關于土力學課程考試相關問題的思考與建議

李亮 杜修力

摘要：結合土力學課程的特點與教學目標，本文對該課程考試的方式與試題設計的問題進行了分析和討論，提出了切合該課程特點的考試方式與試題設計原則，即：（1）采用開卷考試的方式；（2）增加計算的比重；（3）采用綜合性的題目，在一個題目中覆蓋多個知識點。此外，筆者本人也結合了教學實踐對上述考試模式的實施效果進行了評價。

關鍵詞：土力學課程；考試；試題設計；效果評價

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）16-0204-03

一、土力學課程的性質與教學目標

土力學課程是土木工程專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課，一般在第三學年的第一學期開設，總學時為40學時左右（含6—8學時試驗教學內(nèi)容）。該課程在土木工程專業(yè)的課程體系中占有較為重要的地位，是眾多專業(yè)課程，如地基基礎、墩臺基礎、路基工程、地基處理等的基礎和先修課程。該課程的教學目標為：通過本課程學習，學生掌握了土力學的基本概念、基本原理和土力學問題的基本計算分析方法，了解土的成因和分類方法，熟悉土的基本物理力學性質，掌握土的滲透變形與破壞、地基沉降、抗剪強度、地基承載力、土壓力以及土坡穩(wěn)定等典型問題的計算和分析方法，掌握一般的土工試驗方法，培養(yǎng)應用土力學的基本原理和方法解決實際工程問題的能力，為今后從事土木工程相關的設計、施工和計算分析工作奠定良好的基礎。同時，通過本課程的學習，力求培養(yǎng)學生的工程意識，使其具備土木工程師所應有的基本素質和修養(yǎng)。

二、土力學課程的內(nèi)容及教學目標的重點

土力學是研究土體在周圍環(huán)境與荷載作用下，土體中的應力、應變、強度或穩(wěn)定性及滲流規(guī)律的一門學科。土力學課程的內(nèi)容圍繞土力學所研究的主要問題，即土體的強度、變形、穩(wěn)定以及滲流展開。以筆者所在的北京工業(yè)大學建筑工程學院土木工程專業(yè)所使用的四校合編的土力學教材為例，全部教學內(nèi)容分為10章。第1章：土的組成，主要介紹土的形成原因，構成土體的三相物質組成，每種物質成分對土體物理力學性質的作用以及土的微觀和宏觀結構；第2章：土的物理性質及分類，主要介紹描述土的物理性質的指標，包括其試驗測定和計算方法，以及根據(jù)這些指標對土進行工程分類的方法；第3章：土的滲透性及滲流，主要介紹土中水的滲透特性及其規(guī)律的數(shù)學描述方法；第4章：土中應力，主要介紹在各種外荷載作用下土體中應力的計算方法，是土體強度與變形計算的基礎；第5章：土的壓縮性，主要介紹描述土的壓縮性的指標及其試驗測定方法；第6章：地基變形，主要介紹地基沉降的計算方法；第7章：土的抗剪強度，主要介紹土的抗剪強度理論，土的抗剪強度指標的試驗測定方法及其工程應用；第8章：土壓力，主要介紹各種土壓力的基本概念，各種土壓力理論的基本原理和計算方法；第9章：地基承載力，主要介紹確定地基承載力的基本的理論基礎和計算方法；第10章：土坡和地基的穩(wěn)定性，主要介紹土質邊坡和地基穩(wěn)定性分析的方法。在以上的各章內(nèi)容中，除第1章為概念和知識的介紹，不涉及計算的內(nèi)容以外，其余的各章均包含了計算的內(nèi)容，即應用一定的原理和方法，對與土力學相關的某一問題進行計算和求解。因此，土力學是一門以計算為主的課程，這是該課程的特點。

針對土力學課程的特點，筆者認為本課程的教學目標應著眼于以下兩個方面：一是對基本概念的理解，二是對計算方法與過程的掌握，其中第二個方面更為重要。在該課程的教學過程中，應注重培養(yǎng)和訓練學生的計算能力，包括解題思路的清晰度，計算過程的熟練度以及準確性。這是本課程教學要求與教學目標的重點。同時，上述要求也是應對注冊巖土工程師考試的基礎。因為在注冊巖土工程師的專業(yè)考試中，考生需要在3個小時的時間里，完成25道計算題，扣除預留的填涂答題卡的時間，用于每道計算題的實際解題時間大約僅有7分鐘，因此明確解題思路，熟練掌握計算過程就顯得至關重要。

