课程思政教学案例---王琼：土力学

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解土力学及地基的概念、本学科简史及发展方向；掌握本课程的内容、特点、要求和学习方法。        

思政育人目标：        

    引入经典案例和科学家事迹,增强学生民族自豪感,培养学生爱国情怀和民族自豪感。        

一、实施过程        

通过观看钱塘江大桥的简介视频，使学生了解这座在1937年就通车的中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。钱塘江大桥在修建过程中，钱塘江底的地质情况相当复杂，江底有些地方有40多米深的淤泥，下面还有厚厚的粗砂卵石，最底下的岩层又自北向南有明显倾斜，设计者茅以升先生与国际土力学的科学家们多次研讨，运用先进的土力学理论，提出了采用抽江水在厚硬泥沙上冲出深洞再打桩的“射水法”，这是世界桥梁建筑史上首次采用气压法沉箱掘泥打桩获得成功，打破了外国人认为“钱塘江水深流急，不可能建桥”的预言。        

图1-1 现在的钱塘江大桥        

钱塘江大桥建成于抗日烽火之中，如果杭州不保，钱塘江大桥就等于是给日本人造的。设计师茅以升，将钱塘江大桥的所有致命点一一标识出来，在桥墩中预留孔洞，放置炸药。在第一次通桥三个月后，日军攻克武康，杭州危在旦夕，茅以升写下“斗地风云突变色，炸桥挥泪断通途。五行缺火真来火，不复原桥不丈夫！”含泪炸毁了大桥，炸毁大桥对阻滞日军南下起到了很大的作用。日军曾对大桥寄予很高的期望，通过它可以直抵战争后方。因此他们决定马上修复大桥，但日本人花了整整7年，才于1944年将大桥勉强修通，而此时距他们战败的日子已经不远了。        

图1-2 炸毁的钱塘江大桥        

1953年钱塘江大桥修复完成，距今已有近70年历史，如今钱塘江大桥是杭州市著名的旅游景点，主要由钱塘江大桥纪念馆、茅以升铜像和蔡永祥烈士事迹陈列馆组成。茅以升铜像位于钱塘江大桥北堍，该像为全身铜像，是为了怀念桥梁专家茅以升，同时也提醒着人们不忘钱塘江大桥的这一段惨痛的传奇历史。钱塘江大桥不仅是中国桥梁建筑史上的一座里程碑，在中华民族抗击日本侵略者的斗争中书写了可歌可泣的篇章。        

二、取得成效        

1.利用钱塘江大桥修建过程中基础难题的攻破方法，让学生明确了土力学课程在工程中应用的重要性；提高学生学习本门课程的学习兴趣。        

2.钱塘江大桥先进性的设计方法和施工技术的使用，处于当时世界的领先水平，增强了学生的民族自豪感。        

3.钱塘江大桥为抗日战争中修建又炸毁的过程，凸显了该桥所做出的贡献，告诫学生勿忘国耻，同时激发了学生的爱国情怀。        

三、教学反思        

    1.应结合该节课程的教学内容和教学目标进一步丰富授课形式，提高教学效果。        

2.增加预习环节，使课堂讨论氛围更活跃        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

掌握土体的基本物理性质指标；能够运用土的分类方法进行工程分类。        

思政育人目标：        

    以中国海南填海造岛为案例，培养学生的制度自信，提高学生对土木工程专业的认识，激发学生专业学习的使命感。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

    通过填海造岛的新闻，使学生了解南海诸岛连接的重大意义。中国海域辽阔，然而在建国后很长一段时间里，由于我国海军力量薄弱，致使本属于我国的海洋被一些国家侵占。以越南、菲律宾、马来西亚为首的几个与我国海洋濒临的国家，或明占或偷占我国南海部分岛屿，给我国带来极大的损失。        

随着我国经济实力的不断增强，我国的海军实力也有显著增长，我们对海洋的关注度也持续提升，国家正式提出“海洋强国”战略。但是，过小的南海岛礁却成为我们不好立足的一个难题，为打造有效的生产生活载体，我国开始考虑填海造岛。        

