《高等土力學》啟發式教學探討

摘要：本文針對高等土力學課程的特點和我國在碩士研究生培養過程中存在的問題，提出了高等土力學啟發式教學模式，以地基承載力教學為實例，介紹了高等土力學啟發式教學的基本流程和基本步驟。我們以河北科技大學土木工程專業2011級土木工程專業碩士研究生為對象，采用啟發式教學模式進行實踐，結果表明利用該方法教學能加深學生對課程理論的理解，增強學生的學習興趣，培養學生解決巖土工程問題的思路，鍛煉他們的表達和寫作能力。

關鍵詞：高等土力學 啟發式教學 地基承載力

一、引言

近年來，隨著我國教育體制改革的不斷深入和各高校碩士生的不斷擴招，在校碩士研究生的數量不斷增加。2000年我國研究生招生數量為？2012年我國研究生招生數量為？同本科生教育一樣，碩士研究生教育也開始向大眾化方向發展。隨之而來的是，碩士研究生畢業后的就業單位也發生了很大的改變，畢業后能留在高校任教并從事科研的學生減少。同時科研單位也因體制改革，使得許多科研人員開始被迫從事工程項目的實踐活動。其中有一部分畢業生直接到了生產第一線，另外還有一部分繼續深造攻讀博士學位。因此在進行碩士研究生的培養時不能不考慮如下兩個問題：1.如何定位碩士研究生未來的發展方向？2.社會對畢業碩士生有何要求？這是新形勢下進行研究生教學必須要考慮的問題。目前，從國家層面可將碩士研究生分為學術型和專業型兩類，這種方法對于定位研究生的發展方向并予以培養具有重要的指導意義。然而，目前研究生的培養還尚未達到預期目標，從教學模式上進一步探討上述問題具有重要意義。

高速發展的現代社會需要具有創新能力的人才，而不是“死讀書、讀死書”的“書呆子”。適合現代社會需要的創新型人才具有發現問題的能力、解決問題的能力和完備的表達能力。發現問題的能力指從自己所從事的工作中發現不足之處，如某種技術工作精度不高，或者還有其他可以改良該技術的方法，等等。解決問題的能力包括自學新知識、查閱資料、設計實驗、建立物理或數學或數值模型，并進行求解的能力。表達能力是將上述研究過程準確地進行書面和口頭表達的能力。

二、高等土力學的特點

《高等土力學》作為礦業工程、土木工程、水利工程、道路與鐵道工程、地下工程、環境巖土工程等眾多專業的基礎課程，不僅與工程實踐緊密相連，而且還具有很強的區域性。比如，我國幅員遼闊，土質具有十分明顯的區域性特征，各類特殊土對工程影響廣泛，有時會出現很多問題。如軟土地基沉降和地基承載力不足問題，濕陷性黃土遇水的超限沉降問題，膨脹土的遇水膨脹和力學特性劣化等問題。又如巖石的非均質、非連續、各項異性、非線性等特征對巖石工程破壞的影響，等等。若碩士研究生拘泥于個別書本理論，只了解一些表面現象而認識不到巖土工程材料的特殊性，就會影響其畢業后所從事的工程設計和工程施工能力，導致無法體現出其所受到的高于本科生的科學研究訓練優勢。因此，采用啟發式教學方法，培養學生的創新精神、應用能力和自學能力，具有重要的意義。

三、啟發式教學模式

為培養創新型人才，講授《高等土力學》不僅應講授基本的理論框架體系，還應結合教師自身的現場工程經驗，結合國內外最新的科研和應用技術成果。為此，我們制定了啟發式教學流程。

首先我們為學生分析了近年來畢業生的去向以及社會對畢業生應具備的基本技術素質的要求。碩士畢業生除了能解決常規的技術問題以外，還應能夠發現常規工作中的不足，并能用新的方法去完善和改良這些不足。同時還應具有較好的表達能力，以便讓上司和業主接受自己的觀點。教師要將關于土力學方面的權威學術期刊介紹給學生，這樣可以引導學生學會查詢資料和分析文獻。

以地基承載力內容作為實例，啟發式教學模式的基本流程為：

（一）地基承載力的工程背景。從我們身邊出發，從學生宿舍、教學樓、圖書館等周圍建筑物出發，可引出這些建筑物設計施工中的地基基礎問題。如地質勘查工作、勘查點位布設、地基土層成層分布的特點、地基土物理力學性質的非均質和各向異性特征、地基持力層的選定方法、基礎形式選擇方法、基礎底面尺寸確定方法、基礎高度確定方法和基礎底板配筋等，介紹國際著名建筑物如比薩斜塔等的地基承載能力及地基沉降計算和監測問題。

（二）從理論上總結地基承載力的力學實質，介紹不同年代學者對地基承載力問題的研究，介紹因實際工程需要對地基承載力理論解的各種修正。

（三）結合理論研究成果，從試驗方法、工程經驗多個角度闡述地基承載力問題的目前研究水平，從工程實踐中進一步凝練相應的前沿科學問題，如土的非均質和地基破壞的概率問題、隨機有限元方法中的參數隨機賦值問題、極限塑性理論方法中的問題、多種荷載（彎矩、剪力、軸力）聯合作用下的地基承載力及地基承載力包絡面問題，以激發學生的學習興趣，引導學生在某一或若干問題上進行深入探究。

（四）為學生解決相關課題提供指導，包括該領域研究的主要國內外學術期刊、代表性論著、主要研究機構、代表性研究人員、研究現狀調研方法、課題解決的基本思路等。結合個性化的教育教學，指導學生采取理論分析、實驗研究和計算等方式解決相關課題，提高學生的創新能力、動手能力和解決問題的能力。

（五）組織專題學術討論會，引導學生發言，培養學生的口頭表達能力，活躍學生氣氛，撰寫研究報告，培養學生的書面寫作能力。

四、結語

以河北科技大學土木工程專業2011級土木工程專業碩士研究生為對象，采用上述方法進行教學，并對教學結果進行調查，結果表明該教學方法達到了如下目標：

（一）加深了學生對課程理論知識的理解。

（二）培養了學生的課程學習興趣和工程意識。

（三）培養了學生解決巖土工程問題的思路，鍛煉了表達和寫作能力。

參考文獻：

龔曉南.21世紀巖土工程發展展望[J].巖土工程學報，2000（2）.

基金項目：河北科技大學研究生學院教研課題，河北科技大學理工學院教研課題

作者簡介：

張春會（1976— ），男，博士后，教授， 主要從事破壞巖石力學方面的研究工作。