專題教學法在高等土力學教學中的探索

[摘要]專題教學法作為研究生課程高等土力學教學改革的嘗試，具有實際運用的現實性和教學方式的靈活性。從確定授課內容、授課形式和考核方式等三方面總結了運用專題教學法的構成要素，并介紹了專題教學法的實施要點和實際教學效果。實踐表明，專題教學法能把提高研究生獨立科研能力的培養目標落實到課程教學中，并能在加強研究生自學能力的同時，激發學生的創造力和想象力。

[關鍵詞]專題教學法；高等土力學；研究生；教學改革；教學方法

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-4634(2011)04-0055-03

0 引言

高等土力學課程是土木和交通等研究生的專業基礎課，其教學內容涉及路基工程、城市地下工程(如基坑開挖、隧道施工、地鐵建設)、邊坡工程和海洋工程等許多研究領域。同時，課程中的土工試驗、本構模型、固結滲流、強度理論、土坡穩定分析和土動力學等內容是巖土工程碩士專業的主要研究領域。因此，高等土力學教學，關乎到有關專業研究生科研素質的提升和研究工作的開展，具有舉足輕重的作用。

由于該課程內容較多，實踐應用性較強，理論研究有待進一步系統和完善，“填鴨式教學”和“傳授為主”的傳統教學方法讓學生對知識要點的理解比較粗淺，對理論的應用比較生疏。許多學生在經過長達一年半的研究生課程學習后，對科研的基本程序和方法仍不夠熟悉，文獻檢索不很熟練，工程設計能力和研究能力并未得到提高，極大影響了后續研究課題的工作開展。怎樣結合課程特點，探索一種適用、節時和高效的教學方法，一直是教學工作者思考的問題。

因此，本文將根據高等土力學課程特點，并結合多年的教學經驗，介紹一種富有成效的教學方法，即專題教學法。

1 專題教學法的構成要素

研究生教學目的是向研究生傳授理論知識，展示一個有待認識和探索的領域，并激發他們的求知欲望，提升他們的科學研究素養。對于高等土力學課程而言，在48學時有限的授課時間內，除了加強理論教學外，也要重視對巖土工程各種實際測試原理和方法的指導；強調學生自學能力、知識運用能力和實踐能力的提高；注重巖土力學分析、評價方法的掌握；激發巖土工程理論創新能力的培養。基于以上各方面的考慮，經過多年的教學實踐，筆者探索出一種適合高等土力學課程特點的專題教學法。

所謂專題教學法，是指教師根據教學計劃，針對教學中的某個或若干個重點、難點和熱點問題，在充分分析準備的基礎上，以專題講座為主要授課形式，在教學過程中強調學生的主動參與，讓學生在互動中學習知識，在互動中增加信息，在互動中學會提出問題，在互動中提高分析問題和解決問題的能力，鼓勵學生對學術問題或工程實際問題進行研討的一種教學方法。專題教學法是一種適合較高層次知識群體的反饋式教學方法。

在高等土力學實際教學過程中，該教學方法包含以下三大要素。

1.1授課內容

在學期開始之前，由教研組開會研究，以高等土力學教學大綱為依據，對教學內容進行優化。打破常規的按章節體系全面系統地組織教學的限制，而是將課程的主要內容歸納為若干個專題，按照專題進行講授并組織整改教學活動。結合本教研組任課教師的科研項目以形成教學特色，高等土力學講授的主要內容可分為5大專題：(1)土工試驗及測試；(2)土的變形特性和本構關系；(3)土的強度理論；(4)土的固結壓縮理論；(5)土中水的滲流。

1.2授課形式

改變傳統的逐章逐節“填鴨式”教學方法，根據課程內容，授課采用專題學術講座為主的形式，教師由知識的單純傳授者變為學術報告人，學生由知識的被灌輸者變為學術評議人，教師在授課過程中設置熱點和難點的討論課題，以其新穎性和學術性引起學生強烈的求知欲和好奇心。這既能提高授課質量，也能激發和培養學生的科研創新能力。

為提高教學水平和教學效果，經過不斷探索，教研組在高等土力學的專題教學中總結并運用了“五步教學法”。即：基礎講一要點啟發一課后自學一課堂討論一總結提升。現以“土的變形特性和本構關系”專題對各個環節進行具體介紹。

