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经过第一阶段的发展,本课程无论是在师资队伍的理论水平,还是在教学方法及实验性教学等课程体系的建立和完善上都达到了相当的水平,课程教学质量已经十分稳定。
在80年代尝试进行“理工科+技能训练”培养模式,增加了技能训练教学环节,在土木、水利、水港、海船等专业的教学中,引入了实践性课程,针对工程实例进行课程设计,使书本上的抽象知识具象化,达到加深理解的目的,锻炼学生运用土力学知识的能力。
在科研创新方面,80年代陈环教授结合实际工程的需要,创造性地提出了真空预压技术机理,使这项地基处理技术更趋完善,使土力学的原理完美的融入到实际工程中。
此项技术受到了国家计委、经委、科委和交通部的表彰,在当时处于国际领先水平。
在此阶段,整个教研组通过改进教学方法,创造性的将“科研——教学——实践”三方面相结合,三者相互包括,相互推进,形成了有机整体,使教学不再只拘泥于课堂,提高了教学的趣味性和机动性,提起了学生学习的兴趣和主动性,达到了学生抢着学、追着学的学习氛围,达到了良好的教学效果。
3.第三阶段:
20世纪90年代至21世纪后,《土力学》课程进一步发展,并涌现了相当多的年轻教师,承担国家863课题计划,产生了大量的科研成果。
严驰教授作为《土力学》课程学科负责人,在教学和科研方面发挥了巨大作用,在桶形基础、渗流场分析、低级承载力及稳定性分析方面取得了重大成就,在《土木工程学报》、《岩土工程学报》等国家知名期刊中发表论文数量超过30篇。
1992年获得国家自然科学重大基金,陈环教授为基金负责人,并得到了创新性的研究成果。
这阶段出版的《土力学与地基》一书被当时交通部港口与航道工程专业教学指导委员会指定为港航专业专用教材。
余建星教授结合多年的教学经验,开展了工程创新人才培养体系的研究与实践,提出工科学生的培养以解决工程实际问题为目的,教学中加大对工程实际案例的分析并提出行之有效的解决方案的内容,使学生能够更灵活的运用土力学理论,此项成果获得了国家级教学成果一等奖。
郑刚教授当选中国土木工程学会土力学及岩土工程学会分会常务理事,主要研究项目涉及土与结构相互作用、复合地基和软土地基工程等方面,近五年获得国家自然基金五项,总经费超过200万。
在教学方面,积极开展教育改革及教育方法研究,其中2004年郑刚教授获得天津市师德先进个人的荣誉称号。
严驰、余建星、阎澍旺、王建华、郑刚等教授在我国土木工程学会土力学及岩土工程学会等一系列重要学术组织任职,进一步扩大了天津大学岩土工程学科的影响力,有力德推动了土力学课程建设。
这一阶段出版的由杨进良教授主编的《土力学》一书被水利学科教学指导委员会列为国家级“十五”规划教材及水利学科专业核心教材,受到广大师生的好评,成为目前主要使用的教材之一。
二、教学改革(满分30分,自评29分)
1.工作基础(满分6分,自评6分)
作为建工学院水利系的一门历史悠久的基础课,学校给与了高度的重视,课程涉及土木工程、岩土工程、港口等5个不同专业。
《土力学》可以说是这5个专业知识结构中最重要的部分,对于学生系统的学习专业知识起到了关键作用,是学生形成一个完整理论框架的重中之重,所以可以说本课程在相关专业的教学过程中能够长远的发挥重要作用。
因为《土力学》课程的重要性和基础性,受到了高度的重视,学校一直在政策上和经费上给与本课程相当多的偏斜和投入,2002年开始,学校将“土力学”课程例为天津大学“十五”规划重点建设课程,并给与了4万/年的经费支持,表现了学校的重视;
