土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用能力的初步探索

林瑋　肖專文　鄭志華

[摘 要] 為滿足當(dāng)前工程對學(xué)生實(shí)踐能力的要求，基于土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，對防災(zāi)科技學(xué)院巖土工程勘察專業(yè)等多個(gè)專業(yè)的本科學(xué)生進(jìn)行土力學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的問卷調(diào)查，并對本校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀加以分析。在此基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)課的開課形式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核手段及校所合作平臺建立等方面提出了初步的改革措施，有望提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生興趣，加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

[關(guān)鍵詞] 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)；動(dòng)手能力；教學(xué)改革

[中圖分類號]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 04-0018-02

土力學(xué)課程是土木工程、勘查技術(shù)與工程等專業(yè)本科生開設(shè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，是涉及建筑、公路、鐵路、水利、港口、機(jī)場等學(xué)科的一門重要課程。它的原理及理論發(fā)展都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。所以土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是土力學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分。它有助于學(xué)生對土力學(xué)知識的掌握和理解。近年來，各研究院所、設(shè)計(jì)院、施工單位對學(xué)生的要求越來越多的側(cè)重于動(dòng)手能力、分析解決問題的能力。如何能通過土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)來達(dá)到用人單位的需求則是值得探索的問題。

一 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受重視，課時(shí)偏少

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程目前安排8個(gè)學(xué)時(shí)的課時(shí)。課時(shí)偏少就會產(chǎn)生以下弊端：（1）實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，能安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就不夠全面，比如像靜三軸實(shí)驗(yàn)、擊實(shí)實(shí)驗(yàn)等需要大量時(shí)間完成的實(shí)驗(yàn)就無法安排。（2）即使安排在實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)的內(nèi)容有些也會采用縮短觀測時(shí)間，模擬實(shí)驗(yàn)過程的方法來做，比如粘性土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)；有些實(shí)驗(yàn)需要制備試樣的，基本都有教師提前完成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中沒有完成全部的操作過程，因此學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要的過程掌握不全面。

2 “分散式”教學(xué)模式的設(shè)定

目前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)安排采用的模式是分散在整個(gè)理論教學(xué)過程當(dāng)中，即根據(jù)理論課的授課進(jìn)度，將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目穿插在理論教學(xué)當(dāng)中，例如講完土的物理性質(zhì)指標(biāo)，即進(jìn)行顆粒分析，含水率等實(shí)驗(yàn)。這樣做可以及時(shí)和理論課程內(nèi)容結(jié)合，但是卻割裂了各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系，由于每次實(shí)驗(yàn)間隔時(shí)間較長，所以每次實(shí)驗(yàn)都是單獨(dú)取樣，得到的指標(biāo)并不是同一土樣，使學(xué)生無法對各指標(biāo)之間關(guān)系進(jìn)行分析，不利于對知識的整體認(rèn)識和思考，比如含水率有差別的同類土體在強(qiáng)度上的差別如何？同時(shí)學(xué)生畢竟是第一次進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在規(guī)定的兩個(gè)小時(shí)內(nèi)不一定能合格的完成，比如液塑限實(shí)驗(yàn)，需要在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)配出不同的含水率試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這一過程需要做到調(diào)制的試樣均勻，在規(guī)定的有限時(shí)間內(nèi)有的學(xué)生不一定能夠做到位，匆匆結(jié)束實(shí)驗(yàn)。這樣起不到任何增強(qiáng)動(dòng)手能力的作用。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不能滿足應(yīng)用性的要求

目前我校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要開始顆粒分析實(shí)驗(yàn)（篩分法）、密度試驗(yàn)、含水率實(shí)驗(yàn)、液塑限實(shí)驗(yàn)、固結(jié)實(shí)驗(yàn)、直剪實(shí)驗(yàn)（快剪實(shí)驗(yàn)），基本上以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對落后，與工程實(shí)際連接不緊密。嚴(yán)重影響學(xué)生的積極性，也不利于增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

