土木工程建设土力学实验教学改革

摘要：土力学实验课是一门重要的专业课，分析了当前土力学实验课中存在的问题，提出了通过合理分配实验教学课时、改变实验教学运行模式、开设综合性实验、提高土力学实验室的使用率等方法来完善实验教学．

关键词：土力学实验；教学方式；改革与创新

引言

省属普通本科院校向应用型发展是新形势下普通高校人才培养改革的一项重要的工程，其目标是培养造就一大批适应社会经济发展的高质量的工程技术人才．目前山东省教育厅积极贯彻落实国家和省委省政府的部署安排，多措并举，积极引导省属本科高校向应用型高校发展，首批支持的本科院校有２０所，我校位列其中．因此，探索应用型专业发展建设是我校面临的重要问题．

１国内一些高校土力学实验教学模式

土力学、地基基础、工程岩土学、地质工程等理论课程是土力学实验教学的重要组成部分．土力学实验不仅可以加深学生对理论知识的理解，同时也培养了学生动手能力、创新能力、独立思考问题的能力．土力学是实践性很强的一门学科，很多土力学的理论都是从土力学实验中获得的，目前土力学实验的分类如图１所示［１］．因此土力学实验在土木专业中占有很重要的地位．通过文献的查找，归纳出国内一些高校土力学实验课程教学的现状和授课方式．清华大学将土力学教学分为：实验教学、课程设计、工程案例分析、学生研究训练和毕业论文综合训练六个部分，又将土力学实验分为必选的实验，演示观摩性的实地现场实验和选修性实验［２］．课程设计和工程案例分析主要是结合教师的工程实例完成，学生研究训练和毕业论文综合训练由学生在课下自主完成．同济大学将土力学实验课与土力学课分开，设置为独立的课程，学时为１２学时．设有６个基本实验项目，包括土的含水量、土的液限的测定、土的塑限的测定、土的颗粒分析、土的密度实验、土的直剪实验、土的无侧限抗压强度实验，并录制了实验视频供学生参考．浙江大学也将土力学实验课作为一门独立的课程，学时为１６学时．教学模式为：实验教师提前准备好实验仪器以及土样，学生预习实验视频，教师讲解其中的重点与难点，学生分组实验并撰写实验报告．

２土力学实验教学中存在的问题

２．１实验课程设置内容不全面

目前的土力学实验课程基本上都是以测量土的物理性质为主，很少有综合性实验［３］，导致学生无法对土的物理力学性质有个综合性的认识，而在实际的工程现场，多是两个以上基本实验的组合，这样的单一实验就造成学生无法掌握现场的测试技术．对于一些大型的实验，比如静力触探、旁压实验等，由于实验室的仪器与场地有限，也无法实现操作．

２．２教学方式墨守成规

通过多年的实验教学可以看出，由于实验课程一直依附于土力学课程，因此，在最后的成绩考核中所占的比例不大，这就导致大部分学生并不重视实验课程的学习．在做实验前并没有预习实验目的、实验内容，有关仪器的名称也不甚了解．实验教师也是采取“填鸭式”的教学方法，对准备做的实验进行全程的讲解和演示，在这样的一个过程中，学生就没有多余的时间进行思考和创新，打消了学生主动学习和思考的积极性［３］．由于实验场地和经费的限制，不能保证足够的实验仪器，这就不能保证每个学生都能独自完成整个实验，使得实际的教学效果差，达不到实验教学的预期目标．由于目前的土力学课程实验和理论课程并没有分开，所以在成绩评价体系当中，以理论教学为主，实验教学为辅，其中理论成绩大多占到８０％，实验成绩占到１０％，平时成绩占到１０％．实验成绩的考核方式是以实验报告的形式，导致大部分学生不认真的对待实验数据和实验结论的分析和总结，实验报告的抄袭现象也很严重［３］．

２．３实验室的利用率很低

土力学的实验课一般都是集中在一个学期完成，这就造成了另外一个学期实验室的闲置．一方面由于经费有限，造成了实验室仪器的总套数与学生人数之间的矛盾突出．另一方面，从整个学年来看，由于没有专职的实验教师，很多实验课都是专业课教师兼任，所以，实验室基本上都是在上实验课的时候才会开放，这就导致了实验室的利用率低．

２．４实验内容与工程实际联系不紧密

土力学的理论部分与实验部分的教学都是为了培养学生在实践过程中能够解决实际工程问题的能力．然而，在实际的实验操作过程中，学生只是机械的学会用理论推导去证明实验的操作方法，很少知道具体的工程中对于遇到的土该做哪些土力学实验，因此，土力学实验教学缺少依托的实际工程．

３土力学实验教学改革的方法

３．１合理分配实验教学课时，健全考核方式

改变以理论教学为主，实验教学为辅的教学局面，加强实验课程教学环节的比重．一些高校已将土力学实验划分为一门独立的课程，我校也可以效仿这种分配制度，将土力学实验从土力学这门课程中独立出来，并作为必修课，建立独立的考试评价体系．对于土力学实验课程的考核方式可以采取让学生从做过的实验里随机选取实验试题，即让学生通过题库随机抽取土力学实验进行考试，要求学生在规定的时间内完成实验的全过程，并结合学生平时的实验报告和上课情况给出最终的成绩，为了让学生认真完成实验，可以把实验成绩的考核比例设置为８０％，实验报告和上课情况各占１０％，通过这种考核方式可以加强学生对实验课的重视．

