土力學課程教學改革的思考與探索

曹玲

摘要：土力學作為土木工程專業的專業基礎課，工程實踐背景對理論知識的掌握至關重要。如何在課堂上將工程實踐零經驗的本科生引入土力學理論、實踐教學環節，是值得廣大一線教育者探討的重要問題。文章介紹了在土力學課程教學中，對傳統課堂教學方式以及過程化考核方式的探索與改革。結果表明：多樣化的教學模式更能激發學生的學習興趣，取得更好地教學效果。

關鍵詞：土力學；教學改革；過程化考核方式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0140-02

眾所周知，“萬丈高樓平地起”在土木工程界并不成立。沒有包容萬象的地基土體的穩定，沒有基礎的穩定，任何高樓大廈都只能如海市蜃樓、空中樓閣一般地存在。這也決定了《土力學》在土木工程、交通工程、水利水電建筑工程等相關專業教學、學習中的重要性。作為土木工程類本科學生的專業基礎課程，《土力學》要求學生具備一定的工程實踐背景[1]，但對于剛剛進入大二，還沉浸在高等數學、大學物理等理科學習模式的學生來講，工程實踐經驗恰恰是他們最為欠缺的一部分。這就給《土力學》的教學帶來了一定的挑戰：如何在基礎理論知識的通式教學過程中，讓學生認識到土力學的重要性并激發他們的學習興趣。如何在培養學生動手能力的同時提高他們的創新思維能力，這是值得廣大土力學一線教育工作者探索的重要問題。

一、土力學的特殊性與教學內容的改革

從學習對象而言，對于剛剛接觸土力學的學生來講，土體這一新的學習對象，既熟悉又陌生。熟悉是因為土和空氣、水一樣存在于我們的生活中，是從小就開始觸摸、玩耍的對象，對它的構成、狀態有生活化的了解。陌生是因為對這種建筑材料，我們并不了解它的物理、化學性質，也無法對它的固結、液化、破壞做出合理的解釋。因為對它的熟悉，導致部分學生在學習之初掉以輕心，又因為對它的陌生和掉以輕心，導致在后期學習中力不從心。

從學習內容而言，土力學教學內容的安排和其他學科一樣，遵循循序漸進的原則。從土的組成、物理性質及分類入手；以此為基礎，進入到土力學三大核心理論的學習：土的滲透性及滲流、變形理論（包含土中應力、土的壓縮性和地基變形）、強度理論；最后進入到與實際工程聯系緊密的學習環節，如地基承載力、土坡穩定性等。從內容安排上來看，極具系統性，深入淺出。但是，對于尚未具備工程實踐經驗的本科生而言，傳統的土力學教學方式很容易將課堂教學帶入到工科學習的理性思路上去，使他們感覺枯燥乏味。如何在教學之初，讓課堂學習更具感性思維模式，引導他們從土力學的角度去感知、認識土體，這就是土力學最具特殊性的地方。

對此，我們從教學內容上做出適當調整，力求在保存土力學經典理論特點的同時，讓艱澀的理論教學更具通俗性，讓課堂教學更具時代性與實踐性。

1.土力學自創立以來，不斷涌現出新的理論、新的方法，但達西滲流定律、有效應力原理、太沙基—維固結理論等經典理論的地位一直巋然不動。掌握了經典理論，也就掌握了土力學精髓。因此，沒有必要在本科土力學教學中引入基質吸力、劍橋模型、有限元分析等內容。經典而通俗的理論學習，更容易讓學生入門。在學有余力的情況下，才在第二課堂對高等土力學的內容進行補充[2]。但是我們在課堂教學中加入了大量的工程案例分析，教師看似隨手拈來的工程實例，如蘇州虎丘塔與比薩斜塔的傾斜原因分析、上海閔行的“樓脆脆”、深圳滑坡事故等，都可以讓學生認識到土力學的重要性，激發學生的學習興趣，強化對基礎理論的認知。

2.經濟、科技的迅猛發展帶來基礎建設的不斷發展，教學內容也需與時俱進，與工程實踐相結合。比如，我們結合九江長江大堤的決口，開展了“流土與管涌”的探討，并讓學生動手設計流土破壞演示實驗。結合千將坪滑坡，開展了“土體抗剪強度”、“剪切破壞”、“邊坡支護”等分級討論。學生提出來的想法也許看似膚淺，但只要參與進來了，就會體會到主動學習的樂趣，體會到土力學的重要性，開始嘗試獨立或者找尋團隊開展學習，為今后的職業生涯或研究深造做了基礎但又必要的啟迪。

