趙志峰

(南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,南京 210037)

“土力學(xué)”是土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,它在一般基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承上啟下的關(guān)鍵作用?！巴亮W(xué)”的教學(xué)質(zhì)量將直接影響學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí),因此提高“土力學(xué)”的教學(xué)水平對(duì)于從事巖土工程的教師尤其是青年教師十分重要。自從博士畢業(yè)任教至今,筆者有幸擔(dān)任了土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等相關(guān)課程的教學(xué)工作,也接觸了不同層次的學(xué)生?，F(xiàn)將教學(xué)實(shí)踐中的感受進(jìn)行疏理,簡(jiǎn)要介紹在“土力學(xué)”教學(xué)中的個(gè)人體會(huì),與同行青年教師進(jìn)行交流。

一、教學(xué)中面臨的困難

(一)內(nèi)容多、概念多、公式多

“土力學(xué)”課程涉及工程地質(zhì)、材料力學(xué)、水力學(xué)、工程設(shè)計(jì)與施工等相關(guān)知識(shí)內(nèi)容,表現(xiàn)出理論繁多、知識(shí)體系較松散、內(nèi)容連續(xù)性不強(qiáng)的特點(diǎn),學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)感到頭緒繁多,難以掌握。歸納起來(lái),學(xué)生覺得“土力學(xué)”有“三多”:即內(nèi)容多、概念多、公式多。一般的“土力學(xué)”教材分為8章內(nèi)容,涉及大約150多個(gè)概念、200多個(gè)公式。與此形成矛盾的是“土力學(xué)”的課時(shí)一般只有48學(xué)時(shí),其中大約40學(xué)時(shí)用于課堂教學(xué)。要學(xué)生在40學(xué)時(shí)左右的時(shí)間掌握如此多的內(nèi)容,難度可想而知。因此,單純的照本宣科、填鴨式地灌輸很難達(dá)到好的教學(xué)效果。

(二)課程實(shí)踐性強(qiáng)

“土力學(xué)”主要研究三大問(wèn)題:強(qiáng)度、變形和滲流。之所以研究這些內(nèi)容,是因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)中經(jīng)常遇到。由于土是由巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化作用后形成的礦物顆粒堆積在一起[1],所以它的性質(zhì)同一般力學(xué)學(xué)科研究的連續(xù)均質(zhì)材料完全不同。由于地質(zhì)環(huán)境和工程條件千差萬(wàn)別,“土力學(xué)”中的理論知識(shí)必須同實(shí)際相聯(lián)系,具體情況具體分析?！巴亮W(xué)”中的許多定律都是在對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和假定后推導(dǎo)而來(lái)的,目的是為了抓住工程中反映出的帶有共性的問(wèn)題,解決主要矛盾。如果對(duì)工程實(shí)際不了解,忽略理論或公式的適用條件、內(nèi)涵的簡(jiǎn)化和假定,盲目地使用公式無(wú)法得到正確的答案和結(jié)論。

(三)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題的能力不足

學(xué)生的學(xué)習(xí)總的來(lái)說(shuō)帶有一定的被動(dòng)性?，F(xiàn)在無(wú)論是課堂上還是課后,“不恥下問(wèn)”的學(xué)生越來(lái)越少,這反映出學(xué)生的主動(dòng)思考能力不足。從考試反映出的結(jié)果來(lái)看,學(xué)生對(duì)于計(jì)算題一般掌握得比較好,得分率高;而對(duì)于概念的選擇題、需要自己總結(jié)的問(wèn)答題或者案例題掌握得相對(duì)較差,很難回答出要點(diǎn)。這也從另一個(gè)方面反映出學(xué)生仍然停留在死記硬背的層面上,習(xí)慣于被動(dòng)接受知識(shí)。

(四)“只見樹木,不見森林”

“土力學(xué)”是一門內(nèi)涵深、外延廣的學(xué)科,小到單個(gè)土顆粒的微觀結(jié)構(gòu),大到交通、土木、水利工程建設(shè),都是“土力學(xué)”的研究范圍。前面已經(jīng)介紹過(guò),“土力學(xué)”具有“三多”的特點(diǎn),而且不同章節(jié)之間的聯(lián)系看似不夠緊密,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)往往難以把握住其內(nèi)在的知識(shí)脈絡(luò)。所以,學(xué)生常會(huì)出現(xiàn)某章學(xué)得好、某章學(xué)得差的情況。學(xué)生只能看到單個(gè)的知識(shí)點(diǎn),難以把知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)理解,這樣就造成了“只見樹木、不見森林”的狀況。全部?jī)?nèi)容結(jié)束后,學(xué)生只得到了一堆孤立的公式、定義、定理,無(wú)法運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō),“土力學(xué)”屬于難學(xué)習(xí)、難掌握、難運(yùn)用的課程,要想取得滿意的教學(xué)效果就必須在改進(jìn)教學(xué)方法上不斷努力。

