“土力学”课程实验教学方法探讨

邓代强

摘 要 土力学课程中的实验内容非常重要，对于土力学教学中的知识点融会贯通具有积极的促进作用，作为一种与理论部分同等重要的教学内容，土力学实验往往需要学生在一定程度上掌握相关的实验知识点。学习过程中能够用心思考、合理规划、科学组织、勤动脑动手，以此途径来获得较好的学习效果。在实验教学内容实施的过程中，针对学生在实验操作中存在的一些问题进行必要的探讨，瞄准实验教学中的一些薄弱环节，将实验内容展现为科学的架构形式，并在实际操作的过程中逐步运用，通过实验教学过程中的试点实施，进而对一些不合理的地方进行反馈与优化，以体现出合理的规划教学过程中的关键知识点能够在实验教学中取得积极效果。

关键词 实验课程;促进作用;处置方式;教学探讨

中图分类号：G424                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.33.020

Discussion on Experimental Teaching Method of "Soil Mechanics" Course

DENG Daiqiang

（School of Civil Engineering and Mechanics， Xiangtan University， Xiangtan， Hunan 411105）

Abstract The course of soil mechanics experiment has a positive role in promoting the integration of knowledge points in soil mechanics teaching. As a theoretical part of the equally important teaching content， soil mechanics experiment often requires students to be able to think hard， plan reasonably and use their brains and hands frequently to a certain extent， so as to obtain better learning effect. This paper discusses some problems of students in the process of experiment. Through the experimental implementation in the process of experiment teaching， it shows that reasonable planning can achieve positive results in the experiment teaching.

Keywords experimental course; promoting function; disposal method; teaching discussion

引言

土力学中的一系列实验对于知识点的巩固与拓展极为重要，是土力学课程知识体系的重要组成部分，实验内容与理论知识有着同等重要的地位，因此在土力学实验教学中也需要采取一定的教学方法，用以提高实验教学中学生们的学习效率。在土力学的实验课程中，针对存在的一些问题，相关的课程教学与研究人员着力于开拓较为先进的实验教学理念，以便使学生们掌握好相关的土力学知识内容。如在土力学综合性实验与土木工程类土力学实验课程环节，相关的研究为培养学生的自主设计能力创造了较好的途径。[1-2]对于工程案例設计性土力学实验与实验室优化建设方面，一些研究结合知识特点与实验场所所需具备的条件进行了改革与建议，对促进实验教学条件的改善起到了积极的作用。[3-4]对于土力学实验的重要性及其尚存的一些影响教学质量的问题，相关的教学方法改革对不同情况做了较为细致的分析，实施后获得的教改效果良好。[5-6]

随着近些年来测试技术的不断发展与进步，新的测试规范与要求也逐渐普及开来，先进的测试方法与仪器、仪表的使用，使得测试的准确度得到了大幅提升，一些参数的测试变得快捷方便。为此需要学生们及时了解和掌握先进的土木工程检测与测试技术，提前查阅资料，做好专业知识方面的储备工作。土力学实验的信息化技术实现方面，相关的研究通过开发实验平台并付诸应用，为土力学实验的仿真测试提出了新的思路。[7-8]结合当前教育部所提出的工程教育认证趋势，相关的文献结合自身特点做了与工程认证契合度较高的土力学实验，通过该系统教学的实施，完善了工程认证的实验教学体系。本文在土力学实验教学方法探讨中，结合本科生的生源特点与学习内容，对土力学实验中存在的问题加以合理化应对，在一定程度上加深了学生对实验知识的总体认识，在重视实验的同时也增强了学生动手解决问题以及思考、辨识的能力。

