水土保持與荒漠化防治專業“土力學”課程教學改革與創新

佟小剛 吳發啟

（西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100）

當前，培養應用型和創新型高素質人才已成為高校人才培養的重點目標，這也符合我國社會和經濟發展對人才的要求［1］。“土力學”作為集理論、實踐及工程應用為一體的課程，因具有理論多、概念多、公式多及應用廣的特性，決定了其存在著涉及前期知識和相關領域較多，課程橫向跨度大，基本理論和知識點抽象、分散等問題［2］，使教學很難盡善盡美。因此，探尋出一條切實可行、快捷有效的學習和應用的途徑，是“土力學”教學亟待解決的問題。

在西北農林科技大學（以下簡稱“我校”）水土保持與荒漠化防治專業的教學中，“土力學”與水土保持工程措施中涉及的擋土墻的設計、邊坡的穩定性分析、土壓力的計算等問題都有直接的聯系。因此，筆者針對專業特點及其與土力學知識構成的關系，就教學過程中存在的問題和解決的途徑加以探討，以期能為“土力學”課程教學效果與質量的提升提供參考。

一、“土力學”課程的作用

“土力學”是一門研究土的物理、力學性質及其受荷載作用后變形與強度規律的一門學科。在水土保持與荒漠化防治專業的課程體系中，它被安排在高等數學、工程力學之后，水土保持工程之前。因此，它是一門技術基礎課程，起著承上啟下的作用，直接服務于工程措施的設計。“土力學”課程包括土的組成、結構、物理性質、土中滲流、土中應力、土的變形和強度問題，擋土建筑物、邊坡穩定和地基承載力等方面知識以及土的液塑限測定、土的滲透、壓縮、剪切等實驗均為其講授內容［3］。可見，該課程直接將理論學習與實踐應用相聯系，培養和鍛煉學生從理論性思維轉化到實際工程應用過程中的獨立思考能力、動手能力、創新能力，為高素質水土保持工程人才培養打下良好基礎。

二、“土力學”課程教學中存在的主要問題

（一）內容較多，課時不足

目前，在“厚基礎，博知識”的教育理念影響下，各高校都為學生增加了課程種類，拓展了知識面，但也不可避免地出現了為完成教學計劃，壓縮原有課程學時數的現象，這已成為許多學科共同面對的問題［4］。我校水土保持專業“土力學”課程總學時數為40，其中實驗10學時，理論教學30學時，這些學時數很難滿足“土力學”課程內容廣、定律多、公式多、實驗內容多且操作復雜的特點，所以形成了學時少而內容多的矛盾。在10個學時的實驗中，要安排3～4個試驗題目，學生只能機械地操作，弄不清實驗的目的和意義，也談不上培養學生分析和解決工程實際問題的能力，更不利于力學和后續專業課的學習。

（二）課堂教學呆板，教學效果一般

為完成“土力學”大綱要求的講授內容，在課堂教學中教師多采用傳統的講授方法，缺少實際應用實例的分析，每節課超負荷的信息量使得學生來不及理解消化，更不可能對課程中眾多的抽象理論、經驗公式的含義及工程應用意義吃透和掌握。課堂教學枯燥乏味，學生聽不進去，也跟不上教學進程，被動受教，學習效果差。雖然多媒體的引入使課堂教學中知識點和力學理論的展示變得容易，彌補了板書教學無法達到的效果［5］，但是多媒體課件信息量多、信息呈現快的特點，又使學生的思維變得遲鈍，學生因來不及思索和理解而對學習的內容失去興趣；同時，多媒體課件的制作質量不高，動畫制作不精致、不到位等都影響到教學效果和課堂氛圍。

（三）實驗與實踐教學乏力，影響教學質量

“土力學”中關于土體的物理學特性、滲透、變形、強度等知識和理論都是在實驗驗證和應用經驗的基礎上得出的，因此“土力學”課程具有很強的實踐性。實驗和實踐教學不僅是學生進一步理解和掌握土體力學基本原理和經驗公式的重要手段，也是學生科研思維形成、動手能力強化、創新意識建立的關鍵環節。目前由于課時不足、教學硬件資源有限、專業實驗教師少等因素，使得實驗教學方式單一，基本以驗證性實驗、經典性實驗為主，內容陳舊，乏味單調，學生只需按照規程操作即可，沒有獨立思考過程；實踐教學更是少之又少。這種情況有悖于“土力學”實踐性強的特點，嚴重影響到課程教學目標的實現及學生綜合素質的提升。

