模式，在理论教学、实验教学和工程实践教学等方面进行改革，增强学生的综合实践能力和创新能力，对接工程行业对土木工程毕业生在土力学理论应用、勘察试验等工程能力要求。
关键词： 虚实结合；产教融合；教学改革；土力学
一 前言
国家针对人才培养与产业需求不匹配问题，2017年12月提出将产教融合贯穿人才培养全过程，全面推行校企协同育人[1]；同时随着工程教育专业认证的大力实施和“六卓越一拔尖”计划2.0的稳步推进，特别是卓越工程师教育培养计划2.0，是“卓越工程师教育培养计划”的升级版[2]，均对产教融合协同育人提出了更具体要求。高校依据“卓越工程师教育培养计划”的特点及目标，推进一流专业建设，在课程教育体系上做了创新和改革。土力学是利用工程力学的方法来研究土的应力应变及强度的一门应用学科，它作为土木工程专业的主干专业基础课程，具有很强的理论性、实践性以及应用性[3]，然而土力学课程传统的教学模式在理论和实验教学等方面存在诸多问题。
本文基于广西科技大学土木工程专业的专业定位—立足地方，面向基层，面向工程一线，围绕广西社会发展需要，建立产教融合的课程教学体系、构建应用型的人才培养模式，搭建协同育人的实践教学平台，采用虚实结合的教学模式，对土力学课程的教学内容和教学方法进行了探索性改革，较好的提升了学生的综合实践能力和创新能力。
目前多数研究集中于具有固定刚度特性的微纳测头[5-7]。然而，若微纳测头刚度过高，测量过程中易划伤工件表面；若微纳测头刚度过低，容易造成谐振频率低、动态响应慢、稳定性差和误触发等[8]。微纳测头的约束支撑机构是测头机械结构的主体，其刚度特性直接决定测头的整体刚度。因此，通过研究使得微纳测头在使用过程中具有最优的刚度特性，对测头性能的提升具有非常重要的理论意义与实际价值。
二 虚实结合、产教融合的土力学课程教学体系构建
以学生为中心，围绕提升学生运用土力学理论的能力，增强学生的综合实践能力，土力学课程改革对接工程行业对土木工程毕业生的勘察、土工试验及土体强度、变形特性的要求，采取虚实结合、产教融合的教学模式，分别进行理论教学、实验教学和工程实践教学改革，图1为一流专业建设的土力学课程教学体系构建图。
图1 一流专业建设的土力学课程教学体系构建
（一）理论知识课堂教学
传统的课堂上，大多数老师都是采用“满堂灌”的方式，把土力学的所有理论和知识点都事无巨细地讲一遍，然后课下再留作业。这种教学方法虽然有一定的效果，但是难免过于枯燥，学生们理解起来也比较困难，结果会导致他们失去学习土力学的主动性，并且也只能在课堂上记住，课下很快就会忘记。鉴于这种情况，从两个方面进行改革：
（1）课堂上在讲授理论知识适时插入相关典型工程案例，以便学以致用。学生们对工程案例都比较感兴趣，所以课堂中要多使用工程实例来增加学生们对土力学概念和理论的理解，例如在讲到土的抗剪强度理论和地基承载力时，可结合2009年上海莲花河畔的一栋在建13层住宅楼整体倾倒的工程实例；在讲到土的渗透破坏时可结合2000年西藏易贡地区发生的巨型滑坡和1972年香港发生的宝城滑坡等。具体方法：①根据课程学习内容，挑选出能够使用土力学基本概念和理论来分析计算的典型工程案例，大部分案例挑选地方合作企业的工程实例；②在课堂上带领学生分析案例，同时引导启发学生，让学生主动思考该用哪些土力学知识来分析；③总结案例中所涉及到的知识，并对工程案例中所存在的问题分析，探讨解决措施。这种方法可以使老师与学生之间的互动增多，让学生真正参与到课堂中来，不再只是被动的接受知识，这样更能增强学生对理论知识的理解和记忆，从而达到教学目标，提高教学效果。
中国经济发展模式的转型依赖于中国原始创新能力的形成。对于如何形成原始创新能力，很多人认为是资金投入不足的问题，以为只要增加货币资本的投入，中国的原始创新能力就会自然形成。其实这是一个错觉。我们需要认识到，中国原始创新能力形成的关键要素是人而不是钱，国家的原始创新能力直接与人力资本的创新能力相关。在信息化、全球化、知识化的产业结构主导的现代世界，能够从事原始创新型的人力资本质量与数量，决定一个国家的原始创新程度，从而决定国家的强弱。中国原始创新能力形成的关键在于是否具有越来越多的原始创新型人力资本。为此中国需要进行原始创新型人力资本的制度建设，主要有六个方面。
（2）结合专业认证和一流专业建设，实施“课证融合”教学模式。安排具有丰富实践经验的教师，结合就业岗位和工程设计施工一线对土力学的要求，并且针对国家执业资格考试（如国家注册土木工程师）中土力学知识部分有重点的授课，这样不仅培养了学生工程意识，同时也缩短了学生就业适应期。