            图2-1 海南利用飞机跑道加强诸岛相连        

     然而在21世纪初，挖泥船的设计和制造技术一直由荷兰、比利时等少数欧美国家把持，外人根本无法染指。随着我国经济社会的长足发展，河道、港口疏浚工程逐渐增多，不能自行建造挖泥船而只能租借或者是购买，使我国不得不处处受制于人。2003年，中交天津航道局有限公司抽调精兵强将，集思广益，日夜研究，终于在第3个年头，成功研制出中国第一艘拥有完全自主知识产权的大型绞吸式挖泥船——“天狮号”，经过下水实践检验，这艘被国人寄予希望的“天狮号”果然不负众望。它的实战能力已经完全踏足国际先进水平行列，关键的一步迈出后，技术升级就顺理成章。经过4年的改进和升级，我国首艘超大型自航绞吸式挖泥船“天鲸号”终于火热“出炉”。它不但实现了24小时全天候作业的标准，而且每小时挖泥量居然达到了惊人的4500立方米。其各项技术指标在亚洲高踞榜首，在世界上也能排进前三，不愧被人称为“石破天惊”。受到“天鲸号”神威鼓舞的中交天津航道局有限公司再次重拳出击，继续研制能够在全海域全天候的巨型挖泥船。2017 年 11月3日，“天鲲号”正式下水。时任中交天航局总工程师的顾明表示：“天鲲号”使“中国已经具备了在全球任何海域建港的技术和能力”。        

这艘挖泥船体现了我国造船业的最高水平，发掘体系是国际上最强壮的，高效泥泵是国际上最大功率的，长途输送能力是国际第一，这艘船完全可以认定是“中国创造”。“天鲸号”和“天鲲号”就仿佛是“地图编辑器”一样，吹沙成基，填海造岛，为我国吹填了数千平方公里的国土。        

              图2-1 造岛神器-天鲲号        

     观看新闻后，让学生讨论什么样的土质适合填海造岛？原因是什么？理论依据是什么？引出本章所学习内容。        

二、取得成效        

1.利用填海造岛技术的成功经验，向学生展示“中国速度”，强化了学生的民族自豪感，使学生树立责任感、使命感，为国奉献的精神，懂得敬业、精益、专注、创新的工匠精神。        

2.通过讨论填海造岛的土质，激发学生对本学科的热爱，增强学习本学科的学习兴趣。        

三、教学反思        

   授课过程中，课堂讨论比较活跃，但是如何衡量课程思政的教学效果和学生效果还需教师进一步思考        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

理解渗透的概念，掌握土的渗流理论，运用渗透理论判别某一工程状况下是否会产生流沙现象。        

思政育人目标：        

    土的渗透性引起工程灾害和洪水爆发，通过大禹治水的介绍和解放军抗洪抢险新闻的观看，培养团队合作意识，勇于克服困难，培养创新能力与家国情怀并重的工程师。        

一、实施过程        

    以大禹治水为什么成功为引题，导出本节所学习的渗透变形理论。讲解渗透变形的基本原理后，结合大禹治水的方法，讲解工程渗透变形的常用防治措施。从思政角度分析大禹治水的成功原因，大禹为了治理水患“劳身焦思，居外十三年，过家门不敢入”，劳而忘身，率先垂范，始终奋战在治水的第一线这体现出大禹舍小家顾大家的崇高品质，体现了公而忘私的奉献精神。大禹治水成功后使更多的部落和部族的生命，财产和耕地，山林免于被洪水卷走，对形成一个统一的九州起到了重要作用，大禹是中华民族大融合的推动者和领导者，完成了一次伟大的历史跃进，奠定了中华文明持续发展的基础，体现了大禹的民族至上的精神。大禹认真总结失败的经验，研究出治水的规律和方法，创造发明了测量工具，提出了疏川导滞的疏浚排洪治水的总体策略，这种顺其自然，采用疏导的方法包含着丰富的因势利导的科学精神，既有对治水经验的传承，也有打破常规的勇气。        

                  图3-1 大禹治水        

     实际工程中，若渗透问题处理不当，或者降雨量过大，可能产生渗透破坏而使坝体决堤，引发洪水。第一时间投入抗洪抢险的人民子弟兵，为保护人民群众生命财产安全争分夺秒。和幼童相视-笑的抗洪战士,被浸泡得发白的一双双大脚，泥泞的双腿，令人心疼的睡姿，他们无愧" 最可爱的人”的称号。他们用实际行动证明，有一种力量，在患难与共的风雨历程中凝结而成，那就是军民团结的伟大力量。军民鱼水情的画面让人心里很暖,同时带给人们战胜困难的勇气与力量。洪水无情，却抵不过人们齐心协力、共抗洪流的热血与激情。        

