《土力学》课程思政教学案例（一等奖）.docx

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1、土力学课程思政教学案例（一等奖）一、课程和案例的基本情况课程名称：土力学授课对象：土木工程、铁道工程课程性质：必修课课程简介：土力学是土木工程专业的核心课，课程包括土力学理 论和土力学试验两大局部内容，以强化学生工程伦理，为国家培养使 命担当、品德优秀的土木工程人才为目标，其任务是使学生掌握土力 学的基本原理，培养学生的科学素养和创新思维能力。课程主要讲授 土的基本物理力学性质以及土体变形、强度、稳定和渗流等方面的工 程性质，提供土木工程问题的分析理论和计算方法。案例简介:本案例为土力学教学大纲中的第26节课（共48节）， 时长50分钟，教学内容是介绍土力学三大核心问题之一的强度问题。 它是土

2、力学课程中承上启下的重要一节，教学目标是掌握土的强度理 论，及强度指标测量与选取方法。案例以如何提高土的强度为主线, 需要学习强度理论，对强度影响因素进行分析，并通过试验测量强度 指标，以此培养学生分析问题能力、动手实践能力和解决问题能力。 案例以如何提高一盘散沙强度为切入点，将伟大建党精神融入课程, 请大家思考中国共产党是如何把曾被人视为“一盘散沙”的旧中国 凝聚成万众一心不可战胜的力量的。以武汉火神山医院和雷神山医院 的快速修建为例，介绍如何选取强度指标进行设计，将伟大抗疫精神抗疫精神再次表达了中国凝聚力，正是靠这种强大的凝聚力，我们向世人展示惊人的中国速度和中国力量。通过土的强度指标的学

3、习, 大家应该可以更深刻的体会到凝聚力的作用。4 .后测及总结(5分钟)课程最后，请根据所学内容回答以下问题：(1)什么是土的库仑公式土的抗剪强度来源和影响因素有哪些？(3)如何测量土的强度指标？并选取合适的强度指标？(4)思考一盘散沙带给我们的启示，学习建党精神、抗疫精神。5 .课后作业1 .利用虚拟仿真平台完成直剪试验和三轴试验，测量土的强度 指标,完成试验报告。2 .完成教材第六章习题6T, 6-2；(三)教学反思课程思政教学的实施取得了一定的效果，受到了同学们的积极反 馈。来自土木1801班的王一同学说到“从看似枯燥的理论知识当中 去体会做人的道理，这无疑帮助我们翻开了一扇新的大门，不

4、可否认, 专业知识对我们的学业、工作等是至关重要的，但同时这些做人的哲 理却是能影响我们一生的宝藏。十分感谢老师能在讲授专业知识的同 时为我们增加了跟土力学学做人这一环节，让我们受益匪浅！”通过教学实践也可以看到其中存在一些问题，如何让教学更加生 动，让知识点的育人作用更加深入，而不是停留在外表。课程思政内 容需要不断更新和开展，适应时代的需求。同时还需扩大课程思政的 影响力，将思政改革成果扩展到工程实习、课程设计、学科竞赛等其 它实践性教学环节，实现多元化育人。深化思政改革，以土力学为核 心构建岩土工程专业课程思政体系。融入课堂，进一步展示中国凝聚力在提高强度上的威力。通过将知识 点与育人因

5、素的结合，将知识传授、能力培养和价值塑造融为一体, 实现了润物无声的课程思政。二、案例蕴含的思政元素分析土力学课程与工程实际紧密结合，本案例充分挖掘了蕴含在土力 学强度理论中的育人因素，将社会主义核心价值观贯穿土力学教学, 将建党精神和抗疫精神与课程知识点相融合，提升教学格局，激发学 生科技报国的家国情怀。本案例以中国凝聚力为核心，主要包含以下 思政元素：（1）九层之台，起于累土为什么要学习土的强度理论？通过工程案例引出教学出题，介绍 工程案例日本新泻地震中房屋倒塌，房屋结构本身几乎没有破坏，但 地基强度缺乏使得房屋倒塌。说明土的强度对上部结构非常重要，教 导大家学习和做人同样需要打好基础提高

6、强度。（2）建党精神通过介绍强度公式和强度影响因素，结合知识点分析如何提高一 盘散沙的强度。以一盘散沙为结合点，并将伟大建党精神融入课程, 请大家思考为什么中国共产党可以救中国，体会凝聚力的力量。（3）抗疫精神以武汉火神山医院和雷神山医院的快速修建为例，介绍如何选取强度指标进行地基设计，将伟大抗疫精神融入课堂，进一步展示中国 凝聚力在提高强度上的威力。三、案例教学整体设计（一）教学设计本案例将强度理论与育人因素相结合，用一盘散沙来引出教学出 题，以砂土的凝聚力为切入点，融入建党精神和抗疫精神，展现中国 凝聚力的带来的力量。案例中采用了多种的教学手段，包含课堂讲授、 雨课堂、翻转课堂和虚拟仿真平