（二）实验教学
（1）为了使学生能够充分理解实验的目的，方法及操作流程，实验课之前老师提前把相关的土工实验规范发送给学生，同时进行讲解，并要求学生将试验操作指导书与规范对比，查找两者之间的不同与联系。其次，把实验课程跨度延长，允许学生在两个月内的多个时间段申请试验，这样可以最大限度的保证每位同学都有试验的机会，并且在时间上也更宽裕[6]。
针对上述问题，进行以下改革：
榆盘人洋芋种得好，吃得也精彩。从最简单的野外地锅烧洋芋，到农家灶台的水煮洋芋；从炒洋芋丝、炒洋芋片、烧洋芋丁、油煎洋芋、洋芋擦擦、洋芋馍馍，到相对复杂的手擀洋芋粉条、洋芋粉团，再到洋芋炖豆腐、大盘鸡炖洋芋疙瘩，榆盘人总能在平凡的生活中吃出别样的味道。
土力学理论大部分是通过试验总结得出的，所以试验部分对学生显得尤为重要[4]。实验教学中，很多学生思想上对土力学实验并不重视，认为土力学实验只是土力学学习的一小部分，对所做实验简单应付，实验报告也不认真对待，这也使得土力学实验没有起到应有的作用。学校在安排实验课程方面也存在一些问题，如实验课时安排过少，试验仪器数量不足，学生实际操作的机会少，时间短等等，这些问题直接导致学生做实验只是简单的机械操作，没有仔细认真的观察实验现象，对实验中出现的问题也不能细致的思考。此外，值得注意的是由于整个培养方案学时的压缩，土力学实验实际操作时间较短，像土的筛分、土的比重、土的含水率、饱和土样的制备、土的抗剪强度等这些基本物理力学性质试验学生都没有能够理解和掌握操作规程和方法，导致学生进入研究生学习阶段后，仍无法独立开展土工试验，甚至对一些结果的判别缺少必要的认识，试验步骤和数据分析错误，导致试验结果错误[5]。
定容后的样品经电感耦合等离子体质谱仪测定，K、Ca和Mg元素选择丰度较高、干扰较少的同位素为测量对象，对应分别为39K、44Ca和24Mg。同时选择45Sc为内标。通过内标法定量，以待测元素与相应内标元素响应值之比对待测元素浓度用最小二乘法进行标准工作曲线拟合，再计算出卷烟烟丝样品中的K、Ca和Mg元素的浓度。
（2）依托我校省级土木建筑工程虚拟仿真实验教学中心，将虚拟仿真技术引入到实验教学中。虚拟仿真实验具有很多优点，可以让学生在短时间内重复操作，节省出很多等待的时间以及物质成本，特别是对于那些比较复杂的实验，能够大幅度提高实验效率。例如采用离散元方法PFC模拟土体的静三轴试验，通过设置合理的参数及边界条件，可完美拟合与室内静三轴试验一样的应力应变曲线，同时直观显示土体加载剪切变形过程，进一步改变土体的密度、孔隙比等参数，深入了解土体剪切强度及变化规律，虚拟仿真模拟节省了大量实验时间，有效提升实验学习效果。虚实两方面的实验改革不是独立的，是互补的，虚实结合下的实验教学改革更能提高学生的操作技能，以及对实验原理的理解。
（三）工程实践教学
实践教学在土力学课程的学习中占比重较小，而工程实践教学甚至可以说没有。所以进行改革时，一方面适当加大土力学实践教学比例（包括校内与校外实践教学）和理论知识综合性应用实践环节的比重，设计与土力学课程培养目标相符合的实践课程项目，形成与专业培养目标相适应的土力学实践教学体系，同时引入信息化实践教学内容及校企深度融合的实践教学内容，加强学生创新意识的培养，保证实践教学环节的质量，提高学生实践操作能力。如直接与合作勘察企业对接，以实际工程勘察项目为依托，与勘察企业联合开展勘察报告内容对应的室内实验，让学生进一步加深土力学理论知识，对接实践操作，满足工程行业的能力需求。另一方面，在学生的课程实习和毕业实习等实践教学中，强化与企业的合作，充分利用工程企业的优势资源，可以选取地基、挡土墙等施工现场进行教学，由企业指导老师结合现场实际工程进行讲解，把书中的理论知识具体到工程中，分析中间涉及到的土力学知识。比如：在路基施工现场，可以根据施工图纸及施工检测数据，认识土体相对密度及压实性能等等。
三 结语
土力学作为土木工程专业的重要专业基础课程，对学生的工程实践和进一步学习深造有着重要作用，通过重组教学内容，对接行业需求，虚实结合，产教融合，推进土力学教学改革，加强学生对土力学的理论学习与实践，充分调动他们的积极性与创造性，并培养出学生的理论与实践结合能力、思考解决问题能力与工程应用能力，有力支撑一流专业建设的目标。
参考文献
