土力学教学的体会与思考
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3 采取多种教学方法，激发学生的学习兴趣
3.1 结合重大的工程实例，激发学生的学习兴趣 在第一次绪论课上，讲解土的三大工程问题时，首先用幻灯片介
绍了众所周知的一些重大的工程事故，使学生对这门课产生兴趣。 如 在讲土的强度问题时，强度问题是土力学的一大主线，是核心问题，为 了说明这个问题，引用加拿大的特朗斯康谷仓倾倒、香港宝城滑坡及 地震液化的一些工程实例来说明；在讲变形问题时，引用的著名的意 大利比萨斜塔的不均匀沉降、 路基沉降和桥头跳车来吸引学生的兴 趣；而在讲土的渗流问题时，用美国弟顿坝由于土的渗透破坏而垮坝 造成巨大的生命和财产损失，使学生对土的三大工程问题产生深刻的 印象，也使他们对土力学产生兴趣。 3.2 创设一些问题情景，引导学生积极思维
2 教师教学中应加强土力学教学内容wenku.baidu.com系统性
针对土力学内容多而散，连贯性、系统性差的特点，在讲课时，要 注重土力学各章节内容之间的联系，使其形成一个有机的整体。 由于 土自身的特殊性质，土力学重点讲解土体的三个工程问题，即强度问 题、变形问题和渗流问题。 据此形成一个主框架，即以第一章— ——土的 物理性质指标和物理状态指标为全书的基础，来讲解土的三个工程问 题 ，其 中 强 度 问 题— — — 抗 剪 强 度 为 独 立 一 章 的 内 容 ， 而 土 压 力 、 边 坡 稳 定和地基承载力（第 6、7、8 章）则是土的强度的应用。 变形问题为第 4 章，第 3 章— ——土中应力的计算，包括自重应力和附加应力的计算，则 是土的变形计算（第 4 章）的基础；渗流问题为第 2 章。 在这个框架的 指引下， 学生就感觉土力学的各章节内容之间的联系是清晰有条理 的，对土力学有了整体的认识，再结合土的特殊性质具体来讲解每一 部 分 的 内 容 ，把 框 架 丰 富 起 来 [1]。
4 重视试验课的教学
在土力学的教学中，要让学生明白，土力学主要依靠土工试验，依
靠工程经验，力学分析并不是主线。土力学的特点是理论+实践+经验。 土工试验是土力学理论研究的基本手段，是土力学教学的一个非常重 要的环节，它不仅起着巩固课堂理论、增强对土的各种工程性质的理 解等重要作用，而且是培养科学的试验方法和培养试验技能的重要途 径，所以试验在土力学课程中起着极其重要的作用。 通过试验，不仅使 学生加深了对土力学理论的理解，提高了学生的动手能力，而且学生 强烈意识到实验室进行的试验就是实际工程中必做的项目，试验的最 终结果就是为实际工程的设计和施工提供准确可靠的依据，增强了学 生的工程意识。
【关键词】土力学；教学内容；教学方法；试验教学 【Abstract】Soil mechanics is an important course of civil engineering.Based on the character of this course and the work practice of th author , some method to improve teaching quality has been tried,which includes studying method of the student, ,content of course,teaching methodand geotechnical test teaching etc. 【Key words】Soil mechanicals; Content course; Teaching method; Geotechnical test teaching
科技信息
○高校讲坛○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2011 年 第 35 期
土力学教学的体会与思考
丁军霞 熊保林 汤劲松 （石家庄铁道学院土木分院 河北 石家庄 050043）
【摘 要】土力学是土木工程专业一门重要的专业基础课。 本文分析了土力学的课程特点，结合自己的教学实践，从学生的学习方法、教师 的教学内容、教学方法和试验教学等角度提高土力学的教学效果进行了一些探索与思考。
1 针对土力学本身特点，端正学生的学习方法
