曾召田

（桂林理工大學(xué) 土木與建筑工程學(xué)院，廣西 桂林541004）

土力學(xué)是土木工程專業(yè)重要的理論基礎(chǔ)課之一，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，該課程注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實(shí)踐能力。 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)作為該課程的實(shí)踐部分， 對(duì)于學(xué)生準(zhǔn)確掌握土的工程特性、深入理解土力學(xué)原理、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、增強(qiáng)動(dòng)手能力等起著非常關(guān)鍵的作用。為此，本文根據(jù)筆者近年來(lái)的教學(xué)情況，結(jié)合理工類本科院校土木工程專業(yè)的特點(diǎn)， 剖析了當(dāng)前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，從土力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式等方面提出了一系列改革措施，以切實(shí)提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

1 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

自然界中的土一般經(jīng)歷了長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，其顆粒大小和礦物成分差別甚大，同時(shí)組成土的三相（土粒、水、空氣）之間的數(shù)量比例也不盡相同，土與周圍的水分發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用，因此土具有復(fù)雜的的物理、力學(xué)性質(zhì)，如土具有非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，卸荷后土體變形一般不能完全恢復(fù)，土體強(qiáng)度具有多變性等，土的這些特性一般需要通過(guò)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試研究[1]?？v觀土力學(xué)的發(fā)展歷程，從某種意義上可認(rèn)為土力學(xué)就是土的實(shí)驗(yàn)力學(xué)，土力學(xué)的許多基礎(chǔ)理論都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立的，譬如描述土中水滲流特性的達(dá)西定律。因此，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)為土力學(xué)理論的發(fā)展提供了重要的依據(jù)[2]。

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：其一，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于物理、化學(xué)等其他單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，土力學(xué)中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都來(lái)源于工程實(shí)踐，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)與施工；其二，土力學(xué)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目雖然相互獨(dú)立，可分散進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但所測(cè)土的各項(xiàng)指標(biāo)最終統(tǒng)一于同一個(gè)土樣進(jìn)行綜合分析， 從總體上看又是環(huán)環(huán)相扣、緊密聯(lián)系的[3]。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能夠提高實(shí)際操作水平、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、學(xué)會(huì)分析和解決實(shí)際問(wèn)題。

2 當(dāng)前土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位低，實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少

實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位低是普遍現(xiàn)象，在土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)課從屬于理論課程，沒(méi)有獨(dú)立設(shè)課；（2）實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)偏少，只有8 學(xué)時(shí)；（3）實(shí)驗(yàn)成績(jī)不單獨(dú)考核，通常只作為理論課程平時(shí)成績(jī)的參考（所占比例大致為15～20%），對(duì)整個(gè)課程成績(jī)影響小。

這在客觀上必然導(dǎo)致以下弊端：（1）學(xué)生在思想上不重視實(shí)驗(yàn)課，認(rèn)為土力學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)緊要，只要把理論知識(shí)學(xué)好即可，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情不高，缺乏積極性和主動(dòng)性；（2）實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，導(dǎo)致開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少，部分儀器設(shè)備利用率低；同時(shí)由于學(xué)生人數(shù)較多，學(xué)生缺少重新實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，無(wú)法改正不合理的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告只好編造數(shù)據(jù)或抄襲，不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

2.2 教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新，教學(xué)效率較低

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直沿襲以往的傳統(tǒng)教學(xué)模式[4]，一般分為四個(gè)階段： （1）課前準(zhǔn)備階段——實(shí)驗(yàn)室老師準(zhǔn)備儀器設(shè)備，學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；（2）課堂授課階段——老師課堂講解、示范實(shí)驗(yàn)過(guò)程；（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)階段——學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)；（4）數(shù)據(jù)處理階段：學(xué)生處理數(shù)據(jù)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

這種教學(xué)方式有利于培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)、操作儀器、撰寫報(bào)告等基本實(shí)驗(yàn)素質(zhì)；同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論吻合較好，能較好地配合理論教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)土力學(xué)基本理論的理解與消化。 但是在這種模式下，學(xué)生只能按照教師預(yù)先設(shè)定的步驟被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生獨(dú)立思考和發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。 另外，在教學(xué)過(guò)程中如果指導(dǎo)教師講解詳細(xì)，占用的時(shí)間多，學(xué)生就沒(méi)有充裕時(shí)間來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)動(dòng)手能力；反之，指導(dǎo)老師講得精、簡(jiǎn)，許多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就不知所措，實(shí)驗(yàn)效果也不好。

