顏榮濤 張芹 曾召田 蘭景巖

摘 要 土力學(xué)是土木工程、水利工程、港口工程等工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。隨著課程的改革，土力學(xué)課時一再被壓縮，本文分析了少課時情況下土力學(xué)教學(xué)方面存在的問題，并且針對問題提出了相應(yīng)的整改措施。

關(guān)鍵詞 土力學(xué) 少課時情況 教學(xué)方法

0 引言

土力學(xué)是土木工程、水利工程、港口工程等工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，具有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和實踐性等特點。該課程主要涉及土體的基本物理性質(zhì)、滲流、變形和強度等方面的問題，這些內(nèi)容是構(gòu)筑以上專業(yè)后續(xù)課程知識體系和認知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。土力學(xué)課程是力學(xué)應(yīng)用到土體的一門分支，以1925年Terzaghi出版的《土力學(xué)和地基基礎(chǔ)》為標(biāo)志成為了一門獨立的學(xué)科。該書主要研究土體在飽和土的力學(xué)行為，隨后在20世紀(jì)開始研究土體的非飽和土力學(xué)。因此，土力學(xué)是一門很年輕的力學(xué)學(xué)科。[1]

土力學(xué)的研究對象是土，土是一種由空氣、水和土顆粒組成的多相孔隙堆積體。空氣、水和土顆粒之間會產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用，從而引起復(fù)雜的物理力學(xué)行為。目前的土力學(xué)體系其實本身并不完善，很多方面采用的仍然是經(jīng)驗或是半經(jīng)驗公式，并且涉及很多的假設(shè)，這些問題都導(dǎo)致土力學(xué)的學(xué)習(xí)者受到很大的困惑。[2-3]因此，要想學(xué)習(xí)好土力學(xué)，必須保證學(xué)習(xí)者有足夠的學(xué)時。然而，目前由于教學(xué)體制改革，土力學(xué)課程很多學(xué)校都受到不斷的壓縮，由最初的64個課時減到48課時，目前進一步縮減到36個課時，4個試驗課時，32個理論課時。很明顯，按照原來的教學(xué)方法，很難在這短短的課時內(nèi)講完所有土力學(xué)內(nèi)容并達到滿意的教學(xué)效果，應(yīng)該對教學(xué)方法進行相應(yīng)的改革。在本文中，筆者將針對如何在少課時情況下土力學(xué)的教學(xué)模式進行討論。

1 少課時情況下土力學(xué)教學(xué)存在的問題

1.1 理論教學(xué)

土力學(xué)這門課程主要討論土體的滲流、變形和強度的問題，有三個核心定律（摩爾庫倫強度理論、有效應(yīng)力原理和達西定律）。在本科土力學(xué)中，滲流方面的內(nèi)容不多，主要會利用達西計算簡單的滲流問題就算達到了土力學(xué)的目的。重點在于變形和強度問題，涉及到很多理論公式結(jié)果的推導(dǎo)。這些課程內(nèi)容需要掌握除了需要課堂上的嚴格推導(dǎo)，還需要大量作業(yè)講授。如果縮短課時，必然導(dǎo)致教學(xué)效果減弱，學(xué)生對基本原理掌握不透徹，處于似懂非懂的狀態(tài)。

1.2 試驗教學(xué)

土力學(xué)是以試驗為基礎(chǔ)的力學(xué)學(xué)科，因此為了對土力學(xué)有深刻的理解必須進行相應(yīng)的試驗訓(xùn)練，即是掌握了一門技能，也能加深對土力學(xué)基本原理的認識。一般來講，土力學(xué)課程的試驗包括：土顆粒級配分布試驗、液塑限測試、擊實試驗、滲透試驗、固結(jié)壓縮試驗、直剪試驗、三軸試驗等。顯然，試驗課程不會全部來做這些試驗，而是選擇幾個試驗來做。那么，隨著試驗課時的壓縮，能做的試驗必然越來越少，必定影響學(xué)生對土力學(xué)的理解。

2 相對應(yīng)的措施

2.1 優(yōu)化教學(xué)大綱，重視基礎(chǔ)理論

在本科土力學(xué)中，目前主要的章節(jié)有：土的組成、性質(zhì)和工程分類；土的滲透和滲流問題；土中應(yīng)力計算；土的壓縮和固結(jié)；土的抗剪強度；土壓力理論；地基承載力；土坡穩(wěn)定性。在這些章節(jié)中，“土的組成、性質(zhì)和工程分類”是用來學(xué)習(xí)如何描述土的基本物理性質(zhì)的?！巴恋臐B透和滲流問題”則是用來考慮土中的水的滲流問題?！巴林袘?yīng)力計算；土的壓縮和固結(jié)”是用來描述土體的變形問題?！巴恋目辜魪姸取眲t是用來解決土體的強度問題。這是土力學(xué)的基本三大問題。而后面的“土壓力理論”、“地基承載力”、“土坡穩(wěn)定性”則是利用土力學(xué)來解決巖土工程中的基本問題。在少課時情況下，若是課時不足，應(yīng)首先保證基本三大問題的學(xué)習(xí)，保證土力學(xué)的基本理論能被學(xué)生完全消化。在時間上弱化的應(yīng)用章節(jié)可以在平時讓學(xué)生進行補充。在此種教學(xué)思想的指導(dǎo)下，應(yīng)該重新優(yōu)化教學(xué)大綱，突出基礎(chǔ)理論的教育。