1.1 土力学的特点 土力学是一门以力学为基础，土体作为主要研究对象，以土体的
应力、变形、强度、渗流及长期稳定性作为主要研究内容，以解决实际 工程问题作为最终目标的一门力学学科[1]。 因为土具有碎散性、三相性 及自然变异性等特点，内容多而散，连贯性、系统性差。 另外它与其它 力学课程不同。 其它力学中，都在建立理论体系前对研究对象作了假 设，而土力学的研究对象是具体的工程材料，对土体没有统一的假定， 没有统一的力学体系。 也不要求建立完整的力学体系，主要依靠土工 试验，依靠工程经验，力学分析并不是主线。 如在分析土的固结理论、 沉降计算、稳定分析和渗流分析等各部分中对研究对象土体所作的假 设是不一样的。 另一方面，在应用土力学解决实际问题时，分析方法与 答案往往不是唯一的，对于的同一个问题，往往有很多种答案，以上问 题的特殊性主要由于土体的特殊性性质决定的。 土力学主要为解决实 际工程问题，实用性强，它的发展主要依靠试验研究，因此，土力学的 创始人太沙基晚年强调“土力学与其说是科学不如说是艺术”是对这 门 学 科 特 点 的 阐 述 [2]。 1.2 采取的学习方法
教学过程中，结合教学内容，加入一些相关的趣事，既可以使学生 对所讲的主题印象深刻，同时也可以活跃课堂气氛。 如土力学中十分
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2011 年 第 35 期
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○高校讲坛○
科技信息
重 要 的 一 个 原 理— — — 有 效 应 力 原 理 ，如 只 从 理 论 上 讲 ， 很 枯 燥 ， 学 生 也 不易理解。 这时，课引入一个有关土力学的创始人，也是有效应力原理 的提出者— ——太沙基的一个趣事。 太沙基(Terzaghi)有一次雨天在外边 走，突然滑了一跤，他爬起来一看，原来地面是粘土，下雨了当然很滑。 俗话说吃一堑，长一智。 为什么人在饱和粘土上会滑倒，而在于粘土和 饱和砂土上不会滑倒?他就陷入了思考。 他仔细观察发现鞋底很平滑， 滑动地面上有一层水膜。 于是他认识到：作用在饱和土体上的总应力， 由作用在土骨架上的有效应力和作用在孔隙水上的孔隙水压力两部 分组成。 前者会产生摩擦力，提供人前进所需要的反力；后者没有任何 抗剪强度。 人走在饱和粘土上，瞬时总应力都变成孔隙水压力，粘土渗 透系数又小，短期内孔压不会消散转化为有效应力，因而人就会滑倒。 从而他总结出了著名的“有效应力原理”，后来又提出了“渗流固结理 论”。 可见智者一跌，必有所得；愚者跌倒，怨天尤人[4]。
教学过程中，要注意教师与学生的互动、沟通和对话[3]。 要以学生 为主体，教师为主导，要讲一个原理和理论，不是简单的将这个原理和 理论的内容，通常先提出为什么要讲之，之后由简单的现象着手，讲解 过程要突出分析思路和分析方法。 在讲清重点和难点的基础上，引导 学生积极思考。 在课堂上多设计一些问题，鼓励学生独立思考，同时引 导学生得出问题的答案。 如在讲解土的压缩时，首先提出问题，在外部 荷载作用下土为什么会产生压缩？ 土为什么会变密实？ 联系第一章讲 的土 的 基 本 特 性— ——三 相 性 ，土 颗 粒 之 间 有 空 隙 ，引 出 土 的 压 缩 的 机 理。 另外，如讲土的渗流固结时，在外部荷载作用下，土的渗透固结即 是孔隙水压力向有效应力转化的过程， 联系第三章的有效应力原理， 提问如“这个孔隙水压力是怎么产生的，为何是变化的”；“这个孔隙水 压力和静水面下的水压力有何不同”；“此时对土体中的一点来说，孔 隙水压力又是多大”，来引导学生把一些模糊的概念搞清。 3.3 用形象生动的语言使抽象问题具体化，增进学生的理解
● 【参考文献】
［1］陈 仲 颐 ,周 景 星 ,王 洪 瑾 ．土 力 学 ．北 京 ： 清 华 大 学 出 版 社 ,1994. ［2］龚 晓 南 .土 力 学 学 科 特 点 及 对 教 学 的 影 响 [C]．土 力 学 教 育 与 教 学 ，2006:33-37. ［3］袁俊平,卢廷浩．互 动 式 教 学 在 土 力 学 教 学 中 的 应 用[C]．土 力 学 教 育 与 教 学 ， 2006:290-294． ［4］李 广 信 ．奇 谈 怪 论 土 力 学 [J]．岩 土 工 程 界 ，2003(8):24-2.
