基于卓越工程师的《海洋工程土力学与地基基础》课程教学改革研究

殷齐麟　翟金金

【摘要】《海洋工程土力学与地基基础》是海洋工程与技术专业必修的学科基础课，对后续专业课程的学习和学生毕业后从事实践工作有重要作用。在卓越工程师背景下，把“以学生为中心”的教学理念作为提高教学水平的一个重要手段，围绕教学目标、注重实践的教学内容、新颖出彩的教学设计以及多样的考核方式等，提出改革措施并进行具体实践，充分发挥学生的主观能动性，将以知识讲解为主的授课模式转变为以科学思维、创新能力培养为核心目标的教学模式，激发学生的问题意识与创新能力，让课堂转变为学生个性特长的彰显与能力发挥的平台，取得了良好的教学效果，提高了教学质量。

【关键词】海洋工程土力学与地基基础  卓越工程师  教学改革

【基金项目】2019年度江苏省自然科学基金项目“海床联合液化对自升式平台桩基复合承载性能的影响及评价方法研究”（BK20190974）;2019年度江苏省自然科学基金项目“基于精细化耦合数值模型的台风风暴潮强度等级划分策略研究”（BK20190970）。

【中图分类号】G642.0   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2022）04-0088-03

为适应高等教育发展的新形势，推动海洋工程与技术专业“卓越工程师教育培养计划”教育教学改革的深入开展，以学生为中心，以学习结果为导向，以能力培养为核心，在保持传统的“卓越工程师教育培养计划”理念基础上[1-2]，对现有专业课程体系进行整合、优化和精简，重构2018版本科海洋工程与技术专业卓越工程师人才培养方案。依据海洋工程与技术专业课程本身知识逻辑，按照学生能力、素质培养内在规律，科学设置专业课程体系，重构专业课程体系。在专业选修课程中，增加了研究与交叉学科课程的设置，以满足学生毕业后对升学走向的需求，这也是人才培养定位和社会发展多元需求的体现。在专业必修课中设置和海洋工程装备设计、研究、制造、检验、使用、教育和管理相关的课程，以满足学生学习模块化和就业多元化的特点，在学生就业遇到海洋油气行业不景气的情况下能很快适应转入到相近行业中进行就业和深造，充分体现“以学生为中心”的课程设计思路。《海洋工程土力学与地基基础》课程的教学方式已经不能满足工程实践能力的要求，在此背景下对《海洋工程土力学与地基基础》课程的改革迫在眉睫。

1.课程目标设定

《海洋工程土力学与地基基础》是海洋工程与技术专业必修的学科基础课，通过本课程的理论教学、案例研讨以及学生自主学习，学生不仅可以熟悉和掌握海洋工程与技术专业需要用到的土力学与地基基础的理论知识（土的物理性质及其指标、土体的渗透性和渗流理论、土体应力计算及有效应力原理、土体固结变形理論和强度理论），也能够运用海洋工程土力学基本原理解决海洋工程的地基承载力和结构稳定性等相关工程问题。学生应达到的具体课程目标如下：

（1）熟悉土的基本物理力学性质，掌握渗透、固结理论，掌握地应力、水平和竖向承载力的计算方法。

（2）培养应用海洋工程土力学的基本原理和方法解决实际工程中地基承载力问题的能力。

2.教学内容设定

卓越工程师教育培养计划旨在培养海洋工程与技术专业的毕业生成为具有创新精神和实践能力的高级应用型卓越工程人才，能在海洋工程装备设计、研究、制造、检验、使用、教育和管理等部门从事技术和管理方面工作[3]。而《海洋工程土力学与地基基础》是海洋工程与技术专业一门专业核心基础课，本课程所涵盖的内容偏多，各种概念也比较庞杂，知识点琐碎，在实践中应用强大，几乎所有的海洋工程问题都离不开土的受力和变形。然而本课程的总课时仅有16学时，在学时少、内容多的前提下，为了让海洋工程与技术专业的学生掌握与海洋工程地基基础相关的土力学知识，并且培养学生的创新能力，本课程重点选取了以下教学内容，包括：