二、多媒體教學在土力學傳統課堂教學中的靈活應用

（一）多媒體課件的應用

土力學的課題教學離不開公式的推導、計算分析等，因此黑板板書尤為重要，但這并不能阻礙多媒體課件在土力學課堂教學中大放異彩。

在課件制作中，避免大量的文字“復制粘貼”，力求文字簡練，色彩豐富而不雜亂，配圖精美的同時能起到畫龍點睛的作用。圖1、2是其中有代表性的圖片：制作精良的多媒體課件，讓學生覺得賞心悅目，且與千篇一律的黑板板書相比，有新鮮感，不會有視覺疲勞之感。

除此以外，我們還制作了土力學實驗視頻演示課件，讓學生對試驗設備、試驗規程、注意事項等了解得更加具體透徹、更直觀。

（二）計算機應用的重要性

如果說多媒體課件教學給教師的教學插上了騰飛的翅膀，那么學生在土力學學習過程中更多地利用計算機，則是讓他們坐上了時代發展的高速列車。

很多土力學計算都習慣沿用“查表格”的方法[3]，比如附加應力的計算、地基固結度的計算等。在計算機尚未普及的時代，這樣的方法確實具有簡潔方便的優勢。但我們也要承認，這種方法已然落伍。因此，我們在課堂上讓大家在了解了計算原理的基礎上，盡量使用編程計算。這樣的作業，讓伴隨電子產品長大的學生覺得具有挑戰性的同時，也對計算原理理解的更加透徹，而不是像以往一樣，盲目地借用表格做一些人云亦云的計算導致最后收獲寥寥。

三、過程化考核方式的改革

傳統的土力學考核方式為筆試成績（70%）+平時成績（20%）+實驗成績（10%）。這樣的考核看似全面，但占70%的筆試成績，讓慣于應試教育的學生學會了“考前2天突擊，考后2天全忘”。為了改變這一弊端，我們嘗試在個別班級中展開對考核方式進行改革，刺激學生的學習積極性[4]。

首先，考核方式多元化：改變以往“平時成績=考勤+課后作業”的單一模式，增加了小組討論，如前文所述，小組討論針對實際工程案例，運用所學理論知識進行案例分析。實驗成績則在常規實驗中加入綜合性實驗，鼓勵學生利用現有實驗儀器，針對具體問題，如砂土液化演示，設計并提交試驗方案，經指導教師認可后進行試驗并完成后期的實驗數據處理，強化理論的同時也訓練了他們運用軟件的能力。其次，改變考核權重。降低筆試成績權重至50%，增加平時成績權重至30%，增加實驗成績權重至20%。

四、效果分析

1.卷面成績分析。土力學教學改革兩年，兩個試點班級的考試成績統計顯示：平均分分別為73分和76分，高分比例分別為12%和11%，不及格率分別為10%和11%，成績分布接近正態分布，最高分、均分均高于與采用傳統教學、考核方式的班級成績（采用卷面成績比較）。由此可見，土力學教學改革使學生的綜合能力得到了明顯提高。

2.學生參與創新活動的效果。教改以來，學生更積極地參與到各級大學生科技創新活動中。參與項目數：12項，48人次參與，其中25%為學生通過小組討論、查閱資料后自行提出研究課題，75%為指導教師的課題。課題結束后公開發表論文10篇。

五、結語

土力學的教學改革，無論從教學內容、教學方式還是考核方式上，都有一定的完善。多樣化的教學模式與考核方式，在激發學生學習積極性的同時，也調動了教師的教學積極性，對推動教學內容、教學方法及教材的改革等都有積極的促進作用。我們也認識到：如何教學改革是一項長期而艱巨的任務，只有不斷地學習、積累，才能日趨完善。

參考文獻：

[1]李廣信，呂禾，張建紅.土力學課程中的實踐教學[J].實驗技術與管理，2006，23（12）：13-15.

[2]繆林昌，經緋，邵俐.大土木工程類土力學教學改革思考與實踐[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2009，6（11s）.

[3]李大勇，崔煜.國外土力學本科教學探討——以挪威科技大學為例[J].力學與實踐，2012，（32）：99-101.

[4]郝冬雪，陳榕，高宇聰，李利，劉士彬.土力學課程教學過程化考核的實踐與探索[J].高等建筑教育，2006，25（1）：105-108.