1 实验中存在的一些问题

如在土力学密度指标测定的实验教学环节，存在一些主观与客观的干扰因素，通常实验室老师都会根据教学计划安排，提前为学生们准备好实验用的土样和实验所涉及的各类用具，如盛土容器、环刀、切土刀、试样盒、记号笔、精密电子天平、烘干箱等，在这些条件具备的情况下，学生们就可以根据老师的讲解和预习资料，开展本堂课所要完成的土力学实验内容。在土力学性能参数测试过程中，因为人因的作用，有的学生在用环刀切土样时，环刀未能够深入到土体，从而使土样不能够充满环刀所限定的范围，因此有些学生会将另取少许土样进行补充，然后用力按压土样以使缺损土样的空间得到补充，在此过程中，按压补充土样的力度难以把握，由此就会造成土样比原先的土样紧密或者松弛，因此此过程测试数据通常就会偏大或偏小。在相反的情况下，如果测试者在切取土样时，切土刀划过环刀时会带走一些土样，造成一定的空隙缺失，如果缺失土样得不到补充，因此就会造成测试数据比正常情况下更加偏小。由于测试人员的操作习惯有所差异，同样的也存在一些人为产生的偏差，造成部分实验环节的不规范操作。因此，在土力学实验教学中，要提前增加提醒学生注意操作要领的频次，尽可能地避免此类情况的发生。

2 解决常见实验问题的策略

2.1 实验测试前期准备阶段

在实施实验教学内容之前，需要理清知识点的脉络关系，紧抓几个关键要领，教学工作围绕要领逐渐铺开，做好充分的教学准备工作。在此过程中可以根据实验室条件和其他情况，组织学生们开展专门的实验课程内容讲解和一系列的预演练习活动，除向学生分发实验指导书之外，在此过程中尽可能详尽地提示学生实验操作过程中有可能会出现的偏差情况，使学生们做到心中有数。如果实验室和时间上允许的话，可以进行局部的预实验或者观摩演示，使学生对实验操作有一个总体上的概念和印象。

2.2 测试过程中的主观因素

在土力学实验教学的测试过程中，必要时任课教师在实验室旁站，紧密察看学生们的操作情况，随时解答学生所遇到的问题，并及时纠正操作中的不合理之处，同时要提示学生们注意一些操作关键点和重要步骤。由于实验操作是一项系统性工作，不可排除会存在一些基本的偏差问题，如少数学生在操作规程中不够熟练、步骤混淆等，此时可以灵活分组或者采取局部的检查，使熟练的学生带动其他同学一起操作，达到一定的帮带作用，这样不但可以使每一位同学可以进行一般的规范操作，还可以使较先掌握实验过程的同学对实验目的、意义、内容有更为深刻的理解。

2.3 实验测试过程制度保障

合理的实验规章制度是按时按质完成土力学实验的必要制度保障，在实验课程进行的前期，可以对学生讲解实验过程的一些规章制度和基本要求，要求学生们要遵守，实验过程中引导学生弘扬正能量，使其具有积极乐观的实验态度。如要求学生提前预习实验步骤和内容，在脑海中先演练一番实验的注意事项，在实验过程中按照要求统一分组，使组员和组长各司其职、统一协调，为确保实验室场所运行有序提供规范制度，规定学生实验结束后对实验室进行全面清洁，使用过的物品回归原位，消除潜在不安全因素的隐患，以保证实验室秩序和环境良好。

3 相关问题的讨论

3.1 掌握规范的操作方法

土力学实验测试的各个阶段，在注重引导与讲解的同时，还需要仔细观察学生们的操作动态，根据土工试验规程要求，进行标准测试步骤的实验操作。老师在旁站指导的同时，需要及时提醒偏离规范操作的同学，使其按照正确的步骤进行试验测试。如在土的密度测试实验中，为避免产生较大的误差或者错误，提醒学生注意取土样时，要将环刀拿稳并均匀受力，切取的土要具有代表性，切割土样时使环刀均匀沿土体表面进入到土体内部，确保环刀内取出的土样均匀饱满，使土体取样一次成型，使用切土刀切割环刀内土体上下表面时，使刀背微微抬起，而刀口则紧沿环刀圆面徐徐滑移，使土样不至于在环刀内翻滚凸起引起局部缺失，尽量避免二次填补和按压带来的不利影响。如果取样过程中不可避免的带来了土样缺损，填补时也要结合观察土体状态，控制好补充土样的均匀性，按压时控制好力度，使所补充的土样的性态大体上与环刀内的土样性质基本一致，以此降低因二次取样所带来的不利影响。

