水土保持与荒漠化防治专业“土力学”课程教学改革与创新

佟小刚 吴发启

（西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100）

当前，培养应用型和创新型高素质人才已成为高校人才培养的重点目标，这也符合我国社会和经济发展对人才的要求［1］。“土力学”作为集理论、实践及工程应用为一体的课程，因具有理论多、概念多、公式多及应用广的特性，决定了其存在着涉及前期知识和相关领域较多，课程横向跨度大，基本理论和知识点抽象、分散等问题［2］，使教学很难尽善尽美。因此，探寻出一条切实可行、快捷有效的学习和应用的途径，是“土力学”教学亟待解决的问题。

在西北农林科技大学（以下简称“我校”）水土保持与荒漠化防治专业的教学中，“土力学”与水土保持工程措施中涉及的挡土墙的设计、边坡的稳定性分析、土压力的计算等问题都有直接的联系。因此，笔者针对专业特点及其与土力学知识构成的关系，就教学过程中存在的问题和解决的途径加以探讨，以期能为“土力学”课程教学效果与质量的提升提供参考。

一、“土力学”课程的作用

“土力学”是一门研究土的物理、力学性质及其受荷载作用后变形与强度规律的一门学科。在水土保持与荒漠化防治专业的课程体系中，它被安排在高等数学、工程力学之后，水土保持工程之前。因此，它是一门技术基础课程，起着承上启下的作用，直接服务于工程措施的设计。“土力学”课程包括土的组成、结构、物理性质、土中渗流、土中应力、土的变形和强度问题，挡土建筑物、边坡稳定和地基承载力等方面知识以及土的液塑限测定、土的渗透、压缩、剪切等实验均为其讲授内容［3］。可见，该课程直接将理论学习与实践应用相联系，培养和锻炼学生从理论性思维转化到实际工程应用过程中的独立思考能力、动手能力、创新能力，为高素质水土保持工程人才培养打下良好基础。

二、“土力学”课程教学中存在的主要问题

（一）内容较多，课时不足

目前，在“厚基础，博知识”的教育理念影响下，各高校都为学生增加了课程种类，拓展了知识面，但也不可避免地出现了为完成教学计划，压缩原有课程学时数的现象，这已成为许多学科共同面对的问题［4］。我校水土保持专业“土力学”课程总学时数为40，其中实验10学时，理论教学30学时，这些学时数很难满足“土力学”课程内容广、定律多、公式多、实验内容多且操作复杂的特点，所以形成了学时少而内容多的矛盾。在10个学时的实验中，要安排3～4个试验题目，学生只能机械地操作，弄不清实验的目的和意义，也谈不上培养学生分析和解决工程实际问题的能力，更不利于力学和后续专业课的学习。

（二）课堂教学呆板，教学效果一般

为完成“土力学”大纲要求的讲授内容，在课堂教学中教师多采用传统的讲授方法，缺少实际应用实例的分析，每节课超负荷的信息量使得学生来不及理解消化，更不可能对课程中众多的抽象理论、经验公式的含义及工程应用意义吃透和掌握。课堂教学枯燥乏味，学生听不进去，也跟不上教学进程，被动受教，学习效果差。虽然多媒体的引入使课堂教学中知识点和力学理论的展示变得容易，弥补了板书教学无法达到的效果［5］，但是多媒体课件信息量多、信息呈现快的特点，又使学生的思维变得迟钝，学生因来不及思索和理解而对学习的内容失去兴趣；同时，多媒体课件的制作质量不高，动画制作不精致、不到位等都影响到教学效果和课堂氛围。

（三）实验与实践教学乏力，影响教学质量

“土力学”中关于土体的物理学特性、渗透、变形、强度等知识和理论都是在实验验证和应用经验的基础上得出的，因此“土力学”课程具有很强的实践性。实验和实践教学不仅是学生进一步理解和掌握土体力学基本原理和经验公式的重要手段，也是学生科研思维形成、动手能力强化、创新意识建立的关键环节。目前由于课时不足、教学硬件资源有限、专业实验教师少等因素，使得实验教学方式单一，基本以验证性实验、经典性实验为主，内容陈旧，乏味单调，学生只需按照规程操作即可，没有独立思考过程；实践教学更是少之又少。这种情况有悖于“土力学”实践性强的特点，严重影响到课程教学目标的实现及学生综合素质的提升。

