專業課啟發式教學與研究型思維培養的講授實踐

郎煜華　柴華　張華

摘 要 本文以土力學雙語教學為例，分析總結了在專業課教學中啟發式教學與研究型思維培養的講授實踐，通過具體章節及數據加強了學生研究型思維的感受和鍛煉，讓學生親身體驗了科學研究的步驟，開發了土力學手型試驗使土力學理論概念和力學常識得到了有機結合及簡明理解。

關鍵詞 啟發式教學 創新思維 手型試驗

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0前言

培養大學生獨立學習的能力是社會發展的客觀要求。現在的大學傳播知識已經不太重要，重要的是讓學生學會如何做人，如何思考。在專業課講授中不僅僅要講明白本課程的理論及實際應用價值，而且要通過本專業課的講授讓學生學會如何學習專業課及其他課程，授之以魚，不如授之以漁。在教學的同時，還注重言傳身教對學生進行研究型思維的培養，以及簡單易行的互動式啟發教學。

1課堂進程

備課不僅僅是專業知識的預習，而且應當準備相當的互動提問，學習方法，講評重點等等。我們的課堂進程如下：

（1）課前課堂設計及預習：每堂課的課件，說明及對比，板書的內容及順序，需要攜帶的所有文件等等都設計清晰。對學生也講明預習的重要性，尤其是雙語課，只有預習了才能有好的聽課效果。我們在第一堂課設計了個小實驗以解釋預習的重要性：讓兩位學生一前一后看著腳尖繞教室一周，然后抬頭挺胸繞教室一周比較時間。前者是不知前方狀態的前行，相當于無預習狀態。后者相當于明晰了今天要講授內容的預習過的狀態。次實驗加深了學生對預習的認識。當然老師不僅對今天的專業課，也要對其他相關知識進行預習。

預習不僅可以是前一天提前預習本課程，而且包括提前到教室，如果提前10分鐘到教室翻翻書也能起到一定的作用。我們選擇了早晨第一堂課最先到的前三名學生讓他們將名字寫在黑板上提出表揚，講了勤奮，努力的重要性，人生正比：早起，勤奮，健康，和成功呈正比。這樣我們雙語班早晨提前一小時就有學生來朗讀預習，激發了學生的預先學習的能動性。

講解了智力與學習成績的關系。智力的測量和學生學習成績的測量，兩者之間有中等程度的相關。不過不同年齡段也有差別，有資料表明，在小學階段相關系數為0.6-0.7，中學階段為0.5-0.6，而大學階段相關系數為0.4-0.5。這些數據表明，學習成績和智力的相關系數有隨年級增高而逐漸降低的趨勢。大學生的學習成績更多的與后天努力，勤奮等個性因素有關--《高等教育心理學》p34。這也無疑加強了學生尤其是二本學生的學習積極性。

（2）課中臺前講解及互動：各章的緒論部分主要講解與該領域相關的工程問題及事故等，根據工程實際需要引導出該章中用于解決該問題的理論。

坐在多媒體課桌后點擊鼠標的講解比較干燥，距離學生較遠，難于和學生產生互動，而站在講臺前用激光筆無線操縱課件的講解要生動的多。課堂互動多數由提問和回答完成，而請學生上講臺推導公式，朗讀自己的解答等方式也有相當的效果，關鍵是讓每位學生積極主動的隨著老師的思路，沿著老師的設計一步一步的獨自思考了問題，解答了問題。對于很好的互動，出乎老師意外的問答等準備了小禮物如圓珠筆等。有一次有個學生上臺推導公式，出了個小錯也給他發了獎，讓同學們大跌眼鏡。

每章最后設計了總結該章內容的互動課件，以提問式啟發學生回答相關的問題。例如緒論后打出了一張風景照片，前景是黃鶴樓，近景是長江大橋，遠景是武漢新市區的高樓大廈，提問本課件要表達的意義。同學們踴躍回答了之前講述的土力學特征等，達到了自我總結該章的教學目的。我們對該課件的解釋是：土力學在古代，現代及將來都與各種建筑物與我們的生活息息相關。