1996年开始,天津大学为了将学校建为世界一流大学,对课程投入40万的“211”经费进行重点改革,用于对教材、仪器等教学设施进行完善、改革,增添了“土力学”课程的实验器材,扩充了实验室,并对于其中优秀教师予以表彰,学校为了使本课程能够更快更好的发展制从而订了行之有效的计划措施,使学科能够有计划、有安排的进行教学研究、实践,保证学科的可持续发展。
在学校的大力帮助下,在各位老师的共同努力下,本学科取得了令人欣慰的教学研究成果,余建星教授获得了国家级教学成果一等奖,严驰教授等承接了天津大学“十五”规划重点课程建设项目,并在研究中取得了很大的突破。
另外整个课题组近年来承接教学类研究课题5项,科研类研究课题30余项,省部级研究成果15项。
此外,业内专家和各届同学都对课题组的教学成果给与好评,并一致看好课程的未来发展。
2.教学内容(满分15分,自评14.5分)
本课程在整个大土木系统的各个专业中都具有较高的地位,是每个专业都必须深刻理解的。
它贯穿于各个专业的本科教学过程中,从大三开始学习《土力学》,并且一直到毕业的大部分专业课都含有其影子。
课程一方面致力于加深学生学习的深度和广度,使学生尽可能理解的更加精深;
另一方面又发挥其基础学科的特点,结合各专业的特殊情况,使课程教学中作出转变,使其能够完美的融入具体学科的学习实践中,增强学生的变通意识,在具体实践中能够活学活用,真正做到理论服务于实践的目的。
1)课程目标:
《土力学》是一门建筑工程专业的必修课,属专业基础课。
《土力学》所包含的知识既是土木工程专业学生必须掌握的专业知识,又是为后面的专业课程学习所必须的基础知识。
本课程目的和任务在于使学生通过本课程的学习,了解土的成因和分类方法,熟悉土的基本物理力学性质,掌握地基沉降、地基承载力、土压力计算方法和土坡稳定分析方法,掌握一般土工试验方法,达到能应用土力学的基本原理和方法解决实际工程中稳定、变形和渗流等问题的目的。
为学生在今后工作中处理相关岩土工程的问题时,对于方法的选用、设计、改造、创新打下良好的基础。
2)课程内容:
根据当前工程建设对于《土力学》的要求,课程内容以基础知识点为主,根据不同专业的特点,要求老师在教授课程是能够有所偏重,但要基于以下几方面的原则:
1)以基础为重心:
《土力学》是一门基础学科,其作用是作为工程实际的理论基础,使人懂得工程现象的原理,从而从根本上解决现实中的问题,另一方面现阶段《土力学》已经形成了一个相对稳定的知识框架,新的理论万变不离其宗,只有熟练掌握了基础知识才能在其基础上不断演变,应用于具体工程当中。
2)以实践为桥梁:
《土力学》来源于实践,并高于实践,指导实践,任何理论都必须以服务于实践为根本目的。
3)以时代为依托:
学习《土力学》最终的目的是为具体建设服务的,每个阶段的建设都有其特有的时代性,所以我们所学知识也要与时代同步,做到与时俱进是学好所有知识的必然。
4)以创新为目的:
不断进行知识创新,打开新思路,形成新理论,提出新方法,并运用到具体实践中去,指导实践,使具体建设更经济、更便捷。
3.教学方法(满分5分,自评5分)
在教学过程中,本课程采用了多种学习方法来加强学习的效果,例如:
1)“师生倒置法”:
将老师和学生的身份转变,让学生亲身上台讲课,教师在下面听,使学生对知识点更加明确和理解更加深入,另外教师通过以学生的身份“听课”来了解学生的心理,教学中重点更加突出,更加具有针对性,总结教学中的不足并加以改正和补充,达到完善教学体系的目的。
2)“创新竞赛法”:
不定期的让学生运用所学知识进行小发明或者提出对问题新的理解方式,最终通过大家讨论评选出最具创新性的发明或者理论,并且引入团队协作机制,可以几个人共同提出一个作品,提高了学生的积极性和主动性,不仅能够达到科技创新的目的还能培养团队合作意识,增强学生未来求职竞岗的竞争力。
此种训练方法能激发学生的学习热情,深受广大同学欢迎,并收到了好的效果。
3)“不定期讨论法”:
