土力学实验教学现状与加强学生应用能力的初步探索

林玮　肖专文　郑志华

[摘 要] 为满足当前工程对学生实践能力的要求，基于土力学实验教学的特点，对防灾科技学院岩土工程勘察专业等多个专业的本科学生进行土力学实验方面的问卷调查，并对本校土力学实验现状加以分析。在此基础上，从实验课的开课形式、教学内容、教学方法、考核手段及校所合作平台建立等方面提出了初步的改革措施，有望提高土力学实验教学效率和质量，激发学生兴趣，加强学生的应用能力。

[关键词] 土力学实验；动手能力；教学改革

[中图分类号]G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 04-0018-02

土力学课程是土木工程、勘查技术与工程等专业本科生开设的必修专业基础课程，具有较强的理论性和实践性，是涉及建筑、公路、铁路、水利、港口、机场等学科的一门重要课程。它的原理及理论发展都是建立在实验基础上的。所以土力学实验教学就是土力学教学中的一个重要组成部分。它有助于学生对土力学知识的掌握和理解。近年来，各研究院所、设计院、施工单位对学生的要求越来越多的侧重于动手能力、分析解决问题的能力。如何能通过土力学实验课程的教学来达到用人单位的需求则是值得探索的问题。

一 土力学实验教学的现状与问题

1 实验教学不受重视，课时偏少

土力学实验课程目前安排8个学时的课时。课时偏少就会产生以下弊端：（1）实验课时有限，能安排的实验内容就不够全面，比如像静三轴实验、击实实验等需要大量时间完成的实验就无法安排。（2）即使安排在实验课时内的内容有些也会采用缩短观测时间，模拟实验过程的方法来做，比如粘性土的固结实验；有些实验需要制备试样的，基本都有教师提前完成。学生在实验过程中没有完成全部的操作过程，因此学生对整个实验需要的过程掌握不全面。

2 “分散式”教学模式的设定

目前土力学实验课程的教学安排采用的模式是分散在整个理论教学过程当中，即根据理论课的授课进度，将几个实验项目穿插在理论教学当中，例如讲完土的物理性质指标，即进行颗粒分析，含水率等实验。这样做可以及时和理论课程内容结合，但是却割裂了各个实验项目之间的联系，由于每次实验间隔时间较长，所以每次实验都是单独取样，得到的指标并不是同一土样，使学生无法对各指标之间关系进行分析，不利于对知识的整体认识和思考，比如含水率有差别的同类土体在强度上的差别如何？同时学生毕竟是第一次进行各项实验，在规定的两个小时内不一定能合格的完成，比如液塑限实验，需要在整个实验过程中调配出不同的含水率试样进行实验，这一过程需要做到调制的试样均匀，在规定的有限时间内有的学生不一定能够做到位，匆匆结束实验。这样起不到任何增强动手能力的作用。

3 实验教学内容不能满足应用性的要求

目前我校土力学实验主要开始颗粒分析实验（筛分法）、密度试验、含水率实验、液塑限实验、固结实验、直剪实验（快剪实验），基本上以验证性实验为主实验内容相对落后，与工程实际連接不紧密。严重影响学生的积极性，也不利于增强学生分析问题和解决问题的能力。

4 教学手段相对落后

我校目前土力学实验教学阶段大致如下：（1）课前预习阶段——学生按照实验指导书及下发的视频进行相关实验的预习，并完成预习报告；（2）课堂讲解阶段——教师讲解仪器使用方法、注意事项，示范重要实验过程；（3）学生实验阶段——分组完成相关实验，教师辅助指导；（4）处理数据阶段——学生独自进行数据处理，完成实验报告。

这种教学方式就要求学生首先预习工作要完成的好，这样才能对实验过程有了解。但现在的实验是分组进行，有些同学预习工作做得不好，有些同学都指望着同组学生预习。预习不好，教师就要再花时间进行讲解，讲解的时间多了，留给学生自己动手做实验的时间就会变少。分组实验中也存在不动手实验的现象，数据处理时由于同组实验结果相同，也存在抄袭现象。

5 实验考核机制不健全

目前我校的土力学实验课程是土力学课程的一部分，不是单独设课，实验成绩不做单独考核，只是把实验成绩当作理论课平时成绩的一部分。并且目前的实验成绩主要是以实验报告内容作为体现，对学生的动手能力及遇到问题解决问题的能力方面没有体现。考核机制的不完善使学生在思想上就对实验教学不重视。

