以技能大赛为契机促进土工试验教学改革

□李雪梅 刘玉梅 白 林

土工试验是《工程岩土学》《土力学》《工程地质学》等课程的重要内容之一，是测试土的物质组成及物理力学性质、理解相关概念、探索基本原理和掌握工程应用的重要手段，是相关专业学生必备的实践技能，也是岩土工程勘察的基本手段之一，直接为勘察工作服务。土工试验在培养学生的创新思维、实践动手能力和解决生产实践中遇到的问题等方面有着理论教学无法替代的作用。

一、土工试验教学现状及存在的问题

目前土工试验多穿插于《工程岩土学》等课程的理论教学课程中开设，一般内容如表1所示。

表1 土工试验项目设置表

在教学以及指导土工试验技能大赛的过程中，发现目前的土工试验教学中存在着以下问题。

(一)各试验单独进行，缺乏连续性和综合性。传统的土工试验依附于理论教学，穿插于理论教学之中分散进行，一般是教师讲授过相关理论知识后，带领学生进行验证性试验，帮助学生加深对理论知识的理解，如讲授土的粒度成分之后，采用筛析法和密度计法分别测试粗粒土和细粒土的粒度成分；讲授土的基本物理性质和水理性质之后，进行比重瓶法、环刀法、烘干法试验，分别测定细粒土的土粒密度、天然密度、含水率；讲授土的水理性质之后，测定土的液限和塑限；讲授土的力学性质理论知识后，进行原状土的压缩试验和直剪试验。这种课程设置方式下，强调的是让学生学会每个指标的测定方法，并通过试验帮助学生更好地掌握理论知识，达到了将试验项目与理论课紧密结合起来的目的。但存在着一个突出问题，即每个试验只测得一个指标，学生很难将各个试验测得的同一个土样的多个指标有机联系到一起。实际工作中，则需要对同一个原状土样进行若干试验，分别测定该土样的粒度成分、土粒密度、天然密度、含水率、液限含水率、塑限含水率、压缩性指标和抗剪强度等指标，以综合分析该土样的物理力学性质。

(二)课时不足，教师起主导作用，不利于培养学生独立工作能力。因课时有限，一般局限在2节课内完成一项试验。为在有限的时间内完成试验项目，基本上是教师准备好实验器材，讲解原理，演示关键实验步骤，学生着重于跟住教师完成试验，自己动手操作的机会较少，没时间仔细观察试验现象，更没时间考虑课内试验与实际生产项目之间的联系。这样的试验教学模式由于教师参与过多，在试验中起主导作用，没有给学生留下足够的思考空间，不利于培养学生的独立工作能力和创新思维。

(三)考核方式区分度不高。大多数开设相关专业的院校都没有充足的试验资源，保证人手一套仪器，因此，土工试验多分组进行，试验过程中无法确保每个学生都亲力亲为完成整个试验步骤，试验成果也都是成组提交，数据处理部分也不能确保每个人都自己进行。此种情况导致教师在考核学生的试验成绩时无法确保完全的公平，学生往往不重视土工试验的考核。

二、赛教融合的土工试验教学改革措施

国家大力开展技能大赛的初衷，是培养大量实践能力强的应用型人才，培养术业有专攻的“大国工匠”，而不是通过竞赛选拔出少数精英，所以高校应明确技能大赛的定位，赛教融合，以大赛为契机，全面改革传统教学模式。

(一)完善土工试验教学体系，分层教学。目前通常将试验教学分为基础试验、综合试验和创新性试验三个层次，按照这种分层方法，传统的穿插于理论教学中的课内土工试验为基础试验，通过测定土的各种物理力学性质参数的试验来操作验证课堂所学的基础理论知识，能串起《工程岩土学》等课程中的大部分知识点，对帮助学生理解理论知识特别有效，所以应该保留。

综合试验则是以学生已经具备一定的基础知识和基本技能为前提，面向学生开展较为综合的实验训练，可以在课内实验中进行，也可独立设置实验课程。根据土工试验的特点，建议增设至少一周的综合实训。因为常规土工试验项目中，大部分试验项目均耗时较长，如测定细粒土的粒度成分的密度计法试验需连续观测一天，而测定土的压缩性指标的固结试验，即使采用相对稳定标准(试样变形量≤0.005mm/h)，也需连续观测几天。若无实训环节，这些耗时较长的试验，只能安排学生抽课余时间观测，有时与其他课程时间冲突，导致数据观测不及时，影响试验精度。在连续一周或更长时间的实训中，学生可以按照土工试验大赛规程要求，预先做好试验设计，统筹安排每个试验的时间，反复多次练习用一个细粒土原状样进行基本物理力学性质试验，完成土工试验成果表，为参加技能大赛做好准备。

创新性试验为最高层次，有兴趣的学生可以申请学校的“大学生创新计划”基金支持，选择设计性强的创新试验项目，如土的动三轴试验等，独立完成查阅资料、拟定方法和步骤、实际操作运行和系统处理数据的全过程。此类试验为学生提供了更多的动手实践和创新性探索的机会，有利于提高学生分析和解决实际问题的能力。

