《土力学》课堂教学方法探索

2015-01-10伊盼盼

科技视界 2015年34期

伊盼盼

（武昌理工学院，湖北武汉 430071）

《土力学》是土木工程专业的基础课程之一。由于土体的特殊性，使课程的理论较多，内容连贯性较差，给学生理解带来困难，因此，采取科学有效的教学方法能引导学生尽快的了解课程特点及掌握课程要求的知识技能。本文结合土力学的特点及教学实践，谈谈对土力学课堂教学方法的体会与探索。

1 《土力学》教学体会

1.1 土力学的特点

土是岩石风化的产物，土是由岩石经物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用等交错复杂的自然环境中所生成的各类沉积物[1]。土的形成过程决定了它具有特殊物理力学性质。与一般的建筑材料（如混凝土，钢材）相比，土体具有碎散性、多相性和自然变异性。碎散性是指土体颗粒之间存在大量孔隙，可以透水透气；多相性是指土体是由固体颗粒、水和气体组成的多相体系，每相的质和量的变化直接影响土的力学性质；自然变异性是指土的形成经历了漫长的地质历史时期，具有明显的不均匀性，性质复杂，且随着时间还在不断变化。因此，土的力学性质较复杂，深刻理解这些特点，有利于掌握土力学性质的本质[2-3]。

1.2 教师应对土力学理论体系整体性把握

教师应重视土力学基本原理间的内在联系，将内容庞杂、繁多的土力学概念、公式，以一条主线贯穿联系起来。以东南大学、浙江大学等四校合编的《土力学》为例，全书可分为三大部分内容。第一部分为基础理论，包括：第一章，土的组成；第二章，土的物理性质及分类。这两章内容是贯穿全书的基础与主线。第二部分为理论核心。包括：第三章，土的渗流性及渗流；第四章，土中应力；第五、六章，土的压缩性和地基变形；第七章，土的抗剪强度。以上五章主要讲述了土的三大特性，即：渗透特性、变形特性、强度特性。第三部分为土力学在工程中的应用。包括：第八章，土压力；第九章，地基承载力；第十章，土坡和地基的稳定性。这三章内容主要讲了挡土墙的稳定性问题，地基的承载力问题及边坡稳定性问题，是第二部分理论在工程中的具体应用。贯通全书，可以总结为一个原理：即有效应力原理；两个变形：压缩变形和剪切变形；三个理论：渗透理论、变形理论及强度理论，它们各自又自成体系，有效应力原理将它们有机的结合在一起，构成了土力学的基本内容。

2 课堂教学方法探索

2.1 结合经典案例，激发学习兴趣

绪论课对全书内容做出系统性的总结，即一个原理（有效应力原理），两个变形（压缩、剪切），三个理论（强度、变形、渗流）。结合相关工程案例形象化介绍。如加拿大特朗斯康谷仓、香港宝城滑坡、阪神大地震中地基液化属于土体强度破坏问题；比萨斜塔、苏州虎丘塔、日本关西机场属于土体变形问题；九江大堤决口属于渗透破坏问题。播放工程事故的图片、录像（基坑工程失稳事故、建筑物倾斜事故、大堤管涌、路基滑坡事故等），简要说明工程事故中的设计、施工问题及与土力学的关系。通过直观的视觉冲击增强学生对相关知识重要性、实用性的认识，使学生在正式学习之前了解学习内容的应用前景与今后工作的需要，从而激发其努力学习的热情。

2.2 注重课堂教学的启发与互动

课堂讲授注重与学生的启发与互动。上课前做好教学策划，对所要讲授的知识点进行分析归纳，理清本知识点在本课程的地位及与其他章节的联系，这样在授课过程中才能做到有的放矢。在教学启发过程中，思路要连贯不能跳跃，以便掌握讲课的速度和调整讲课方法，根据学生的知识结构层次循序渐进。比如再讲土的压缩特性时，首先提出问题：土体为什么会被压缩？压缩的实质是什么？引发学生思考。进而结合第二章的内容，在土的物理性质中讲到土由三相组成，那压缩的过程中到底是土体的哪一相被压缩了呢？在这个过程中要宽容学生的不同见解，大学生思维跳跃，教师对于在启发过程中的互动与思考，都应给予应有的接纳及正面的解释，使学生积极思考，主动学习。

2.3 借助多媒体，丰富课堂内容

应用多媒体可以提高课堂教学的生动性，比如在绪论课中工程背景的介绍，可以借助多媒体播放工程事故的图片、录像，加强学生对工程实际的感性认识。有些章节理论性较强，公式推导及图表较多，板书不易完成，可以通过多媒体清楚生动的展现在大屏幕上。以东南大学、浙江大学等四校合编的《土力学》为例，第四章中地基附加应力部分，采用了竖向集中力作用时的地基附加应力布辛奈斯克解，其中涉及到六个应力分量和三个位移分量，公式繁多且复杂，若采用多媒体辅助板书教学的效果比较好。

2.4 开展实验，激发学生动手与学习兴趣

土工试验是土力学理论研究的基本手段，是土力学教学中的一个非常重要的环节。比如达西做了大量砂土的渗流实验发现了土体的渗流定律-达西定律。库伦通过对粘性土和无粘性土开展了剪切试验，发现了土的抗剪强度定律-库伦定律。通过实验课的学习，使学生认识到实际工程项目中必需做的试验项目有哪些，试验的流程是怎么样的，争强学生的工程意识。