二 土力学实验教学改革措施

1 提高实验地位，单独设课，单独考核

首先从思想上先要转变，土力学实验并不在是土力学理论课程的附属品，而是提高学生动手能力的重要课程，为使学生毕业时能达到市场需求需要增加课时。其次做到单独开设课程，把实验课从理论课程中分离出来，采用集中开设的方式进行土力学实验教学。这样就将原来分散的实验时间集中到了一起，更利于我们安排综合性实验，和耗时较长的实验。比如土力学实验中的固结实验，实际包含了密度实验、含水率实验、比重试验等相关指标测定的实验内容，集中在一起做更能贴近实际，有利学生对实验整体的掌握，同时多个实验交叉进行，实际上还会节省时间，提高效率。有了集中的时间对动手能力不强的同学来说也就等于有了更多、更灵活的时间来完成实验。最后是要完善考核机制，调动学生的学习积极性。建立综合考核制度对学生的每次实验从实验预习到实验过程操作再到实验报告提交三个方面进行考核，考核成绩达不到要求的，该科课程成绩为不合格。

2 丰富教学内容，增设综合性实验

综合性实验的开设更能体现实验在工程中的应用，实验目的更有直观性，学生做起来动力更足。同时与理论课程内容结合更紧密，便于理论知识的应用。比如可以增设土的分类实验，对每个实验小组给定不同的实验试样，让学生通过颗粒分析实验、液塑限实验进行土样的分类；增设击实实验可以使学生们掌握如何才能使土被击的更密实，找到最大干密度等，在整个过程中还包括了试样的制备，含水率的测定，也能使学生掌握试样制备的要领，以往这些由于时间关系都是由老师来完成。同时更深刻的理解含水率指标的重要性；增设三轴实验可以使学生在制备试样时应用的密度、干密度和含水率的转换公式，使所学理论知识得以加深印象。同时掌握三轴实验的试样制备、装样、实验操作，数据处理等。在试样制备的过程中还会学到如何应用实验装置等。

3 改进教学手段，提高教学效率

在整个实验教学环节中学生的预习工作对实验能否顺利完成起着很大的影响作用，以往学生只按实验指导书预习时，由于没有和仪器接触过所以即使预习了可能如何操作也很难清楚的理解，预习效果不一定理想。针对这样的情况我们可以在学生预习时给学生下发实验相关视频，这样学生可以在更直观理解指导书里面所讲的操作步骤等。有条件的可以建立虚拟土工实验三维模型，学生可以在虚拟场景中随时进入虚拟的实验当中进行实验操作，而且可以随时随地重新进入实验，反复练习操作。

时间充足，实验设备允许的条件下可将分组实验改成独立实验，即每个学生独立完成相关实验，这样可以杜绝分组实验中存在的旁观现象。也可以杜绝数据处理的抄袭现象。

在整个实验教学过程中试样的制备都要由学生自己完成，通过试样的制备可以使学生充分了解各个实验内容的试样制备过程、注意事项，以及知道试样制备好坏对实验结果是有影响的。由各组学生制备试样时可以让他们制备成条件不同的试样，这样对相同实验得出的不同结论可以进行分析对比。

4 搭建实验研究平台，加强校企合作

我系与河北中色华冠岩土工程勘察有限公司签订校企合作、实验室共建协议。将企业请进大学，可以使学生或部分学生直接参与到生产单位的实际工作中，这样既能让学生设身处地的感受到实验的重要性和实际性，也解决了我们实验所需要的原状试样问题。再加强合作的同时也要充分发挥教师的作用，积极指导学生申请大学生创新项目，使学生主动参与进来，从而调动学生参加科研活动的积极性，以培养学生的創新能力。

5 合理利用资源，建设开放型实验室

建设开放型的土力学实验室有两大好处：（1）虽然教学形式改成集中教学，课时增长，但学生动手能力不一，在有限时间内也不一定可以完全理解掌握，那么学生可以在合适的时间再来实验室进行实验。（2）土工试验内容很多，在课堂上的安排是不可能把所有实验项目都包含在内，对学有余力的学生，可以自己参照实验规范预习完内容，来实验室完成课外实验内容。

三 结语

土力学实验室是土力学课程内容中的一个重要组成部分，如何才能提高学生的动手能力和创新能力来满足日后的工作需要已成为迫切需要解决的问题。通过对实验课教学模式、教学内容、教学手段及实验室管理等多个方面的改进来全面提高学生的动手能力和创新能力，更好地使学生适应社会发展的需要。

参考文献

[1]吴同情，许春年，吕庆江.“土力学”实验教学改革探讨

[J].中国电力教育，2010（18）：140-141.

[2]孙晓明.土力学实验课程教学方法的研究与改革[J].

黑龙江教育（高教研究与评估），2006（11）：59-60.

[3]贾彩虹.土力学实验课教学的改革与创新[J].实验科学

与技术，2010（2）：115-117.

[4]周远忠.土体结构状态分析方法及其教学实践[J].高等

建筑教育，2012，21（1）：87-90.

[5]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（6）：65-67.