2.2 啟發(fā)學(xué)習(xí)興趣，加強自主學(xué)習(xí)

俗話說“興趣是最好的老師”，若是能夠啟發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生能夠自主的學(xué)習(xí)，則可以大大地解決少學(xué)時問題帶來的影響。土力學(xué)課堂由于存在較多的公式，并且很多內(nèi)容比較零散，需要記憶，導(dǎo)致土力學(xué)課堂比較乏味無趣。因此，以前的多課時課堂多采用的模式是注入式教學(xué)，講課、作業(yè)和題目講解貫穿于整個課堂。在課時較多的情況下，這種教學(xué)模式還能有比較好的效果。然而，當(dāng)課時減少后，課堂課時用來講解理論基礎(chǔ)都無法滿足，何談講授作業(yè)問題。因此，必須轉(zhuǎn)變注入式課堂和自發(fā)式課堂，加強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。[4]

為了啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，老師必須系統(tǒng)梳理的土力學(xué)課程關(guān)系，找出土力學(xué)課程的核心知識點，并且把核心知識點與現(xiàn)場實際問題相結(jié)合，讓學(xué)生知曉土力學(xué)的核心知識點如何去解決實際的問題。此外，老師最好能懂得心理學(xué)，采取換位思考，從學(xué)生的角度對理解土力學(xué)的基本知識。教學(xué)是一門藝術(shù)，需要用心的雕琢。很多年輕老師知識水平很豐富，但是講解本科土力學(xué)卻讓學(xué)生云里霧里，根本搞不清楚。這就是因為老師覺得土力學(xué)很簡單，因為簡單所以無從講起，這就讓學(xué)生很難明白其中的精髓。因此，老師應(yīng)該從學(xué)生的角度去考慮問題。

目前，我國的課堂教學(xué)形成還是比較單一，就是老師講學(xué)生聽做筆記，特別是在大課堂這種模式尤為突出。這種師生不互動的情況會嚴重影響教學(xué)效果，浪費時間。因此，建議在少課時情況下改用小班教學(xué)，采用互動式教學(xué)模式。課堂上，通過提問、討論等手段讓學(xué)生主動參與。

2.3 更新教學(xué)思想，拓展教學(xué)手段

隨著現(xiàn)代化技術(shù)手段的發(fā)展，現(xiàn)在教學(xué)應(yīng)該引入現(xiàn)代技術(shù)手段進入土力學(xué)教學(xué)，如采用圖像、錄像、投影、3D仿真、VR技術(shù)等。[5]例如，在考慮土體中水的滲流、變形和強度時，可以利用仿真技術(shù)創(chuàng)建某一個例子的動態(tài)視頻，活靈活現(xiàn)的呈現(xiàn)在學(xué)生面前。這樣，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并且活躍了課堂氣氛，擴大了知識信息量，提高了授課效果。當(dāng)然，對于傳統(tǒng)的理論公式的推導(dǎo)，筆者建議還是應(yīng)該以黑板加粉筆的板書授課形式來授課，一步一步的推導(dǎo)更容易讓學(xué)生了解理論的適用性。

目前，各學(xué)者都提出了不同的教學(xué)思想，如啟發(fā)式教學(xué)方法、研究型學(xué)習(xí)方法、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式等。這些教學(xué)模式可以在少課時情況下引入到土力學(xué)的教學(xué)中，但是目前并沒有看見有明顯效果的報道。但是，通過試點并且進行完善是一條可行的途徑，必定為完善少課時情況下土力學(xué)的教學(xué)提供一條件可選的途徑。

2.4 改革管理模式，實行預(yù)約開放制度

試驗室課程是土力學(xué)教學(xué)中不可缺少一部分。在少課時情況下，如何保證試驗課的教學(xué)效果是很困難的。因此，我們建議通過平時開放試驗室供學(xué)生進行試驗的模式來解決這一問題，當(dāng)然這一前提必須提升試驗室的試驗條件。趙志峰對土力學(xué)教學(xué)改革進行思考，建議試驗室應(yīng)該定時開放，使每個學(xué)生都有機會親自動手充分參加到試驗中來。當(dāng)然，為了保證試驗順利正確的進行，實驗室老師應(yīng)該實行預(yù)檢制度，考核學(xué)生對試驗的了解情況，審核學(xué)生能否完成試驗。此外，試驗室老師應(yīng)該改變原有的考核觀念，重視試驗報告而忽視了實驗過程。在試驗中，老師應(yīng)該指導(dǎo)并且跟蹤學(xué)生的實驗過程，把重點放到試驗過程上來。這樣子，對于學(xué)生以后的自主試驗會打下比較扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 繆林昌，經(jīng)緋，邵俐.大土木工程類土力學(xué)教學(xué)改革思考與實踐.東南大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2009（s1）：255-257.

[2] 姚笑青.土力學(xué)課程特點與課堂教學(xué)方法探討.高等建筑教育，2007.16（4）：81-85.

[3] 李麗民，張賢才，唐偉.基于創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的土力學(xué)教學(xué)改革.教學(xué)研究，2014.37（5）：102-105.

[4] 王偉，陶菲菲，盧廷浩，白文輝.啟發(fā)式教學(xué)在土力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用.高等建筑教育，2008.17（5）：83-86.

[5] 沈揚，葛冬冬，陶明安，杜文漢.土力學(xué)原理可視化演示模型實驗系統(tǒng)的研究.力學(xué)與實踐，2014.36（5）：663-666.