7、台等，采用了 BOPPPS教学法，开展 启发式教学。教学过程中注重培养学生分析问题的能力、动手实践的 能力和解决问题的能力。通过将知识传授、能力培养和价值塑造融为 一体，实现了润物无声的课程思政，总体设计如图1所示。工程案例 日本新泻地震使地基变成 一盘散沙，致房屋倒塌库仑公式雨课堂：强度的影响因素一盘散沙如何筑 成沙雕城堡？翻转课堂：利用虚拟仿真 试验平台开展强度试验火神山和雷神山医院修建 采用什么指标合适？跟土力学学做人 做人与盖房子一样, 打牢基础很重要！分析问题能力：y中国共产党把曾被人视为一盘散沙的旧中国凝聚成万众一心的不可战胜的力量:二：=不动手实践能力HK解决问题能力|V九层之台

8、起于累土建党精神抗疫精神图1 “一盘散沙的启示”教学总体设计（二）教学实践本案例以一节课50分钟时长为例，介绍土的强度理论，内容涵盖理论和实验两局部，基于BOPPPS教学理念开展教学，将课程分为导言、学习目标与前测、参与式学习、后测和总结等教学环节，具体 内容如下：1 .导言：为什么要学习土的强度理论（4分钟）1964年日本新潟县南方近海40km发生7. 5级大地震，并引发严 重的土壤液化现象。这是日本与世界地震史上第一个以严重土壤液化 灾害闻名的地震。当时的楼房考虑了抗震，没有因地震而坍塌，但很 多建筑却出现了整体倾斜，有些虽然没有完全倾倒，倾斜度却超过了 60 ,导致房屋破坏（图2）。破坏

9、特点：房屋整体 结构完好，但是地基 强度缺乏引起倒塌 图2日本新泻地震中房屋倒塌引出教学主题，这是由于地基土体强度缺乏而导致的破坏!事故原因：砂土液化，即地震作用下使得地基土体变成了一!沙。跟土力学学做人：九层之台，起于累土，基础不牢上部结构再结实也没有用，做人与盖房子一样，打牢基础很重要！2 .教学目标与知识点回顾（2分钟）教学目标：本节课要求掌握土的库仑公式、抗剪强度来源和抗剪强度指标。知识点回顾：在学习土的强度理论之前请回顾一下在材料力学中的强度理论是什么？它们是否适用来描述土的强度？3 .参与式学习：知识点介绍(1)什么是土的强度？(4分钟)土体抵抗剪切破坏的能力，主要关注土体的抗剪强

10、度，土体抗拉 强度太弱，而抗压强度太强，一般土的破坏都是由于剪切引起。不同的工程问题中破坏的定义不一样，图3给出了各种不同破坏 状态的定义。根据工程问题选择破坏状态对应的偏应力可作为土体的 强度。图3不同破坏状态图3不同破坏状态(1)最大偏应力最大主应力比极限应变(4)临界状态剩余状态(2)如何描述土体的强度？(10分钟)强度理论是用来描述破坏的理论，材料力学中学过四大古典强度理论，但是均不适合土。1773年库仑提出了适用于砂土的强度公式， 三年后又给出了适合粘性土的更普遍的形式，即库仑公式：Tf =a-tan(p+c公式中有两个指标，即摩擦角”和黏聚力C,可以通过试验来测量。库仑公式虽然很简

11、单，但是它却完美诠释了土体强度的来源（图4）：摩擦力来源于颗粒之间的滑动摩擦，以及相邻颗粒的约束咬合力 黏聚力来源于土体内部的物理化学作用，相当于在图4的滑块上涂了一层胶水。r = otanQ黏聚力除电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假黏聚力（毛细力等）摩擦力（I）滑动摩擦一由颗粒之间发生滑动时 颗粒接触面粗糙不平引起.（2）咬合力相邻颗粒对于相对移动的约束作用图4抗剪强度的来源课堂讨论：根据强度的来源，请大家结合第二章土的基本性质来 思考抗剪强度有哪些影响因素？（3）如何提高土体的强度？（9分钟）通过学习土的强度我们明确了土的强度理论以及强度来源，现在 给你一盘散沙，用什么方法提高强度，使它

12、筑成一座城堡？最简单的方法把砂土倒入模具压实，从库仑公式可知，施加的压 力越大（即越大），强度就越大，那么砂土就不容易散开。但事实上仅仅通过对沙土进行压实，模具里的散沙能够完美成型 吗？不能！那怎么办，可以加一点水。水的作用是什么？增加了砂土 的粘聚力（库仑公式中的第二项c）。 一盘散沙如何能筑成沙雕城堡?外部压力内部黏聚力图5 一盘散沙如何筑成沙雕城堡旧中国，孙中山曾无奈地说：“中国虽四万万之众，实等于一盘 散沙”。当时的旧中国军阀割据、战争频仍，山河破碎、民不聊生, 在这些压力下，为什么孙中山带着的国民党没能成功解救中国？因为 如同我们盖沙堡第一步一样，光施加压力，却缺少黏聚力，散沙是难