（四）理論教學與實驗教學脫節，學生得不到應有的鍛煉

長期以來，“土力學”理論課都占據絕對的主導地位，實驗課開設都是隨著理論課的講授進度而安排，因此實驗課比較分散，且實驗課只是老師對操作步驟和注意事項的講解，因為課時有限，教師都是提前完成如液塑限實驗、壓縮試驗、直剪試驗等幾個環節的操作，擺在學生面前的試樣已是“半成品”，這樣學生在課堂上只能機械地進行幾個環節的操作，不能參與實驗的全過程。所以學生對整個實驗感到很抽象，實驗技能得不到提高，主觀能動性和思維也受到限制。同時，實驗課采取分散開設的方式，也使得原本相互關聯的力學理論知識喪失了系統性和連續性。如液塑限實驗測定的塑性指數和液性指數與固結試驗中測定的土的壓縮系數和壓縮模量有著密切聯系，當分開實驗時，學生就很難將這些指標聯系起來，進行綜合分析，造成了學生對“土力學”理論和知識點認知斷鏈。這樣既不能培養和建立學生綜合分析實驗數據的思維過程，也無法鍛煉和提升學生分析和解決問題的實際能力。

三、“土力學”課程教學的改革與創新

（一）整合和優化教學內容

水土保持專業與傳統的土木工程專業有較大的區別。傳統土木工程專業的工程部分往往更重視獨立基礎、地基沉降變形、地基承載力等淺基礎知識的講解［6］，而水土保持專業工程方向更注重滲透、邊坡穩定性、擋土墻側土壓力等方面的知識和理論。面對“土力學”課時少、任務重的現實，必須結合水土保持專業人才培養目標及水土保持工程實踐，有針對性地整合和優化教學內容，在有限課時內為本專業學生學習和掌握“土力學”相關理論和知識點提供一條有效、快捷的途徑。

首先，對于易于理解掌握的以及與專業方向關系不大的內容要略講，而銜接后續課程的基礎理論知識點要詳講。這樣可以加深學生對“土力學”在本專業中重要性的認識，同時也能拓展學生分析、解決問題的思路，提高學習效率和質量。其次，需要任課教師不斷提高業務水平，積累新的專業知識、工程技術、工程方法及工程應用經驗，以不斷補充和更新教學內容，保持課堂教學“新鮮”，才能不斷激發學生思考和創新的潛能。

（二）改進教學方法，激發學生興趣，提升課堂教學效果

良好的教學方法能夠實現高質量的課堂講授，而這正是培養學生思辨能力及創新意識的基礎。目前，啟發式和互動式教學方式已成為大多數學科提倡的教學方法，這同樣適用于我校水土保持專業。真正的啟發、互動式教學應該是能夠引起學生的思維共鳴，激發起學生的學習興趣，讓學生愉快、輕松地學會和掌握講授內容。針對“土力學”理論性、實踐性及綜合性強的特點，教師應在掌握教材的實質，弄清基本原理、基本理論及參閱大量資料的基礎上，對課程教學進行精心“設計”，如提出問題，給出分析、解決問題的思路和思維方法，逐漸推進，使學生自然跟上講授的思路，調動起學生主動參與課堂教學的積極性，使學生產生求知欲，主動探索和主動學習，并不斷發現、思索和研究問題，這才是教學需要達到的效果。為了鞏固課堂教學效果，采用網絡答疑、安排課后討論、提供經典水土保持工程案例分析等也是很好的輔助教學方法，這樣才能充分挖掘每位學生的潛能，達到培養和提高學生綜合素質的目的。