针对土力学学科自身的特点，首先要端正学生的学习态度。 在土 力学之前学生所学的经典数学和力学中，对象被高度理想化，使他们 产生一种惯有的思维方式，认为用理论公式和计算手段可以精确的解 决一切问题。 而土力学则是把研究对象— ——土作为一种具体的工程材 料来进行研究的，而且它与其它工程材料，如钢材、混凝土相比，有碎 散性、三相性、和是地质历史的产物三大特性。 因此，土力学有它自身 的一些特殊的学习方法，即采取重概念、重理解、重工程经验、重试验 的方法，不仅要掌握分析方法，更要重视各种分析方法的适用条件。 如 在 讲 土 的 强 度— — — 抗 剪 强 度 时 ，学 生 一 般 认 为 一 种 土 体 的 强 度 只 有 一 个，而土的强度根据试验方法的不同可有很多答案。 是采用直剪试验 还是三轴试验，在三轴试验中，是采用不固结不排水还是采用固结不 排水试验测定土的不排水强度，测定的不排水抗剪强度是不同的。 同 一种土体具有不同的不排水抗剪强度是难以理解的。 另外如地基的承 载力问题，有很多种方法，而且每种方法确定的地基承载力也不尽相 同。 这对于以前习惯于理论严密推导，一个问题只有一个答案的学生 来说，有些散乱而且不好理解和掌握，这时就要特别强调土的强度根 据不同的试验会有不同的结果，而且不同的试验方法有不同的适用情 况，强调土力学是依靠试验、依靠工程经验的一门学科。
5 结语
土力学学科有它自身的特殊性，应针对土力学的学科特点设计符 合土力学的教学方法。 教学过程中，首先要使学生转换观念，适应它的 学习方法，同时作为一名土力学教师，应该不懈努力，不断探索更好的 教学方法，设计出合理有效的教学法，更好的完成教学计划，以达到土 力学的培养目的，为学生奠定牢固的专业基础。 科
对土力学全书有了总体的把握后， 在具体讲解每章的内容之前， 教师仍是最好把本章的内容先形成一个小的框架，从哪些角度讲解土 的什么问题。 把每章讲完后，再从这几个方面把每章回过头来把要点 总结一下，学生对每章的内容经历发散到收敛的过程，认识会更加深 刻。 然后除了布置适量的作业外，及时在课堂上出一些针对本章要点 和难点的小练习，促使每个学生都主动的去回忆，去思考，使本章的重 点和难点得到强化和巩固。
任何土木工程都是建于地表或地下，所以对于从事土木工程的人 员来说，《土力学》是土木工程专业的一门重要的专业基础课，目的是 使本科学生获得有关土力学学科的基本理论、 基本知识和基本技能。 为后续课程如地基基础与地基处理等专业课程提供土力学基本知识， 也为从事土木程专业奠定必要的理论基础。 涉及的基本理论和知识范 围较广，加上土体本身的特殊性质，使课程理论多、实践性强、内容连 贯性差、公式的假定条件多，给学生学好土力学、理解和掌握土力学理 论带来困难。 下面结合自己的土力学教学实践，谈一点自己的教学体 会。
又如在讲粘性土的塑性指数 Ip 和液性指数 Ie 两个概念时，学生往 往对此一方面很难理解，另一方面不知意义何在。 粘性土的塑性指数 Ip=wl-wp ，即 由 液 限 含 水 量 减 去 塑 限 含 水 量 ，它 是 由 土 性 决 定 的 ，所 以 常用于土的分类。 液性指数 IL=( w-wp) ／ Ip，它主要由土目前的含水量决 定，是表明粘性土软硬的一种状态。 对于粘性土，前者是不变的，后者 是可变化的。 用一形象比喻说明，塑性指数如同你的姓，将你划归了哪 一家就不变了，也就是粘性土的类别。 液性指数如同你的年龄，是粘性 土软硬“状态”的描述[4]。 这样学生对这两个概念的理解及其意义的理 解就深刻多了。
3.1 结合重大的工程实例，激发学生的学习兴趣 在第一次绪论课上，讲解土的三大工程问题时，首先用幻灯片介
绍了众所周知的一些重大的工程事故，使学生对这门课产生兴趣。 如 在讲土的强度问题时，强度问题是土力学的一大主线，是核心问题，为 了说明这个问题，引用加拿大的特朗斯康谷仓倾倒、香港宝城滑坡及 地震液化的一些工程实例来说明；在讲变形问题时，引用的著名的意 大利比萨斜塔的不均匀沉降、 路基沉降和桥头跳车来吸引学生的兴 趣；而在讲土的渗流问题时，用美国弟顿坝由于土的渗透破坏而垮坝 造成巨大的生命和财产损失，使学生对土的三大工程问题产生深刻的 印象，也使他们对土力学产生兴趣。 3.2 创设一些问题情景，引导学生积极思维
