道橋?qū)I(yè)《土力學》課程教學模式探討

石明生 徐 平 鄭州大學水利與環(huán)境學院, 河南 鄭州 450001

道橋?qū)I(yè)《土力學》課程教學模式探討

石明生 徐 平 鄭州大學水利與環(huán)境學院, 河南 鄭州 450001

介紹了鄭州大學交通系的科研情況，概述了《土力學》在該系新開設的道橋?qū)I(yè)的重要性。為更好地培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)以及工程創(chuàng)新和實踐能力，借鑒其他學科的成功經(jīng)驗，著重對道橋?qū)I(yè)《土力學》的教學模式進行了系統(tǒng)的探討，結(jié)合該學科的特點，指出在教學過程中應綜合運用多媒體教學、開放式教學、引導學生自學、案例教學和實踐教學等多種先進的教學模式。

土力學；教學方法；教學模式

soil mechanics; teaching methods; teaching modes

交通運輸工程系是鄭州大學水利與環(huán)境學院的四個系之一，近年新開設了本科專業(yè)道路橋梁與渡河工程專業(yè)（簡稱道橋?qū)I(yè)），該專業(yè)包括道路、橋梁和地下空間三個主要方向。交通系現(xiàn)有專職教師31人，擁有三個省級重點科研機構(gòu)：河南省道路技術檢測工程技術中心、河南省基礎設施檢測與維護工程研究中心、河南省重大基礎設施安全檢測修復技術與裝備工程實驗室，交通系教師以第一負責人獲得相關領域的國家科技進步獎二等獎和三等獎各一項，省、部級獎多項，全體師生正共同努力把道路橋梁與渡河工程專業(yè)打造成河南省乃至全國的品牌專業(yè)。

一、道橋?qū)I(yè)開設土力學的必要性

土力學主要講授土的組成、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、土中滲流、土中應力、土的變形和強度等知識，是以土為研究對象的學科，教學過程中涉及擋土建筑物、邊坡穩(wěn)定和地基承載力等方面知識。土力學是一門以培養(yǎng)學生分析問題能力和實驗動手能力為目的的學科[1]。

道橋?qū)I(yè)三個方向都離不開土力學：道路方向需要了解和掌握路基土的顆粒分析、界限含水量的測定、擊實、壓實度的測定、承載比試驗等；橋梁方向需要了解樁基土的物理組成、摩擦力系數(shù)等；地下空間方向需要了解土體的物理力學參數(shù)、土壓力分布、滲流等。土力學是學好道橋?qū)I(yè)課的必備基礎之一。

二、教學模式探討

(一) 多媒體教學

傳統(tǒng)的板書教學存在著以下不足：一方面，板書的整體布局、條理性、清晰度甚至美觀性都會影響到學生的聽課效果，另一方面，板書占用了教師的課堂時間，其傳授的知識量、信息量必然會減少，特別是那些不能生動地用言語描述的內(nèi)容，例如圖片、聲音和動作等[2]。

多媒體教學突出的優(yōu)點是圖文聲像并茂，能在視覺和聽覺上給學生帶來鮮明的印象，取得傳統(tǒng)教學方法往往達不到的教學效果。多媒體教學可以大量穿插實物、工程實例、施工現(xiàn)場的照片、圖片、動畫等，較簡單明了地闡述板書教學難以講清的問題，不僅完美呈現(xiàn)圖片、節(jié)省教師的板書時間，還能給學生提供一個形、色、質(zhì)并存的教學空間，使他們與所學知識有了感性接觸的機會，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來，無形中就會提高他們學習的熱情和興趣。同時我們可以利用多媒體增加教學內(nèi)容，彌補教學內(nèi)容多、課時少的矛盾。當然，這也給教師提出了更高的要求，課件素材要豐富、資料要準確、內(nèi)容要不斷地補充和更新[3]。

將土力學與道橋?qū)I(yè)的三個方向結(jié)合起來講授：(1) 將路基土的現(xiàn)場壓實、壓實度檢測和道路運營后出現(xiàn)的病害等相關照片或錄像加入到多媒體教學，使學生更能了解壓實的機理和壓實度的重要性；(2) 將國內(nèi)外各種高橋的照片加入到多媒體教學，讓學生在欣賞橋梁美觀的同時，深刻理解樁基礎的重要性；(3)將國內(nèi)外各種大型地下建筑(例如大型商場、地鐵站)，通過介紹不同條件下各種建筑尺寸的設計，使學生了解土壓力和地下水壓力對結(jié)構(gòu)設計的重要影響。

