構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)的土力學(xué)實踐教學(xué)體系

盧力強(qiáng) 張彥 楊愛武 張淑朝 劉舉

摘 要：土力學(xué)課程的實踐教學(xué)體系主要包括實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方法及實踐教學(xué)考核。應(yīng)用型人才培養(yǎng)與實踐教學(xué)密不可分，但是傳統(tǒng)土力學(xué)課程的實踐教學(xué)內(nèi)容以實驗教學(xué)為主，實驗教學(xué)受課時限制對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)不夠，且教學(xué)方法和考核方式單一。通過豐富實踐教學(xué)內(nèi)容、靈活運用各種實踐教學(xué)方式方法、完善實踐教學(xué)考核，建立土力學(xué)實踐教學(xué)體系，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目的。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；土力學(xué)；實踐教學(xué)體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）02-0105-03

Abstract： The practice teaching system of soil mechanics includes the content of practical teaching， practice teaching method and practice teaching assessment. The training of applied talents is closely related to practice teaching. However， the traditional practice teaching of soil mechanics mainly focuses on experimental teaching， which is limited by class hours and not comprehensive for students' practical ability. And the teaching method and examination method of experimental teaching are single. The practice teaching system of earth mechanics is established by enriching the content of practice teaching， flexibly applying various methods and methods of practice teaching， and perfecting the examination of practice teaching. Then the aim of training high quality applied talents is achieved.

Keywords： application-oriented talent； Soil Mechanics； practical teaching system

土力學(xué)是大學(xué)土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)合格的應(yīng)用型土木工程人才起著非常重要的作用，而工程實踐是土力學(xué)發(fā)展的源泉和最終檢驗標(biāo)準(zhǔn)[1-2]，對于以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的本科院校來說，實踐教學(xué)是關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的土力學(xué)實踐教學(xué)，主要是實驗教學(xué)由指導(dǎo)教師在實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生觀察、驗證實驗現(xiàn)象，得出已知結(jié)論，其目的在于促進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?。每個實驗相互獨立，缺乏聯(lián)系，綜合實驗和設(shè)計性實驗較少，不利于學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3-4]。而應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)是“面對現(xiàn)代社會的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在工業(yè)、工程領(lǐng)域的生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)等第一線崗位，直接從事解決實際問題、維持工作正常運行的應(yīng)用型人才”[5]，即更加重視開發(fā)、培養(yǎng)、提高學(xué)生的創(chuàng)造性和應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。由于巖土工程的復(fù)雜性，以前僅側(cè)重實驗教學(xué)不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，因此不僅需要對實驗教學(xué)內(nèi)容、方法、方式進(jìn)行改革，而且需要豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

土力學(xué)的實踐教學(xué)是學(xué)生理解土力學(xué)基本概念，檢驗土力學(xué)基本原理，探討土力學(xué)工程應(yīng)用的主要途徑[6]。土力學(xué)實踐教學(xué)體系概括起來應(yīng)包括實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方式方法和實踐教學(xué)考核。下面分別從豐富實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方式方法改革、完善實踐教學(xué)考核這三個方面探索建立土力學(xué)實踐教學(xué)體系。

一、豐富實踐教學(xué)內(nèi)容

土力學(xué)課程的實踐教學(xué)越來越受到重視，不同學(xué)校的土力學(xué)實踐教學(xué)內(nèi)容有所差別，清華大學(xué)的土力學(xué)實踐教學(xué)既包括實驗教學(xué)、課程設(shè)計、案例分析，也包括學(xué)生研究訓(xùn)練和畢業(yè)論文綜合訓(xùn)練[6]；華南理工大學(xué)則包括土工實驗、參加科研、畢業(yè)設(shè)計和工程實例分析[7]。

我校以前的土力學(xué)實踐教學(xué)內(nèi)容主要是實驗教學(xué)，由于實驗教學(xué)學(xué)時有限，僅實驗教學(xué)不能完全滿足對本科生應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。近年來隨著學(xué)校對土力學(xué)實踐教學(xué)的重視及土力學(xué)實踐教學(xué)改革的開展，實踐教學(xué)內(nèi)容越來越豐富，除了實驗教學(xué)外還增加了與土力學(xué)相關(guān)的課程設(shè)計、工程實習(xí)、工程案例分析、工程師講座、畢業(yè)設(shè)計、參與教師科研以及大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練創(chuàng)業(yè)項目等。根據(jù)實踐內(nèi)容的不同可將實踐教學(xué)分為2個階段[8]，第1階段為基礎(chǔ)階段，要求全部學(xué)生必須參加該階段的學(xué)習(xí)，重在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，促進(jìn)對理論知識的理解。該階段以實驗教學(xué)為主，穿插必要的工程案例分析和工程師專題講座。通過該階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生必須掌握土力學(xué)主要實驗的基本原理、實驗?zāi)康?、實驗的方法步驟，具備獨立完成土的界限含水量、直剪實驗、固結(jié)實驗等主要實驗項目的能力。第2階段為應(yīng)用階段，重在培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用、獨立思考、解決實際問題及創(chuàng)新能力。該階段的成果以畢業(yè)論文、公開發(fā)表科技論文、申請專利等。