二、教學(xué)方法的改進(jìn)

(一)重視緒論,把握整體

很多教師和學(xué)生都不注重緒論的講解和學(xué)習(xí),實(shí)際上緒論對(duì)于把握教材整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)非常有用,因此第一節(jié)課應(yīng)對(duì)緒論進(jìn)行重點(diǎn)介紹。從“土力學(xué)”和其研究對(duì)象的特點(diǎn)入手,介紹土的形成和應(yīng)用背景,介紹古今中外一些著名的工程案例,說(shuō)明學(xué)習(xí)“土力學(xué)”的意義,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在此基礎(chǔ)上,引出“土力學(xué)”的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系,強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的核心是土的三大特性(滲透特性、壓縮特性和強(qiáng)度特性),研究這些特性的基礎(chǔ)是土的基本物理性質(zhì),而土中應(yīng)力計(jì)算是為了計(jì)算土體的變形和沉降。掌握了這些基礎(chǔ)知識(shí)后,便可將其應(yīng)用于解決具體的土力學(xué)問(wèn)題——土壓力計(jì)算、邊坡穩(wěn)定分析、地基承載力確定。

(二)深入講解,注重過(guò)程

由于學(xué)生缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備,難以將理論知識(shí)進(jìn)行解構(gòu)和理解,更難以形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu),因此在教學(xué)中應(yīng)該著重對(duì)細(xì)節(jié)問(wèn)題的講解,尤其是對(duì)于“土力學(xué)”中區(qū)別于一般力學(xué)的概念更應(yīng)該講清楚它們之間的差異。例如,“土力學(xué)”中的經(jīng)典理論——有效應(yīng)力原理,教材一般只用一頁(yè)進(jìn)行介紹,公式看上去也非常簡(jiǎn)單,但這一理論卻是“土力學(xué)”的基本支柱,是“土力學(xué)”的拱心石[2]。如果只按照教材進(jìn)行介紹,學(xué)生難以理解這一原理的重要意義,更談不上活學(xué)活用。所以,在授課時(shí)應(yīng)從有效應(yīng)力原理的提出、理論的推導(dǎo)與簡(jiǎn)化、理論的應(yīng)用舉例及意義等方面進(jìn)行系統(tǒng)的講解。

“土力學(xué)”中有相當(dāng)一部分內(nèi)容與計(jì)算有關(guān),同一般力學(xué)不同,初等土力學(xué)中沒有十分復(fù)雜的公式,計(jì)算的特點(diǎn)是“繁而不難”。從考試反映的情況來(lái)看,很多學(xué)生在計(jì)算上常因?yàn)槟硞€(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)出錯(cuò)或?qū)δ硞€(gè)概念理解不準(zhǔn)確而導(dǎo)致整道題失分。因此,日常教學(xué)中應(yīng)重視計(jì)算過(guò)程的正確與規(guī)范,使學(xué)生養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣。

(三)善于聯(lián)想,趣味教學(xué)

現(xiàn)在的學(xué)生大多害怕理論性強(qiáng)的課程,尤其是對(duì)于力學(xué)課程,基本到了“談力色變”的地步。其中很重要的一個(gè)原因是,學(xué)生覺得力學(xué)課程比較枯燥,缺乏學(xué)習(xí)興趣。因此,這給授課教師提出了一個(gè)十分嚴(yán)峻的任務(wù):想辦法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