鄭州正在修建地鐵，為道橋?qū)I(yè)《土力學》的講授提供了素材，教師可以利用節(jié)假日，錄制和拍攝盾構(gòu)的施工現(xiàn)場，在多媒體上播放，結(jié)合課本知識加深學生的理解。

(二) 開放互動式教學

開放互動式教學模式以學生為中心，充分利用靈活多樣的信息渠道和先進的教學手段，使學生廣渠道、多元化吸收知識[4]。該模式不僅能夠增強學生的求知欲，使其從檢索、講演、制作等學習過程中獲得樂趣、滿足、自信、成就與價值，而且還可以讓學生根據(jù)自己的能力選擇最有利的方案，有利于學生進行自我設計，拓寬知識面，提高發(fā)現(xiàn)問題和獨立解決問題的能力。

開放互動式教學模式從教學內(nèi)容到教學方法均能營造出學生參與教學的空間，使學生能夠深刻領會和掌握運用所學知識，通過鼓勵學生積極參與教學過程，加強師生之間的交流及反饋。另外還能使學生深刻地領會和掌握所學知識并運用到實踐中去，讓學生領略克服困難協(xié)同攻關收獲成果的喜悅，從而最大限度地調(diào)動學生的學習積極性與參與意識，啟迪創(chuàng)新思維。

(三)引導學生自主學習

自主學習是學生在總體教學目標的宏觀調(diào)控下，輔以教師指導，根據(jù)學生的自身條件、特點和需要，借助現(xiàn)代網(wǎng)絡資源，通過多種途徑，自主獲取信息、建構(gòu)自己的知識體系的過程。在教學過程中：(1)要培養(yǎng)和激發(fā)學生學習的積極性和主動性，學生只有在寬松、平等、和諧的環(huán)境中學習才能獲得心理上的安全感，才能思路開闊，思維敏捷，主動參與學習；(2)教師要善于發(fā)現(xiàn)學生的興趣、愛好，培養(yǎng)學生的特長，充分發(fā)掘?qū)W生內(nèi)在的潛能；(3)教師與學生或?qū)W生與學生之間互動學習，通過小組討論，互相啟發(fā)，達到優(yōu)勢互補，共解疑難。學生的獨立學習和深入思考與相互交流和討論相結(jié)合，教師成為學習促進者；(4)側(cè)重學習方法的教育，提高學習效率。在自主學習情況下，方法比知識更重要，教師要教會學生自主學習的方法，培養(yǎng)學生自主學習的能力，只有以學生為主體，教師為主導，教材為主線，使學生與教師有機結(jié)合，才能使教學不斷提升、發(fā)展、完善[5]。

土動力學建立在土力學之上，主要介紹土體中振動波和地震波的傳播機理，以及相應的防震措施。2008年5月12日在四川省汶川縣發(fā)生了強大地震，對道路、橋梁和地下建筑都造成了重創(chuàng)，通過引導學生對土動力學的課外自學，了解不同形式的結(jié)構(gòu)在地震時的破壞形態(tài)和抗震性能，開拓學生土動力學的知識面。

(四) 工程案例教學

工程案例教學是指在進行工程專業(yè)課程系統(tǒng)的理論教學過程中，根據(jù)理論系統(tǒng)的階段性要求，師生圍繞某個取自于真實生活情境、具有典型性和代表性、具有專業(yè)探討價值的工程實況，利用當前學習的理論知識，對其進行分析，以求學生在解決疑難問題并做出相應決策時，加深對基本原理和概念的理解，進而提高分析問題和解決問題能力的一種教學方法[6]。

案例教學應注意以下問題：(1)案例選擇應以小見大，由淺入深案例設計編排要注意內(nèi)容的系統(tǒng)性和循序漸進性。問題涉及應該由易到難、由表及里、由簡單到綜合，分層次梯度式或螺旋式的上升，并要符合教材知識框架系統(tǒng)。(2)分析過程中注意引導培育學生專業(yè)興趣。興趣是最好的老師，可以幫助學生盡快實現(xiàn)從“被動”施教到“主動”求教。繁復的理論基礎令學生喪失學習積極性，迷失了專業(yè)意義，在案例教學中可以有針對性地把理論基礎與工程實際進行對應引導，培養(yǎng)學生的思考樂趣和學習積極性。(3)注意案例分析與教學大綱和教學進度相結(jié)合。工程類案例教學的重要功能是為教學內(nèi)容服務，為理論要點教學提供現(xiàn)實案例支撐，案例教學不能替代理論講授。同時案例教學需有一定的靈活性，不強求每一項教學內(nèi)容均采用案例教學[7]。

