专业课启发式教学与研究型思维培养的讲授实践

郎煜华　柴华　张华

摘 要 本文以土力学双语教学为例，分析总结了在专业课教学中启发式教学与研究型思维培养的讲授实践，通过具体章节及数据加强了学生研究型思维的感受和锻炼，让学生亲身体验了科学研究的步骤，开发了土力学手型试验使土力学理论概念和力学常识得到了有机结合及简明理解。

关键词 启发式教学 创新思维 手型试验

中图分类号：G642文献标识码：A

0前言

培养大学生独立学习的能力是社会发展的客观要求。现在的大学传播知识已经不太重要，重要的是让学生学会如何做人，如何思考。在专业课讲授中不仅仅要讲明白本课程的理论及实际应用价值，而且要通过本专业课的讲授让学生学会如何学习专业课及其他课程，授之以鱼，不如授之以渔。在教学的同时，还注重言传身教对学生进行研究型思维的培养，以及简单易行的互动式启发教学。

1课堂进程

备课不仅仅是专业知识的预习，而且应当准备相当的互动提问，学习方法，讲评重点等等。我们的课堂进程如下：

（1）课前课堂设计及预习：每堂课的课件，说明及对比，板书的内容及顺序，需要携带的所有文件等等都设计清晰。对学生也讲明预习的重要性，尤其是双语课，只有预习了才能有好的听课效果。我们在第一堂课设计了个小实验以解释预习的重要性：让两位学生一前一后看着脚尖绕教室一周，然后抬头挺胸绕教室一周比较时间。前者是不知前方状态的前行，相当于无预习状态。后者相当于明晰了今天要讲授内容的预习过的状态。次实验加深了学生对预习的认识。当然老师不仅对今天的专业课，也要对其他相关知识进行预习。

预习不仅可以是前一天提前预习本课程，而且包括提前到教室，如果提前10分钟到教室翻翻书也能起到一定的作用。我们选择了早晨第一堂课最先到的前三名学生让他们将名字写在黑板上提出表扬，讲了勤奋，努力的重要性，人生正比：早起，勤奋，健康，和成功呈正比。这样我们双语班早晨提前一小时就有学生来朗读预习，激发了学生的预先学习的能动性。

讲解了智力与学习成绩的关系。智力的测量和学生学习成绩的测量，两者之间有中等程度的相关。不过不同年龄段也有差别，有资料表明，在小学阶段相关系数为0.6-0.7，中学阶段为0.5-0.6，而大学阶段相关系数为0.4-0.5。这些数据表明，学习成绩和智力的相关系数有随年级增高而逐渐降低的趋势。大学生的学习成绩更多的与后天努力，勤奋等个性因素有关--《高等教育心理学》p34。这也无疑加强了学生尤其是二本学生的学习积极性。

（2）课中台前讲解及互动：各章的绪论部分主要讲解与该领域相关的工程问题及事故等，根据工程实际需要引导出该章中用于解决该问题的理论。

坐在多媒体课桌后点击鼠标的讲解比较干燥，距离学生较远，难于和学生产生互动，而站在讲台前用激光笔无线操纵课件的讲解要生动的多。课堂互动多数由提问和回答完成，而请学生上讲台推导公式，朗读自己的解答等方式也有相当的效果，关键是让每位学生积极主动的随着老师的思路，沿着老师的设计一步一步的独自思考了问题，解答了问题。对于很好的互动，出乎老师意外的问答等准备了小礼物如圆珠笔等。有一次有个学生上台推导公式，出了个小错也给他发了奖，让同学们大跌眼镜。

每章最后设计了总结该章内容的互动课件，以提问式启发学生回答相关的问题。例如绪论后打出了一张风景照片，前景是黄鹤楼，近景是长江大桥，远景是武汉新市区的高楼大厦，提问本课件要表达的意义。同学们踊跃回答了之前讲述的土力学特征等，达到了自我总结该章的教学目的。我们对该课件的解释是：土力学在古代，现代及将来都与各种建筑物与我们的生活息息相关。

又例如在土的压缩性一章中最后使用了不同土的p-s曲线，让同学们从这张图中总结出一些关系及结论。结果不仅讨论了不同土的粒径与沉降的关系，而且探讨了中国不同地域的土与陆相海相沉积环境的关系等等，把简单的课本知识和社会实践联系了起来，极大地拓展了学生的研究型思维能力。

（3）课间和学生聊天：话题任意，可以是爱好，家乡等等，课间学生问的一些有共性的，有意思的问题等会在下节课在课堂上讲。学生只有亲近了，喜欢了，敬佩了老师，老师的言传身教才能真正影响到学生。

（4）课后教学日志：每堂课后的总结，经验及教訓，有些在课堂上的灵光一现的发挥等都要在教学日志中记录下来。还有课件的及时修订等等。

（5）每章作业讲评：作业讲评的要点是要挑选出一个最佳作业，以唯一性，独创性为准则，即其他学生都没有做到而他是唯一做到这点的，称之为土力学之星。将其作业扫描件在课堂上直接投影进行讲评，大书特书其唯一性，鼓励创新思维。土力学之星的奖品是留学日本十五年的笔者从日本带回来的日元硬币。其鼓励价值纪念价值远远高于外币价值。当然获奖感言要用英语发表，这也锻炼了学生们的相关能力。

第一章的作业讲评从封面的重要性讲起，要将表格的所有空白处认真填写全。这和将来工作简历的审查过程是有联系的。如果简历没有填写全有遗漏则不能通过初审即形式审查。全体起立后，填写全的合格的点名坐下，其他人上来取自己的作业本回去再填。此举让学生们切身体会到“认真”二字的重要性。