让学生之间不定期的对所学知识进行讨论,老师不能提任何要求,让学生完全在开放式的环境下交换学习心得,在同学中讲出自己的想法能够提高学生的勇气和自信心,勇于提出自己的见解,提高其以后适应社会的能力,而且可以通过相互帮助解决对方的疑难问题进而增进同学之间的感情,加强团队合作的意识。
通过以上教学手段,能最终达到以下教学目的:
1)建立并完善课程教学体系
土力学本身就是一个集固体力学、流体力学与土质学等学科为一体的综合学科,且它所涉及的工程多为隐蔽工程,试验观测较为困难,故至今有很多实际问题仍没有认识统一的理论解答。
随着学术研究的逐渐深入,以及学科前沿的不断发展,一些新理论和研究成果尚未纳入到教材中。
对此,采取组织教师结合本课程涵盖专业多、涉及的前期基础课较多,又对后续的专业课有较大影响的特点,在调查了解和参考国内外相关专业课程教学大纲的基础上,结合实际工程中对本课程的要求,编写了适应于各专业的教学大纲,并针对不同专业编写了教材与教学辅助材料。
同时,结合学科的发展和前沿开设面对全校本科的创新课程--《岩土工程新进展》。
该课程集中介绍了目前与土力学相关的环境岩土力学、海洋土力学、土动力学等新兴学科的内容,受到学生的欢迎。
2)培养学生的自主学习能力
通过改进以往单一课堂教授的教学方式,通过典型课题,指导学生通过检索资料,进行设计求解。
培养学生对土力学的兴趣和分析问题解决问题的基本思路,变被动接受为主动学习。
3)培养学生的实验动手能力
开放实验室,使学生能够结合自己感兴趣的问题,在实验老师的指导下,进行操作,从而加深对所学知识的理解和掌握。
4)增强学生的科技创新意识
针对学习中的难点问题,开展课堂讨论,并在课下建立网上课堂讨论机制,鼓励学生对学科的热点问题进行讨论,使学生在此基础上加深对基本概念的理解,并学会独立思考,掌握分析解决问题的技能。
有时还给学生布置一定的科技论文阅读和写作方面的课外活动,对于提高学生学习兴趣,巩固课堂教学效果有很好的作用。
5)利用多种教学形式和手段,改进教学方法
利用多媒体等先进的教学手段,结合实际工程的图片、录像,及讲座等方式进行教学,同时,学生还可利用课程组在校园网上开发的网络课堂进行学习、实验、讨论和答疑。
目前,网络课堂的资源包括:
课程介绍、课程多媒体课件、教师授课电子教案、实验教学课件、教学实验讲义、教学参考资料、习题和试题等。
这些网络资源均提供学生下载和使用,提高了学习效率。
6)多种形式检查学生的学习效果,改革探索考核方式
以往考查学生的学习情况,多数是依靠设在期中或期末的集中考试的形式。
由于土力学中的很多问题是综合性的,尤其是与工程实际现象与技术相关的问题,其答案有可能是多种的情况时,集中的期末考试时间短,只能考核一些基本概念和简单问题,很难考查学生对这种综合问题的处理能力。
为此我们采取了平时成绩、小测验、课堂内小竞赛等多种形式和内容的综合评估与期末考试相结合的办法对学生进行考核,这样就促使学生加强了对土力学知识实际应用的掌握。
对于这一改革,学生反映很好,受到学生的欢迎。
7)组织教师进行教学研究
采用聘请老教师做教学督导,指导年青教师提高教学水平。
不定期的开展教学观摩,教学方法交流等活动,继承本课程长期教学实践中形成的概念严谨、体系完整、注重实练的教学理念和优良传统。
8)开展国际、校际合作,进行教学、科研交流
近五年来,通过邀请香港大学、香港理工大学、新加坡南洋理工大学、英国剑桥大学等十余名国际著名学者以及清华大学、河海大学、北京交通大学等诸多著名教授来校进行学术交流和讲座,提高教师的学术水平以及对学科发展动态的认识和了解。
4.教学手段(满分4分,自评3.5分)
1)教学和考核相结合
教学环节主要是课堂讲授、教学实验和课题、习题讨论。
三者在不同章节学习中互相配合呼应。
