土木工程专业土力学课程的教学探索

王 宇 辉

(上海师范大学建筑工程学院，上海 201418)

土木工程专业土力学课程的教学探索

王 宇 辉

(上海师范大学建筑工程学院，上海 201418)

在教学实践基础上，根据土力学课程特点和土木工程专业学生的学习基础，总结了适合本课程的几种教学思路和教学方法，包括注重工程实例应用，注重土力学公式的示范推导，注重易混淆概念的对比，注重实践教学环节等。

土力学，土木工程，教学思路，教学方法

土力学是土木工程专业的一门专业基础课。本课程是实践性和理论性都较强的一门课程，在整个土木工程专业的学生培养计划中，具有承接基础课到专业课的作用，是专业教学前的一个重要环节。土力学是一门研究与土的工程问题有关的学科，它既是工程力学的一个分支学科，又具有着不同于固体力学的分析方法和计算方法。这都给土力学的教与学带来了与其他课程不一样的要求，而土力学这门课也向来被学生认为是一门难学的课程。

那面对这样的一门难学之科，作为专业课教师，怎样能使学生较好地掌握土力学的基本原理和实际技能，怎样能把它讲得深入浅出，通俗易懂，这就需要不断地摸索研究适合这门课的教学思路和教学方法。

对于如何提高土力学课程的教学效果，许多专家学者就这方面的内容已做了大量的研究工作。有的是对课程中的某些基本概念的理解给出了阐述，例如：杨雪强等[1]论有效应力原理在土力学教学中的核心地位；朱建群等[2]的土力学教学中几个基本概念的分析。而有的是从教学内容的组织上给出了建议，例如：夏红春[3]的面向不同力学基础学生的土力学教学改革与实践。有的是从课程的教学方法上研究的，例如：李广信教授[4]提到在教学中关于概念和原理恰当的议论、比喻和穿插小故事将会加深学生的理解和记忆、活跃课堂气氛；马时强[5]也建议将比喻法应用在土力学的教学中；王伟等[6]则提出采用启发式教学在土力学教学中可收到较好的教学效果；璩继立[7]提到采用PBL教学法在土力学教学中的应用；雷金波等[8]则提到几何图示法在土力学课程教学中的应用；丁树云等[9]则提到从数学的角度讲授土力学。 而有的则是从课程的实践环节上做了研究并给出了建议，例如：李广信教授等[10]的土力学课程的实践教学；赵志峰等[11]的土力学实验教学改革的思考；王俊杰等[12]的工程类专业土力学实验教学改革思考。

上面的专家学者给出的土力学教学方法和思路都非常好，作者对他们的建议进行了学习，并在自己的课堂上做了选择性应用。作者也在多年的土力学课程教学实践中摸索出了一些属于自己的教学内容组织思路和教学方法，下面总结如下。

1 注重工程实例的应用

工程实例在教学过程中的应用，可以使难懂的抽象的原理概念形象化，给学生一个直观的认识，让教学内容生动起来，解释的易于理解。工程实例应用在下面教学节点时，可收到较好的教学效果。

1)土力学绪论的讲解时，利用工程实例来加以解释土力学是一门工程实用科学，如果土力学的强度问题、渗透问题、变形问题处理不好，将会导致严重的工程事故。在这里，每个问题举出一些典型的工程实例来讲授，既能激发学生的学习兴趣，又能让学生对土力学这门课程的重要性和实用性有深刻的认识。

2)在讲授每一章节的主要内容前，都用与本章理论知识相关的工程实例导入本章内容，让学生在学习本章内容之前，即了解到本章要讲什么知识，学习它可以解决的工程问题，学习目标清楚明了。

3)在讲到某一些难懂的概念和原理时，可以用合适的工程实例来加以解释，促进学生对概念和原理的深刻理解。

当然工程实例的应用，如何能做到上课时信手拈来，恰到好处，并且具有新意，离不开教师平时的积累。所以，教师平时应多阅读国内外各种新出版的土力学教材，以博采众长，另外还要不断关注国内外专业期刊和各种工程网站，注重工程实例的收集。

2 注重土力学公式的示范推导

土力学原理的得来和公式的推导不同程度上是建立在力学的基础上，又加进了适合土这种特殊材料性质的一些假设。所以多数土力学公式和原理是可以进行推导的，在这些地方就要结合学生已有的数学知识和力学知识，区别对待是否要求学生掌握公式的推导。对于学生已具备了数学和力学知识的公式，强烈建议教师要对这些公式做示范推导，并要求学生掌握这些公式的推导。这样，既复习了以前所学的力学知识，也让学生对土力学这门学科的严密性有了认识，更重要的是学生对教材中的公式有了深刻、透彻的理解，不需死记硬背，在使用公式时也不易出错。

例如：最典型的例子是在讲解土抗剪强度的极限平衡条件时，用莫尔圆推导土处于极限平衡状态时的基本表达式，教材中提供了三种不同表达式，但如果我们掌握了公式得来的过程，画出莫尔圆和抗剪强度包线，自己即可很容易地导出这些公式。同时也给讲解朗肯主动土压力强度和被动土压力强度的公式推导做了很好的铺垫，朗肯主动土压力和被动土压力强度公式是基于极限平衡条件而建立的，教师只需让学生分清哪个力是大主应力，哪个力是小主应力，就可导出土压力强度公式，然后再根据强度分布图，计算面积即可得出土压力。