2.3 實(shí)驗(yàn)室管理單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)和其它課程教學(xué)一樣，需要按實(shí)驗(yàn)課表規(guī)定的項(xiàng)目和時(shí)間進(jìn)行。 由于課時(shí)偏少，大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常采取縮短實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)間、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟或由實(shí)驗(yàn)教師課前先完成幾個(gè)環(huán)節(jié)的操作等方法來(lái)縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。例如，粘性土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)一般縮短實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)間，砂土的比重實(shí)驗(yàn)往往使用搖蕩比重瓶代替砂浴加熱排除空氣這一步驟，而直剪實(shí)驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)等均需實(shí)驗(yàn)室教師事先做大量的準(zhǔn)備工作。 學(xué)生在課堂上只能進(jìn)行幾個(gè)環(huán)節(jié)的操作，不能參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，因此學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)感到很抽象，實(shí)驗(yàn)技能也得不到提高。

同時(shí)，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定，教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單而陳舊；實(shí)驗(yàn)教學(xué)未能及時(shí)引入最新的學(xué)科發(fā)展成就，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置未能與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，不利于全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、綜合分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.4 實(shí)驗(yàn)分散開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)獨(dú)立

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課一直采取比較分散的開(kāi)設(shè)方式，即根據(jù)理論課的授課進(jìn)度，將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目穿插到理論教學(xué)過(guò)程中，如理論課講完了土的物理指標(biāo)，隨即進(jìn)行含水率、比重、密度實(shí)驗(yàn)，講完了粘性土的壓縮性即刻進(jìn)行固結(jié)實(shí)驗(yàn)；這種教學(xué)安排限制了實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)時(shí)間，不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的充分理解和消化。

由于實(shí)驗(yàn)分散開(kāi)設(shè)，每次實(shí)驗(yàn)僅是對(duì)某個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，割裂了各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間的聯(lián)系，使學(xué)生不能從所測(cè)各指標(biāo)應(yīng)統(tǒng)一于同一土樣這一角度來(lái)統(tǒng)籌實(shí)驗(yàn)，造成了和生產(chǎn)實(shí)踐的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生未能真正全面系統(tǒng)地掌握土力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。 由于每次實(shí)驗(yàn)均單獨(dú)取樣，實(shí)驗(yàn)所測(cè)出的指標(biāo)值并不是同一土樣， 無(wú)法對(duì)各指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，不利于學(xué)生對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)的理解。

3 土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

3.1 轉(zhuǎn)變思想觀念，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位

“思想是行動(dòng)的先導(dǎo)”，因此土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵就在于轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生的思想觀念、突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位：（1）摒棄“實(shí)驗(yàn)課附屬于理論課”的舊思想，牢固樹立實(shí)踐第一的觀念，調(diào)動(dòng)一切積極因素，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情；（2）實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)開(kāi)設(shè)，從教學(xué)計(jì)劃上保證對(duì)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視；實(shí)行實(shí)驗(yàn)成績(jī)單獨(dú)計(jì)算，促使學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)課程，從根本上扭轉(zhuǎn)學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課的局面；（3）專職實(shí)驗(yàn)教師與理論教師待遇相同，增加實(shí)驗(yàn)室人員外出培訓(xùn)、參觀和交流機(jī)會(huì)，充分調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教師的工作積極性。

3.2 改變教學(xué)方式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

傳統(tǒng)的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式嚴(yán)重抑制了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率較低，因此必須對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方式進(jìn)行改革，以切實(shí)提高試驗(yàn)教學(xué)效率。 具體來(lái)說(shuō)，主要從以下三方面著手：

（1）利用電化教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課前預(yù)習(xí)非常重要， 預(yù)習(xí)效果的好壞直接影響學(xué)生是否能正常開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。 為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)，我們?cè)趥鹘y(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上引入了電化教學(xué)手段，具體實(shí)施過(guò)程分為三步：第一步，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法、步驟等內(nèi)容；第二步，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件，學(xué)生可隨時(shí)上網(wǎng)瀏覽預(yù)習(xí)；第三步，實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)步驟和注意事項(xiàng)再有針對(duì)性地做講解。 這樣，通過(guò)課本預(yù)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和重點(diǎn)講解，學(xué)生就能直觀、形象地了解實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。同時(shí)也將教師的授課時(shí)間由以往的30 多分鐘縮短到15 分鐘左右，使學(xué)生有了充裕的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量。