由于学制缩短,总课程数量增加,各专业的《土力学》教学总课时也有所减少,为此,我们特别根据不同专业对土力学的需要采用不同专业不同课程设置和课时安排的方法来解决这一问题。
例如,对于土木工程专业的学生,重点讲授土力学原理与实际应用,为后续的《基础工程》课程与相关课程设计教学打好基础。
而对于海洋工程的学生,我们的侧重点在土的工程性质,相关基础工程方面则重点介绍常用的桩基工程等内容。
但不论对任何专业的学生,我们都坚持基本理论概念的讲授,坚持课堂讨论,坚持试验环节。
采用实验报告、课堂讨论及期末考试等三种考核手段综合考核学生的基础理论的掌握和学习能力。
考试采用面试和笔试两种形式进行,能够清楚地了解学生知识掌握的程度。
试卷尽可能做到题量适中、面宽、多层次、多题型。
2)加强试验环节
现在课程中的试验主要有四方面的内容,即必选的教学实验,现场观摩试验,录像演示试验和自选试验。
教学试验有8学时,现场观摩性试验根据实际情况安排1-2学时,录像演示试验可以穿插在课程讲授期间进行,自选试验由教师提供备选方案,由学生自主选择进行的试验。
学校土工试验室为全开放试验室,学生可根据自己的时间自主安排试验时间。
3)开展课堂讨论
讨论是土力学的重要教学环节,在课堂进行有关土力学的热点问题的讨论。
讨论先以分组方式进行,然后由代表阐述自己的观点。
在各组意见不一致的情况下,展开辩论。
此种方法不仅提高了同学们的表达能力,同时加深了学生对基本概念的理解,培养了独立思考和分析能力,大大拓宽了同学们的思路。
4)采用多种授课手段
授课分为课堂内和课堂外两部分进行。
课堂内的教学注重现代教育技术的应用,采用多媒体教学形式。
课堂上可以采用PPT文件、录像等方式进行教学。
课外授课主要通过网络进行,通过网络同学可以随时进行网上练习、讨论和答疑。
以上教学方法和手段的运用,收到了很好的效果。
许多毕业生已成为工作单位的骨干,受到本单位领导和同事们的好评。
三、师资队伍(满分15分,自评14.5分)
1.教书育人(满分4分,自评4分)
在教学过程中,课题组老师时刻保持严谨的学习态度和高尚的教学品德,并在教学中不乏诙谐的教学气氛。
对学术要严肃、认真,对学生要和蔼、关心,这是本课题组一直以来的要求,并且要求授课教师能够充分发挥能动性不断改善课程内容和教学手段,受到了学生的喜爱和好评。
此外,本课题组要求老师如有事不能按时上课的必须请假说明原因并在以后补上,不允许任何情况下有教学事故产生。
获得优秀教师等嘉奖的:
严驰教授获得天津大学优秀教师、教书育人先进教师
郑刚教授获得天津市师德先进个人、天津大学本科毕业设计优秀指导教师
2.学术水平(满分3分,自评3分)
1)近3年主讲教师在国家级期刊发表论文42篇,平均每人3篇。
2)有11人参与国家级、省级等各级研究立项,占整个师资队伍的92%。
3)承担的研究课题
(1)教学类研究课题:
序号
教学研究课题
备注
1
土力学课程建设
2002年天津大学“十五”规划重点课程建设项目
2
工程创新人才培养体系的研究与实践
2009年国家级教学成果奖
3
面向二十一世纪土木工程专业课程体系改革研究
2002年21世纪初天津市高等学校教育教学改革项目
4
土木工程专业建设
2002年天津大学“十五”规划专业建设立项项目
5
建筑信息模型(BIM)实验课教学建设
2007年天津大学“本科试验教学改革与研究”立项
6
建工学院实验中心网络化建设
7
面向企业需求的水利水电工程专业毕业设计改革探索
天津大学工程教育改革立项
8
建工学院学科基础课程建设
9
强化制图课程实践教学环节提高学生综素质之能力
10
远洋运输业务综合课程设计
11
面向工程项目,采用项目制运行的课程设计模式研究
12
船舶海洋工程类本科生工程设计能力训练与培养课程建设
13
土木工程示范专业建设
