《高等土力學(xué)》啟發(fā)式教學(xué)探討

摘要：本文針對(duì)高等土力學(xué)課程的特點(diǎn)和我國(guó)在碩士研究生培養(yǎng)過程中存在的問題，提出了高等土力學(xué)啟發(fā)式教學(xué)模式，以地基承載力教學(xué)為實(shí)例，介紹了高等土力學(xué)啟發(fā)式教學(xué)的基本流程和基本步驟。我們以河北科技大學(xué)土木工程專業(yè)2011級(jí)土木工程專業(yè)碩士研究生為對(duì)象，采用啟發(fā)式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐，結(jié)果表明利用該方法教學(xué)能加深學(xué)生對(duì)課程理論的理解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決巖土工程問題的思路，鍛煉他們的表達(dá)和寫作能力。

關(guān)鍵詞：高等土力學(xué) 啟發(fā)式教學(xué) 地基承載力

一、引言

近年來，隨著我國(guó)教育體制改革的不斷深入和各高校碩士生的不斷擴(kuò)招，在校碩士研究生的數(shù)量不斷增加。2000年我國(guó)研究生招生數(shù)量為？2012年我國(guó)研究生招生數(shù)量為？同本科生教育一樣，碩士研究生教育也開始向大眾化方向發(fā)展。隨之而來的是，碩士研究生畢業(yè)后的就業(yè)單位也發(fā)生了很大的改變，畢業(yè)后能留在高校任教并從事科研的學(xué)生減少。同時(shí)科研單位也因體制改革，使得許多科研人員開始被迫從事工程項(xiàng)目的實(shí)踐活動(dòng)。其中有一部分畢業(yè)生直接到了生產(chǎn)第一線，另外還有一部分繼續(xù)深造攻讀博士學(xué)位。因此在進(jìn)行碩士研究生的培養(yǎng)時(shí)不能不考慮如下兩個(gè)問題：1.如何定位碩士研究生未來的發(fā)展方向？2.社會(huì)對(duì)畢業(yè)碩士生有何要求？這是新形勢(shì)下進(jìn)行研究生教學(xué)必須要考慮的問題。目前，從國(guó)家層面可將碩士研究生分為學(xué)術(shù)型和專業(yè)型兩類，這種方法對(duì)于定位研究生的發(fā)展方向并予以培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。然而，目前研究生的培養(yǎng)還尚未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從教學(xué)模式上進(jìn)一步探討上述問題具有重要意義。

高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)需要具有創(chuàng)新能力的人才，而不是“死讀書、讀死書”的“書呆子”。適合現(xiàn)代社會(huì)需要的創(chuàng)新型人才具有發(fā)現(xiàn)問題的能力、解決問題的能力和完備的表達(dá)能力。發(fā)現(xiàn)問題的能力指從自己所從事的工作中發(fā)現(xiàn)不足之處，如某種技術(shù)工作精度不高，或者還有其他可以改良該技術(shù)的方法，等等。解決問題的能力包括自學(xué)新知識(shí)、查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、建立物理或數(shù)學(xué)或數(shù)值模型，并進(jìn)行求解的能力。表達(dá)能力是將上述研究過程準(zhǔn)確地進(jìn)行書面和口頭表達(dá)的能力。

二、高等土力學(xué)的特點(diǎn)

《高等土力學(xué)》作為礦業(yè)工程、土木工程、水利工程、道路與鐵道工程、地下工程、環(huán)境巖土工程等眾多專業(yè)的基礎(chǔ)課程，不僅與工程實(shí)踐緊密相連，而且還具有很強(qiáng)的區(qū)域性。比如，我國(guó)幅員遼闊，土質(zhì)具有十分明顯的區(qū)域性特征，各類特殊土對(duì)工程影響廣泛，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多問題。如軟土地基沉降和地基承載力不足問題，濕陷性黃土遇水的超限沉降問題，膨脹土的遇水膨脹和力學(xué)特性劣化等問題。又如巖石的非均質(zhì)、非連續(xù)、各項(xiàng)異性、非線性等特征對(duì)巖石工程破壞的影響，等等。若碩士研究生拘泥于個(gè)別書本理論，只了解一些表面現(xiàn)象而認(rèn)識(shí)不到巖土工程材料的特殊性，就會(huì)影響其畢業(yè)后所從事的工程設(shè)計(jì)和工程施工能力，導(dǎo)致無法體現(xiàn)出其所受到的高于本科生的科學(xué)研究訓(xùn)練優(yōu)勢(shì)。因此，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、應(yīng)用能力和自學(xué)能力，具有重要的意義。

