土木工程建設土力學實驗教學改革

摘要：土力學實驗課是一門重要的專業課，分析了當前土力學實驗課中存在的問題，提出了通過合理分配實驗教學課時、改變實驗教學運行模式、開設綜合性實驗、提高土力學實驗室的使用率等方法來完善實驗教學．

關鍵詞：土力學實驗；教學方式；改革與創新

引言

省屬普通本科院校向應用型發展是新形勢下普通高校人才培養改革的一項重要的工程，其目標是培養造就一大批適應社會經濟發展的高質量的工程技術人才．目前山東省教育廳積極貫徹落實國家和省委省政府的部署安排，多措并舉，積極引導省屬本科高校向應用型高校發展，首批支持的本科院校有２０所，我校位列其中．因此，探索應用型專業發展建設是我校面臨的重要問題．

１國內一些高校土力學實驗教學模式

土力學、地基基礎、工程巖土學、地質工程等理論課程是土力學實驗教學的重要組成部分．土力學實驗不僅可以加深學生對理論知識的理解，同時也培養了學生動手能力、創新能力、獨立思考問題的能力．土力學是實踐性很強的一門學科，很多土力學的理論都是從土力學實驗中獲得的，目前土力學實驗的分類如圖１所示［１］．因此土力學實驗在土木專業中占有很重要的地位．通過文獻的查找，歸納出國內一些高校土力學實驗課程教學的現狀和授課方式．清華大學將土力學教學分為：實驗教學、課程設計、工程案例分析、學生研究訓練和畢業論文綜合訓練六個部分，又將土力學實驗分為必選的實驗，演示觀摩性的實地現場實驗和選修性實驗［２］．課程設計和工程案例分析主要是結合教師的工程實例完成，學生研究訓練和畢業論文綜合訓練由學生在課下自主完成．同濟大學將土力學實驗課與土力學課分開，設置為獨立的課程，學時為１２學時．設有６個基本實驗項目，包括土的含水量、土的液限的測定、土的塑限的測定、土的顆粒分析、土的密度實驗、土的直剪實驗、土的無側限抗壓強度實驗，并錄制了實驗視頻供學生參考．浙江大學也將土力學實驗課作為一門獨立的課程，學時為１６學時．教學模式為：實驗教師提前準備好實驗儀器以及土樣，學生預習實驗視頻，教師講解其中的重點與難點，學生分組實驗并撰寫實驗報告．

２土力學實驗教學中存在的問題

２．１實驗課程設置內容不全面

目前的土力學實驗課程基本上都是以測量土的物理性質為主，很少有綜合性實驗［３］，導致學生無法對土的物理力學性質有個綜合性的認識，而在實際的工程現場，多是兩個以上基本實驗的組合，這樣的單一實驗就造成學生無法掌握現場的測試技術．對于一些大型的實驗，比如靜力觸探、旁壓實驗等，由于實驗室的儀器與場地有限，也無法實現操作．

２．２教學方式墨守成規

通過多年的實驗教學可以看出，由于實驗課程一直依附于土力學課程，因此，在最后的成績考核中所占的比例不大，這就導致大部分學生并不重視實驗課程的學習．在做實驗前并沒有預習實驗目的、實驗內容，有關儀器的名稱也不甚了解．實驗教師也是采取“填鴨式”的教學方法，對準備做的實驗進行全程的講解和演示，在這樣的一個過程中，學生就沒有多余的時間進行思考和創新，打消了學生主動學習和思考的積極性［３］．由于實驗場地和經費的限制，不能保證足夠的實驗儀器，這就不能保證每個學生都能獨自完成整個實驗，使得實際的教學效果差，達不到實驗教學的預期目標．由于目前的土力學課程實驗和理論課程并沒有分開，所以在成績評價體系當中，以理論教學為主，實驗教學為輔，其中理論成績大多占到８０％，實驗成績占到１０％，平時成績占到１０％．實驗成績的考核方式是以實驗報告的形式，導致大部分學生不認真的對待實驗數據和實驗結論的分析和總結，實驗報告的抄襲現象也很嚴重［３］．

２．３實驗室的利用率很低

土力學的實驗課一般都是集中在一個學期完成，這就造成了另外一個學期實驗室的閑置．一方面由于經費有限，造成了實驗室儀器的總套數與學生人數之間的矛盾突出．另一方面，從整個學年來看，由于沒有專職的實驗教師，很多實驗課都是專業課教師兼任，所以，實驗室基本上都是在上實驗課的時候才會開放，這就導致了實驗室的利用率低．

２．４實驗內容與工程實際聯系不緊密

土力學的理論部分與實驗部分的教學都是為了培養學生在實踐過程中能夠解決實際工程問題的能力．然而，在實際的實驗操作過程中，學生只是機械的學會用理論推導去證明實驗的操作方法，很少知道具體的工程中對于遇到的土該做哪些土力學實驗，因此，土力學實驗教學缺少依托的實際工程．

３土力學實驗教學改革的方法

３．１合理分配實驗教學課時，健全考核方式

改變以理論教學為主，實驗教學為輔的教學局面，加強實驗課程教學環節的比重．一些高校已將土力學實驗劃分為一門獨立的課程，我校也可以效仿這種分配制度，將土力學實驗從土力學這門課程中獨立出來，并作為必修課，建立獨立的考試評價體系．對于土力學實驗課程的考核方式可以采取讓學生從做過的實驗里隨機選取實驗試題，即讓學生通過題庫隨機抽取土力學實驗進行考試，要求學生在規定的時間內完成實驗的全過程，并結合學生平時的實驗報告和上課情況給出最終的成績，為了讓學生認真完成實驗，可以把實驗成績的考核比例設置為８０％，實驗報告和上課情況各占１０％，通過這種考核方式可以加強學生對實驗課的重視．