（四）理论教学与实验教学脱节，学生得不到应有的锻炼

长期以来，“土力学”理论课都占据绝对的主导地位，实验课开设都是随着理论课的讲授进度而安排，因此实验课比较分散，且实验课只是老师对操作步骤和注意事项的讲解，因为课时有限，教师都是提前完成如液塑限实验、压缩试验、直剪试验等几个环节的操作，摆在学生面前的试样已是“半成品”，这样学生在课堂上只能机械地进行几个环节的操作，不能参与实验的全过程。所以学生对整个实验感到很抽象，实验技能得不到提高，主观能动性和思维也受到限制。同时，实验课采取分散开设的方式，也使得原本相互关联的力学理论知识丧失了系统性和连续性。如液塑限实验测定的塑性指数和液性指数与固结试验中测定的土的压缩系数和压缩模量有着密切联系，当分开实验时，学生就很难将这些指标联系起来，进行综合分析，造成了学生对“土力学”理论和知识点认知断链。这样既不能培养和建立学生综合分析实验数据的思维过程，也无法锻炼和提升学生分析和解决问题的实际能力。

三、“土力学”课程教学的改革与创新

（一）整合和优化教学内容

水土保持专业与传统的土木工程专业有较大的区别。传统土木工程专业的工程部分往往更重视独立基础、地基沉降变形、地基承载力等浅基础知识的讲解［6］，而水土保持专业工程方向更注重渗透、边坡稳定性、挡土墙侧土压力等方面的知识和理论。面对“土力学”课时少、任务重的现实，必须结合水土保持专业人才培养目标及水土保持工程实践，有针对性地整合和优化教学内容，在有限课时内为本专业学生学习和掌握“土力学”相关理论和知识点提供一条有效、快捷的途径。

首先，对于易于理解掌握的以及与专业方向关系不大的内容要略讲，而衔接后续课程的基础理论知识点要详讲。这样可以加深学生对“土力学”在本专业中重要性的认识，同时也能拓展学生分析、解决问题的思路，提高学习效率和质量。其次，需要任课教师不断提高业务水平，积累新的专业知识、工程技术、工程方法及工程应用经验，以不断补充和更新教学内容，保持课堂教学“新鲜”，才能不断激发学生思考和创新的潜能。

（二）改进教学方法，激发学生兴趣，提升课堂教学效果

良好的教学方法能够实现高质量的课堂讲授，而这正是培养学生思辨能力及创新意识的基础。目前，启发式和互动式教学方式已成为大多数学科提倡的教学方法，这同样适用于我校水土保持专业。真正的启发、互动式教学应该是能够引起学生的思维共鸣，激发起学生的学习兴趣，让学生愉快、轻松地学会和掌握讲授内容。针对“土力学”理论性、实践性及综合性强的特点，教师应在掌握教材的实质，弄清基本原理、基本理论及参阅大量资料的基础上，对课程教学进行精心“设计”，如提出问题，给出分析、解决问题的思路和思维方法，逐渐推进，使学生自然跟上讲授的思路，调动起学生主动参与课堂教学的积极性，使学生产生求知欲，主动探索和主动学习，并不断发现、思索和研究问题，这才是教学需要达到的效果。为了巩固课堂教学效果，采用网络答疑、安排课后讨论、提供经典水土保持工程案例分析等也是很好的辅助教学方法，这样才能充分挖掘每位学生的潜能，达到培养和提高学生综合素质的目的。