14
船舶与海洋工程专业示范专业建设
15
港口航道与海岸工程重点专业建设
16
土建类专业实习教学中全面提高学生素质的研究
天津市高等学校本科教学改革与质量建设研究项目
17
水利工程施工课程设计教学模式改革研究
天津大学第四批本科实践教学改革与研究建设项目
18
工程水文学教学与科研互动的教学新体系研究
19
20
地下工程
2002年天津大学2002年985重点课程建设
(2)科研类研究课题
近年内承担学术研究课题
学术研究课题
备注
地基加固机理及承载力计算研究
2002年,国家863课题(2001AA602016)子项
永定新河应急加固工程地基处理方法的研究
2004年,天津市水利局
天津港散货物流中心煤车注水方案可行性研究
2005年,天津港散货物流中心有限公司
埕岛油田粉土地基独立桩下部基础稳固技术研究
2007年,胜利石油管理局
海上机动卸载平台
2005年,中国人民解放军科技进步一等奖
地震作用下穿越管道的安全可靠性研究
2003年,天津市科技进步二等奖
大型交通运输工程结构系统可靠性优化设计和风险控制技术及应用
2008年,国家科技进步二等奖
2007年,国家科技进步二等奖
工程结构安全风险分析与风险控制
2010年,天津市科技进步二等奖
大型柔性结构非线性动力可靠性研究
2008年,天津市科技进步一等奖
天津博物馆建筑结构及施工关键技术研究
2005年,天津市科技进步一等奖
渤海油田土性剖面的随机场特性研究
2004年,国家自然科学基金
土性剖面的随机场及可靠度研究
2003年,高等学校博士学科点专项科研基金
成层土地基承载力研究
2002年,交通部课题
回填软粘土的蠕变特性研究
2005年,天津市科委课题
海洋平台大直径超长桩的沉桩特性研究
堤坝防渗墙无损检测新技术的开发
2001-2004年,天津市科技攻关项目
可液化土层中海洋平台桩基横向承载特性定量评价方法
2003-2004,863课题
软土地基筒型基础循环承载力研究
2004-2006,国家自然科学基金
21
环境条件对改良土力学特性影响机理的研究
2003-2006,教育部重点项目
22
土层液化过程中桩基水平承载力的弱化规律及其评价方法
2006-2008,国家自然科学基金
23
复合地基载荷试验承压板-桩-土相互作用及承载力研究
2003年,国家自然科学基金
24
桩顶预留净空或设置柔性垫块时上部结构-承台(基础)-桩-土相互作用及应用研究
2007年,国家自然科学基金
25
软土路基上高速铁路路基工后沉降机理及预测
2007年,天津市自然科学基金2007基础研究重点项目
26
SMW工法在天津地铁基坑支护中的应用研究
2002年,天津市2002科技攻关项目
27
天津软土盾构掘进工法研究
2002年,天津市自然科学基金
28
天津港十五万吨级深水航道粉土边坡冲刷稳定性研究
2003年,天津港务局
29
天津尔王庄水库大坝地震作用下稳定分析
2003年,天津水利局
30
天津港南疆焦碳泊位工程试验研究
2004年,天津港务局
另外,课题组承接的“塔里木沙漠石油公路工程技术研究”课题还获得了国家科技进步一等奖。
4)获得省部级以上的成果:
作者
职称
严驰
教授
纯碱渣工程土特性及工程应用研究
2006年天津市科技内部三等奖
余建星
阎澍旺
大型海岸工程结构物稳定性分析理论与方法
2006年天津市科技进步二等奖
长江口深水航道治理工程成套技术
2007年国家科技进步一等奖
郑刚
盾构掘进与地层变位的机理研究在天津地铁建设中的应用
2006年天津科技进步奖三等奖
海河两岸综合地质环境对总体开发影响的研究
2007年天津科技进步奖三等奖
3.师资结
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