少课时情况下土力学教学模式探讨
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摘 要 土力学是土木工程、水利工程、港口工程等工程专业的基础课程之一。随着课程的改革，土力学课时一再被压缩，本文分析了少课时情况下土力学教学方面存在的问题，并且针对问题提出了相应的整改措施。
关键词 土力学 少课时情况 教学方法
0 引言
土力学是土木工程、水利工程、港口工程等工程专业的基础课程之一，具有基础性、专业性和实践性等特点。该课程主要涉及土体的基本物理性质、渗流、变形和强度等方面的问题，这些内容是构筑以上专业后续课程知识体系和认知结构的基础。土力学课程是力学应用到土体的一门分支，以1925年Terzaghi出版的《土力学和地基基础》为标志成为了一门独立的学科。该书主要研究土体在饱和土的力学行为，随后在20世纪开始研究土体的非饱和土力学。因此，土力学是一门很年轻的力学学科。[1]
土力学的研究对象是土，土是一种由空气、水和土颗粒组成的多相孔隙堆积体。空气、水和土颗粒之间会产生复杂的相互作用，从而引起复杂的物理力学行为。目前的土力学体系其实本身并不完善，很多方面采用的仍然是经验或是半经验公式，并且涉及很多的假设，这些问题都导致土力学的学习者受到很大的困惑。[2-3]因此，要想学习好土力学，必须保证学习者有足够的学时。然而，目前由于教学体制改革，土力学课程很多学校都受到不断的压缩，由最初的64个课时减到48课时，目前进一步缩减到36个课时，4个试验课时，32个理论课时。很明显，按照原来的教学方法，很难在这短短的课时内讲完所有土力学内容并达到满意的教学效果，应该对教学方法进行相应的改革。在本文中，笔者将针对如何在少课时情况下土力学的教学模式进行讨论。
1 少课时情况下土力学教学存在的问题
1.1 理论教学
土力学这门课程主要讨论土体的渗流、变形和强度的问题，有三个核心定律（摩尔库伦强度理论、有效应力原理和达西定律）。在本科土力学中，渗流方面的内容不多，主要会利用达西计算简单的渗流问题就算达到了土力学的目的。重点在于变形和强度问题，涉及到很多理论公式结果的推导。这些课程内容需要掌握除了需要课堂上的严格推导，还需要大量作业讲授。如果缩短课时，必然导致教学效果减弱，学生对基本原理掌握不透彻，处于似懂非懂的状态。
1.2 试验教学
土力学是以试验为基础的力学学科，因此为了对土力学有深刻的理解必须进行相应的试验训练，即是掌握了一门技能，也能加深对土力学基本原理的认识。一般来讲，土力学课程的试验包括：土颗粒级配分布试验、液塑限测试、击实试验、渗透试验、固结压缩试验、直剪试验、三轴试验等。显然，试验课程不会全部来做这些试验，而是选择几个试验来做。那么，随着试验课时的压缩，能做的试验必然越来越少，必定影响学生对土力学的理解。
2 相对应的措施
2.1 优化教学大纲，重视基础理论
在本科土力学中，目前主要的章节有：土的组成、性质和工程分类；土的渗透和渗流问题；土中应力计算；土的压缩和固结；土的抗剪强度；土压力理论；地基承载力；土坡稳定性。在这些章节中，“土的组成、性质和工程分类”是用来学习如何描述土的基本物理性质的。“土的渗透和渗流问题”则是用来考虑土中的水的渗流问题。“土中应力计算；土的压缩和固结”是用来描述土体的变形问题。“土的抗剪强度”则是用来解决土体的强度问题。这是土力学的基本三大问题。而后面的“土压力理论”、“地基承载力”、“土坡稳定性”则是利用土力学来解决岩土工程中的基本问题。在少课时情况下，若是课时不足，应首先保证基本三大问题的学习，保证土力学的基本理论能被学生完全消化。在时间上弱化的应用章节可以在平时让学生进行补充。在此种教学思想的指导下，应该重新优化教学大纲，突出基础理论的教育。
2.2 启发学习兴趣，加强自主学习