一声呼唤背后的回乡驰援，是同舟共济的家国担当;无数普通人的挺身而出，是不畏艰险、共克时艰的中国精神。做好防汛抗洪抢险救灾工作，本就是一场硬仗。 面对疫情，我们众志成城;面对洪水，我们亦是如此。戮力同心、全力以赴、协同作战,形成抗洪抢险的强大合力;纾解险情，最大程度减少各种损失，筑起守卫生命的“铜墙铁壁”， 我们必将打赢防汛抗洪抢险救灾这场硬仗。        

                    图3-2 战士战斗在抗洪抢险一线        

二、取得成效        

   1.通过历史事例的导入，对大禹治水成功的分析，为渗透的理论知识给予了实践应用性的特征，激发了学生学习和讨论的热情。        

   2.大禹治水的精神增强了学生的工程责任感，对学生渗透了工匠人才需要具备的奉献精神、团队精神和科学创新精神。        

3.抗洪抢险新闻让学生感动，深刻感受到了万众一心、众志成城，不怕困难、顽强拼搏，坚韧不拔、敢于胜利的伟大奋斗精神。        

三、教学反思        

 课堂讨论热烈，学生被事例深深感染，但存在部分学生不积极的现象，提前布置任务，课堂翻转可能会收获更好的效果        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解土中的应力状态；掌握建筑前后土中应力的分布和变化规律情况；运用土的应力理论解决地基土中附加应力的计算和分析。        

思政育人目标：        

   将中国传统文化与土体应力状态相联系，鼓励学生增强中国文化自信。        

一、实施过程        

  1.思政讨论入题        

讨论: “天行健，君子以自强不息; 地势坤，君子以厚德载物”( 《易经》) 。引导学生感受天地的刚毅图强和厚实和顺，引导学生理解: 要以博大的胸怀，大地的宽厚品质，增厚美德，容纳万物，承载万物。其中，“厚德”即表明有厚重的自重应力，“载物”就是说有它承载世间万物的附加压力。        

图4-1 易经名句        

  2.讲解“厚德”自重应力和“载物”附加应力的具体概念和计算方法        

                  图4-2 自重应力及附加应力概念解析        

3.具体工程应用分析        

   自重应力是由土体自身重量所产生的应力,附加应力是由外荷载引起的土中应力。 土体参数多、各项指标差异性较大。 对土中应力分析时,考虑所有的参数和影响因子不切实际,这就要求在分析土中应力时要抓住事物的主要矛盾。 如:在分析地下水升降对土中自重应力影响时,应着重分析土中的有效应力变化。 在分析坝体受力时,重力坝主要考虑自重、扬压力,水压力及摩擦力,拱坝主要考虑温度荷载。 这是因为对于拱坝,温度变化所产生的作用对其影响较大,而自重对其影响较小。        

图4-3 工程案例分析        

由此可引申到学生的学习方式上,教育学生在学习专业课时,要抓住事物的主要矛盾,挖掘课程重点,理清课程的核心要义,以此提高学习效率,在处理问题的过程中力求事半功倍。        

二、取得成效        

1. “厚德”即表明有厚重的自重应力，“载物”就是说有它承载世间万物的附加压力。将中国传统文化与土体应力状态相联系。即形象又鼓励学生增强中国文化自信，自强不息，博大胸怀。        

2. 不同应力理论在实际工程中应用中，需要采用辩证的观点进行具体情况具体分析，一方面培养学生的专业素养,另一方面培养学生处理实际问题的能力,在遇到困难时,学会沉着冷静,抓住主要矛盾和矛盾的主要方面来解决问题。        

三、教学反思        

1. 对于厚德载物进行讨论时，部分同学体现出茫然状态，说明学生的文学素养有待进一步提高；        

2.由于专业课课时有限，课上练习时间短，需要加大预习力度和作业布置量，及时检查学生的理解和掌握情况。        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解荷载作用下土的压缩性，掌握压缩性指标，运用分层总和法和规范法进行地基最终沉降计算。        

思政育人目标：        

    引入经典案例和科学家事迹,增强学生民族自豪感,培养学生爱国情怀和民族自豪感。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

1、以课程思政元素开始，用潘安湖优美的风景照片（图5-1）介绍其经历，由采煤塌陷区（图5-2）改造成国家湿地公园，启发学生思考采煤为什么会引起地面塌陷？复习巩固地下水位升降是如何引起土中自重应力的变化？引出塌陷量（沉降量）如何计算？对于已经塌陷的地面如何处理？改造？回灌？回填？“南有云龙湖，北有潘安湖” 潘安湖是一个当代人工湖。该处本无湖，原是徐矿集团权台矿和旗山矿的采煤塌陷区域，昔日是贾汪区内面积最大的采煤塌陷地，一片黑泥土，坑洼破败、灰头土脸；雨天一身泥、晴天一身灰，任哪路都没法走。        

