实验对大学生学习土力学课程的作用及实现的教学方法研究

王书法

摘要：结合实验教学，探讨了实验对土力学课程学习的作用及实现方法。教学实践表明，土力学实验能帮助学生激发学习土力学的兴趣、巩固所学的理论知识、加深对理论知识的感性认识、培养分析问题和解决问题的能力。最后对提高土力学实验教学的效果提出了一些建议。

关键词：土力学;实验;实现方法

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）49-0265-02

一、引言

一段以来，不少教师和同学对实验教学作用的认识有误区，认为教学实验只是简单地验证教材给出的某些规律或数据，教学实验不重要甚至是浪费时间，因此不重视实验教学[1]。其实教学实验对学生的课程学习非常有帮助，有时甚至起到课堂教学无法替代的作用。下面结合实验教学的心得，探讨土力学实验对课程学习的作用及实现方法。

二、教学实验的作用及实现方法

（一）延伸实验教学内容、激发课程学习的兴趣

在实验教学中，不仅要完成实验教学本身内容简介，即讲解实验原理，实验仪器的使用方法及实验步骤，需要取得的实验测量数据和实验结果，还可以把讲述内容向前延伸到实验的起源和测试指标的物理意义，向后延伸到实验结果在科学研究或工程实际中的作用，增加实验课的趣味性。例如在土的压缩试验课时，可以以世界著名景点比萨斜塔（见图1）为例进行延伸，告诉学生对比萨斜塔底部土样做压缩实验，可以分析比萨斜塔产生倾斜的根源，预测倾斜的发展趋势，并利用土力学的知识提出对倾斜进行纠正的方法，学生好奇如何借助实验结果用土力学至少解决比萨斜塔的问题，这些好奇会激发学生学习土力学的兴趣。

（二）理论联系实际，加深对书本知识的感性认识

在进行实验的过程中，要求学生全方位多角度地观察实验现象，多方面感知实验过程试样的特性。例如，在液塑限实验时，提醒学生关注实验土样的变形特性，最后根据实验结果，直观感受到书本所介绍的流态、可塑态、固态在现实中的表现形式。实验完成后，让学生用手指亲身感受土样的坚硬程度，把反应土坚硬程度的数值指标和切身感受关联起来，让学生建立起资料上提供的土坚硬程度数值的感性认识。在做常水头渗流試验时，关键实验仪器渗透仪器见图2，让学生观察侧压管的水压和渗水孔水的流速，理解书本上说的非饱和非稳定渗流的特征。

（三）规范实验结果的整理方法，巩固所学的知识

部分学生在完成实验后，处理实验数据态度不严谨甚至是敷衍，导致整理结果不够合理甚至是错误的。出现这种情况，实验课的教学作用大打折扣，因此在实验教学实践中要杜绝这种不良风气，一定要规范学生实验结果的整理方法，要求学生用严谨的科学态度对待实验报告以获得良好的实验教学效果。例如在土的压缩实验中有一项实验成果是e-p（e指土的孔隙比，p指土的受到附加压应力）曲线，该曲线是由5个实测点连成一条平滑曲线，合理的e-p曲线随压应力p增大曲线越来越平缓[2]，如图3所示，通俗点说，就是土越压越难压缩。部分学生处理数据时非常随意，所作的e-p曲线后期随压应力p增大曲线越来越陡，如图4所示，明显违背合理的e-p曲线特性。出现这种错误后，学生没能发现，不仅表现了学生对待实验的态度不认真，还反映出学生对理论知识中e-p曲线线形的特性没掌握，或者掌握不够牢固，所以出现类似情况时，要求学生认真修改实验报告。在修改的过程，学生需要温习e-p曲线及相关的理论知识，进而巩固了e-p曲线及相关的理论。

（四）深挖不合理实验结果的原因，培养学生分析问题和解决问题的能力

当遇到实验失败或者实验数据所得到的规律性不够理想时，不要简单地要求重新做实验，这样做的后果可能是实验再次失败，或者上次实验出现的问题被掩盖。此时老师可以和学生一起或者启发学生深挖实验失败或者结果不理想的原因。比如在直剪实验时，理论上讲，4个测点应该能较好地线性规划成一条直线[3]，如图5，但实验时，可能有出现一个点偏离直线较远，如图6。当出现此类情况时，老师启发学生从实验操作、试样的含水率、干密度、土颗粒的形态和破坏的形式等方面寻找原因，进而决定对实验结果的处理方法是重新实验还是对数据剔除或修正，在寻找实验不理想的原因过程中不仅巩固和加深了课堂知识的理解，还培养了运用所学知识分析问题解决问题的能力。

三、结语

通过采用延伸实验教学内容、理论联系实际、规范实验结果的整理方法和深挖不合理实验结果的原因等教学方法，教学实验有助于学生激发学习兴趣、巩固所学的理论知识、加深对理论知识的感性认识、培养分析问题和解决问题的能力。

为了进一步提高教学实验对人才培养的作用，土力学实验教学还可以从以下两个方面进行改进。

1.增加实验项目的广度，充分调动学生学习该课程的兴趣。

2.增加自主设计的实验项目，培养学生分析问题解决问题的能力和创新能力。

参考文献：

[1]朱红英，杨明镜.土力学实验教学的现状及有关改革分析[J].山西建筑，2017，43（12），254-255.

[2]张克恭，刘松玉，等.土力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[3]陈晓平，钱波.土力学实验[M].北京：中国水利水电出版社，2011.