俗话说“兴趣是最好的老师”，若是能够启发学生的兴趣，让学生能够自主的学习，则可以大大地解决少学时问题带来的影响。土力学课堂由于存在较多的公式，并且很多内容比较零散，需要记忆，导致土力学课堂比较乏味无趣。因此，以前的多课时课堂多采用的模式是注入式教学，讲课、作业和题目讲解贯穿于整个课堂。在课时较多的情况下，这种教学模式还能有比较好的效果。然而，当课时减少后，课堂课时用来讲解理论基础都无法满足，何谈讲授作业问题。因此，必须转变注入式课堂和自发式课堂，加强学生的自主学习。[4]
为了启发学生的学习兴趣，老师必须系统梳理的土力学课程关系，找出土力学课程的核心知识点，并且把核心知识点与现场实际问题相结合，让学生知晓土力学的核心知识点如何去解决实际的问题。此外，老师最好能懂得心理学，采取换位思考，从学生的角度对理解土力学的基本知识。教学是一门艺术，需要用心的雕琢。很多年轻老师知识水平很丰富，但是讲解本科土力学却让学生云里雾里，根本搞不清楚。这就是因为老师觉得土力学很简单，因为简单所以无从讲起，这就让学生很难明白其中的精髓。因此，老师应该从学生的角度去考虑问题。
目前，我国的课堂教学形成还是比较单一，就是老师讲学生听做笔记，特别是在大课堂这种模式尤为突出。这种师生不互动的情况會严重影响教学效果，浪费时间。因此，建议在少课时情况下改用小班教学，采用互动式教学模式。课堂上，通过提问、讨论等手段让学生主动参与。
2.3 更新教学思想，拓展教学手段
随着现代化技术手段的发展，现在教学应该引入现代技术手段进入土力学教学，如采用图像、录像、投影、3D仿真、VR技术等。[5]例如，在考虑土体中水的渗流、变形和强度时，可以利用仿真技术创建某一个例子的动态视频，活灵活现的呈现在学生面前。这样，不仅激发了学生学习的兴趣，并且活跃了课堂气氛，扩大了知识信息量，提高了授课效果。当然，对于传统的理论公式的推导，笔者建议还是应该以黑板加粉笔的板书授课形式来授课，一步一步的推导更容易让学生了解理论的适用性。
目前，各学者都提出了不同的教学思想，如启发式教学方法、研究型学习方法、翻转课堂教学模式等。这些教学模式可以在少课时情况下引入到土力学的教学中，但是目前并没有看见有明显效果的报道。但是，通过试点并且进行完善是一条可行的途径，必定为完善少课时情况下土力学的教学提供一条件可选的途径。
2.4 改革管理模式，实行预约开放制度
试验室课程是土力学教学中不可缺少一部分。在少课时情况下，如何保证试验课的教学效果是很困难的。因此，我们建议通过平时开放试验室供学生进行试验的模式来解决这一问题，当然这一前提必须提升试验室的试验条件。赵志峰对土力学教学改革进行思考，建议试验室应该定时开放，使每个学生都有机会亲自动手充分参加到试验中来。当然，为了保证试验顺利正确的进行，实验室老师应该实行预检制度，考核学生对试验的了解情况，审核学生能否完成试验。此外，试验室老师应该改变原有的考核观念，重视试验报告而忽视了实验过程。在试验中，老师应该指导并且跟踪学生的实验过程，把重点放到试验过程上来。这样子，对于学生以后的自主试验会打下比较扎实的基础。
参考文献
[1] 缪林昌，经绯，邵俐.大土木工程类土力学教学改革思考与实践.东南大学学报（哲学社会科学版），2009（s1）：255-257.
[2] 姚笑青.土力学课程特点与课堂教学方法探讨.高等建筑教育，2007.16（4）：81-85.
[3] 李丽民，张贤才，唐伟.基于创新应用型人才培养的土力学教学改革.教学研究，2014.37（5）：102-105.
[4] 王伟，陶菲菲，卢廷浩，白文辉.启发式教学在土力学教学中的应用.高等建筑教育，2008.17（5）：83-86.
[5] 沈扬，葛冬冬，陶明安，杜文汉.土力学原理可视化演示模型实验系统的研究.力学与实践，2014.36（5）：663-666.
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