图5-1  现在的潘安湖（改造后）        

图5-2  以前的潘安湖（改造前）        

2010年3月，贾汪区正式对采煤塌陷区实施改造，2014年6月，潘安湖湿地公园被评为国家AAAA级旅游景区，2016年1月，认定为国家生态旅游示范区。        

2、布置课后资料查阅，问题分析等主观题。以大家熟悉的南京地铁3号线建设中引起的地面下陷，进一步分析工程施工中引起地面下陷（沉降）的原因，应该如何预防？        

2013年11月29日，位于南京市太平南路与中山东路的十字路口处突发一起地陷事故，一辆由南向北方向的公交车跟着陷下去。        

图5-3 南京地铁3号线建设中引起的地面下陷        

二、取得成效        

借此案例培养学生理论联系实际、实事求是、学以致用的科学态度；潜移默化中引导学生们理解、领悟、认同并践行一个土木工程人的责任与使命；将生态文明建设与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设协调统一。        

三、教学反思        

   为了督促学生不仅认真听还要思考，切实掌握相关知识点，为了巩固和加深学生对所学内容的掌握，相应的习题要多一些，并且立即在课堂布置相关练习题，检查学习效果。        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解土压力的基本知识，能够运用朗肯土压力理论分析和解决实际工程中土压力问题。        

思政育人目标：        

    培养科学思维方法的训练和科技伦理的教育。培养学生的质疑精神，学会去伪存真。        

一、实施过程        

1.思政案例引题        

2009年6月27日清晨5时30分左右，上海闵行区莲花南路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区内一栋在建的13层住宅楼全部倒塌，由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，所以，事故并没有酿成特大居民伤亡事故。但是造成一名施工人员死亡。        

图6-1 倒塌的“楼脆脆”        

2.事故分析        

    事发楼房附近有过两次堆土施工：第一次堆土施工发生在半年前，堆土距离楼房约20米，离防汛墙10米，高3到4米。第二次堆土施工发生在6月下旬。6月20日，施工方在事发楼盘前方开挖基坑，土方紧贴建筑物堆积在楼房北侧，堆土在6天内即高达10米。第二次堆土是造成楼房倒覆的主要原因。土方在短时间内快速堆积，产生了3000吨左右的侧向力，加之楼房前方由于开挖基坑出现临空面，导致楼房产生10厘米左右的位移，对PHC桩(预应力高强混凝土)产生很大的偏心弯矩，最终破坏桩基，引起楼房整体倒覆。        

3.土压力知识讲解        

导致“楼脆脆”产生的主要原因是堆土产生的侧向力，该力即为在岩土工程中必须要考虑的土压力。        

图6-2 土压力概述   图6-3 土压力的计算        

4．解决工程事故问题        

    根据“楼脆脆”产生的工程实际情况，第一次堆土高4m,第二次堆土施工方在事发楼盘前方开挖基坑，土方紧贴建筑物堆积在楼房北侧，堆土高达10米,在两次堆土超载的作用下，利用主动土压力理论分析作用于桩基础上的剪力大小，并且推导出可能发生破坏的最危险位置。        

5.课外作业        

    分组查找资料，说明该工程带来的经济损失。在工程设计和施工中，可采取什么样的措施减小该类事故的发生。        

二、取得成效        

1.学生理解了案例背后所隐藏的深刻的工程原理，增强学生学习理论的认可感和收获感；        

2.使课堂教学更加生动形象，富有趣味性，有利于提高学生学习的积极性。        

3. 提高了学生的安全意识，使学生明确自身价值和社会定位，从而确立工程伦理的观念。        

三、教学反思        

   学生对工程案例讨论热烈，感触很深，应该适当布置学生自行查找相关案例，加深学生对该类工程事故的印象，提高学生的工程安全意识，增强工科学生的社会责任感。        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解浅基础的破坏模式，理解地基土应力状态的三个阶段，掌握地基承载力的计算方法。        

思政育人目标：        

   培养学生脚踏实地的务实精神，教育学生在学习和做学问中,一定要重视基础,从最基本的开始,厚积薄发。        

一、实施过程        

    1.思政引题        

    习近平总书记 2018 年新年贺词提及的用典“九层之台，起于累土”，        

习近平同志之所以钟爱这句话，正是因为其中充满了大与小、多与少、成与始的辩证思考。在阐明事物发展变化规律的同时，也告诫人们，无论做什么事情，都必须具有坚强的毅力，从小事做起，从点滴做起，才可能有大发展、成大事业。在土力学中，我们最重要的“累土”就是地基，只有地基具有足够的承载力时，才可以承受其上的“九层之台”。        

