土木工程建設(shè)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
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摘要：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，分析了當(dāng)前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課中存在的問(wèn)題，提出了通過(guò)合理分配實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)、改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式、開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)、提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用率等方法來(lái)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)．
關(guān)鍵詞：土力學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方式；改革與創(chuàng)新
引言
省屬普通本科院校向應(yīng)用型發(fā)展是新形勢(shì)下普通高校人才培養(yǎng)改革的一項(xiàng)重要的工程，其目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高質(zhì)量的工程技術(shù)人才．目前山東省教育廳積極貫徹落實(shí)國(guó)家和省委省政府的部署安排，多措并舉，積極引導(dǎo)省屬本科高校向應(yīng)用型高校發(fā)展，首批支持的本科院校有20所，我校位列其中．因此，探索應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)發(fā)展建設(shè)是我校面臨的重要問(wèn)題．
1國(guó)內(nèi)一些高校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
土力學(xué)、地基基礎(chǔ)、工程巖土學(xué)、地質(zhì)工程等理論課程是土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分．土力學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考問(wèn)題的能力．土力學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門(mén)學(xué)科，很多土力學(xué)的理論都是從土力學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得的，目前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)如圖1所示［1］．因此土力學(xué)實(shí)驗(yàn)在土木專(zhuān)業(yè)中占有很重要的地位．通過(guò)文獻(xiàn)的查找，歸納出國(guó)內(nèi)一些高校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀和授課方式．清華大學(xué)將土力學(xué)教學(xué)分為：實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、工程案例分析、學(xué)生研究訓(xùn)練和畢業(yè)論文綜合訓(xùn)練六個(gè)部分，又將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)分為必選的實(shí)驗(yàn)，演示觀(guān)摩性的實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和選修性實(shí)驗(yàn)［2］．課程設(shè)計(jì)和工程案例分析主要是結(jié)合教師的工程實(shí)例完成，學(xué)生研究訓(xùn)練和畢業(yè)論文綜合訓(xùn)練由學(xué)生在課下自主完成．同濟(jì)大學(xué)將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課與土力學(xué)課分開(kāi)，設(shè)置為獨(dú)立的課程，學(xué)時(shí)為12學(xué)時(shí)．設(shè)有6個(gè)基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括土的含水量、土的液限的測(cè)定、土的塑限的測(cè)定、土的顆粒分析、土的密度實(shí)驗(yàn)、土的直剪實(shí)驗(yàn)、土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，并錄制了實(shí)驗(yàn)視頻供學(xué)生參考．浙江大學(xué)也將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課作為一門(mén)獨(dú)立的課程，學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)．教學(xué)模式為：實(shí)驗(yàn)教師提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器以及土樣，學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)視頻，教師講解其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
2土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題
2．1實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置內(nèi)容不全面
目前的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程基本上都是以測(cè)量土的物理性質(zhì)為主，很少有綜合性實(shí)驗(yàn)［3］，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)有個(gè)綜合性的認(rèn)識(shí)，而在實(shí)際的工程現(xiàn)場(chǎng)，多是兩個(gè)以上基本實(shí)驗(yàn)的組合，這樣的單一實(shí)驗(yàn)就造成學(xué)生無(wú)法掌握現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試技術(shù)．對(duì)于一些大型的實(shí)驗(yàn)，比如靜力觸探、旁壓實(shí)驗(yàn)等，由于實(shí)驗(yàn)室的儀器與場(chǎng)地有限，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)操作．
2．2教學(xué)方式墨守成規(guī)
通過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以看出，由于實(shí)驗(yàn)課程一直依附于土力學(xué)課程，因此，在最后的成績(jī)考核中所占的比例不大，這就導(dǎo)致大部分學(xué)生并不重視實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)．在做實(shí)驗(yàn)前并沒(méi)有預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容，有關(guān)儀器的名稱(chēng)也不甚了解．實(shí)驗(yàn)教師也是采取“填鴨式”的教學(xué)方法，對(duì)準(zhǔn)備做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全程的講解和演示，在這樣的一個(gè)過(guò)程中，學(xué)生就沒(méi)有多余的時(shí)間進(jìn)行思考和創(chuàng)新，打消了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的積極性［3］．由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)的限制，不能保證足夠的實(shí)驗(yàn)儀器，這就不能保證每個(gè)學(xué)生都能獨(dú)自完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)際的教學(xué)效果差，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)．由于目前的土力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)和理論課程并沒(méi)有分開(kāi)，所以在成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系當(dāng)中，以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，其中理論成績(jī)大多占到80％，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占到10％，平時(shí)成績(jī)占到10％．實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核方式是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，導(dǎo)致大部分學(xué)生不認(rèn)真的對(duì)待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析和總結(jié)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象也很?chē)?yán)重［3］．
2．3實(shí)驗(yàn)室的利用率很低
土力學(xué)的實(shí)驗(yàn)課一般都是集中在一個(gè)學(xué)期完成，這就造成了另外一個(gè)學(xué)期實(shí)驗(yàn)室的閑置．一方面由于經(jīng)費(fèi)有限，造成了實(shí)驗(yàn)室儀器的總套數(shù)與學(xué)生人數(shù)之間的矛盾突出．另一方面，從整個(gè)學(xué)年來(lái)看，由于沒(méi)有專(zhuān)職的實(shí)驗(yàn)教師，很多實(shí)驗(yàn)課都是專(zhuān)業(yè)課教師兼任，所以，實(shí)驗(yàn)室基本上都是在上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候才會(huì)開(kāi)放，這就導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)室的利用率低．
2．4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系不緊密
土力學(xué)的理論部分與實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)都是為了培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中能夠解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力．然而，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，學(xué)生只是機(jī)械的學(xué)會(huì)用理論推導(dǎo)去證明實(shí)驗(yàn)的操作方法，很少知道具體的工程中對(duì)于遇到的土該做哪些土力學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少依托的實(shí)際工程．
3土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法