二、實踐教學(xué)方式方法改革

隨著土力學(xué)實踐教學(xué)內(nèi)容的豐富，在教學(xué)方式方法上也要與時俱進(jìn)，既要激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)，又要為學(xué)生提供好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（一）實驗教學(xué)方法改革

強(qiáng)調(diào)土力學(xué)課程實驗前的預(yù)習(xí)，做到先預(yù)習(xí)、后實驗。學(xué)生可以通過實驗指導(dǎo)書和網(wǎng)絡(luò)平臺實驗教學(xué)視頻、工程現(xiàn)場視頻及查閱相關(guān)規(guī)范提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，在學(xué)生開始試驗之前，教師需要精心選擇本次實驗中的關(guān)鍵步驟、注意事項、難點問題向?qū)W生提問，簡約預(yù)先效果，激發(fā)學(xué)生的思考，提醒學(xué)生注意，并在試驗過程中解決問題，同時提出如何解決實際工程問題，以增加學(xué)生的實驗積極性。實驗期間鼓勵學(xué)生相互討論，認(rèn)真記錄，當(dāng)試驗過程中遇到特殊試驗現(xiàn)象時，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生多思考，敢于表達(dá)自己的見解，并對實驗工程中的特殊現(xiàn)象給出合理的解釋。

結(jié)合實際工程及科研項目，增加設(shè)計型、綜合型實驗[9]，在學(xué)生掌握了一定土力學(xué)實驗方法及專用儀器的操作技能的基礎(chǔ)上，以實際工程案例為背景，解決實際工程問題，讓學(xué)生自主設(shè)計試驗方案，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行系類實驗，并對其實驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析得出結(jié)論，提交實驗報告。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。如路基填料性能實驗，需要開展路基土的界限含水量、密度、擊實實驗、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試等，這些實驗?zāi)男┫茸觯男┖笞?，如何滿足要求，都是對學(xué)生能力的考驗，通過獨立思考，查閱資料，教師指導(dǎo)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的目的。

利用互聯(lián)網(wǎng)及現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)，開發(fā)可交互的土工實驗?zāi)M系統(tǒng)，制作實驗幻燈片，建立土工實驗三維模型，包括實驗環(huán)境、現(xiàn)場勘探、實驗設(shè)備和實驗材料等[10]。學(xué)生可以通過仿真軟件系統(tǒng)，隨時進(jìn)入虛擬的土工實驗環(huán)境，選擇不同的實驗項目，了解實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備、實驗過程或操作步驟，可以多次重復(fù)觀看，既可節(jié)約時間，也可以增加學(xué)生實驗興趣。

（二）培養(yǎng)應(yīng)用及創(chuàng)新能力

通過土力學(xué)理論學(xué)習(xí)、工程實習(xí)及試驗教學(xué)后，學(xué)生對土力學(xué)的理論和實踐方面有了一定的知識儲備，同時也會產(chǎn)生更多的疑惑和興趣，一方面可以通過實際工程案例分析[11]，尤其是近期發(fā)生在身邊的案例，通過學(xué)生課下小組討論、課上集中討論的方式，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。另一方面需要鼓勵學(xué)生積極參與教師的工程項目、積極自主設(shè)計綜合性、設(shè)計性實驗，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生獨立查詢規(guī)范、設(shè)計試驗、測試相關(guān)指標(biāo)等，培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力；有能力的同學(xué)可以申請大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、參與教師科研課題，不僅可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力而且也有利于教師科研課題與課堂教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

