启发式教学在土力学课程教学中的具体应用

刘荣

摘要：土力学课程有较强的理论性和实践性，涉及概念众多，比较难学。启发式教学是高校研究性教学中的一种方法，注重引导学生主动、积极地掌握知识。本文选取土的形成、土的变形和土的强度三个知识点，具体阐述了启发式教学模式在土力学课程教学过程中的应用。

关键词：启发式教学；土力学课程；研究性教学；教学模式

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）17-0207-03

一、概述

啟发式教学是指授课教师根据课程的教学内容和教学目标，从学生的具体情况出发，诸如心理特征、知识结构等，采用各种生动活泼的方式，引导学生的积极思维，是能够使他们主动地获取知识、发展智能的一种积极的双向教学方式。

启发式教学方法和教学思想很早以前就已经被采用。孔子是启发式教学的创始人，“不愤不启，不悱不发，举一隅，不以三隅反，则不复也”。宋代理学家朱熹的解释是“愤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌；启，谓之开其意；发，谓之达其词”。孟子对孔子的启发式教学思想作了进一步的阐述和发展，“君子引而不发，跃如也。中道而立，能者也”是孟子对孔子的启发式教学思想的形象说明。可见，启发式教学不是把结论和盘托出，而是只引导而不强迫，学生才可以自由发展。

笔者所讲授的土力学课程是土木工程、水利工程、交通工程、港航工程等专业开设的一门专业基础课，课程内容很重要，同时又比较难学。土力学课程的重要特点之一是理论和实践的高度结合。土力学的先修课程有理论力学、材料力学和弹性力学等。初等土力学的理论基础是弹性力学，因此课程中有比较多的理论推导、基本假定和理论分析。同时，又因为土力学课程为工程服务的基本特点以及土体的复杂性，所以土力学课程的实践性也需要很好的关注。但从课程内容上看，土力学课程既不像材料力学等课程具有的严谨性，也不像建筑施工等课程具有的可操作性。因此，学生有时候觉得比较难把握，容易有畏难情绪。为了提高教学质量和教学效果，教师在授课时有必要采用科学有效的教学方法来教授这门课程。以下结合笔者的教学经验，通过土力学课程的几个知识点阐述启发式教学在土力学课程教学中的具体应用。

二、土的形成

土力学的研究对象是土，是研究土的应力、应变以及渗透规律的一门力学分支。本课程所接触到的第一个主要内容就是土的形成的概念，也是后续学习土力学三大问题的一个重要基础，因此如何学好这部分内容就显得很重要了。

在讲授该章节时，笔者基于启发式教学中“引而不发”的基本思想，首先抛出“土是怎么来的”这样一个问题。学生们在生活中，对“土”这个概念可能不是很陌生，但是很少有学生去主动想这个问题。因此，笔者抛出这个问题之后，并没有直接回答，而是利用几分钟的时间让学生们自己去思考，这样一下子就把学生们的思路从抽象的土力学课程拉到这个比较具体的问题上来了。学生们的回答各种各样，有的说是岩石变来的，有的说是地球上原来就存在的，等等。这时候笔者用了一个类似电影镜头的比喻，将时间一下子拉到60亿年前，提问学生：“60亿年前是什么样子的？”学生们答不出来。接着教师解释到：“60亿年前大概地球刚刚诞生”。刚刚诞生的地球暴露在太空当中，会经受各种内外作用。外部作用主要包括宇宙射线、太阳的辐射、陨石的撞击以及地球表面的各种风、霜、雨、雪、温度、地震等。内部作用主要包括由于地球的公转、自转以及地球内部岩浆的运动而产生的各种复杂的作用力。在这些内外作用之下，从地球内部喷涌而出的岩浆，会逐渐冷凝，形成地球上最初连续的岩浆岩，而连续的岩浆岩会继续经受各种作用逐渐分裂、破碎，形成一堆碎屑物质，这就是土力学课程广义概念下所定义的“土”。讲到这里，学生们的脑海里有了比较清晰的画面感，抽象的土力学概念开始有了比较具体的印象。接着解释在前面的课程中提到的“各种内外作用”。这种内外作用统称为“风化作用”，分为物理风化和化学风化两种类型。所谓物理风化，是指岩石仅仅发生大小和形状的变化，由大变小，由小变得更小，但其化学性质不发生任何改变。所谓化学风化，是指暴露在空气中的碎屑物质，与水、二氧化碳等发生化学反应，不仅仅使岩石变得更小，更重要的是其化学成分发生了变化。

经过风化形成的一堆碎屑物质，如果没有被搬运走，仍然停留在原地，那就称之为残积物。如果被某种作用力搬运走，重新堆积，那就称之为运积物。如果是由水力的方式搬运而到另外的地方重新沉积，则称之为冲积物。比如，我们脚底下的长江中下游冲积平原，如果是由风力的方式搬运到别的地方重新沉积，则称之为风积物，比如关中平原等。此外，加上冰川运动形成的冰积物以及湖泊静水环境形成的沼泽土沉积物。自此，本节的主要概念经抛出一个主线问题后得到了全部的解释，也回答了“土是怎么来的”的问题。

三、土的变形

土的变形是土力学课程中的三大主要问题之一。对于一部分建筑物，除了要满足强度要求之外，还要满足变形要求。用公式可以表述为Δ≤[Δ]，式中，Δ为拟建建筑物将要发生的变形值，[Δ]为规范许可值。土力学课程中关于变形问题的主要任务就是要学习土体变形的基本原理，掌握计算土体变形值的基本方法。

四、土的强度

土的强度问题是土力学课程中要解决的核心问题之一。其问题可以概括为，所有建筑物所产生的竖向应力都不应大于地基土的承载力，用公式可以表示为p≤f。式中p为建筑物的竖向应力，f为土体的承载力。本课程这部分的主要任务是弄清楚土体在荷载作用下的基本强度机理及在工程中的主要应用。

五、结语

以上三个知识点的讲解思路基本都是贯彻执行了启发式教学中“不愤不启，不悱不发”的教学思想。通过提出一个关键问题，引而不发，逐步引导，激起学生的求知欲。通过逻辑严密的知识讲解，似庖丁解牛般，将知识点逐步解剖，直至大白于学生面前，增强学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。很多学生反映，开始对土力学有畏难情绪，觉得很难学，但真正跟上教师的思路，层层推进，逐步理解，最后也都取得了很好的成绩。

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