4 教學(xué)手段相對落后

我校目前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段大致如下：（1）課前預(yù)習(xí)階段——學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及下發(fā)的視頻進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，并完成預(yù)習(xí)報(bào)告；（2）課堂講解階段——教師講解儀器使用方法、注意事項(xiàng)，示范重要實(shí)驗(yàn)過程；（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)階段——分組完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，教師輔助指導(dǎo)；（4）處理數(shù)據(jù)階段——學(xué)生獨(dú)自進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

這種教學(xué)方式就要求學(xué)生首先預(yù)習(xí)工作要完成的好，這樣才能對實(shí)驗(yàn)過程有了解。但現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)是分組進(jìn)行，有些同學(xué)預(yù)習(xí)工作做得不好，有些同學(xué)都指望著同組學(xué)生預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)不好，教師就要再花時(shí)間進(jìn)行講解，講解的時(shí)間多了，留給學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間就會變少。分組實(shí)驗(yàn)中也存在不動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)處理時(shí)由于同組實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，也存在抄襲現(xiàn)象。

5 實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制不健全

目前我校的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是土力學(xué)課程的一部分，不是單獨(dú)設(shè)課，實(shí)驗(yàn)成績不做單獨(dú)考核，只是把實(shí)驗(yàn)成績當(dāng)作理論課平時(shí)成績的一部分。并且目前的實(shí)驗(yàn)成績主要是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容作為體現(xiàn)，對學(xué)生的動(dòng)手能力及遇到問題解決問題的能力方面沒有體現(xiàn)?？己藱C(jī)制的不完善使學(xué)生在思想上就對實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視。

二 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

1 提高實(shí)驗(yàn)地位，單獨(dú)設(shè)課，單獨(dú)考核

首先從思想上先要轉(zhuǎn)變，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)并不在是土力學(xué)理論課程的附屬品，而是提高學(xué)生動(dòng)手能力的重要課程，為使學(xué)生畢業(yè)時(shí)能達(dá)到市場需求需要增加課時(shí)。其次做到單獨(dú)開設(shè)課程，把實(shí)驗(yàn)課從理論課程中分離出來，采用集中開設(shè)的方式進(jìn)行土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣就將原來分散的實(shí)驗(yàn)時(shí)間集中到了一起，更利于我們安排綜合性實(shí)驗(yàn)，和耗時(shí)較長的實(shí)驗(yàn)。比如土力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的固結(jié)實(shí)驗(yàn)，實(shí)際包含了密度實(shí)驗(yàn)、含水率實(shí)驗(yàn)、比重試驗(yàn)等相關(guān)指標(biāo)測定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，集中在一起做更能貼近實(shí)際，有利學(xué)生對實(shí)驗(yàn)整體的掌握，同時(shí)多個(gè)實(shí)驗(yàn)交叉進(jìn)行，實(shí)際上還會節(jié)省時(shí)間，提高效率。有了集中的時(shí)間對動(dòng)手能力不強(qiáng)的同學(xué)來說也就等于有了更多、更靈活的時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)。最后是要完善考核機(jī)制，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。建立綜合考核制度對學(xué)生的每次實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)到實(shí)驗(yàn)過程操作再到實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交三個(gè)方面進(jìn)行考核，考核成績達(dá)不到要求的，該科課程成績?yōu)椴缓细瘛?/p>

2 豐富教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)更能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)在工程中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)?zāi)康母兄庇^性，學(xué)生做起來動(dòng)力更足。同時(shí)與理論課程內(nèi)容結(jié)合更緊密，便于理論知識的應(yīng)用。比如可以增設(shè)土的分類實(shí)驗(yàn)，對每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組給定不同的實(shí)驗(yàn)試樣，讓學(xué)生通過顆粒分析實(shí)驗(yàn)、液塑限實(shí)驗(yàn)進(jìn)行土樣的分類；增設(shè)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生們掌握如何才能使土被擊的更密實(shí)，找到最大干密度等，在整個(gè)過程中還包括了試樣的制備，含水率的測定，也能使學(xué)生掌握試樣制備的要領(lǐng)，以往這些由于時(shí)間關(guān)系都是由老師來完成。同時(shí)更深刻的理解含水率指標(biāo)的重要性；增設(shè)三軸實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生在制備試樣時(shí)應(yīng)用的密度、干密度和含水率的轉(zhuǎn)換公式，使所學(xué)理論知識得以加深印象。同時(shí)掌握三軸實(shí)驗(yàn)的試樣制備、裝樣、實(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)處理等。在試樣制備的過程中還會學(xué)到如何應(yīng)用實(shí)驗(yàn)裝置等。