学生掌握了这些公式的关系，既不需记很多公式，也不会用错公式。例如部分学生在算土压力时，经常会直接用某些教材中的土压力的式子，这往往会因为搞不清公式的适用条件导致出错。如果学生知道公式的由来，先计算土压力强度，再绘制分布图，最后求土压力则不容易出错。

当然在土力学中，三相比例指标的变换关系推导，基底附加应力计算时，运用材料力学压弯组合公式时的公式推导等等地方也都应该要求学生掌握。

3 注重易混淆概念的对比

在土力学中，经常有些名称相似但内涵不同的概念，学生很容易混淆，所以在讲解时，应该把它们放在一起做对比解释，给学生解释清楚它们的不同，避免混淆。

例如在讲解附加应力、自重应力、有效应力和孔隙水压力时，要讲清楚前两个概念是从力的产生原因上对力的分类定义，由外荷载产生的即为附加应力，由土体自重产生的即为自重应力；而后两个概念是从对力的分担上进行分类定义的，由土骨架承担的荷载即为有效应力，由孔隙水承担的荷载即为孔隙水压力。

类似的容易混淆的概念还有：土的天然重度、土粒重度、浮重度、饱和重度、干重度之间；塑性指数和液性指数之间；变形模量、压缩模量和弹性模量之间；主动土压力、静止土压力和被动土压力之间等等，在这些地方，采用对比讲解学生理解的会更透彻。

4 注重实践教学环节

土力学是一门实践性、应用性很强的课程。实践环节可以包括试验和现场参观。

土力学试验是土力学课程教学的必不可少的实践环节，它既可以使学生加深对土力学理论的理解，也可以提高学生的动手能力。土力学课程中的试验很多，可根据试验的特点通过学生不同的参与方式来完成。一种学生亲自动手操作完成的试验，例如土的含水量、密度、液塑限试验，压缩试验、击实试验和直剪试验；另一种试验是教师演示试验，例如三轴试验等；还有一种试验可通过视频来让学生观看学习。

现场参观是教师带学生深入到施工现场，让学生现场认识各种地基处理方法和基础施工方法，在施工现场学习有关土力学的理论知识，感受应用理论知识解决现场工程实际问题的过程，和从工程实际中发现问题，充实理论知识，积累工程经验的过程。这样既激发了学生的学习兴趣，又开阔了学生的视野，为早日适应工作环境打好了基础。

除了以上四点外，还有几点也是教师在课堂上应给予重视的。例如：土力学中重要的专业术语和词汇要给出英文翻译，让学生早接触，早熟悉，为将来能更快地适应国际工程合作做好准备；一些重要的岩土工程软件可简单地介绍给学生，为感兴趣、有潜力的学生深入学习提供方向；教师应该设计一些综合习题或设计题让学生去做，从而锻炼学生综合应用知识的能力，培养学生独立分析问题和综合分析问题的能力，让学生用所学知识解决实际工程问题，体会学以致用，学有所用的成就感。

总之，土力学课程要想让学生学好，教师必需要花费精力和时间去积累专业知识，摸索合适的教学内容组织方法，掌握与学生课堂的互动技巧，应用灵活多样的教学方法，来引导、启发学生主动学习土力学课程。以上是作者从事土力学教学以来得到的一些教学心得体会，现总结出来供教育界同仁共同探讨。

[1] 杨雪强,李彰明,张建龙,等.论有效应力原理在土力学教学中的核心地位[J].高等建筑教育,2009,18(2):60-64.

[2] 朱建群,高文华.土力学教学中几个基本概念的分析[J].高等建筑教育,2008,17(3):78-82.

[3] 夏红春.面向不同力学基础学生的土力学教学改革与实践[J].高等建筑教育,2015,24(1):54-58.

[4] 李广信.奇谈怪论土力学[J].岩土工程界,2003,6(8):24-26.

[5] 马时强.比喻法在土力学教学中的应用[J].聊城大学学报(自然科学版),2012,23(1):108-110.

[6] 王 伟,陶菲菲,卢廷浩,等.启发式教学在土力学教学中的应用[J].高等建筑教育,2008,17(5):83-86.

[7] 璩继立,李陈财,刘宝石.PBL教学法在本科土力学教学中的应用[J].教师,2012(26):40-41.

[8] 雷金波,段华雍.几何图示法在土力学课程教学中的应用[J].江西教育学院学报(综合),2010,31(6):8-11.

[9] 丁树云,毕庆涛.从数学的角度教授《土力学》[J].华北水利水电学院学报(社科版),2011,27(1):183-185.

[10] 李广信,吕 禾,张建红.土力学课程中的实践教学[J].实验技术与管理,2006,23(12):13-14,23.

[11] 赵志峰,王海波,何文龙.土力学实验教学改革的思考[J].高等建筑教育,2008,17(6):120-122.

[12] 王俊杰.工程类专业土力学实验教学改革思考[J].高等建筑教育,2009,18(6):110-114.

Teaching exploration ofSoilMechanicscourse in civil engineering specialty

Wang Yuhui

(CollegeofCivilEngi．，ShanghaiNormalUniversity，Shanghai201418，China)

Based on teaching practice, and according to the characteristics ofSoilMechanicscourse and the students’ learning foundation， the teaching ideas and teaching methods for this course are summarized.Such as the application of engineering examples, the demonstration of soil mechanics formula, the comparison of the concept of easy to be confused, and paying attention to practical teaching links, etc..

soil mechanics， civil engineering， teaching ideas， teaching methods

1009-6825(2015)28-0246-03

2015-07-30

王宇辉(1974- )，女，硕士，讲师

G642.0

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