2 教师教学中应加强土力学教学内容wenku.baidu.com系统性
针对土力学内容多而散，连贯性、系统性差的特点，在讲课时，要 注重土力学各章节内容之间的联系，使其形成一个有机的整体。 由于 土自身的特殊性质，土力学重点讲解土体的三个工程问题，即强度问 题、变形问题和渗流问题。 据此形成一个主框架，即以第一章— ——土的 物理性质指标和物理状态指标为全书的基础，来讲解土的三个工程问 题 ，其 中 强 度 问 题— — — 抗 剪 强 度 为 独 立 一 章 的 内 容 ， 而 土 压 力 、 边 坡 稳 定和地基承载力（第 6、7、8 章）则是土的强度的应用。 变形问题为第 4 章，第 3 章— ——土中应力的计算，包括自重应力和附加应力的计算，则 是土的变形计算（第 4 章）的基础；渗流问题为第 2 章。 在这个框架的 指引下， 学生就感觉土力学的各章节内容之间的联系是清晰有条理 的，对土力学有了整体的认识，再结合土的特殊性质具体来讲解每一 部 分 的 内 容 ，把 框 架 丰 富 起 来 [1]。
4 重视试验课的教学
在土力学的教学中，要让学生明白，土力学主要依靠土工试验，依
靠工程经验，力学分析并不是主线。土力学的特点是理论+实践+经验。 土工试验是土力学理论研究的基本手段，是土力学教学的一个非常重 要的环节，它不仅起着巩固课堂理论、增强对土的各种工程性质的理 解等重要作用，而且是培养科学的试验方法和培养试验技能的重要途 径，所以试验在土力学课程中起着极其重要的作用。 通过试验，不仅使 学生加深了对土力学理论的理解，提高了学生的动手能力，而且学生 强烈意识到实验室进行的试验就是实际工程中必做的项目，试验的最 终结果就是为实际工程的设计和施工提供准确可靠的依据，增强了学 生的工程意识。
【关键词】土力学；教学内容；教学方法；试验教学 【Abstract】Soil mechanics is an important course of civil engineering.Based on the character of this course and the work practice of th author , some method to improve teaching quality has been tried,which includes studying method of the student, ,content of course,teaching methodand geotechnical test teaching etc. 【Key words】Soil mechanicals; Content course; Teaching method; Geotechnical test teaching
科技信息
○高校讲坛○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2011 年 第 35 期
土力学教学的体会与思考
丁军霞 熊保林 汤劲松 （石家庄铁道学院土木分院 河北 石家庄 050043）
【摘 要】土力学是土木工程专业一门重要的专业基础课。 本文分析了土力学的课程特点，结合自己的教学实践，从学生的学习方法、教师 的教学内容、教学方法和试验教学等角度提高土力学的教学效果进行了一些探索与思考。
1 针对土力学本身特点，端正学生的学习方法
1.1 土力学的特点 土力学是一门以力学为基础，土体作为主要研究对象，以土体的