图7-1 习近平2018年新年贺词金句        

     2.地基承载力的理论分析        

      利用普朗特地基承载力理论和现场荷载实验，分别讲解地基承载力在各种工况下的确定方法。学生能够掌握基本理论知识的同时，灵活应用各理论进行地基承载力的确定和工程稳定性的分析。        

                      图7-2 地基承载力理论分析        

3.课堂讨论        

加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44m,宽23.47m。高31m。谷仓于1911 年开始施工，1913 年秋完工。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。1913年9 月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m谷物时，发现1小时内垂直沉降达30. 5cm。结构物向西倾斜，并在24小时间谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26"53"。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1. 52m。        

图7-3加拿大特朗斯康谷仓        

事故原因分析：(1)对谷仓地基土层事先未作勘察、试验与研究，采用的设计荷载超过地基土的抗剪强度，导致这一严重事故的发生。1952 年从不扰动的黏土试样测得:黏土层的平均含水量随深度而增加，从40%增加到60%;无侧限抗压强度qu从(2)谷仓发生地基滑动强度破坏是事故的主要原因。由于谷仓整体刚度较高，地基破坏后，筒仓仍保持完整，无明显裂缝，是地基发生强度破坏而整体失稳。        

  课堂讨论，可采用什么方法进行工程处理？        

二、取得成效        

   1.思政要素的引入，教育学生在学习和做学问中,从最基本的开始,厚积薄发,培养了学生稳扎稳打的工匠精神和循序渐进的学习习惯。        

   2.工程案例的引入，增强了学生的工程责任感，提高了学生的安全意识。培养了学生的问题分析能力和知识应用能力。        

三、教学反思        

  1. 思政和案例的引入提高了学生的学习积极性和课堂讨论气氛，但是个别学生存在不积极的现象，所以课前应该花更多时间去了解学生，        

立足学习者的需要，做到有备而教。        

课程名称        

土力学        

本次课程目标：        

了解各种土坡稳定计算方法；运用土坡稳定性的基本原理进行无粘性土坡的稳定系数的计算。        

思政育人目标：        

让学生意识到，人类应当顺应自然，依据专业知识科学地        

改造、利用自然。        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

  1. 广东深圳光明新区渣土受纳场“12·20”特别重大滑坡事故引题        

2015年12月20日，位于深圳市光明新区的红坳渣土受纳场发生滑坡事故，造成73人死亡，4人下落不明，17人受伤（重伤3人，轻伤14人），33栋建筑物（厂房24栋、宿舍楼3栋，私宅6栋）被损毁、掩埋，90家企业生产受影响，涉及员工4630人。事故造成直接经济损失为8.81亿元。        

     图8-1深圳光明新区渣土受纳场“12·20”特别重大滑坡事故事发地        

2.事故原因分析        

调查组查明，事故直接原因是：红坳受纳场没有建设有效的导排水系统，受纳场内积水未能导出排泄，致使堆填的渣土含水过饱和，形成底部软弱滑动带；严重超量超高堆填加载，下滑推力逐渐增大、稳定性降低，导致渣土失稳滑出，体积庞大的高势能滑坡体形成了巨大的冲击力，加之事发前险情处置错误，造成重大人员伤亡和财产损失。        

3.滑坡计算理论的讲解        

                    图8-2 土坡稳定性分析        

4. 以“重庆洪崖洞吊脚楼”为例进行分析总结        

吊脚楼群，洪崖洞绝壁悬崖上的“吊脚楼群”，是独特的巴渝传统建筑。重庆洪崖洞民俗风貌区就是这一城市旅游景观的真实写照。因水而生、顺崖而长，高低错落、依山就势，让重庆解放碑步行街直达江滨，被誉为新重庆的“城市名片”。        

                  图8-3 洪崖洞吊脚楼        

二、取得成效        

让学生意识到，人类应当顺应自然，依据专业知识科学地改造、利用自然。引导学生增强人与自然和谐共生的意识，培养良好的科学素养和人文情怀。        

三、教学反思        

    1.利用新闻视频对提高学生的学习兴趣起到了有效的作用，该教学方法应该继续实施；        

    2.课后布置相关案例的查找，强化学生对知识点的理解，并应利用翻转课堂或者课后作业的方式，提高学生对该知识点的应用能力。