（2）集中開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如固結(jié)實(shí)驗(yàn)、顆分實(shí)驗(yàn)等）往往時(shí)間很長(zhǎng)，且各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間有很強(qiáng)的聯(lián)系，如果將原來(lái)的“分散式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為“集中式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即在土力學(xué)理論課程結(jié)束后，每班安排2～3 天時(shí)間集中來(lái)上實(shí)驗(yàn)課，效果非常明顯：A.由于多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目交叉進(jìn)行，節(jié)省了時(shí)間， 提高了工作效率；B 由于所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都在同一個(gè)集中的時(shí)間內(nèi)完成，便于學(xué)生對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

（3）完善實(shí)驗(yàn)考核方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為充分了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，我們逐步完善了實(shí)驗(yàn)考核方法：1）建立嚴(yán)格的預(yù)習(xí)制度——學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，必須獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師檢查合格后，方可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；2）實(shí)行綜合考核制度——對(duì)學(xué)生的每次實(shí)驗(yàn)都從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)安排與操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)方面進(jìn)行綜合考核；3）制定實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)——按照考核的三個(gè)方面制定具體的考核內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)（按百分制計(jì)算）達(dá)不到60 分，實(shí)驗(yàn)課程總成績(jī)?yōu)椴缓细瘛?/p>

3.3 改革管理模式，建設(shè)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生懂得科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性、復(fù)雜性和嚴(yán)密性，必須改革以往的管理模式，建設(shè)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室。 為此，我們采取以下新舉措：

（1）實(shí)驗(yàn)室定時(shí)定期開(kāi)放——時(shí)間為10：00～20:00，學(xué)生自主安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，采取實(shí)驗(yàn)預(yù)約制度，每組人數(shù)為1～2 人，大大增加了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面使學(xué)生在時(shí)間和內(nèi)容上有較大的自主性，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性；另一方面也有利于因材施教，使實(shí)驗(yàn)水平不同的學(xué)生，都能得到合適的指導(dǎo)。

（2）重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程——土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是讓學(xué)生熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、了解土的基本特性，為今后的工作和科研打下良好基礎(chǔ)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要改變“重結(jié)果、輕過(guò)程”的錯(cuò)誤思想，具體要做到以下三點(diǎn)：1）教師的指導(dǎo)和講解內(nèi)容應(yīng)少而精，重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)方法與關(guān)鍵步驟；2）要求學(xué)生正確安裝、調(diào)試儀器，增強(qiáng)學(xué)生操作能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯瘢?）強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)互不相同，嚴(yán)禁互相抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（3） 嚴(yán)格審查實(shí)驗(yàn)報(bào)告——要求學(xué)生當(dāng)堂獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)不合理數(shù)據(jù)要認(rèn)真分析原因并通過(guò)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)及時(shí)改正；經(jīng)實(shí)驗(yàn)教師現(xiàn)場(chǎng)審核，不符合要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)退回重做。

3.4 拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都屬于已經(jīng)被反復(fù)證實(shí)過(guò)的、學(xué)生必須掌握的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)室在此基礎(chǔ)上必須拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增設(shè)一些綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。

實(shí)施過(guò)程如下：（1）在常規(guī)必修實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)增設(shè)一些內(nèi)容新、綜合性強(qiáng)、反映現(xiàn)代科技發(fā)展的選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（2）開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課，并單獨(dú)計(jì)算學(xué)分；（3）實(shí)驗(yàn)室提供便利條件，鼓勵(lì)學(xué)生參與到相關(guān)教師的科研項(xiàng)目或者大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，并給予全面指導(dǎo)；（4）舉辦土力學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造性思維能力；（5）實(shí)驗(yàn)教師、理論課教師共同研究，結(jié)合區(qū)域特色和儀器條件，設(shè)計(jì)一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可供學(xué)生選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段、實(shí)驗(yàn)室管理模式、開(kāi)課方式和成績(jī)考核等方面的改革與創(chuàng)新，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)力爭(zhēng)達(dá)到以下效果：

（1）教師和學(xué)生對(duì)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重視程度得到普遍提高；

（2）改變了學(xué)生消極被動(dòng)實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力；

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。

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