（三）革新教学手段，培养学生的独立思维能力与创新意识

随着现代化信息技术引入教学，其与传统授课方式结合产生的教学效果受到了大多数科教学者的认可［7］。特别是“多媒体”的应用，将“土力学”中难以理解的理论、原理、公式及土体剪切、渗流等变化过程化难为易、化抽象为具体，以图文并茂的形式表现，既形象又生动，对于抓住学生学习兴趣，提高学习效率和培养能力有直接帮助。但目前，多媒体课件的制作还依赖于基本的PPT展示，加之制作技术不高，课件内容往往按教材内容拼接，逻辑和系统性不足，并且动画、图形质量、颜色搭配不到位等原因，影响了教学效果。因此，教学手段的革新首先是提高课件质量，课件要与设计的教学内容紧密结合，成为环环紧扣，环环相接，逻辑严密，系统性强的教学辅助手段。同时还应注重课件动画效果的逼真性及画面的观赏性。其次，引入新的课件制作技术，如flash动画制作，可以更有效、生动地演示土体力学理论及其过程。最后，在教学过程中，还可自制实体教学模型和模具，如用反映土体剪切破坏发生机理模型附加应力分布仪模具来演示土在各种荷载条件下的附加应力分布等，这些模型和模具给了学生看得见、摸得着的“实体”理论和知识。通过以上教学手段和方法的革新，将有利于学生对知识点有更透彻的掌握，同时还能激励学生进行思考和探索，培养和提高学生思辨和创新的能力。

（四）加强实验与实践教学，提高学生解决实际问题的能力

要加强实验教学，首先要改变以往分散式的实验课程安排，将各种典型“土力学”实验涉及的理论和力学参数按照它们之间的联系进行设计和整合，集中时间段进行实验教学，这样学生既能够参与实验的完整过程，完成所有操作程序，锻炼独立的动手能力，还可以让学生系统地理解和掌握土力学理论知识，学会运用土体力学不同理论和性质参数，综合分析土体的力学状况，提高分析和解决问题的实际能力。其次，要加强实践教学，可以安排学生参观水土保持工程或施工现场，用实例向学生传授水土保持工程涉及的土体力学理论和知识及在实践工程中的运用，培养学生进行工程判断的能力，为今后的职业拓展奠定基础。最后，还要为学生多提供实践的机会。可以开放实验室，提供必要实验条件，鼓励对“土力学”有浓厚兴趣的学生自主设计实验或建立创新实验项目，挖掘自身的创新能力。同时，还可以让学生参与到相关科研活动中，这样学生不仅能够对“土力学”的基本理论和实验过程有更好的掌握，而且能够自主分析和处理数据、思考和解决简单的“土力学”问题，真正做到学而会用，切实提高分析、解决问题的能力。

综上所述，“土力学”是一门理论性、实践性极强，应用广泛的重要专业基础课程，在课时和教学资源条件有限的情况下，要针对水土保持与荒漠化防治专业特点及人才培养目标，对教学内容进行整合优化、对教学方法进行改进、对教学手段进行革新，寻找出一条适宜“土力学”课程教学的最佳方式，达到教师教有成效，学生学有所用的教学效果，培养出应用和创新能力双强的水土保持专业高素质人才。

［1］师旭超.在土力学教学中培养学生的创新能力［J］.中国电力教育，2009（18）：101－102.

［2］刘纪峰，张会芝.“土力学”课程教学内容和方法的一些体会［J］.中国电力教育，2011（25）：115－116.

［3］张克恭，刘松玉.土力学［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005：1－2.

［4］高文华，万文，陈秋南，等.“土力学”课程教学改革与实践［J］.高等教育研究学报，2007，30（4）：50－51，4.

［5］徐玉芬.多媒体教学在土力学课程中的有效应用［J］.科教文汇，2011（4）：93－94.

［6］张建伟，冯志芬，孙兴亚.道桥专业“土力学与基础工程”课程教学改革探讨［J］.科技信息，2011（3）：101，160.

［7］张绪涛，崔诗才.土力学教学与大学生创造性思维能力的培养［J］.聊城大学学报，2007，20（4）：108－110.