应力、变形、强度、渗流及长期稳定性作为主要研究内容，以解决实际 工程问题作为最终目标的一门力学学科[1]。 因为土具有碎散性、三相性 及自然变异性等特点，内容多而散，连贯性、系统性差。 另外它与其它 力学课程不同。 其它力学中，都在建立理论体系前对研究对象作了假 设，而土力学的研究对象是具体的工程材料，对土体没有统一的假定， 没有统一的力学体系。 也不要求建立完整的力学体系，主要依靠土工 试验，依靠工程经验，力学分析并不是主线。 如在分析土的固结理论、 沉降计算、稳定分析和渗流分析等各部分中对研究对象土体所作的假 设是不一样的。 另一方面，在应用土力学解决实际问题时，分析方法与 答案往往不是唯一的，对于的同一个问题，往往有很多种答案，以上问 题的特殊性主要由于土体的特殊性性质决定的。 土力学主要为解决实 际工程问题，实用性强，它的发展主要依靠试验研究，因此，土力学的 创始人太沙基晚年强调“土力学与其说是科学不如说是艺术”是对这 门 学 科 特 点 的 阐 述 [2]。 1.2 采取的学习方法
教学过程中，结合教学内容，加入一些相关的趣事，既可以使学生 对所讲的主题印象深刻，同时也可以活跃课堂气氛。 如土力学中十分
375
2011 年 第 35 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○高校讲坛○
科技信息
重 要 的 一 个 原 理— — — 有 效 应 力 原 理 ，如 只 从 理 论 上 讲 ， 很 枯 燥 ， 学 生 也 不易理解。 这时，课引入一个有关土力学的创始人，也是有效应力原理 的提出者— ——太沙基的一个趣事。 太沙基(Terzaghi)有一次雨天在外边 走，突然滑了一跤，他爬起来一看，原来地面是粘土，下雨了当然很滑。 俗话说吃一堑，长一智。 为什么人在饱和粘土上会滑倒，而在于粘土和 饱和砂土上不会滑倒?他就陷入了思考。 他仔细观察发现鞋底很平滑， 滑动地面上有一层水膜。 于是他认识到：作用在饱和土体上的总应力， 由作用在土骨架上的有效应力和作用在孔隙水上的孔隙水压力两部 分组成。 前者会产生摩擦力，提供人前进所需要的反力；后者没有任何 抗剪强度。 人走在饱和粘土上，瞬时总应力都变成孔隙水压力，粘土渗 透系数又小，短期内孔压不会消散转化为有效应力，因而人就会滑倒。 从而他总结出了著名的“有效应力原理”，后来又提出了“渗流固结理 论”。 可见智者一跌，必有所得；愚者跌倒，怨天尤人[4]。
教学过程中，要注意教师与学生的互动、沟通和对话[3]。 要以学生 为主体，教师为主导，要讲一个原理和理论，不是简单的将这个原理和 理论的内容，通常先提出为什么要讲之，之后由简单的现象着手，讲解 过程要突出分析思路和分析方法。 在讲清重点和难点的基础上，引导 学生积极思考。 在课堂上多设计一些问题，鼓励学生独立思考，同时引 导学生得出问题的答案。 如在讲解土的压缩时，首先提出问题，在外部 荷载作用下土为什么会产生压缩？ 土为什么会变密实？ 联系第一章讲 的土 的 基 本 特 性— ——三 相 性 ，土 颗 粒 之 间 有 空 隙 ，引 出 土 的 压 缩 的 机 理。 另外，如讲土的渗流固结时，在外部荷载作用下，土的渗透固结即 是孔隙水压力向有效应力转化的过程， 联系第三章的有效应力原理， 提问如“这个孔隙水压力是怎么产生的，为何是变化的”；“这个孔隙水 压力和静水面下的水压力有何不同”；“此时对土体中的一点来说，孔 隙水压力又是多大”，来引导学生把一些模糊的概念搞清。 3.3 用形象生动的语言使抽象问题具体化，增进学生的理解
● 【参考文献】
［1］陈 仲 颐 ,周 景 星 ,王 洪 瑾 ．土 力 学 ．北 京 ： 清 华 大 学 出 版 社 ,1994. ［2］龚 晓 南 .土 力 学 学 科 特 点 及 对 教 学 的 影 响 [C]．土 力 学 教 育 与 教 学 ，2006:33-37. ［3］袁俊平,卢廷浩．互 动 式 教 学 在 土 力 学 教 学 中 的 应 用[C]．土 力 学 教 育 与 教 学 ， 2006:290-294． ［4］李 广 信 ．奇 谈 怪 论 土 力 学 [J]．岩 土 工 程 界 ，2003(8):24-2.