13、以形成强度的。但是中国共产党却做到了，为什么只有中国共产党可 以救中国？中国共产党在马克思主义理论的引领和共产主义理想的 感召下，形成了伟大的建党精神，把曾被人视为“一盘散沙”的中国 各族人民团结和凝聚成万众一心的不可战胜的力量（图6）。思政案例为一盘散沙的启示中国隔肋坚持真理坚守理想践行初心担当使命不怕牺牲英勇斗争对党忠诚不负人民为什么只有中国共产党可以救中国?中国共产党在马克思主义理论的引领和共产主义理想的感召下，形成 了伟大的建党精神，把曾被人视为一盘散沙”的中国各族人民团结和、 凝聚成万众一心的不可战胜的力量。外部压力：军阀割据、战争频仍，山河破碎、民不聊生 内部黏聚力：马克思主义理论

14、的引领和共产主义理想的感召党的百年凡奋斗历程就是一个不断凝聚力量的历程，这个力量磅礴巨大, 推动我们完成了一个又一个伟大功业，创造了一个又一个人间奇迹。图6中国凝聚力一盘散沙想要筑成沙雕城堡需要两个因素：一是外部要有压力, 即库仑公式第一项，正应力越大，摩擦强度越大；二是要有黏聚力, 即库仑公式第二项。新中国成立同样也具备两个因素：一是外部有压力，如军阀割据、战争频仍、山河破碎、民不聊生；二是内部有凝聚 力，中国共产党在马克思主义理论的引领和共产主义理想的感召下, 形成了伟大的建党精神，凝聚起了磅礴力量，解救了旧中国，并带着 中国人民在实现伟大复兴的路上不断前行。（4）如何测量土的强度指标？（

15、7分钟）翻转课堂：通过虚拟仿真平台自学士的抗剪强度试验。要确定土的强度，才能用于判别土体的安全和稳定性，这就需要通过试验来确定库仑公式中的两个强度指标。一般室内试验有两种方 法直剪试验和三轴试验直剪试验：构造简单，操作简便，并符合某些特定条件，至今仍 是实验室常用的一种试验仪器。但它不能严格控制排水条件，且剪切 面不是真实破坏面。三轴试验：三轴仪试样中的应力相比照拟均匀和明确，可严格控 制土的排水条件，实现多种应力路径。但试样制备和试验操作比拟复 杂。根据排水条件不同，三轴试验主要有三种类型：即CDCUUU,而 直剪试验那么通过控制剪切速率来近似模拟，速度快模拟不排水，速度 慢模拟排水。不同的

16、排水条件下，试验测得的抗剪强度指标是不同的，请同学们自己绘制莫尔圆分析一下不同实验强度指标的大小关系（图7）。匕檄，正确的选项是（）以下关于强度指标粘聚力C的以下关于强度指标摩擦角的比拟，正确的选项是（）(Pcu % Pd ：O cdCcuCuPu Pcu 9dPd Pcu Pu“u V C” V Cd以 v 3d V Beu图7通过雨课堂答题比照不同排水条件下的强度指标（5）如何选取强度指标？（9分钟）不同排水条件下测得到的强度指标不同，那么实际工程问题中要 如何选择强度指标呢？根据实际情况，当排水条件良好时采用CD指标，当排水条件很差时，采用UU指标。2020年初，武汉市爆发了新冠病毒疫情

17、，湖北人民以坚不可摧的大无畏气概，诠释了生命至上、举国同心、舍生忘死、尊重科学、命运与共的伟大抗疫精神。全国人民驰援武汉，其中火神山、雷神山医院花十天就建成，向世界展示了中国速度！请问这种情况下设计医院要采用什么强度指标？如图8所示，由于此时施工速度较快，应当采用不排水指标，即UU试验结果。思政案例中国速度一一抗痛精神2020年初，武汉市爆发了新冠病毒疫情，全国人民驰援武汉。其中火神山、雷神山医院花十天就建成，向世界展示了中国速度和 中国力量！一个民族之所以伟大，根本就在于在任何困难和风险面前都从来不 放弃、不退缩、不止步，百折不挠为自己的前途命运而奋斗。思考在这种情况下，设计火神山医院和雷神山医院时，采用什么强度指标?生命至上举国同心舍生忘死尊重科学命运与共试验方法适用范围皿地基为透水性差的饱和粘性土，抖冰不良，且建筑物皿施工速fi快。常用于施工期的强度与稳定验算5建筑物竣工较间后，突遇踊湾大，如房屋i喔、rn地基的透水性较佳（如砂土等低塑性土），却批条件良3 好（如粘土层中夹有砂层），而鳏物施度又较慢火神山医院施工场面