第二次作业讲评是具体内容的讲评，然后提出了关于作业的三个问题，板书如下：

①为什么做作业：鱼—〉渔—〉进步

②为谁做作业：老板—〉顾客—〉自己

③怎样做作业：数据—〉过程—〉结果

上大学以来可能没有人给他们讲过做作业的事了，这次也收到了较好的效果，学生们开始认真深刻的思考作业问题。

2研究型思维的培养

土力学是培养研究型思维的最佳载体，它的基础与技术科学的双重属性，各种概念及理论的通俗的物理意义，清晰的几何意义，结论随问题参数的变化，结论的正确性条件等等有先天的思考深度与创新空间。在课堂上及作业中讲解科学性，前沿性，进步性，贴近时代的内容，鼓励学生用综合思维与发散思维考虑问题，提出自己独创性的唯一的解答或是作业。如承载力公式的右边三个部分是以下几位研究者Prandtl，Ressiner，Terzaghi，Hansen， Vesic逐渐将其完善总结的，强调了公式（科学）的进化。

毕业生就业需要具备三优点：思考力，想象力，勇气。我们在课堂上不讲例题让学生自己培养了思考力，形象记忆法提高了学生的想象力。各种各样的课堂互动等锻炼了学生的勇气。

杭州地铁塌陷事故发生时我们正好讲到第5章，我们连夜收集了相关资料等做成课件在第2天的课堂上打出，让同学们讨论土力学可以做什么，工地技术人员该做什么等等。学生们痛感到技术的价值，责任的重大，生命的重要。

联系到每章讲授了研究步骤，即从现场取样，在试验室作土力学试验，取得数据，做成表格，画出相关图形，总结成公式，最后撰写成论文的整个思路。例如表1以第3，4章关键词为例的研究步骤。

同时结合研究步骤的讲授，我们延伸到了研究步骤--最著名系列，即最著名的取样是月球取样，最著名的试验是伽利略的比萨斜塔自由落体试验，最著名的数据是圆周率，最著名的表格门捷列夫元素周期表，最著名的图形是DNA双螺旋曲线，最著名的公式是爱因斯坦的E=mc2，最著名的论文（著作）是卡耐基的人性论，其关键词是赞扬。以上既增长了学生的学识，同时牢固地记住了研究步骤。

3土力学手型试验

为了更加简单明了地解释并记忆土力学理论，我们开发了土力学手型试验，仅利用双手和身边的简单物品就可以实现对土力学的直观理解。第1章土的物理性质与分类中最重要概念是土的三相性，手型试验为双手内握，对着颜面用力挤压内部的汗水和空气，手相当于土体的固相，而内部的汗和气分别属于液相和气相。在受到压缩时，固相不变，内部的气相排出，如果其中充满水则相当于饱和状态。

第2章土中渗流的手型试验是两手空握相连，想象水从中流下，水往低处流，流量q与水利梯度i和截面积A（握空的空洞的面积）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）与流动长度L（两手之长）之比，还和土的渗透系数k呈正比，因此得出公式：q=Aki=Ak（ h/L）。

第3章土中应力的手型试验是右拳压左掌呈球根状-->正压力与基底附加压力呈正比-呈应力球根状。第4章土的压缩与固结的手型试验是压黑板擦，表明压缩系数和变形量呈正比。第5章土的抗剪强度的手型试验是右手垂直压住平放在桌面的左手，左手在被压得状态下向外抽，向外抽的力和垂直压下来的右手的力呈正比。如果垂直压力为 ，外抽力（剪切力）为 ，则垂直应力与剪切应力的关系 =c+ tan 。

第6章挡土墙的主要公式是计算主动土压力和被动土压力，公式的形式相似，主动土压力计算公式：Ea=（1/2）rH2tan2（45？ /2），被动土压力计算公式：Ep=（1/2）rH2tan2（45？ /2）。如何分别记忆公式中的“+”与“-”而不混淆呢？我们的手型试验是主动伸胳膊放松减压，这是主动土压力;被同学推挤受压加压，这是被动土压力。

第7章边坡稳定性的手型试验是右手压住左手上斜放的书，不让其滑下来，即安全系数Fs与滑动力Wsin 呈反比，与抗滑力呈正比，得到公式Fs=Wcos tan /Wsin 。常識当然是抗滑力越大，安全系数越大。

第8章地基承载力的手型试验是右手分别压下左手不同的手指，以模拟整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲切剪切破坏的三种破坏形式。

通过上述土力学手型试验（见表 3），更加直观地再现了土力学中相关变量的关系，依靠常识推导出了相关公式，至此许多一直说土力学很难的学生都承认土力学其实很简单。

4结语

我们在课堂进程的设计，研究型思维的培养，土力学手型试验等方面做了大量的启发式教育实践，得到了学生的好评，评教得分稳步在80-90分以上。除了文体类教学和外语信息类大课，专业课教学的评教得此成绩已属不易。我们将继续总结经验，完善课堂设计，让我们的土力学双语教学与学生更加贴切，让学生受益更多。

基金项目：三峡大学教研基金 土力学课程教学内容改革研究与实践 J2011047。

作者简介：郎煜华（1963.10-）男 ，汉族，吉林省人，博士，三峡大学，副教授，研究方向：土木工程。

参考文献

[1] 许年春，吴同情，黄林青.启发式教学在“土力学与基础工程”讲课中的运用[J].中国电力教育，2010（07）.

[2] 刘荣.启发式教学在土力学课程教学中的具体应用[J].教育教学论坛，2019（17）.