1)基礎講解。多年教學經驗表明，其實很少有研究生通過課堂有限的教學時間便能夠透徹理解較為深奧的本構模型理論。因此，本環節在教學上著重講解現有的國內外室內試驗研究總結得到的土體變形所具有的基本特性，引出彈塑性概念，并介紹基本的彈塑性原理，如屈服準則、屈服面、流動規則和硬化定律等基礎知識。其教學目的主要是讓學生掌握必備的彈塑性概念和基礎理論知識。

2)要點啟發。土的本構模型發展至今，已有上百種。這些模型若在課堂上全部講解，是不現實的，也是毫無必要的。在實際教學中，考慮學時安排，筆者通過兩個具體的經典本構模型(Duncan，Chang非線性彈性模型和劍橋模型)來介紹本構理論的要點，以讓學生能夠了解和掌握本構模型的建模思想。在授課時，著重講解Duncan-Chang模型在應力應變關系中是如何體現土的基本特性，以及著重講解劍橋模型所基于的建模假設。同時，在授課時還指出了這兩類本構模型的缺陷和如何改進的思路。要點啟發環節很關鍵，有助于學生課后自學的開展。

3)課后自學。針對本專題的重點、難點和疑點問題，如在本構模型中如何考慮剪脹性、各向異性等問題，教師向學生推薦有關書籍，提高查閱文獻的關鍵詞，讓學生在課后自學，并要求做好讀書筆記和專題報告，以便下次上課時進行課堂討論。經驗證明，學生獨自尋找有關資料，對資料進行篩選、分析和批判，并從多種角度對某個問題進行分析的課后自學環節，有利于培養學生查閱文獻的習慣和如何科學地開展科學研究，提高他們獨立思考、探索新知和批判性思維的能力。

4)課堂討論。在學生課后獨自查閱相關文獻的基礎上，利用兩個學時的時間，針對疑點問題，讓學生在課堂上自由發言，進行學術研討，交流思想，從而加深對知識要點的掌握和理解。

5)總結提升。專題教學的目的在于訓練學生思維，培養創新能力。為此，教師根據學生所提出的普遍性質疑問題和課堂討論的內容，做出比較全面、深入的回答，并能及時反映當代科技成果和發展趨勢，突出教學內容的時代特征。如向學生介紹一個好的本構模型所必須具備的要素，結合教師的實際科研項目，在處理實際的工程問題時，又該如何選擇合適的本構模型等。在這個環節，教師必須做到既堅持教學內容自身的理論性、科學性、系統性，又能夠準確地回答學生的疑難問題。

以上5個教學環節是相互聯系相互補充的。“基礎講解”和“要點啟發”環節側重于體現課程的理論性、科學性和系統性；“課后自學”側重于培養學生的自學能力和獨立解決問題的能力；而“課堂討論”和“總結提升”則側重于體現教學的思想性、現實性、針對性和創新性。

1.3考核方式

為避免“考前背筆記，考后全忘記”現象的出現，在考核方式上注重對學生理解、掌握、運用知識考核和創新能力的評價。為此，將傳統教學中的以單純的閉卷考試結束課程學習的方式變為撰寫專題學術研究論文和開卷考查基礎知識相結合的方式。在課程結束前的3～4周，教師布置專題學術研究討論課題，推薦有關書籍，提供查閱文獻的關鍵詞，并提出撰寫專題學術研究論文的注意事項和格式，要求學生提交3000字左右的專題學術研究論文，重點考察學生撰寫專題學術研究論文的系統性、完整性和創新性水平。在開卷考查基礎知識環節，設計5道綜合型的問答題和計算題，重點考察學生對基本理論知識的掌握情況和理解程度。最后，將專題學術研究論文的評價和開卷試卷成績加權匯總，并結合平時學習態度、研討問題的程度及分析問題的能力等綜合評定學生的課程成績。

以上3個部分依序構成了完整的專題教學法和操作程序。

2 專題教學法的實施要點

為進一步提高專題教學法的教學效果，在實施專題教學法時，應注意以下4個要點。

1)合理劃分專題講座題目。根據課程內容之間的緊密聯系程度分為若干專題，要求教師具有戰略前瞻性和理論綜合觀，擬定詳細的、具有內在邏輯關聯的整體籌劃綱要，以形成一以貫之的學術脈絡，并將討論內容分割成具體、可操作性的系列相關主題，從而使整個專題講座層次得當，思路清晰，主題分明。