(二)开放实验室，时间上确保试验连续性，引入项目工作法。实验室开放有实验时间的开放和试验内容的开放两种模式，时间开放是指课内试验中未完成的内容，可以在课外时间完成，以确保试验的连续性；实验内容的开放可以是面向课程设计开放的、面向学生社团开放的，也可以是为技能大赛训练而向参赛学生开放的。技能大赛如火如荼开展之前，学院也有开放土工实验室的活动，但主要是时间上的开放，即允许学生在课余时间在实验室进行自主试验，开放实验室能有效补充土工试验课时不足，有利于试验项目连续进行，但这种目的性不强的开放对学生的吸引力不够，大部分学生在新鲜感过后，找不到试验的兴奋点，逐渐离开实验室，开放实验室未能达到预期效果。

近些年各类各级别大学生技能大赛方兴未艾，每个专业都有优秀学生在大赛中获奖，既提高了实践能力，获得了荣誉，又增加了就业竞争力。获奖选手示范作用十分明显，借此东风，学院以技能大赛为契机，以竞赛项目为试验题目，开放实验室，引导学生进入实验室，充分利用学生的课余时间，参加技能大赛使学生在学习过程中目标更加明确，取得了较好的效果。

(三)赛教融合，将竞赛内容融入到土工试验教学中。在讲授《工程岩土学》等工程中，有意识地将技能大赛的内容和规程融入到理论教学之中，引导学生思考和讨论，力求将知识点落到实处；课内试验和综合实训中，改变传统试验课由教师全过程讲解和演示的教学模式，采用引导式教学，由学生根据技能大赛的要求自主设计试验项目，自主研究现行土工试验规范，分析大赛采分点，设计试验流程，分工合作，确保每个学生都参与到试验之中，亲自动手操作，真正掌握试验操作中的难点和易错点。

土工试验技能大赛由试验操作和数据处理两部分组成，不仅考核动手能力，也非常重视试验后期的数据处理能力。以往教学中，学生分组进行试验，组员共用一套试验数据编写实验报告，往往由个别同学处理数据，其他组员直接用数据处理结果，因为缺失了数据处理过程中的思索，很难通过数据处理过程培养创新思维。引入竞赛形式后，为节约时间，尽快完成试验，组员要分工合作处理数据，每个人都要熟悉数据处理过程。

(四)校企合作，突出工程能力培养。工程能力是工科学生在工程实践中展现出的实际本领，包括知识的学习与应用能力、思维判断与分析能力、工程设计与实践能力、表达与交流能力、创造创新能力。对水文与工程地质专业学生来说，一个重要的工程能力就体现在能独立完成土工试验操作和数据处理。

以往开设的土工试验课，主要为配合《工程岩土学》《土力学》等理论教学，在校内实验室中进行，几乎不与企业合作，往往缺乏真实的工程教育环境。土工试验技能大赛为贴近生产实践，着重于强调考察参赛学生的工程能力。因此，学校应与生产单位联系，共同构建校企合作实践基地平台，以完成某勘察项目为目的，让学生全程参与工程勘察项目，到现场观摩土样采取过程，在实验室中完成拆样、切土、试验操作的全过程，并进行数据处理，完成土工试验成果表，参与勘察报告的编写，了解土工试验在整个勘察工作中的作用，以培养学生的工程能力。

(五)改革考核方式，以赛代考。土工试验作为课内试验时，考核时占一定比例分数，近些年来为突出实践技能的重要性，试验部分的分数往往占比较高。但是由于试验分组进行，实际操作和数据处理都是小组集体成果，无法细致区分每个人的水平，是以区分度不高。

融入竞赛思想后，考核时按竞赛规程要求，将耗时较长不适合课程考核的竞赛拆分成小模块，利用开放实验室的课外时间组织三人一组的小竞赛，按照竞赛评分标准，细致到每个评分点，以赛代考。

引入这种考核模式后，学生在日常教学过程中即可体验到竞赛氛围，获得竞赛优胜的喜悦，对培养学生的专业兴趣大有益处。

三、教改实践成果

吉林大学应用技术学院自2012年以来，已成功举办6届水文与工程地质专业综合土工试验技能竞赛。通过反思在竞赛中和教学中发现的问题，教师团队研讨后逐渐落实以上改革措施，取得了可喜的成果。第一，学生学习积极性明显提高，上课低头看手机、实验课溜边的现象大为减少，以往松散的试验小组凝聚力增强，学生竞争意识提高，绝大多数学生都能积极参与到课堂讨论和试验过程中。第二，跟踪参赛学生毕业后在工作岗位上的表现，发现获得大赛奖项的毕业生多数已成为单位的骨干，且有部分参赛选手成功考取硕士研究生，这些学生在回访中均表示大赛帮助他们更好地掌握了理论知识，夯实了实践技能，对今后的工作岗位升迁和学历提升有非常大的帮助。第三，土工试验教学改革后，试验仪器使用率大大提高，教师团队得到了锻炼，教学水平有较大提高，进一步推动了科研工作的发展。

综上所述，技能大赛的开展，极大地激发了学生的学习热情，也暴露出传统土工试验中存在的问题，应以技能大赛为契机，以赛促学，赛教融合，促进土工试验的教学改革。