三、對土力學課程考試有關問題的建議

在教學活動的各個環(huán)節(jié)中，考試是檢驗和評價教學效果的重要手段和途徑，是評判教學質量的關鍵依據(jù)和指標，占有十分重要的地位。考試的方式與考試內(nèi)容應根據(jù)每門課程的特點進行具體的設計?；谏鲜鲈瓌t，并結合自身土力學課程的教學實踐，筆者對該課程考試相關問題的建議如下：

1.關于考試的方式。目前針對大學本科生的課程考試主要采用開卷和閉卷兩種形式。筆者早年曾有幸聆聽我國著名土木工程專家，清華大學江見鯨教授關于土木工程專業(yè)教學問題的專題報告。他在報告中指出，土木工程專業(yè)的主干專業(yè)課程的考試應遵循“知識少考，閉卷少用”的原則。以筆者個人的理解，該原則的出發(fā)點是土木工程的主干專業(yè)課應重點培養(yǎng)學生應用所學知識解決實際問題的能力，而不是簡單地滿足于對知識的記憶。而課程考試的具體形式和內(nèi)容應該與上述要求相適應。作為土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程，土力學課程的考試也應遵循上述的原則，即盡可能采用開卷考試的形式，并以考核學生應用土力學的基本知識和原理對實際問題進行計算和分析的能力為重點，而不是簡單地考查學生對于知識的記憶。這是與該課程的教學目標的重點相適應的。這將對學生學習土力學課程產(chǎn)生良好的導向作用，促成該課程教學目標更好地達成。

2.關于試題的設計。土力學是一門以計算為主的課程，該課程考試試題的設計應體現(xiàn)這一特點。筆者認為土力學課程考試試題的設計應遵循如下兩個原則：一是盡量加大計算題的比重，盡量減少知識性與概念性題目（如名詞解釋等）的比重。即使是以概念性題目的形式出現(xiàn)的考題（如填空題），也應該多加入計算的內(nèi)容；二是應盡量設計綜合性的題目，盡可能在一個題目中覆蓋多個知識點。采用開卷考試的形式，賦予了學生較大的自由度，學生可以攜帶與考試相關的教材和參考資料。試卷中不必給出解題計算所需要的各種表格（如應力系數(shù)表），學生可在解題過程中自行翻閱教材或資料進行查找。在考試時間固定的前提下，可以適當加大考試的題量。這樣，雖然采用開卷考試的方式，但考試的難度并沒有降低，反而有所提高，對學生解題的熟練程度和準確性提出了更高的要求。學生需要在看到題目后盡快地明確解答的過程和思路，并在盡可能短的時間內(nèi)完成解題的各個步驟（含必要的查表）的計算過程，得到正確的計算結果。這個過程盡量要一次完成，不能出現(xiàn)大的修改和返工。只有這樣，才能在有限的考試時間內(nèi)，完成所有考試題目的解答，獲得理想的考試成績。這樣的考試更具有區(qū)分度，只有扎實掌握了土力學的基本原理和計算方法，并同時具有熟練敏捷和準確無誤的計算能力的學生，才能在考試中獲得較高的分數(shù)。同時，上述要求也與學生在未來將要面對的注冊巖土工程師專業(yè)考試的要求不謀而合。

筆者在土力學課程的教學實踐中，已經(jīng)開始嘗試采用開卷考試的形式，并通過加大試題題量和增加需要計算的題目的比重來加強對學生計算能力的培養(yǎng)，并體現(xiàn)考試的區(qū)分度。以筆者所出的一份土力學課程的考試卷為例，該試卷共分為三部分，滿分100分。第一部分填空題30分，第二部分簡答與分析題10分，第三部分計算題60分。在該試卷的全部題目中，涉及到計算的題目占到總體的77%，純概念和知識性的題目僅占到總體的23%。其中，第一部分填空題中也有相當數(shù)量的題目需要通過計算完成，可以視為小型的計算題，只要求學生直接給出計算結果，不需要給出計算過程。