又例如在土的壓縮性一章中最后使用了不同土的p-s曲線，讓同學們從這張圖中總結出一些關系及結論。結果不僅討論了不同土的粒徑與沉降的關系，而且探討了中國不同地域的土與陸相海相沉積環境的關系等等，把簡單的課本知識和社會實踐聯系了起來，極大地拓展了學生的研究型思維能力。

（3）課間和學生聊天：話題任意，可以是愛好，家鄉等等，課間學生問的一些有共性的，有意思的問題等會在下節課在課堂上講。學生只有親近了，喜歡了，敬佩了老師，老師的言傳身教才能真正影響到學生。

（4）課后教學日志：每堂課后的總結，經驗及教訓，有些在課堂上的靈光一現的發揮等都要在教學日志中記錄下來。還有課件的及時修訂等等。

（5）每章作業講評：作業講評的要點是要挑選出一個最佳作業，以唯一性，獨創性為準則，即其他學生都沒有做到而他是唯一做到這點的，稱之為土力學之星。將其作業掃描件在課堂上直接投影進行講評，大書特書其唯一性，鼓勵創新思維。土力學之星的獎品是留學日本十五年的筆者從日本帶回來的日元硬幣。其鼓勵價值紀念價值遠遠高于外幣價值。當然獲獎感言要用英語發表，這也鍛煉了學生們的相關能力。

第一章的作業講評從封面的重要性講起，要將表格的所有空白處認真填寫全。這和將來工作簡歷的審查過程是有聯系的。如果簡歷沒有填寫全有遺漏則不能通過初審即形式審查。全體起立后，填寫全的合格的點名坐下，其他人上來取自己的作業本回去再填。此舉讓學生們切身體會到“認真”二字的重要性。

第二次作業講評是具體內容的講評，然后提出了關于作業的三個問題，板書如下：

①為什么做作業：魚—〉漁—〉進步

②為誰做作業：老板—〉顧客—〉自己

③怎樣做作業：數據—〉過程—〉結果

上大學以來可能沒有人給他們講過做作業的事了，這次也收到了較好的效果，學生們開始認真深刻的思考作業問題。

2研究型思維的培養

土力學是培養研究型思維的最佳載體，它的基礎與技術科學的雙重屬性，各種概念及理論的通俗的物理意義，清晰的幾何意義，結論隨問題參數的變化，結論的正確性條件等等有先天的思考深度與創新空間。在課堂上及作業中講解科學性，前沿性，進步性，貼近時代的內容，鼓勵學生用綜合思維與發散思維考慮問題，提出自己獨創性的唯一的解答或是作業。如承載力公式的右邊三個部分是以下幾位研究者Prandtl，Ressiner，Terzaghi，Hansen， Vesic逐漸將其完善總結的，強調了公式（科學）的進化。

畢業生就業需要具備三優點：思考力，想象力，勇氣。我們在課堂上不講例題讓學生自己培養了思考力，形象記憶法提高了學生的想象力。各種各樣的課堂互動等鍛煉了學生的勇氣。

杭州地鐵塌陷事故發生時我們正好講到第5章，我們連夜收集了相關資料等做成課件在第2天的課堂上打出，讓同學們討論土力學可以做什么，工地技術人員該做什么等等。學生們痛感到技術的價值，責任的重大，生命的重要。

聯系到每章講授了研究步驟，即從現場取樣，在試驗室作土力學試驗，取得數據，做成表格，畫出相關圖形，總結成公式，最后撰寫成論文的整個思路。例如表1以第3，4章關鍵詞為例的研究步驟。