第一单元  土的物理性质与工程分类：土的三相属性;土的物理性质指标;土的液限和塑限;饱和度与海洋土的特性。

第二单元  土的渗透性与渗透破坏：土的渗透性的概念;达西定律及适用范围;渗透破坏相关的工程问题。

第三单元  土体应力计算：地基自重应力;地基附加应力的计算;有效应力的原理及应用。

第四单元  土的压缩与固结：土的压缩性与变形模量的概念;地基沉降量计算;地基固结理论。

第五单元  土的抗剪强度：土的破坏准则和极限平衡条件;土的抗剪强度及强度指标的测量。

第六单元  海洋结构物与土体的相互作用：海洋岩土工程结构;接触面摩擦属性;接触面摩擦力计算。

第七单元  桩基结构的地基承载力：静止土压力、主动土压力和被动土压力; p-y曲线及水平承载力计算;竖向承载力理论经验公式;案例分析——座底式结构物桩基的竖向承载力计算。

3.出彩教学设计

《海洋工程土力学与地基基础》课程教学内容较多，而课堂教学课时缩减较大（仅16学时），单纯的课堂教学不能让学生完全掌握所学的土力学相关的内容，仅在课堂上教学无法完成必要的教学任务，同时也不能达到预期的教学效果。改进传统的课堂教授的模式，充分发挥学生的主观能动性，有效利用高校的网络学习环境，结合混合学习理论和学科教学特点，开展线上+线下混合学习实践。

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《海洋工程土力学与地基基础》是海洋工程与技术专业的一门专业基础课，除强调理论学习，也很注重实验能力。课程实验可以让学生验证、巩固和加深课堂所学的基础理论知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、综合分析问题和解决问题的能力以及学生自主设计实验的能力，使学生养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风。由于课时的限制，没有设置实验课时，而本课程又需要学生动手实验机会，联系工程实践能力。海洋工程与技术专业向学院申请课程资助，结合课程特点开展本科生创新培养计划项目，学生在指导老师的带领下，利用课外时间进行工程实践问题的研究。

4.创新课堂教学方式

《海洋工程土力学与地基基础》课程采用线上+线下混合教学模式，学生可以通过网上在线学习平台进行自主学习，课堂教学可以一改以往“填鸭式”的教学方式，充分发挥学生的主观能动性，将知识讲解为主的授课模式，转变为以科学思维、创新能力培养为核心目标的教学模式，激发学生的问题意识与创新能力，将课堂教学由“死板沉寂”变为“活跃开放”，让学生思维“转”起来、实践“动”起来，把课本内容变成自身真正深入理解、掌握的活知识，让课堂转变为学生个性特长的彰显与能力发挥的平台。《海洋工程土力学与地基基础》特别注重工程实践经验，可以从案例型内容引入，以实际的海洋工程地基基础渗透破坏问题为例，让学生在实际工程案例中找到土力学问题——渗透破坏，从问题开始讲授土的渗透性的相关理论知识，渗透性概念、达西定律及适用范围、渗透破坏的危害，引导学生不断思考，激发学生学习的兴趣，调动学习学习的自主性。然后按照所讲授的土的渗透性相关理论知识，将学生分成几组，围绕实际的工程问题，探讨土的渗透破坏形式和渗流模式交流意见，互相启发，让学生的思维“转”起来。最后教师围绕大家的发言，再进行课程总结，这种以学生为中心，以教师为辅导的课堂教学方式充分调动了学生学习的热情。通过科学合理地组织案例讨论、互动式教学，充分调动学生的积极性，将提问、启发、灌输、辩论、讨论融为一体，培养学生的自信心和各种综合能力，提高课堂教学效果。