道橋?qū)I(yè)涉及土力學的內(nèi)容很多，例如各種等級的路基結(jié)構(gòu)、路塹和路堤的邊坡、橋梁的各種樁基、盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)、沉井和沉箱、箱涵等，教師可以根據(jù)自己的科研項目和網(wǎng)絡資源，編排合適的案例，通過反復的教學—反思—總結(jié)，提高課堂教學效率，更新教育觀念，逐步提高該專業(yè)教學質(zhì)量、深化推進教學改革。

(五) 實踐教學

組織學生參加必要的認識實習和生產(chǎn)實習，完成較高水平的實踐報告，是理論知識與實踐相聯(lián)系的主要途徑。道橋?qū)I(yè)同大土木的其他工程一樣，建設的工程量大、工序多且較復雜、建設周期較長，短時間的實習往往只能看到工程的某個局部或某個工序，很難觀看到工程的全過程；由于時間和經(jīng)費的限制，一次實習又不可能到多個不同工地進行；擴招后學生多，施工單位考慮到安全、食宿等方面的困難，往往不太愿意接待學生實習，使得有些實習只能是走馬觀花，流于形式，不可能動手參加生產(chǎn)實踐；有的學校干脆由學生自己找工地實習，回來交一個實習報告了事，實習效果難以保證。學生對工程項目的具體內(nèi)容及施工組織管理不可能有深入、全面的了解，能一知半解就算有所收獲了，畢業(yè)后工程實踐能力差，不能馬上獨立承擔工程任務，求職時常因“沒有工程經(jīng)歷”而被拒之門外。

針對以上問題，結(jié)合道橋?qū)I(yè)的學科特點，在以下幾方面進行加強：(1)在實踐教學基地方面，要充分利用地域位置，與當?shù)亟ㄖ窘㈤L期的合作關系，鄭州目前正在建設地鐵，為道橋?qū)I(yè)地下空間方向提供了長期且非常重要的實習基地；(2)在實踐教學師資隊伍方面，聘請校外經(jīng)驗豐富、業(yè)務過硬、責任心強的高級工程師，參與指導學生的實踐，保證實踐教學質(zhì)量；(3)校外實踐教學環(huán)節(jié)，與校外聘請的指導教師進行雙向選擇，以師徒關系實行對口指導與培養(yǎng)，學生可以在課余時間隨時以各種方式向校外指導教師請教、上工地實習，并完成規(guī)定的學習與實踐任務，讓學生在校、內(nèi)外教師的聯(lián)合指導下，結(jié)合實習基地的工程實踐，進行畢業(yè)設計，進一步訓練和提高學生的工程實踐能力和應用創(chuàng)新能力。

三、結(jié)語

土力學是鄭州大學交通系是新開設道路橋梁與渡河工程專業(yè)的基礎專業(yè)課之一，在借鑒相關成功經(jīng)驗的基礎上對該課的教學方法進行了探討，對該課程的安排、講授具有重要的指導意義，當然今后還需要繼續(xù)努力、不斷探索，繼續(xù)做好教學探討和改革。

[1]陳勇, 談云志, 王世梅,等. “土力學”課程教學改革與創(chuàng)新的探討[J].中國電力教育.20011, 192(5): 81-82

[2]劉艷華, 任慶新. 多媒體教學方式在地基基礎專業(yè)課中應用的探討[J].中國科技信息. 2007, 219-220

[3]繆志萍.“土力學與基礎工程”課程教學實踐與體會[J]. 基建優(yōu)化.2007, 28(5): 163-165

[4]邱林. 開放互動式教學方式在高等傳熱學研究生課程教學中的實踐[J].高等建筑教育. 2008, 17(4): 95-97

[5]繆林昌, 經(jīng)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)(增刊).2009, 11: 255-257

[6]靳玉樂. 案例教學原理[M]. 重慶: 西南師范大學出版社.2003

[7]王海龍. 土木工程學科教學中宜注重工程案例教學[J]. 長春理工大學學報(高教版). 2009, 4(2): 122-123

Discuss of Teaching Mode for Soil Mechanics of Road and Bridge Major

Shi Mingsheng, Xu Ping (School of Water Conservancy and Environment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001)

The research conditions of department of transportation engineering of Zhenzhou University are introduced, and the importance is disused to open soil mechanics in the new major of road and bridge. In order to cultivate students' professional quality, engineering innovation and practice ability, some successful and advanced experiences of the similar curriculums are referenced, and the teaching modes for soil mechanics in road and bridge major are discussed. It is suggested that several teaching methods and modes be adopted together such as teaching methods of multimedia method, opening teaching mode, leading self-study of students, case teaching mode and practice teaching mode.

U4

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.120

石明生(1963-)，男，河南南陽人，副教授；

徐平(1977-)，男，山東五蓮人，副教授。