基于試驗(yàn)引導(dǎo)下的土力學(xué)教學(xué)方法

顏榮濤　張芹　曾召田　蘭景巖　曹振中

【摘 要】土力學(xué)是大類土木工程專業(yè)中最為基礎(chǔ)的課程之一，是銜接基礎(chǔ)力學(xué)課程和專業(yè)課程很關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。本文提出了基于試驗(yàn)引導(dǎo)下的土力學(xué)教學(xué)方法，并且對(duì)各類措施進(jìn)行的討論，以便該教學(xué)方法能更好的發(fā)揮教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】土力學(xué)；試驗(yàn)引導(dǎo)；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)： TU317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）31-0116-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.055

土力學(xué)是大類土木工程專業(yè)中最為基礎(chǔ)的課程之一，是銜接基礎(chǔ)力學(xué)課程和專業(yè)課程很關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。由于土力學(xué)的研究對(duì)象是一種碎散、多相性與天然性的特殊材料，因此土力學(xué)是一門實(shí)踐性、經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的力學(xué)學(xué)科，其感性的認(rèn)識(shí)要高于理性的認(rèn)識(shí)，很多的基礎(chǔ)的土力學(xué)理論都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)[1]。例如，摩爾庫(kù)倫準(zhǔn)則主要是通過(guò)直接剪切實(shí)驗(yàn)而得出的強(qiáng)度準(zhǔn)則；達(dá)西定律則是通過(guò)砂土的常水頭試驗(yàn)結(jié)論總結(jié)出來(lái)描述土中水流滲透特性的基本規(guī)律；土力學(xué)的基本原理“有效應(yīng)力原理”則是通過(guò)固結(jié)試驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的基本原理。因此在土力學(xué)的教學(xué)體系中，土力學(xué)試驗(yàn)是非常關(guān)鍵的一部分，應(yīng)該占用重要的地位。毫不夸張的講，土力學(xué)就是建立在土工試驗(yàn)上的科學(xué)[2]。

在目前的土力學(xué)教學(xué)中，土木工程應(yīng)用型本科一般把“土力學(xué)”與“基礎(chǔ)工程”合并而成一門課，土力學(xué)部分理論教學(xué)一般為36小時(shí)左右，而試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)一般為8小時(shí)左右，主要的試驗(yàn)大致有液塑限試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)等。在土力學(xué)考評(píng)成績(jī)中，試驗(yàn)環(huán)節(jié)大約占10%的成績(jī)或是作為參考成績(jī)用于對(duì)學(xué)生進(jìn)行考評(píng)，在這種情況下，學(xué)生對(duì)于試驗(yàn)的積極性不到。另外，由于本科教學(xué)無(wú)法達(dá)到每個(gè)學(xué)生人人進(jìn)行獨(dú)立的試驗(yàn)，很多學(xué)生對(duì)于試驗(yàn)的參與度是不夠的，同時(shí)很難達(dá)到試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的目的。

事實(shí)上，試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于理解土力學(xué)的基本原理定律是具有至關(guān)重要的作用的。通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生可以理解土力學(xué)原理的建立過(guò)程，以及土力學(xué)原理的適用條件及缺陷。此外，多種方式的土力學(xué)試驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使其對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)的效果。在此背景下，筆者在本文中就基于土工試驗(yàn)基礎(chǔ)上的土力學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行討論。

1 課程內(nèi)容的設(shè)置

原有的《土力學(xué)》設(shè)置主要以理論課時(shí)為主，試驗(yàn)課程設(shè)置較少，試驗(yàn)主要以演示實(shí)驗(yàn)為主，就是老師做學(xué)生看，條件好一點(diǎn)的學(xué)?？赡芤詫W(xué)生分組來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。這種模式的試驗(yàn)大部分屬于走過(guò)場(chǎng)形式，學(xué)生難于真實(shí)的理解試驗(yàn)的內(nèi)在含義，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的目的。因此，根據(jù)土力學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，土力學(xué)是建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，很多理論是基于試驗(yàn)建立起來(lái)，例如摩爾庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則、達(dá)西定律等。在重新設(shè)置課程內(nèi)容時(shí)，理論教學(xué)和試驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該同步進(jìn)行，理論可以指導(dǎo)試驗(yàn)，而試驗(yàn)用來(lái)進(jìn)一步理解理論，加深理論的認(rèn)識(shí)。