3 改進(jìn)教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生的預(yù)習(xí)工作對實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌瓿善鹬艽蟮挠绊懽饔?，以往學(xué)生只按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書預(yù)習(xí)時(shí)，由于沒有和儀器接觸過所以即使預(yù)習(xí)了可能如何操作也很難清楚的理解，預(yù)習(xí)效果不一定理想。針對這樣的情況我們可以在學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)給學(xué)生下發(fā)實(shí)驗(yàn)相關(guān)視頻，這樣學(xué)生可以在更直觀理解指導(dǎo)書里面所講的操作步驟等。有條件的可以建立虛擬土工實(shí)驗(yàn)三維模型，學(xué)生可以在虛擬場景中隨時(shí)進(jìn)入虛擬的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而且可以隨時(shí)隨地重新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，反復(fù)練習(xí)操作。

時(shí)間充足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備允許的條件下可將分組實(shí)驗(yàn)改成獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，即每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這樣可以杜絕分組實(shí)驗(yàn)中存在的旁觀現(xiàn)象。也可以杜絕數(shù)據(jù)處理的抄襲現(xiàn)象。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中試樣的制備都要由學(xué)生自己完成，通過試樣的制備可以使學(xué)生充分了解各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的試樣制備過程、注意事項(xiàng)，以及知道試樣制備好壞對實(shí)驗(yàn)結(jié)果是有影響的。由各組學(xué)生制備試樣時(shí)可以讓他們制備成條件不同的試樣，這樣對相同實(shí)驗(yàn)得出的不同結(jié)論可以進(jìn)行分析對比。

4 搭建實(shí)驗(yàn)研究平臺，加強(qiáng)校企合作

我系與河北中色華冠巖土工程勘察有限公司簽訂校企合作、實(shí)驗(yàn)室共建協(xié)議。將企業(yè)請進(jìn)大學(xué)，可以使學(xué)生或部分學(xué)生直接參與到生產(chǎn)單位的實(shí)際工作中，這樣既能讓學(xué)生設(shè)身處地的感受到實(shí)驗(yàn)的重要性和實(shí)際性，也解決了我們實(shí)驗(yàn)所需要的原狀試樣問題。再加強(qiáng)合作的同時(shí)也要充分發(fā)揮教師的作用，積極指導(dǎo)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，使學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生參加科研活動(dòng)的積極性，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5 合理利用資源，建設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)室

建設(shè)開放型的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室有兩大好處：（1）雖然教學(xué)形式改成集中教學(xué)，課時(shí)增長，但學(xué)生動(dòng)手能力不一，在有限時(shí)間內(nèi)也不一定可以完全理解掌握，那么學(xué)生可以在合適的時(shí)間再來實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（2）土工試驗(yàn)內(nèi)容很多，在課堂上的安排是不可能把所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都包含在內(nèi)，對學(xué)有余力的學(xué)生，可以自己參照實(shí)驗(yàn)規(guī)范預(yù)習(xí)完內(nèi)容，來實(shí)驗(yàn)室完成課外實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

三 結(jié)語

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室是土力學(xué)課程內(nèi)容中的一個(gè)重要組成部分，如何才能提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力來滿足日后的工作需要已成為迫切需要解決的問題。通過對實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及實(shí)驗(yàn)室管理等多個(gè)方面的改進(jìn)來全面提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，更好地使學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的需要。

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