實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)土力學(xué)課程的作用及實(shí)現(xiàn)的教學(xué)方法研究

王書法

摘要：結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，探討了實(shí)驗(yàn)對(duì)土力學(xué)課程學(xué)習(xí)的作用及實(shí)現(xiàn)方法。教學(xué)實(shí)踐表明，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)土力學(xué)的興趣、鞏固所學(xué)的理論知識(shí)、加深對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。最后對(duì)提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：土力學(xué);實(shí)驗(yàn);實(shí)現(xiàn)方法

中圖分類號(hào)：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）49-0265-02

一、引言

一段以來，不少教師和同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的認(rèn)識(shí)有誤區(qū)，認(rèn)為教學(xué)實(shí)驗(yàn)只是簡(jiǎn)單地驗(yàn)證教材給出的某些規(guī)律或數(shù)據(jù)，教學(xué)實(shí)驗(yàn)不重要甚至是浪費(fèi)時(shí)間，因此不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)[1]。其實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)非常有幫助，有時(shí)甚至起到課堂教學(xué)無法替代的作用。下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的心得，探討土力學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)課程學(xué)習(xí)的作用及實(shí)現(xiàn)方法。

二、教學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用及實(shí)現(xiàn)方法

（一）延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)課程學(xué)習(xí)的興趣

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅要完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身內(nèi)容簡(jiǎn)介，即講解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法及實(shí)驗(yàn)步驟，需要取得的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還可以把講述內(nèi)容向前延伸到實(shí)驗(yàn)的起源和測(cè)試指標(biāo)的物理意義，向后延伸到實(shí)驗(yàn)結(jié)果在科學(xué)研究或工程實(shí)際中的作用，增加實(shí)驗(yàn)課的趣味性。例如在土的壓縮試驗(yàn)課時(shí)，可以以世界著名景點(diǎn)比薩斜塔（見圖1）為例進(jìn)行延伸，告訴學(xué)生對(duì)比薩斜塔底部土樣做壓縮實(shí)驗(yàn)，可以分析比薩斜塔產(chǎn)生傾斜的根源，預(yù)測(cè)傾斜的發(fā)展趨勢(shì)，并利用土力學(xué)的知識(shí)提出對(duì)傾斜進(jìn)行糾正的方法，學(xué)生好奇如何借助實(shí)驗(yàn)結(jié)果用土力學(xué)至少解決比薩斜塔的問題，這些好奇會(huì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)土力學(xué)的興趣。

（二）理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)書本知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，要求學(xué)生全方位多角度地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，多方面感知實(shí)驗(yàn)過程試樣的特性。例如，在液塑限實(shí)驗(yàn)時(shí)，提醒學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)土樣的變形特性，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，直觀感受到書本所介紹的流態(tài)、可塑態(tài)、固態(tài)在現(xiàn)實(shí)中的表現(xiàn)形式。實(shí)驗(yàn)完成后，讓學(xué)生用手指親身感受土樣的堅(jiān)硬程度，把反應(yīng)土堅(jiān)硬程度的數(shù)值指標(biāo)和切身感受關(guān)聯(lián)起來，讓學(xué)生建立起資料上提供的土堅(jiān)硬程度數(shù)值的感性認(rèn)識(shí)。在做常水頭滲流試驗(yàn)時(shí)，關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)儀器滲透儀器見圖2，讓學(xué)生觀察側(cè)壓管的水壓和滲水孔水的流速，理解書本上說的非飽和非穩(wěn)定滲流的特征。

（三）規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理方法，鞏固所學(xué)的知識(shí)

部分學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)態(tài)度不嚴(yán)謹(jǐn)甚至是敷衍，導(dǎo)致整理結(jié)果不夠合理甚至是錯(cuò)誤的。出現(xiàn)這種情況，實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)作用大打折扣，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中要杜絕這種不良風(fēng)氣，一定要規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理方法，要求學(xué)生用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)待實(shí)驗(yàn)報(bào)告以獲得良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。例如在土的壓縮實(shí)驗(yàn)中有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果是e-p（e指土的孔隙比，p指土的受到附加壓應(yīng)力）曲線，該曲線是由5個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)連成一條平滑曲線，合理的e-p曲線隨壓應(yīng)力p增大曲線越來越平緩[2]，如圖3所示，通俗點(diǎn)說，就是土越壓越難壓縮。部分學(xué)生處理數(shù)據(jù)時(shí)非常隨意，所作的e-p曲線后期隨壓應(yīng)力p增大曲線越來越陡，如圖4所示，明顯違背合理的e-p曲線特性。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤后，學(xué)生沒能發(fā)現(xiàn)，不僅表現(xiàn)了學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度不認(rèn)真，還反映出學(xué)生對(duì)理論知識(shí)中e-p曲線線形的特性沒掌握，或者掌握不夠牢固，所以出現(xiàn)類似情況時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真修改實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在修改的過程，學(xué)生需要溫習(xí)e-p曲線及相關(guān)的理論知識(shí)，進(jìn)而鞏固了e-p曲線及相關(guān)的理論。

（四）深挖不合理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力

當(dāng)遇到實(shí)驗(yàn)失敗或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得到的規(guī)律性不夠理想時(shí)，不要簡(jiǎn)單地要求重新做實(shí)驗(yàn)，這樣做的后果可能是實(shí)驗(yàn)再次失敗，或者上次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題被掩蓋。此時(shí)老師可以和學(xué)生一起或者啟發(fā)學(xué)生深挖實(shí)驗(yàn)失敗或者結(jié)果不理想的原因。比如在直剪實(shí)驗(yàn)時(shí)，理論上講，4個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該能較好地線性規(guī)劃成一條直線[3]，如圖5，但實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能有出現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)偏離直線較遠(yuǎn)，如圖6。當(dāng)出現(xiàn)此類情況時(shí)，老師啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作、試樣的含水率、干密度、土顆粒的形態(tài)和破壞的形式等方面尋找原因，進(jìn)而決定對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法是重新實(shí)驗(yàn)還是對(duì)數(shù)據(jù)剔除或修正，在尋找實(shí)驗(yàn)不理想的原因過程中不僅鞏固和加深了課堂知識(shí)的理解，還培養(yǎng)了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題解決問題的能力。

三、結(jié)語

通過采用延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、理論聯(lián)系實(shí)際、規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理方法和深挖不合理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因等教學(xué)方法，教學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、鞏固所學(xué)的理論知識(shí)、加深對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。

為了進(jìn)一步提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)人才培養(yǎng)的作用，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

1.增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的廣度，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。

2.增加自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱紅英，楊明鏡.土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及有關(guān)改革分析[J].山西建筑，2017，43（12），254-255.

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