有學(xué)者認(rèn)為,教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該提倡發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)而不是被動(dòng)接受學(xué)習(xí),其主要特征是:學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容不直接向?qū)W習(xí)者提供,提供的是與學(xué)習(xí)內(nèi)容有關(guān)的線索或例證;學(xué)習(xí)者必須經(jīng)歷自己發(fā)現(xiàn)的過(guò)程才能得到結(jié)論[3]。在現(xiàn)有的條件下想實(shí)現(xiàn)完全的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)比較困難,但可以通過(guò)互動(dòng)式教學(xué)增強(qiáng)學(xué)生的思考能力。相對(duì)于灌輸式教學(xué),互動(dòng)式教學(xué)的主要特征在于教學(xué)過(guò)程中的“溝通”與“對(duì)話” 。雖然由于課程自身特點(diǎn)的限制,“土力學(xué)”教學(xué)中教師不大容易與學(xué)生進(jìn)行溝通,但教師通過(guò)發(fā)揮想象力,引入生活中的一些小例子,增加教學(xué)中的趣味性還是可以做到的。例如,在講解無(wú)黏性土的抗剪強(qiáng)度定理時(shí),可以引導(dǎo)學(xué)生思考為什么風(fēng)可以將地面上的細(xì)砂吹起,但同樣的砂土卻可作為建筑物的地基;在講解土的顆粒級(jí)配時(shí),可以用籃球隊(duì)需要不同高度的隊(duì)員組合來(lái)說(shuō)明不均勻系數(shù)對(duì)于評(píng)價(jià)級(jí)配好壞的意義;在講解有效應(yīng)力原理的應(yīng)用時(shí),可以通過(guò)輪胎底為什么要制成紋路及雨雪后路面為什么要撒砂等問(wèn)題,與學(xué)生進(jìn)行交流。其實(shí),只要平時(shí)注意積累,就會(huì)發(fā)現(xiàn)“土力學(xué)”中的許多知識(shí)在生活中都有應(yīng)用。將這些小的例子運(yùn)用在教學(xué)中,既能喚起學(xué)生的共鳴、增加教學(xué)的趣味性,又能引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

(四)案例討論,淺入深出

“土力學(xué)”的誕生與發(fā)展離不開人類的工程實(shí)踐活動(dòng),學(xué)習(xí)“土力學(xué)”的目的也是為了以后能夠解決實(shí)際工程問(wèn)題。因此在“土力學(xué)”的教學(xué)上,應(yīng)重視工程案例的引入,這樣既有利于學(xué)生培養(yǎng)工程概念,也有助于對(duì)理論知識(shí)的吸收和掌握。我國(guó)正處于快速發(fā)展的時(shí)期,各大城市均在大興土木,這本身就提供了非常豐富的“土力學(xué)”案例素材。尤其是一些發(fā)生事故的工程案例,學(xué)生聽起來(lái)非常認(rèn)真,效果也很好。在講解工程案例時(shí)應(yīng)注意做到淺入深出,即以大家都熟悉的工程為著眼點(diǎn),首先簡(jiǎn)要介紹工程概念、失事情況,引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題,然后將學(xué)生的思路加以引導(dǎo),引出其中涉及到的“土力學(xué)”相關(guān)知識(shí),同相關(guān)的理論知識(shí)講解相結(jié)合,這樣學(xué)生就會(huì)對(duì)相關(guān)理論留下深刻的印象。

(五)一絲不茍,完善細(xì)節(jié)

細(xì)節(jié)決定成敗,對(duì)于教學(xué)也是如此。在教學(xué)中如果對(duì)許多細(xì)節(jié)問(wèn)題視而不見或聽之任之,那么必然影響到最終的教學(xué)效果。因此,應(yīng)注重講述時(shí)的細(xì)節(jié)、備課時(shí)的細(xì)節(jié)、板書時(shí)的細(xì)節(jié)、制作課件時(shí)的細(xì)節(jié)、與學(xué)生交流的細(xì)節(jié)、批改作業(yè)的細(xì)節(jié)。筆者曾經(jīng)采用問(wèn)卷的形式對(duì)教學(xué)情況進(jìn)行調(diào)查,當(dāng)問(wèn)到在教學(xué)中哪些環(huán)節(jié)做得比較好時(shí),大部分學(xué)生提到了兩個(gè)細(xì)節(jié):一個(gè)是作業(yè)批改;一個(gè)是課件的制作。其中,學(xué)生對(duì)作業(yè)批改的回答我有些出乎意料。我對(duì)作業(yè)批改認(rèn)真,每個(gè)錯(cuò)誤的旁邊都進(jìn)行了注釋,而且最后還用Good、Excellent等詞匯對(duì)他們進(jìn)行鼓勵(lì),給他們留下了深刻印象。其實(shí),我覺得我只是在批改作業(yè)上做好了本職工作而已,但學(xué)生就可以通過(guò)這些細(xì)節(jié)感受到教師認(rèn)真的態(tài)度,并也用認(rèn)真的學(xué)習(xí)進(jìn)行回饋。這充分說(shuō)明只要教師從細(xì)節(jié)出發(fā),切實(shí)為學(xué)生著想,做好自己的工作,學(xué)生一定會(huì)看在眼里并記在心上。