３．２改變實驗教學運行模式

為了解決有限的實驗儀器與學生人數眾多的矛盾，提高每位學生的動手操作能力，就必須增大每位學生參與實驗的程度，降低小組之間的依賴性．因此，針對實驗室儀器套數較少的實際情況，通過“分批分時”的開展實驗教學．根據實驗室儀器的臺數，按照上課時間將學生分成若干個小組，每組的人數控制在１～３人，使學生“分批分時”的到實驗室做實驗．這種模式有利于教師對每位學生的操作過程進行指導，也為學生實踐能力的增強提供了保障．在教學過程中發現，“分批分時”的模式在密度實驗、含水率實驗、液塑限試驗、壓縮實驗等常規實驗中取得了較好的教學效果，但對于三軸實驗這種非常規的實驗，由于實驗儀器太少，沒有足夠的教學時間去保證每位學生都能實際操作．針對這種情況，利用網上教學平臺，將三軸實驗的全過程、實驗注意事項和操作細則放到網上，學生通過打卡的方式進行觀看，并完成相應的習題［３］．

３．３加強教師隊伍建設

由于引進人才政策的限制，許多高校都沒有專職的實驗教師，一些專業的實驗課都是專業教師兼職上，由于承擔著專業課的教學任務，使得專業課教師沒有太多的精力投入到實驗教學當中，這就導致實驗教學水平很難有較大提高［４－８］．為了解決這種問題，可以從現有的專業教師里面遴選出一批實驗教師專門從事實驗教學工作，也可以邀請校企合作里面的實驗人員定期為學生上實驗課，這樣就可以保證實驗教學的正常開展．

３．４開設綜合性實驗

目前開展的實驗多為單一的室內實驗，并不能滿足學生將來在工程實際中的應用．綜合性實驗就是以實際的工程為依托，將零散的實驗依據工程實際串聯在一起，目的是培養學生的創新能力和綜合能力．因此，可以通過與校企企業合作，讓學生到工程實地進行土力學的綜合實驗，例如可以在工程實地現場取出土樣，制備土樣，測試土的密度、含水率、液塑限，并對土進行分類，通過壓縮試驗、直接剪切試驗對土的強度指標進行全面了解［９］．再比如在學校實驗室不能進行的平板載荷試驗、旁壓實驗等，都可以讓學生在工程實地進行了解并學習．

３．５提高土力學實驗室的使用率

實驗室是實踐教學的重要平臺和基地．對于實驗室里面的實驗儀器也應及時的更新和維修，先進的實驗儀器對于實驗成果具有重要的影響作用，因此，對于一些先進的實驗設備在經費允許的情況下也應積極的引進［１０］．打破原來的實驗室除了在實驗教學時間開放的舊制度，建設新型的開放式實驗室，通過在期末成績里增加附加分的方法鼓勵學生利用課外時間進行創新性、研究性實驗，從而提高實驗室的利用率，促進土力學實驗教學的改革與創新．

３．６加強實驗教材的建設

現在各高校所使用的實驗教材基本上都是本校自編的《土力學實驗指導書》，自編的教材大多是內容簡單，較少涉及到與工程內容相關的綜合性實驗［１１］．針對這樣的局面，我校土木工程專業的實驗教師根據本校學生的現狀編寫了專門的實驗教程，通過增加企業提供的工程實例加強與實驗教學的聯系，保證實驗課的順利開展．

４結語

本文就土力學實驗課教學中存在的上述問題，通過合理分配實驗教學課時、改變實驗教學運行模式、開設綜合性實驗、提高土力學實驗室的使用率等多種方法來完善實驗教學．經過實踐證明，通過本文的教學方法，學生在對待土力學實驗課的重視程度得到大幅度提高，上課的積極性也得到較大的提高．

參考文獻：

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［３］李棟棟，唐東旗．基于應用型人才培養的土力學實驗教學模式改革［Ｊ］．實驗室科學，２０１７，２０（５）：１７２－１７４．

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［５］唐毅，王家全，張文海，等．基于一流專業建設的土力學課程產教融合教學體系構建與實踐［Ｊ］．教育現代化，２０１９，６（５９）：１２０－１２１＋１３１．

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［７］黎罡．土力學實驗教學改革路徑探索與成果分析［Ｊ］．產業與科技論壇，２０２０，１９（０３）：１５７－１５８．

［８］李曉夢．基于應用型人才培養的土力學實驗教學模式改革研究［Ｊ］．決策探索（中），２０１８（０３）：７５－７６．

［９］馬丹萍．土力學實驗教學改革視域下的實驗室建設［Ｊ］．科技創新導報，２０１７，１４（３６）：２２２－２２３．

［１０］李振鍵，鄧慧云．開創基礎課實驗室教學工作新局面［Ｊ］．實驗室研究與探索，２００３，２２（６）：１０９－１１１．

［１１］張喜玲，黃慶，蔣凌云，等．土工實驗電化教學與開放式教學初探［Ｊ］．交通高教研究，１９９８（１）：６１－６１．

作者：徐慧 卜萬奎 單位：菏澤學院學報編輯部