3.2 教学过程的激励制度

由于实验教学侧重于对学生实际动手操作能力的考查，而动手操作也是一些学生学习的薄弱环节，在常规操作过程中有时会出现步骤的混淆或遗漏，以至于对实验效果产生负面影响。如数据离散或者偏差较大，需要重新进行试验等，此时遇到这种情况时，就需要结合学生们的薄弱环节进行实验课程内容的优化设计。对于土力学中一些较为枯燥的实验教学内容，始终都要本着以学生为中心的态度，设身处地地构思教学方法，将教学内容按照知识点的特点分类，按照知识点的难易程度进行搭配，使其具有较为突出的模块化构造，在教学内容组织好之后，根据学生们较为乐于接受的方式，寻求合理的途径向学生讲解。在实验过程中加以引导，使学生们将关注点集中在操作的规范性上来，紧密结合规范动作，对于操作过程中的分解动作适时点评，将操作较好的小组模范化，推广其积极的心得体会，积极鼓励学生们大胆思考、勤动手勤动脑，将知识点灵活结合起来，进行深度的消化吸收，最终达到举一反三的目的。

3.3 教学过程的持续改进

在土力学实验教学过程中，根据总体教学进度及分阶段的进度，考查学生们的接受程度，适时进行教学效果的分析评估，此过程可以设定几个通用目标，如对某一个知识点的记忆与理解程度，是否能够做到了解识记、灵活运用、设计研判、改进加强等。对于土力学实验过程中的问题，最终目的是要看是否能够做到全面理解，为培养解决土木工程中的复杂工程问题打下基础。在分析教学模式适用性的过程中，根据近年来土木工程专业认证的要求，注重培养学生们的分析应用能力，能够为将来从业过程中解决复杂土木工程问题打下较深的基础。对于能够较好实现原定教学考察目标的方法，在坚持推广的同时还要不断分析并改进，可以根据实际情况融入较新的教育理念，保持一定的思维跨度，不拘泥于惯性思维，使教学效果得到稳步提升。对于未能如期达到教学目标的教学方式，需要仔细分析其中的缘由，及时调整教学思路，根据实际情况重组和优化教学内容，在实施调整方案的同时扬长补短，着力实现持续改进教学模式的目标。

4 结语

土力学实验是该课程的重要组成部分，是培养一位合格工程师的必要途径，有利于提升学生们的动手操作能力。进行实验课教学时，在分组过程中与其他同学密切配合，可以促进在校学生们的团队协作精神和主人翁责任感，从某种角度来看，土力学实验也是学生之间相互交流与探讨的纽带，使每一位同学都能够切实得到实际操作锻炼，培养沟通交流和协作解决问题的能力。在实验过程中，教师通过实验指导，可以与学生们有一个充分交流的过程，此环节能够引导学生注重树立自身成为合格工程师的意识，体现出动手能力对于工科学生的重要地位，学好土力学与其课程实验，可以为将来建造合格工程打下前期基础。如以密度实验为例，其中的一些步骤看似简单，但是如果稍不注意的话也将会产生较大的偏差，这会给后续相关工程设计、工程计算、施工及使用过程中的稳定性带来影响。土力学实验步骤并非一个简单的操作规程，其中存在许多对能力的考验环节，进行土力学实验教学的改革与优化，可以为学生更快更好地掌握土力学知识打下较好的基础，因此相关的教学问题还有必要继续商议与探讨，从而为整体上提高学生们土力学实验学习效率提供一定的帮助。

基金项目：2020年湖南省学位与研究生教育改革研究项目：基于创新实践能力培养的土木工程研究生课程教学改革探索（2020JGYB104）;2020年湖南省普通高等学校教学改革研究项目：基于OBE理念的土木工程专业课程教学模式研究（湘教通〔2020〕232号）;湘潭大学第十一批（2020-2021年度）教学改革研究项目：基于工程认证的地下工程施工技术课程教学改革

參考文献

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