筆者同時嘗試采用綜合性的題目對學生進行考核，即在一個題目中盡可能覆蓋多個知識點。以考核學生對土力學各部分知識的綜合理解與應用的能力。這一點也是國內(nèi)從事土力學教學工作的同行們的共識。如在一個題目中同時考核基底壓力計算和地基附加應力計算的角點法（可包含相鄰基礎的影響），或在計算朗肯土壓力的題目中同時包含三種特殊情況，即土體成層，土層表面作用均布荷載和土層中含有地下水。分層總和法計算地基沉降的題目涉及眾多知識點，如自重應力計算，基底壓力計算，附加應力計算的角點法，土體壓縮變形計算以及沉降計算深度的確定等，是典型的綜合性的題目，建議在考試中考核這方面的題目。鑒于分層總和法計算地基沉降的計算過程較為復雜，計算工作量較大，可以根據(jù)授課過程中的例題和習題的解題過程，將題目設計為列表計算的形式，并適當給出部分計算結果，讓學生完成剩余計算過程并給出最終的地基沉降的計算結果。此外，作為土力學中重要的基礎性的知識，土的三相比例指標的計算可以與很多其他的知識點進行組合構成綜合性的計算題目，如無黏性土相對密實度的計算和密實度狀態(tài)判別，土中水的滲流力計算，有效應力原理的應用，以及土的壓縮性指標的計算等。

3.實施效果的自我評價。筆者迄今為止已經(jīng)承擔了7屆9個班次的土力學課程的教學任務，對其中的6屆8個班次采用本文中論述的原則和方法進行該課程的考試。在試題難度基本保持穩(wěn)定的情況下，各班次學生的卷面成績的平均值最低為74.73分，最高為85.44分。各班次不同成績分段的百分比如表1所示。

由表1中數(shù)據(jù)可知，成績?yōu)閮?yōu)秀（90—100分）所占比例最高為36.11%，最低為3.33%；成績?yōu)榱己茫?0—89分）所占比例最高為61.76%，最低為24.14%；成績?yōu)橹械龋?0—79分）所占比例最高為37.93%，最低為9.68%；成績?yōu)榧案瘢?0—69分）所占比例最高為26.67%，最低為0；有3個班次出現(xiàn)了少數(shù)的不及格成績。由表中數(shù)據(jù)可知，各個班次不同成績分段的比例存在一定的差異，這反映了不同班次對本課程的學習水平的差異，也與不同班次整體的學業(yè)水平相關?？傮w而言，在采用本文論述的考試模式的條件下，大部分學生可以獲得良好和中等的成績。筆者在所出的考卷中，盡量將分數(shù)進行平均分配，避免出現(xiàn)一個題目分數(shù)過高的情況，以分散風險。在判卷時根據(jù)學生的計算步驟給分，只要解題步驟正確完整，即可得到該題目的大部分分數(shù)。同時，這種考試的模式可以獲得一定的成績區(qū)分度，能夠反映學生對本課程的學習水平，即對其知識的掌握程度和計算能力的培養(yǎng)進行較為客觀的評判。另一方面，獲得優(yōu)秀成績的學生的比例總的來說不是很高，平均為21.34%，這反映了在這種計算工作量比較繁重的考試條件下，獲得高分的難度有所提高。只有熟練掌握了土力學問題的求解方法與步驟，能對各部分知識進行綜合運用，并能在較短時間內(nèi)準確地完成計算過程的學生，才能在考試中獲得較高的分數(shù)。

從各個方面進行綜合考量，筆者認為本文中建議的開卷考試，加大計算量并采用綜合性題目的考試模式能夠切合土力學課程的特點，是一種比較合理的課程考核方式，應在土力學課程的教學實踐中得以應用。這種方法可以對學生的學習水平和能力進行綜合的考核和評判，能夠對課程的教學效果給出比較客觀的考核和評價。

四、結語

本文結合土力學課程的特點與教學目標，對該課程考試的方式與試題設計的問題進行了分析和討論，提出了切合該課程特點的比較合理的考試方式和試題設計原則，可以概括為以下三方面：

1.采用開卷考試的方式；

2.增加計算的比重，加強對計算熟練程度和準確性的考核；

3.采用綜合性的題目，在一個題目中覆蓋多個知識點。

結合筆者自身的教學實踐經(jīng)驗對上述考試模式實施效果的評價表明，在土力學課程的教學實踐中應用上述的考試模式，可以對該課程的教學效果進行比較客觀的考核和評判，更好地發(fā)揮考試環(huán)節(jié)對于教學過程的評價作用。

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