5.考核模式选择

《海洋工程土力学与地基基础》的考核主要由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。平时成绩主要靠出勤和作业给定，期末考试有些学生可能通过临考前突击复习，可以取得不错的成绩，这种考核方式主要看学生掌握多少课本知识，只是“纸上谈兵”，不能反映学生对本门课程的掌握情况。而卓越工程師教育培养计划要求学生能够综合运用所学知识、技术，分析并解决海洋工程相关领域复杂工程技术问题，这种考核方式并不能让学生达到这种目标。课程考核方式不再是“一考定终身”，采用平时成绩（线上线下出勤、课堂表现、线上学习完成度和平时作业）和期末考试成绩共同给出。平时成绩重视过程监控，将考勤、课堂表现、课程分组展示、工程案例分析、网络平台自主学习与作业等综合起来考查，评定最终的平时成绩。期末考试根据课程特点、教学目标和教学难度，注重工程实践应用——桩基结构的地基承载力，考查学生的创新能力和独立见解能力。课程考核可以全面地考查和提高学生的理解分析能力、自主能力、实践能力和创新能力，向着把学生培养为卓越工程师的目标靠近。

6.教师自身专业水平提升

教师自身的专业水平很大程度上决定着教学效果与学校教育教学质量。《海洋工程土力学与地基基础》是海洋工程与技术专业的一门专业基础课，除强调理论学习，也很注重工程实践经验。目前学校对教师的科研能力考核任务较重，“唯SCI论文论”“唯基金论”的生存环境让很多教师把绝大部分精力投入到SCI论文写作上和申请科研项目上，轻视海洋工程经验技术的学习积累，没有实际的海洋工程经验，成为照本宣科的理论派，不能把实际的工程问题带入课堂教学。卓越工程师教育培养计划旨在培养海洋工程与技术专业的毕业生成为具有创新精神和实践能力的高级应用型卓越工程人才，这就要求教师不断整理海洋工程中有关的土体液化问题、海洋平台地基基础桩土作用下的土体变形、土的渗流问题等工程问题，不断学习，与时俱进，丰富自己的专业知识，根据教情、学情及教材的重点、难点、易混点，合理设计教学环节及教学活动，在解决工程实践问题的同时，讲授海洋土力学课程的有关知识，有效调动学生积极性，使学生在自主、合作、探究的过程中获得知识，提升能力。在整个教育过程中，教师应当能够清楚地了解学生的现有水平和毕业时应该达到的水平，弄清使学生达到相应水平所需要设计的适合学生的教育结构，注重学生的学习产出。同时，教师要向优秀教师学习，找出自身不足，引以为戒;同一学科教师之间要相互听课，增加学习与交流;教师应该加强自我反思，针对教学中存在的问题和不足进行修改再修改，减少问题出现次数，促进教师的专业水平的发展。

7.结语

《海洋工程土力学与地基基础》学时少，内容多，工程实践应用强，不仅强调理论学习，更注重工程实践经验。在卓越工程师教育培养计划的背景下，本文从教学目标、教学内容、教学方法、考核方式以及任课教师等方面进行了《海洋工程土力学与地基基础》的教学改革，提高教学质量，使专业基础课课程教学达到预期目标，进一步推动海洋工程与技术专业教育教学改革，最终达到本专业培养具有创新精神和实践能力的高级应用型卓越工程人才的目标。

参考文献：

[1]杨浩珑，孟江，石玲.基于卓越工程师的油气储运工程专业实验教学改革研究[J].广州化工，2021，49（23）： 90-91.

[2]武朝军，解瑞俊.卓越工程师计划下的“化工原理”课程教学改革与实践[J].当代化工研究，2021（20）： 131-133.

[3]高海涛，张永锋.卓越工程师人才培养路径探索[J].大连民族大学学报， 2021， 23（6）： 574-576.

作者简介：

殷齐麟（1990年-），男，山东济宁人，工学博士，讲师，主要从事海洋结构物基础与海床相互作用研究。

翟金金（1990年-），女，河南商丘人，工学博士，讲师，主要从事港口海岸与近海工程环境与结构的相互作用研究。