三、啟發(fā)式教學(xué)模式

為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，講授《高等土力學(xué)》不僅應(yīng)講授基本的理論框架體系，還應(yīng)結(jié)合教師自身的現(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新的科研和應(yīng)用技術(shù)成果。為此，我們制定了啟發(fā)式教學(xué)流程。

首先我們?yōu)閷W(xué)生分析了近年來畢業(yè)生的去向以及社會(huì)對(duì)畢業(yè)生應(yīng)具備的基本技術(shù)素質(zhì)的要求。碩士畢業(yè)生除了能解決常規(guī)的技術(shù)問題以外，還應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)常規(guī)工作中的不足，并能用新的方法去完善和改良這些不足。同時(shí)還應(yīng)具有較好的表達(dá)能力，以便讓上司和業(yè)主接受自己的觀點(diǎn)。教師要將關(guān)于土力學(xué)方面的權(quán)威學(xué)術(shù)期刊介紹給學(xué)生，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)查詢資料和分析文獻(xiàn)。

以地基承載力內(nèi)容作為實(shí)例，啟發(fā)式教學(xué)模式的基本流程為：

（一）地基承載力的工程背景。從我們身邊出發(fā)，從學(xué)生宿舍、教學(xué)樓、圖書館等周圍建筑物出發(fā)，可引出這些建筑物設(shè)計(jì)施工中的地基基礎(chǔ)問題。如地質(zhì)勘查工作、勘查點(diǎn)位布設(shè)、地基土層成層分布的特點(diǎn)、地基土物理力學(xué)性質(zhì)的非均質(zhì)和各向異性特征、地基持力層的選定方法、基礎(chǔ)形式選擇方法、基礎(chǔ)底面尺寸確定方法、基礎(chǔ)高度確定方法和基礎(chǔ)底板配筋等，介紹國(guó)際著名建筑物如比薩斜塔等的地基承載能力及地基沉降計(jì)算和監(jiān)測(cè)問題。

（二）從理論上總結(jié)地基承載力的力學(xué)實(shí)質(zhì)，介紹不同年代學(xué)者對(duì)地基承載力問題的研究，介紹因?qū)嶋H工程需要對(duì)地基承載力理論解的各種修正。

（三）結(jié)合理論研究成果，從試驗(yàn)方法、工程經(jīng)驗(yàn)多個(gè)角度闡述地基承載力問題的目前研究水平，從工程實(shí)踐中進(jìn)一步凝練相應(yīng)的前沿科學(xué)問題，如土的非均質(zhì)和地基破壞的概率問題、隨機(jī)有限元方法中的參數(shù)隨機(jī)賦值問題、極限塑性理論方法中的問題、多種荷載（彎矩、剪力、軸力）聯(lián)合作用下的地基承載力及地基承載力包絡(luò)面問題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在某一或若干問題上進(jìn)行深入探究。

（四）為學(xué)生解決相關(guān)課題提供指導(dǎo)，包括該領(lǐng)域研究的主要國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊、代表性論著、主要研究機(jī)構(gòu)、代表性研究人員、研究現(xiàn)狀調(diào)研方法、課題解決的基本思路等。結(jié)合個(gè)性化的教育教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生采取理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算等方式解決相關(guān)課題，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決問題的能力。

（五）組織專題學(xué)術(shù)討論會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言，培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力，活躍學(xué)生氣氛，撰寫研究報(bào)告，培養(yǎng)學(xué)生的書面寫作能力。

四、結(jié)語(yǔ)

以河北科技大學(xué)土木工程專業(yè)2011級(jí)土木工程專業(yè)碩士研究生為對(duì)象，采用上述方法進(jìn)行教學(xué)，并對(duì)教學(xué)結(jié)果進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明該教學(xué)方法達(dá)到了如下目標(biāo)：

（一）加深了學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解。

（二）培養(yǎng)了學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣和工程意識(shí)。

（三）培養(yǎng)了學(xué)生解決巖土工程問題的思路，鍛煉了表達(dá)和寫作能力。

參考文獻(xiàn)：

龔曉南.21世紀(jì)巖土工程發(fā)展展望[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000（2）.

基金項(xiàng)目：河北科技大學(xué)研究生學(xué)院教研課題，河北科技大學(xué)理工學(xué)院教研課題

作者簡(jiǎn)介：

張春會(huì)（1976— ），男，博士后，教授， 主要從事破壞巖石力學(xué)方面的研究工作。