三、今后努力的方向

從事教學(xué)以來(lái)深刻地感受到了作為一個(gè)教師的壓力,尤其是作為一個(gè)青年教師,自身的不足非常多,需要不斷地學(xué)習(xí)與思考。雖然在教學(xué)上付出了一定的努力,但相對(duì)于“土力學(xué)”的博大精深,今后要努力的地方很多,概括起來(lái)主要有以下幾方面:

(一)廣泛收集工程案例并升華為理論層面

“土力學(xué)”這門學(xué)科來(lái)源于工程實(shí)踐,也是面向工程實(shí)踐的,在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大好環(huán)境下,要充分利用這一機(jī)遇,深入工地一線,參與科學(xué)研究。將科研中或者收集的工程案例中反映出的問(wèn)題進(jìn)行疏理和總結(jié),找到關(guān)鍵問(wèn)題并升華為理論層面。

(二)作業(yè)中增加面向?qū)嶋H的分析題,增強(qiáng)學(xué)生的思考能力

好的作業(yè)可以督促學(xué)生自己思考問(wèn)題、解決問(wèn)題?，F(xiàn)在教學(xué)中還是沿用老作法,就是課程結(jié)束后布置教材上相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)答題或計(jì)算題。而國(guó)外的很多教學(xué)都傾向于布置源于工程實(shí)際的分析題目,學(xué)生必須通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)書籍資料才能自己找到解答,這樣無(wú)疑大大增強(qiáng)了學(xué)生的思考能力。由于學(xué)生數(shù)量較多,要做到這一點(diǎn)還比較難,但這一點(diǎn)是今后要努力的一個(gè)方面。

(三)教師之間定期討論,共同提高教學(xué)質(zhì)量

老一輩教師有一個(gè)很好的習(xí)慣,就是教研室定期開會(huì),討論教材的問(wèn)題、教學(xué)上的問(wèn)題等,發(fā)揮集體智慧,掃清每位教師教學(xué)上的盲點(diǎn)?，F(xiàn)在這一優(yōu)良傳統(tǒng)已經(jīng)被束之高閣了。對(duì)于青年教師來(lái)說(shuō),尤其需要這種集體討論的機(jī)會(huì)來(lái)向優(yōu)秀的同事學(xué)習(xí)。以后要定期組織課程教師的討論活動(dòng),共同促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

(四)不斷學(xué)習(xí),增強(qiáng)自身業(yè)務(wù)素質(zhì)

筆者曾有幸參加過(guò)第二屆全國(guó)土力學(xué)教學(xué)會(huì)議,從與老前輩、優(yōu)秀同行的交流中受益匪淺。通過(guò)學(xué)習(xí)交流不但讓自己看到了先進(jìn)教師是用什么要求、什么態(tài)度來(lái)從事“土力學(xué)”教學(xué)的,而且讓自己教學(xué)上很多不清楚的概念得到了澄清和鞏固。最重要的是通過(guò)這種會(huì)議,讓自己找到了努力的方向。

正如土力學(xué)奠基人太沙基所言,土力學(xué)既是一門科學(xué)又是一門藝術(shù)。其實(shí)教學(xué)又何嘗不是如此?教師要用藝術(shù)家對(duì)待作品的態(tài)度來(lái)對(duì)待自己的教學(xué)。教師只有立足于本職工作,完善知識(shí)結(jié)構(gòu)、改進(jìn)教學(xué)方法、提高教學(xué)水平,進(jìn)行不斷的積累,才能使教學(xué)質(zhì)量得到切實(shí)的提高。

[1]楊平.土力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2]李廣信.巖土工程20講——巖壇漫話[M].北京:人民交通出版社,2007.

[3]王美嵐,王琳.布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)及其啟示[J].當(dāng)代教育科學(xué),2005(21):42-45.

[4]張?jiān)鎏?對(duì)話教學(xué)的內(nèi)涵和特點(diǎn)[J].涪陵師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,21(6):149-153.