（三）開放實驗室

由于土力學(xué)實踐教學(xué)內(nèi)容的豐富，除了實驗教學(xué)外，還有課程設(shè)計、參與專業(yè)教師的科研項目，申請自主性實驗、開展創(chuàng)新訓(xùn)練項目等等，這就要求必須建立開放型實驗室。實驗室的開放使得學(xué)生能夠自由分配學(xué)習(xí)時間，有充足的時間進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí)，并且自由使用實驗儀器設(shè)備，最大限度的提高學(xué)生實驗的積極性[12]。為了保證實驗室的安全運轉(zhuǎn)，定期給學(xué)生進(jìn)行安全教育，檢查實驗儀器是否存在損壞和安全隱患，制定實驗室開放管理辦法，并將管理規(guī)定制作展牌或粘貼在實驗室的明顯位置加以警示。近年來經(jīng)過開放實驗室的探索與實踐，我校巖土工程實驗中心根據(jù)自身的條件及學(xué)生層次特點，整合實驗室資源，設(shè)置了土力學(xué)實訓(xùn)實驗室可無限時開放，對承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的實驗室如固結(jié)實驗室，實行定期開放。近年來通過實驗開放更好培養(yǎng)了學(xué)生的理論應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、實踐能力、科學(xué)探索精神及團(tuán)隊合作意識。

三、完善實踐教學(xué)考核

科學(xué)合理的實踐教學(xué)考核評價體系的建立不僅能夠準(zhǔn)確定位每個學(xué)生的真實能力，更能引起學(xué)生對實踐教學(xué)的重視，激發(fā)學(xué)生興趣，更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。應(yīng)根據(jù)不同的實踐教學(xué)內(nèi)容建立相應(yīng)的考核方法。

（一）實驗教學(xué)考核

應(yīng)采用全過程考核方式，總成績的評價分為3個部分：平時成績、綜合測驗和實驗報告。具體情況如下：

平時成績包括出勤情況、實驗預(yù)習(xí)情況和課堂表現(xiàn)。對不請假、不申請補(bǔ)做實驗的學(xué)生取消該次實驗成績。實驗預(yù)習(xí)的目的是讓學(xué)生在做實驗前認(rèn)識和了解所做實驗的基本情況，提高課堂效率；試驗過程中有的學(xué)生積極主動、認(rèn)真細(xì)致地做實驗，而有的學(xué)生則相反。平時成績占總成績的30%。

實驗報告是學(xué)生對實驗過程及結(jié)果的總結(jié)，是評定實驗成績的主要指標(biāo)之一，報告內(nèi)容包括實驗介紹、實驗數(shù)據(jù)記錄、處理、分析以及實驗總結(jié)等等，由于分組實驗，報告只能反映每個小組的總體對實驗基本原理理解、掌握以及數(shù)據(jù)處理分析水平，不能完全體現(xiàn)出每位學(xué)生的真實能力。因此將實驗報告成績比重降至占總成績的40%。

綜合測驗是在最后一次實驗課進(jìn)行一次全體學(xué)生課堂測試，對完成的實驗及相應(yīng)工程應(yīng)用情況設(shè)計10道選擇題，限時5-8分鐘，根據(jù)答題情況給出綜合測驗成績。綜合測驗占總成績的30%。

（二）參與科研及創(chuàng)新訓(xùn)練項目

可根據(jù)獲得的成果如專利申請授權(quán)情況、公開發(fā)表論文情況、新技術(shù)新工藝情況、獲獎情況進(jìn)行綜合評價，給予相應(yīng)的科研學(xué)分或素質(zhì)學(xué)分。為了鼓勵學(xué)生多參與科研及創(chuàng)新訓(xùn)練項目，可以將科研學(xué)分與專業(yè)選修課等同，超出培養(yǎng)方案要求的科研學(xué)分可以轉(zhuǎn)為專業(yè)選修課的學(xué)分，申請免修專業(yè)選修課。

（三）課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計考核

通過課程設(shè)計和畢業(yè)實踐主要是鞏固和強(qiáng)化相關(guān)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、獨立分析和解決問題的能力，可分為3個階段考核[13]：準(zhǔn)備階段考核、期中考核和最終考核，其權(quán)重分別為20%、20%和60%。準(zhǔn)備階段包括文獻(xiàn)查閱情況及土力學(xué)實驗方案設(shè)計情況情況；期中考核以實驗進(jìn)展可完成情況和期中答辯情況為考核評價依據(jù)；最終考核包括指導(dǎo)老師對學(xué)生的總體表現(xiàn)成績、評閱教師成績和答辯成績。

四、結(jié)束語

土力學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才必須與時俱進(jìn)，不斷改進(jìn)土力學(xué)實踐教學(xué)理念和方法，通過完善的實踐教學(xué)體系，不僅可以讓學(xué)生更深刻地理解理論知識，更能培養(yǎng)學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛力。近年來通過土力學(xué)實踐教學(xué)改革和推廣，學(xué)生對土力學(xué)相關(guān)知識的理解及工程應(yīng)用的能力明顯提高，達(dá)到了培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目的。

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