土力學實驗教學改革探索

喬運峰

[摘 要] 分析土力學實驗教學中存在的問題及原因，從實驗內容、實驗教學組織方式、考核辦法等方面進行了改革，促進了實驗教學質量的提高。

[關 鍵 詞] 土力學；實驗教學；改革

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）27-0140-02

土力學是建立在實踐基礎上的一門課程，通過實驗課程的學習，加深學生對教材中基本概念、基本理論的理解，培養學生的動手能力和獨立工作的能力，增強學生對土的工程性質的感性認識，提高學生的工程意識和綜合素質。根據教育部的要求，高校要進一步加強實踐教學，注重學生創新精神和實踐能力的培養。因此，作為土力學課程中非常重要的環節的實驗教學，結合我校的具體情況，本文對土木工程專業的土工試驗課程進行了改革探索。

一、存在的問題及原因

1.學生的學習興趣不高，主動性不強，“看實驗”的情況較普遍，這是阻礙實驗教學質量提高的主要原因。產生這些現象的主要原因有：一是實驗體系不合理；二是實驗儀器數量不足、試驗時間安排不合理；三是考核方式不全面。

2.學生對實驗現象缺少認真觀察，對存在的問題缺少深入分析，造成對實驗結果的處理不夠科學合理的現象。這主要與實驗過程中指導教師引導不夠有關。

二、改革措施

（一）實驗項目體系優化

根據土的不同應用，把土密度實驗、含水量實驗、塑限、液限實驗、擊實實驗、直剪實驗、壓縮實驗等項目，根據土的不同工程應用整合成綜合性實驗，如下表所示。

單獨開設驗證性實驗會帶來很多問題。首先，驗證性實驗往往會使實驗項目重復，如土的含水量和比重等實驗屬于單獨開設的實驗項目，但它們還會在土的固結試驗中重復操作，更重要的是，單獨開設實驗項目隔斷了各實驗項目之間的聯系，學生難以對多個實驗結果進行整體分析，以形成對土的性質的綜合判斷。如塑性指數、液性指數用來判斷土的定名分析和土體狀態，土體的壓縮系數和壓縮模量用來判斷土體的固結性能，這些參數間存在著密切的聯系，只有分析它們之間的關系，才能對土的性質的合理性作出綜合判斷，使其能準確地反映土體的真實情況，符合工程實際。倘若各次實驗課準備的試樣土質不一致的話，學生更難做到對多次實驗課測得的指標進行綜合分析。因而就無法提高學生綜合分析實驗數據的能力。通過把單個的驗證性實驗整合成綜合性實驗，學生不僅能牢固地掌握土力學的基本原理和基本知識，而且還能以聯系的眼光看待單個實驗結果，提高綜合運用知識分析問題的能力。

（二）改變實驗教學的組織方式，改變教師、學生在實驗中的角色

傳統實驗教學以教師為中心，試樣制備由實驗員完成，學生只要在實驗指導書和教師的指導下完成操作，得到結果就可以了。改革后的實驗教學方式是以學生為中心，讓學生獨立完成從方案設計、試件制作、實驗操作到實驗結果處理的全過程。具體實驗的組織過程如下：教師布置實驗任務，提供實驗參考資料，如試樣制備規范、土工試驗規范和實驗儀器說明書等。學生組成試驗小組，小組成員間相互配合，根據實驗任務查閱資料，制定實驗方案。教師對學生的實驗方案進行點評。實驗方案獲得批準后，學生自己用取土儀器取土，并制備試樣，這樣使學生在實驗開始前就對土有了初步的感性認識。進入實驗室后，教師主要講解實驗儀器操作的注意事項，以及實驗過程中容易出錯的地方。在實驗操作過程中，教師控制實驗室紀律，形成對每個小組及其成員的評價，并在實驗結束時組織學生對實驗結果進行分析。整個實驗過程，教師的作用主要是組織、指導和考核，學生則要獨立完成實驗全過程，從而充分調動了學生的積極性。

（三）改革實驗考核辦法，注重對實驗過程的考評

實驗教學組織方式發生變化，考核辦法也做了相應調整。實驗成績由兩部分組成：第一部分為小組成績，主要依據實驗方案、實驗完成的質量、實驗結果等；第二部分為個人成績，主要根據小組各成員的操作熟練程度、操作質量，以及實驗過程中體現出來的態度等方面。這樣既能促進小組成員間的團隊合作，又能加強實驗過程的管理，督促學生認真做實驗。為避免團隊合作中因分工而帶來的學生只負責某個實驗的操作，而不能完成所有實驗操作的情況，我們采用“試樣負責制”。在劃分小組的時候，小組成員的數量根據試驗的具體要求進行，如剪切試驗中需要進行四級荷載作用下的剪切實驗，小組成員數量定為4名，即讓每個學生負責一個試樣從試樣制備到實驗數據處理的全過程，這樣每個學生都能參與到實驗中來。

（四）注意實驗操作過程中對學生的引導，科學對待實驗結果

教師在學生實驗過程中應注意啟發學生，讓學生仔細觀察實驗現象，并把實驗現象記錄在實驗報告中，以便出現問題時查找問題的根源。

在對實驗結果進行分析時，教師應引導學生以正確的態度對待誤差或者錯誤的結果。受到實驗儀器、操作方法等因素的影響，實驗結果存在誤差是在所難免的。在實驗數據處理中，首先讓學生自行判斷實驗結果的合理性，并給出理由。對存在的問題以小組為單位進行討論，從實驗儀器、操作步驟、實驗數據處理等方面找出產生誤差或者錯誤的原因，并找出減小或消除這些誤差的方法，或采取合理的補救措施。在最后的實驗報告中必須有實驗現象的描述和實驗結果的分析，尤其是對出現的誤差的分析更應做出明確詳細的分析。從實驗改革反饋的情況看，只要對存在的實驗誤差進行正確引導，學生就可以從錯誤中學習到更多的知識。這樣既培養了學生實事求是、嚴肅認真的科學態度，又提高了學生分析問題、解決問題的能力。

另外，鼓勵學生采用多種處理實驗數據的方法，如手工計算、使用數據處理軟件Excel、Mathlab等，以鍛煉學生各方面綜合能力。

三、結論

經過優化實驗項目，改變教學組織管理方式，加強過程控制和開放實驗室等一系列改革，土力學實驗教學為學生動手操作、動腦思考提供了時間和空間，從根本上調動了學生主動學習的積極性。從實驗教學改革的反饋信息看，學生對改革措施及效果的反應比較強烈，表示通過土工實驗確實能學到很多知識，鍛煉了自己的動手能力，提高了自己的觀察能力和科學分析能力。另外，這種實驗教學方法對教師提出了更高的要求，達到了教學相長的目的。

參考文獻：

[1]胡其志，莊心善，閆晗.土力學實驗教學改革初探[J].華北科技學院學報，2008（3）.

[2]李蘭英.對土力學實驗課開設方式的探討[J].河北工程技術高等專科學校學報，2004（2）.

[3]黃麗娟，謝兆平，林力.《土力學與基礎工程》實踐性教學探討[J].牡丹江大學學報，2007（5）.

[4]劉建新，張新華.綜合性土力學實驗教學模式的研究[J].實驗室研究與探索，2005（6）.

[5]唐孟希.實驗報告的水平急需提高[J].中山大學學報論叢，1998（2）.

[6]劉金龍.以實驗報告為切入點提高土力學實驗教學效果[J].山西建筑，2009（6）.