同時結合研究步驟的講授，我們延伸到了研究步驟--最著名系列，即最著名的取樣是月球取樣，最著名的試驗是伽利略的比薩斜塔自由落體試驗，最著名的數據是圓周率，最著名的表格門捷列夫元素周期表，最著名的圖形是DNA雙螺旋曲線，最著名的公式是愛因斯坦的E=mc2，最著名的論文（著作）是卡耐基的人性論，其關鍵詞是贊揚。以上既增長了學生的學識，同時牢固地記住了研究步驟。

3土力學手型試驗

為了更加簡單明了地解釋并記憶土力學理論，我們開發了土力學手型試驗，僅利用雙手和身邊的簡單物品就可以實現對土力學的直觀理解。第1章土的物理性質與分類中最重要概念是土的三相性，手型試驗為雙手內握，對著顏面用力擠壓內部的汗水和空氣，手相當于土體的固相，而內部的汗和氣分別屬于液相和氣相。在受到壓縮時，固相不變，內部的氣相排出，如果其中充滿水則相當于飽和狀態。

第2章土中滲流的手型試驗是兩手空握相連，想象水從中流下，水往低處流，流量q與水利梯度i和截面積A（握空的空洞的面積）呈正比，水利梯度i就是水的落差 h（左手上部到右手下部的高差）與流動長度L（兩手之長）之比，還和土的滲透系數k呈正比，因此得出公式：q=Aki=Ak（ h/L）。

第3章土中應力的手型試驗是右拳壓左掌呈球根狀-->正壓力與基底附加壓力呈正比-呈應力球根狀。第4章土的壓縮與固結的手型試驗是壓黑板擦，表明壓縮系數和變形量呈正比。第5章土的抗剪強度的手型試驗是右手垂直壓住平放在桌面的左手，左手在被壓得狀態下向外抽，向外抽的力和垂直壓下來的右手的力呈正比。如果垂直壓力為 ，外抽力（剪切力）為 ，則垂直應力與剪切應力的關系 =c+ tan 。

第6章擋土墻的主要公式是計算主動土壓力和被動土壓力，公式的形式相似，主動土壓力計算公式：Ea=（1/2）rH2tan2（45？ /2），被動土壓力計算公式：Ep=（1/2）rH2tan2（45？ /2）。如何分別記憶公式中的“+”與“-”而不混淆呢？我們的手型試驗是主動伸胳膊放松減壓，這是主動土壓力;被同學推擠受壓加壓，這是被動土壓力。

第7章邊坡穩定性的手型試驗是右手壓住左手上斜放的書，不讓其滑下來，即安全系數Fs與滑動力Wsin 呈反比，與抗滑力呈正比，得到公式Fs=Wcos tan /Wsin 。常識當然是抗滑力越大，安全系數越大。

第8章地基承載力的手型試驗是右手分別壓下左手不同的手指，以模擬整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖切剪切破壞的三種破壞形式。

通過上述土力學手型試驗（見表 3），更加直觀地再現了土力學中相關變量的關系，依靠常識推導出了相關公式，至此許多一直說土力學很難的學生都承認土力學其實很簡單。

4結語

我們在課堂進程的設計，研究型思維的培養，土力學手型試驗等方面做了大量的啟發式教育實踐，得到了學生的好評，評教得分穩步在80-90分以上。除了文體類教學和外語信息類大課，專業課教學的評教得此成績已屬不易。我們將繼續總結經驗，完善課堂設計，讓我們的土力學雙語教學與學生更加貼切，讓學生受益更多。

基金項目：三峽大學教研基金 土力學課程教學內容改革研究與實踐 J2011047。

作者簡介：郎煜華（1963.10-）男 ，漢族，吉林省人，博士，三峽大學，副教授，研究方向：土木工程。

參考文獻

[1] 許年春，吳同情，黃林青.啟發式教學在“土力學與基礎工程”講課中的運用[J].中國電力教育，2010（07）.

[2] 劉榮.啟發式教學在土力學課程教學中的具體應用[J].教育教學論壇，2019（17）.