３．２改变实验教学运行模式

为了解决有限的实验仪器与学生人数众多的矛盾，提高每位学生的动手操作能力，就必须增大每位学生参与实验的程度，降低小组之间的依赖性．因此，针对实验室仪器套数较少的实际情况，通过“分批分时”的开展实验教学．根据实验室仪器的台数，按照上课时间将学生分成若干个小组，每组的人数控制在１～３人，使学生“分批分时”的到实验室做实验．这种模式有利于教师对每位学生的操作过程进行指导，也为学生实践能力的增强提供了保障．在教学过程中发现，“分批分时”的模式在密度实验、含水率实验、液塑限试验、压缩实验等常规实验中取得了较好的教学效果，但对于三轴实验这种非常规的实验，由于实验仪器太少，没有足够的教学时间去保证每位学生都能实际操作．针对这种情况，利用网上教学平台，将三轴实验的全过程、实验注意事项和操作细则放到网上，学生通过打卡的方式进行观看，并完成相应的习题［３］．

３．３加强教师队伍建设

由于引进人才政策的限制，许多高校都没有专职的实验教师，一些专业的实验课都是专业教师兼职上，由于承担着专业课的教学任务，使得专业课教师没有太多的精力投入到实验教学当中，这就导致实验教学水平很难有较大提高［４－８］．为了解决这种问题，可以从现有的专业教师里面遴选出一批实验教师专门从事实验教学工作，也可以邀请校企合作里面的实验人员定期为学生上实验课，这样就可以保证实验教学的正常开展．

３．４开设综合性实验

目前开展的实验多为单一的室内实验，并不能满足学生将来在工程实际中的应用．综合性实验就是以实际的工程为依托，将零散的实验依据工程实际串联在一起，目的是培养学生的创新能力和综合能力．因此，可以通过与校企企业合作，让学生到工程实地进行土力学的综合实验，例如可以在工程实地现场取出土样，制备土样，测试土的密度、含水率、液塑限，并对土进行分类，通过压缩试验、直接剪切试验对土的强度指标进行全面了解［９］．再比如在学校实验室不能进行的平板载荷试验、旁压实验等，都可以让学生在工程实地进行了解并学习．

３．５提高土力学实验室的使用率

实验室是实践教学的重要平台和基地．对于实验室里面的实验仪器也应及时的更新和维修，先进的实验仪器对于实验成果具有重要的影响作用，因此，对于一些先进的实验设备在经费允许的情况下也应积极的引进［１０］．打破原来的实验室除了在实验教学时间开放的旧制度，建设新型的开放式实验室，通过在期末成绩里增加附加分的方法鼓励学生利用课外时间进行创新性、研究性实验，从而提高实验室的利用率，促进土力学实验教学的改革与创新．

３．６加强实验教材的建设

现在各高校所使用的实验教材基本上都是本校自编的《土力学实验指导书》，自编的教材大多是内容简单，较少涉及到与工程内容相关的综合性实验［１１］．针对这样的局面，我校土木工程专业的实验教师根据本校学生的现状编写了专门的实验教程，通过增加企业提供的工程实例加强与实验教学的联系，保证实验课的顺利开展．

４结语

本文就土力学实验课教学中存在的上述问题，通过合理分配实验教学课时、改变实验教学运行模式、开设综合性实验、提高土力学实验室的使用率等多种方法来完善实验教学．经过实践证明，通过本文的教学方法，学生在对待土力学实验课的重视程度得到大幅度提高，上课的积极性也得到较大的提高．

参考文献：

［１］张晓德，王述平，郝玉玲．土力学课程实验教学改革与实践［Ｊ］．实验室科学，２０２０，２３（３）：１３３－１３５．

［２］李新国，郑明才．师范院校电子科学与技术专业立体化实践教学体系研究―――以湖南第一师范学院为例［Ｊ］．湖南第一师范学院学报，２０１３，１３（０２）：６８－７３．

［３］李栋栋，唐东旗．基于应用型人才培养的土力学实验教学模式改革［Ｊ］．实验室科学，２０１７，２０（５）：１７２－１７４．

［４］刘建新，张新华．综合性土力学实验教学模式的研究［Ｊ］．实验室研究与探索，２００５，２４（６）：６５－６７．

［５］唐毅，王家全，张文海，等．基于一流专业建设的土力学课程产教融合教学体系构建与实践［Ｊ］．教育现代化，２０１９，６（５９）：１２０－１２１＋１３１．

［６］芦燕，张晋元，朱海涛．土木工程专业核心课程实验教学改革［Ｊ］．中国建设教育，２０１９（０４）：８８－９０＋９４．

［７］黎罡．土力学实验教学改革路径探索与成果分析［Ｊ］．产业与科技论坛，２０２０，１９（０３）：１５７－１５８．

［８］李晓梦．基于应用型人才培养的土力学实验教学模式改革研究［Ｊ］．决策探索（中），２０１８（０３）：７５－７６．

［９］马丹萍．土力学实验教学改革视域下的实验室建设［Ｊ］．科技创新导报，２０１７，１４（３６）：２２２－２２３．

［１０］李振键，邓慧云．开创基础课实验室教学工作新局面［Ｊ］．实验室研究与探索，２００３，２２（６）：１０９－１１１．

［１１］张喜玲，黄庆，蒋凌云，等．土工实验电化教学与开放式教学初探［Ｊ］．交通高教研究，１９９８（１）：６１－６１．

作者：徐慧 卜万奎 单位：菏泽学院学报编辑部