2)精心編排專題講座內容。編排好專題講座內容是有效運用好專題教學法的前提，也是專題教學法的神韻所在。專題教學內容的確定不是人為杜撰的，而應按照課程教學大綱的要求，圍繞課程知識的重點、熱點和疑點問題精心編排專題內容，精心設計各專題講座所要解決的主要原理和理論知識體系，突出重點和難點。所涵蓋的內容不宜太多，否則，專題教學又回歸到了逐章逐節“填鴨式教學”的傳統教學模式。這樣通過專題學習，學生既能夠掌握該門課程的精神實質，又不至于對專題講授產生斷章取義和觀點零亂的感覺。

3)堅持求精求深的原則。專題講授并非是對原有章節體系的簡單壓縮，而要對內容進行大幅度取舍，調整結構，優化組合，在精和深上下功夫。學生能夠通過自學看懂、掌握的內容不講；學生學過的作為課程基礎知識的內容少講；學術之爭的內容略講；基礎性內容精講；學術專題的重點、難點內容詳講；工程應用實際性內容多講。

4)教學和科研緊密結合的原則。采用專題教學法絕不能夠照本宣科，教師須具有扎實的理論功底和較高的教學藝術，而且還要有較高的學術水平和科研能力，只有通過對某一專題不斷深入探索研究才有可能講授好這一專題。為此，教研組在教學任務的分配上，采用專長化教學模式，讓每位教師能夠講授自己研究專長領域的專題內容，從而保證課程的教學質量。

3 專題教學法的教學效果

自從2005年在高等土力學教學中摸索并采用專題教學法，教研組在該方法的應用上已有多年的實踐經驗，并取得了良好的教學效果，其主要表現如下。

1)增強學生學習主動性，提升學生創新和科研能力。采用較系統的專題教學法，通過各個專題的研討和訓練活動，學生大都能夠獨立收集和查閱相關文獻資料和書籍，主動獲取所需知識，學習目的性強，目標更加明確。在此過程中，學生普遍提高了分析問題的能力，熟悉相關科研活動的程序，增強了創新意思，提升了科研能力。課程結束時所遞交的專題學術研究報告，給學生提供了系統探討問題、梳理思路的機會，從中也閃現了很多新穎的學術觀點。

2)延伸學生理論深度，拓寬學生知識領域。結合專題內容，教學中適當地引入高等土力學國內外最新研究成果和趨勢等內容。學生通過自己查閱文獻資料，也可以廣泛涉獵課本之外的理論知識，并通過課堂討論以相互交流學習，可以在一定程度上延伸理論深度，拓寬知識領域。

3)活躍課堂學術氣氛，提高課程學習效果。在專題學術講座和課堂討論中，學生們都積極參與其中，課堂學術氣氛活躍。學生們的學習興趣更加濃厚。有時對理論知識評價雖存在著不同看法和見解，但通過討論，學生們加深了對知識的理解，擴充了他們的知識容量，提高了課堂學習效率和學習效果。

與之前采用的“填鴨式教學”和“傳授為主”的傳統教學方法相比，專題教學法在授課形式、教學內容和參與程度等方面均有顯著的不同，具體區別如表1所示。

由表1可見，與傳統教學法相比，專題教學法側重于培養學生的自學能力和創新能力，延伸學生理論深度和知識領域，其主要優點在于大幅度提高了單位學時內的知識容量，增加了學生思考問題的時間和獨立學習的機會。

4 結束語

從傳統的高等土力學課程教學方面來看，學生對知識要點的理解比較粗淺，對理論的應用比較生疏。探索一種符合新形勢下高等土力學課程的適用、節時和高效的教學方法，以不斷培養出適應時代發展需要的新型人才，一直是相關專業教學工作者思考的問題。實踐表明，在高等土力學中實施專題教學法，可以有效地激發研究生的學習興趣，培養他們獨立思考問題的能力，增強他們運用綜合知識的水平，是提高教學效果的良策。

參考文獻

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