[1] 国务院办公厅. 国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见（国办发〔2017〕95号）[EB OL]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-12/19/content_5248564.htm， 2017，12，29.
[2] 朱正伟，李茂国.实施卓越工程师教育培养计划2.0的思考[J].高等工程教育研究，2018(01):46-53.
[3] 王安辉，余沛，张智慧. 应用型本科土力学教学改革探索与实践[J].科教文汇(中旬刊)，2016(04):58-59.
[4] 王银梅，张永波，李兵. 土力学实验教学的改革与实践[J].教育教学论坛，2016(34):262-263.
[5] 高磊，龚云皓，宋涵韬. 土力学实验教学中存在的问题与改革建议[J].实验技术与管理，2017，34(07):200-206
[6] 胡顺洋. 基于工程应用的土力学实验开放式教学改革探索[J].高等建筑教育 ，2018，27(04):122-125.
Construction and Practice of Production-teaching Integrated Teaching System of Soil Mechanics Course based on First-class Specialty Construction
TANG Yi， WANG Jia-quan， ZHANG Wen-hai， WANG Heng-tong
(College of Civil and Architectural Engineering， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， China)
Abstract: In response to the requirements of first-class professional construction, focusing on students-centered and improving students’ ability of applying soil mechanics theory, the curriculum reform of soil mechanics adopts a combination of virtual and practical, integrated production and education, and reforms in theoretical teaching, experimental teaching and engineering practice teaching. To enhance students’ comprehensive practical ability and innovative ability, and to meet the engineering ability requirements of civil engineering graduates in the application of soil mechanics theory, geotechnical investigation and testing.
Key words: Virtuality and reality combination; Integration of production and education; Teaching reform; Soil mechanics
本文引用格式： 唐毅，等.基于一流专业建设的土力学课程产教融合教学体系构建与实践[J]. 教育现代化 ，2019，6(59):120-121，131.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.59.043
基金项目： 广西高等教育本科教学改革工程项目(一流课程建设及专业认证背景下土木工程实验课程模式研究与实践)，广西研究生教育创新计划项目(JGY2019140)，广西科技大学教育教学改革研究项目，广西科技大学研究生核心课程建设项目。
作者简介： 唐毅，女，硕士，助理研究员。
通讯作者： 王家全，男，博士，教授，主要从事土木工程教学与科研工作。
标签：虚实结合论文; 产教融合论文; 教学改革论文; 土力学论文; 广西科技大学土木建筑工程学院论文;