（三）革新教學手段，培養學生的獨立思維能力與創新意識

隨著現代化信息技術引入教學，其與傳統授課方式結合產生的教學效果受到了大多數科教學者的認可［7］。特別是“多媒體”的應用，將“土力學”中難以理解的理論、原理、公式及土體剪切、滲流等變化過程化難為易、化抽象為具體，以圖文并茂的形式表現，既形象又生動，對于抓住學生學習興趣，提高學習效率和培養能力有直接幫助。但目前，多媒體課件的制作還依賴于基本的PPT展示，加之制作技術不高，課件內容往往按教材內容拼接，邏輯和系統性不足，并且動畫、圖形質量、顏色搭配不到位等原因，影響了教學效果。因此，教學手段的革新首先是提高課件質量，課件要與設計的教學內容緊密結合，成為環環緊扣，環環相接，邏輯嚴密，系統性強的教學輔助手段。同時還應注重課件動畫效果的逼真性及畫面的觀賞性。其次，引入新的課件制作技術，如flash動畫制作，可以更有效、生動地演示土體力學理論及其過程。最后，在教學過程中，還可自制實體教學模型和模具，如用反映土體剪切破壞發生機理模型附加應力分布儀模具來演示土在各種荷載條件下的附加應力分布等，這些模型和模具給了學生看得見、摸得著的“實體”理論和知識。通過以上教學手段和方法的革新，將有利于學生對知識點有更透徹的掌握，同時還能激勵學生進行思考和探索，培養和提高學生思辨和創新的能力。

（四）加強實驗與實踐教學，提高學生解決實際問題的能力

要加強實驗教學，首先要改變以往分散式的實驗課程安排，將各種典型“土力學”實驗涉及的理論和力學參數按照它們之間的聯系進行設計和整合，集中時間段進行實驗教學，這樣學生既能夠參與實驗的完整過程，完成所有操作程序，鍛煉獨立的動手能力，還可以讓學生系統地理解和掌握土力學理論知識，學會運用土體力學不同理論和性質參數，綜合分析土體的力學狀況，提高分析和解決問題的實際能力。其次，要加強實踐教學，可以安排學生參觀水土保持工程或施工現場，用實例向學生傳授水土保持工程涉及的土體力學理論和知識及在實踐工程中的運用，培養學生進行工程判斷的能力，為今后的職業拓展奠定基礎。最后，還要為學生多提供實踐的機會。可以開放實驗室，提供必要實驗條件，鼓勵對“土力學”有濃厚興趣的學生自主設計實驗或建立創新實驗項目，挖掘自身的創新能力。同時，還可以讓學生參與到相關科研活動中，這樣學生不僅能夠對“土力學”的基本理論和實驗過程有更好的掌握，而且能夠自主分析和處理數據、思考和解決簡單的“土力學”問題，真正做到學而會用，切實提高分析、解決問題的能力。

綜上所述，“土力學”是一門理論性、實踐性極強，應用廣泛的重要專業基礎課程，在課時和教學資源條件有限的情況下，要針對水土保持與荒漠化防治專業特點及人才培養目標，對教學內容進行整合優化、對教學方法進行改進、對教學手段進行革新，尋找出一條適宜“土力學”課程教學的最佳方式，達到教師教有成效，學生學有所用的教學效果，培養出應用和創新能力雙強的水土保持專業高素質人才。

［1］師旭超.在土力學教學中培養學生的創新能力［J］.中國電力教育，2009（18）：101－102.

［2］劉紀峰，張會芝.“土力學”課程教學內容和方法的一些體會［J］.中國電力教育，2011（25）：115－116.

［3］張克恭，劉松玉.土力學［M］.北京：中國建筑工業出版社，2005：1－2.

［4］高文華，萬文，陳秋南，等.“土力學”課程教學改革與實踐［J］.高等教育研究學報，2007，30（4）：50－51，4.

［5］徐玉芬.多媒體教學在土力學課程中的有效應用［J］.科教文匯，2011（4）：93－94.

［6］張建偉，馮志芬，孫興亞.道橋專業“土力學與基礎工程”課程教學改革探討［J］.科技信息，2011（3）：101，160.

［7］張緒濤，崔詩才.土力學教學與大學生創造性思維能力的培養［J］.聊城大學學報，2007，20（4）：108－110.