在課程內(nèi)容上，應(yīng)該給試驗(yàn)分配較多的課時(shí)，一般占據(jù)30%的課時(shí)左右，這樣子可以保證學(xué)生有足夠的時(shí)間來(lái)獨(dú)立的進(jìn)行試驗(yàn)，處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析試驗(yàn)結(jié)果。這對(duì)于理解試驗(yàn)是很有必要的，也對(duì)于理解理論有很大幫助。此外，對(duì)試驗(yàn)的充分理解也使學(xué)生能掌握如何來(lái)利用理論解決實(shí)際問(wèn)題。

2 考核方式

在傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主的考核方式中，一般考核比例為60%期末成績(jī)+30%平時(shí)成績(jī)+10%試驗(yàn)成績(jī)。試驗(yàn)成績(jī)部分明顯偏少，導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的不重視[3]。因此，應(yīng)該增加試驗(yàn)成績(jī)的比例，這樣子的好處在于能體現(xiàn)試驗(yàn)教學(xué)的重要性，讓試驗(yàn)教師和學(xué)生都能夠給感覺(jué)到試驗(yàn)部分的重要性。根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在考核過(guò)程中，試驗(yàn)課成績(jī)?cè)黾拥?0%較為合適，而相對(duì)弱化平時(shí)成績(jī)。因?yàn)槠綍r(shí)成績(jī)可以通過(guò)試驗(yàn)成績(jī)來(lái)體現(xiàn)，試驗(yàn)考核不是一次考試決定的，是一個(gè)過(guò)程，它是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和最后試驗(yàn)結(jié)果的綜合體現(xiàn)，具有平時(shí)成績(jī)的表達(dá)。因此，建議考核方式調(diào)整為50%期末成績(jī)+30%試驗(yàn)成績(jī)+20%平時(shí)成績(jī)。

3 土力學(xué)教學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)及管理模式

顯然，如果采用試驗(yàn)引導(dǎo)下的土力學(xué)教學(xué)模式，學(xué)生應(yīng)該能實(shí)際的操作實(shí)驗(yàn)儀器，原有的設(shè)備條件可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的要求，因此需要進(jìn)行教學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)?；谀壳案咝ｋp一流建設(shè)的新風(fēng)，積極的進(jìn)行資源優(yōu)化配置，利用有限的資源保證每一個(gè)學(xué)生能獨(dú)立完成試驗(yàn)過(guò)程，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫試驗(yàn)報(bào)告，以掌握試驗(yàn)基本本質(zhì)。

在滿足了試驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)的前提后，必須建立完善的管理體系。面對(duì)土木工程大量的學(xué)生試驗(yàn)，很難保證在課程時(shí)間把試驗(yàn)完成，因此可以采用預(yù)約開(kāi)放制度。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)預(yù)約試驗(yàn)時(shí)間段進(jìn)行試驗(yàn)，但是試驗(yàn)老師組織時(shí)間進(jìn)行集中講授試驗(yàn)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。而后，學(xué)生可以根據(jù)自己時(shí)間安排試驗(yàn)。

4 教師試驗(yàn)水平能力

實(shí)行試驗(yàn)引導(dǎo)型土力學(xué)教學(xué)方法，試驗(yàn)老師不僅應(yīng)該提高試驗(yàn)?zāi)芰?，而且?yīng)該加強(qiáng)理論水平。因?yàn)樵囼?yàn)教師的理論水平是深究試驗(yàn)本質(zhì)的基礎(chǔ)，擴(kuò)展試驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)。教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，引入新技術(shù)和新理念進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。例如，引入微課教學(xué)、微課演示等等。通過(guò)這些措施的實(shí)施，進(jìn)一步讓學(xué)生喜歡試驗(yàn)課程，保證試驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

土力學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的力學(xué)學(xué)科，是一門以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。因此，開(kāi)展試驗(yàn)引導(dǎo)下的土力學(xué)教學(xué)方法是合乎土力學(xué)的創(chuàng)立歷史和軌跡的。通過(guò)重新設(shè)置課程內(nèi)容、轉(zhuǎn)變考核方式、重建土力學(xué)教學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)及優(yōu)化管理模式和提高教師試驗(yàn)水平能力，能提高土力學(xué)的教學(xué)效果，并且能更好的使學(xué)生用好土力學(xué)。

【參考文獻(xiàn)】

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