针对土力学学科自身的特点，首先要端正学生的学习态度。 在土 力学之前学生所学的经典数学和力学中，对象被高度理想化，使他们 产生一种惯有的思维方式，认为用理论公式和计算手段可以精确的解 决一切问题。 而土力学则是把研究对象— ——土作为一种具体的工程材 料来进行研究的，而且它与其它工程材料，如钢材、混凝土相比，有碎 散性、三相性、和是地质历史的产物三大特性。 因此，土力学有它自身 的一些特殊的学习方法，即采取重概念、重理解、重工程经验、重试验 的方法，不仅要掌握分析方法，更要重视各种分析方法的适用条件。 如 在 讲 土 的 强 度— — — 抗 剪 强 度 时 ，学 生 一 般 认 为 一 种 土 体 的 强 度 只 有 一 个，而土的强度根据试验方法的不同可有很多答案。 是采用直剪试验 还是三轴试验，在三轴试验中，是采用不固结不排水还是采用固结不 排水试验测定土的不排水强度，测定的不排水抗剪强度是不同的。 同 一种土体具有不同的不排水抗剪强度是难以理解的。 另外如地基的承 载力问题，有很多种方法，而且每种方法确定的地基承载力也不尽相 同。 这对于以前习惯于理论严密推导，一个问题只有一个答案的学生 来说，有些散乱而且不好理解和掌握，这时就要特别强调土的强度根 据不同的试验会有不同的结果，而且不同的试验方法有不同的适用情 况，强调土力学是依靠试验、依靠工程经验的一门学科。
5 结语
土力学学科有它自身的特殊性，应针对土力学的学科特点设计符 合土力学的教学方法。 教学过程中，首先要使学生转换观念，适应它的 学习方法，同时作为一名土力学教师，应该不懈努力，不断探索更好的 教学方法，设计出合理有效的教学法，更好的完成教学计划，以达到土 力学的培养目的，为学生奠定牢固的专业基础。 科
对土力学全书有了总体的把握后， 在具体讲解每章的内容之前， 教师仍是最好把本章的内容先形成一个小的框架，从哪些角度讲解土 的什么问题。 把每章讲完后，再从这几个方面把每章回过头来把要点 总结一下，学生对每章的内容经历发散到收敛的过程，认识会更加深 刻。 然后除了布置适量的作业外，及时在课堂上出一些针对本章要点 和难点的小练习，促使每个学生都主动的去回忆，去思考，使本章的重 点和难点得到强化和巩固。
任何土木工程都是建于地表或地下，所以对于从事土木工程的人 员来说，《土力学》是土木工程专业的一门重要的专业基础课，目的是 使本科学生获得有关土力学学科的基本理论、 基本知识和基本技能。 为后续课程如地基基础与地基处理等专业课程提供土力学基本知识， 也为从事土木程专业奠定必要的理论基础。 涉及的基本理论和知识范 围较广，加上土体本身的特殊性质，使课程理论多、实践性强、内容连 贯性差、公式的假定条件多，给学生学好土力学、理解和掌握土力学理 论带来困难。 下面结合自己的土力学教学实践，谈一点自己的教学体 会。
又如在讲粘性土的塑性指数 Ip 和液性指数 Ie 两个概念时，学生往 往对此一方面很难理解，另一方面不知意义何在。 粘性土的塑性指数 Ip=wl-wp ，即 由 液 限 含 水 量 减 去 塑 限 含 水 量 ，它 是 由 土 性 决 定 的 ，所 以 常用于土的分类。 液性指数 IL=( w-wp) ／ Ip，它主要由土目前的含水量决 定，是表明粘性土软硬的一种状态。 对于粘性土，前者是不变的，后者 是可变化的。 用一形象比喻说明，塑性指数如同你的姓，将你划归了哪 一家就不变了，也就是粘性土的类别。 液性指数如同你的年龄，是粘性 土软硬“状态”的描述[4]。 这样学生对这两个概念的理解及其意义的理 解就深刻多了。