3．1合理分配實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，健全考核方式
改變以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔的教學(xué)局面，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)的比重．一些高校已將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)劃分為一門(mén)獨(dú)立的課程，我校也可以效仿這種分配制度，將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)從土力學(xué)這門(mén)課程中獨(dú)立出來(lái)，并作為必修課，建立獨(dú)立的考試評(píng)價(jià)體系．對(duì)于土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的考核方式可以采取讓學(xué)生從做過(guò)的實(shí)驗(yàn)里隨機(jī)選取實(shí)驗(yàn)試題，即讓學(xué)生通過(guò)題庫(kù)隨機(jī)抽取土力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考試，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，并結(jié)合學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和上課情況給出最終的成績(jī)，為了讓學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，可以把實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核比例設(shè)置為80％，實(shí)驗(yàn)報(bào)告和上課情況各占10％，通過(guò)這種考核方式可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視．
3．2改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式
為了解決有限的實(shí)驗(yàn)儀器與學(xué)生人數(shù)眾多的矛盾，提高每位學(xué)生的動(dòng)手操作能力，就必須增大每位學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的程度，降低小組之間的依賴(lài)性．因此，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器套數(shù)較少的實(shí)際情況，通過(guò)“分批分時(shí)”的開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)．根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器的臺(tái)數(shù)，按照上課時(shí)間將學(xué)生分成若干個(gè)小組，每組的人數(shù)控制在1～3人，使學(xué)生“分批分時(shí)”的到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)．這種模式有利于教師對(duì)每位學(xué)生的操作過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，也為學(xué)生實(shí)踐能力的增強(qiáng)提供了保障．在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，“分批分時(shí)”的模式在密度實(shí)驗(yàn)、含水率實(shí)驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)中取得了較好的教學(xué)效果，但對(duì)于三軸實(shí)驗(yàn)這種非常規(guī)的實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)儀器太少，沒(méi)有足夠的教學(xué)時(shí)間去保證每位學(xué)生都能實(shí)際操作．針對(duì)這種情況，利用網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)，將三軸實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和操作細(xì)則放到網(wǎng)上，學(xué)生通過(guò)打卡的方式進(jìn)行觀(guān)看，并完成相應(yīng)的習(xí)題［3］．
3．3加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)
由于引進(jìn)人才政策的限制，許多高校都沒(méi)有專(zhuān)職的實(shí)驗(yàn)教師，一些專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課都是專(zhuān)業(yè)教師兼職上，由于承擔(dān)著專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)任務(wù)，使得專(zhuān)業(yè)課教師沒(méi)有太多的精力投入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平很難有較大提高［4－8］．為了解決這種問(wèn)題，可以從現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)教師里面遴選出一批實(shí)驗(yàn)教師專(zhuān)門(mén)從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，也可以邀請(qǐng)校企合作里面的實(shí)驗(yàn)人員定期為學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課，這樣就可以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展．
3．4開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)
目前開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)多為單一的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，并不能滿(mǎn)足學(xué)生將來(lái)在工程實(shí)際中的應(yīng)用．綜合性實(shí)驗(yàn)就是以實(shí)際的工程為依托，將零散的實(shí)驗(yàn)依據(jù)工程實(shí)際串聯(lián)在一起，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力．因此，可以通過(guò)與校企企業(yè)合作，讓學(xué)生到工程實(shí)地進(jìn)行土力學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)，例如可以在工程實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)取出土樣，制備土樣，測(cè)試土的密度、含水率、液塑限，并對(duì)土進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)壓縮試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)對(duì)土的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行全面了解［9］．再比如在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室不能進(jìn)行的平板載荷試驗(yàn)、旁壓實(shí)驗(yàn)等，都可以讓學(xué)生在工程實(shí)地進(jìn)行了解并學(xué)習(xí)．
3．5提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用率
實(shí)驗(yàn)室是實(shí)踐教學(xué)的重要平臺(tái)和基地．對(duì)于實(shí)驗(yàn)室里面的實(shí)驗(yàn)儀器也應(yīng)及時(shí)的更新和維修，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)于實(shí)驗(yàn)成果具有重要的影響作用，因此，對(duì)于一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在經(jīng)費(fèi)允許的情況下也應(yīng)積極的引進(jìn)［10］．打破原來(lái)的實(shí)驗(yàn)室除了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間開(kāi)放的舊制度，建設(shè)新型的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)在期末成績(jī)里增加附加分的方法鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新性、研究性實(shí)驗(yàn)，從而提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，促進(jìn)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新．
3．6加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)
現(xiàn)在各高校所使用的實(shí)驗(yàn)教材基本上都是本校自編的《土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，自編的教材大多是內(nèi)容簡(jiǎn)單，較少涉及到與工程內(nèi)容相關(guān)的綜合性實(shí)驗(yàn)［11］．針對(duì)這樣的局面，我校土木工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)本校學(xué)生的現(xiàn)狀編寫(xiě)了專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)教程，通過(guò)增加企業(yè)提供的工程實(shí)例加強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的聯(lián)系，保證實(shí)驗(yàn)課的順利開(kāi)展．
4結(jié)語(yǔ)
本文就土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中存在的上述問(wèn)題，通過(guò)合理分配實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)、改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行模式、開(kāi)設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)、提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用率等多種方法來(lái)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)．經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，通過(guò)本文的教學(xué)方法，學(xué)生在對(duì)待土力學(xué)實(shí)驗(yàn)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．
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作者：徐慧 卜萬(wàn)奎 單位：菏澤學(xué)院學(xué)報(bào)編輯部
