廖燕 劉勇

摘 ? 要：為了解決學(xué)生對理論知識與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的認(rèn)知脫節(jié)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，科學(xué)地安排土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)和要素，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的優(yōu)化。應(yīng)用信息技術(shù)建立信息環(huán)境，獲取、利用信息資源，培養(yǎng)學(xué)生合理利用信息的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)實(shí)踐 ?認(rèn)知脫節(jié) ?信息技術(shù) ?優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G642.423 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0221-03

Abstract： In order to solve the problem of students'cognitive disconnection between theoretical knowledge and experimental practice， we use modern information technology and information resources to scientifically arrange the various links and elements of the geotechnical experimental teaching process in order to realize the optimization of the experimental teaching process.Information technology is applied to establish information environment， acquire and utilize information resources， cultivate students'ability to use information reasonably， and improve students' interest in learning， so as to optimize the experimental teaching effect.

Key Words： Experimental practice; Cognitive disconnection; Information technology; Optimization experiment

1 ?實(shí)驗(yàn)的意義

1.1 實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的意義

實(shí)驗(yàn)在科學(xué)發(fā)展中的重要作用是已毋庸置疑?？梢哉f，沒有實(shí)驗(yàn)，就不會有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在某種意義上也就不可能有現(xiàn)代社會。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的源泉。綜觀自然科學(xué)的整個發(fā)展歷史，任何一個科學(xué)理論的建立和發(fā)展都離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)的佐證。他們或則是直接建立在科學(xué)家們大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、觀察和探索之上;或者是學(xué)者提出了大膽的設(shè)想或理論模型，或在演繹的基礎(chǔ)上提出了理論的預(yù)言;但是不論這樣的理論看起來是多么合理，在數(shù)學(xué)上又完美無缺，但是在得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前，它仍不能成為科學(xué)的定論。因此我們說，科學(xué)理論正確與否必須接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)在教育教學(xué)中的意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指實(shí)踐性教學(xué)的一種組織形式。學(xué)生利用儀器設(shè)備，在人為控制條件下，引起實(shí)驗(yàn)對象的變化，通過觀察、測定和分析，獲得知識與發(fā)展能力。在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中廣泛應(yīng)用。其目的不僅驗(yàn)證書本知識，更著重于培養(yǎng)學(xué)生正確使用儀器設(shè)備，進(jìn)行測試、調(diào)整、分析、綜合和設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、編寫實(shí)驗(yàn)報告等能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)在社會服務(wù)中的意義

土木工程建設(shè)方面，實(shí)驗(yàn)不僅用于建筑材料的質(zhì)量檢查，而且對施工質(zhì)量的檢查驗(yàn)收起做重要作用。在醫(yī)療衛(wèi)生方面，實(shí)驗(yàn)對人體的病理進(jìn)行分析，對病人的病情有比較清楚的認(rèn)識，從而做到對癥下藥?？傊瑢?shí)驗(yàn)在我們?nèi)粘Ｉ钣兄匾饔?。無論是高職院校還是本科院校及科研機(jī)構(gòu)，有效地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓大家真正掌握實(shí)驗(yàn)的目的、原理及方法等就顯得尤為重要。

2 ?土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校的開展現(xiàn)狀

土工試驗(yàn)是土力學(xué)中的基本內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)土力學(xué)是土力學(xué)的一個重要分支，土工試驗(yàn)是土木工程學(xué)習(xí)中必須掌握的基本實(shí)驗(yàn)[1]。由于現(xiàn)場試驗(yàn)原狀土的結(jié)構(gòu)性，土工問題的諸多影響因素是現(xiàn)場原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)和工程原型監(jiān)測成為工程實(shí)踐中不可缺少的一部分。

土工試驗(yàn)之所以重要性，是因?yàn)橹挥型ㄟ^試驗(yàn)才能揭示土作為一種碎散多相地質(zhì)材料的一般和特有的力學(xué)性質(zhì);只有對具體土樣的試驗(yàn)，才能揭示不同類型、不同產(chǎn)地、不同狀態(tài)的不同力學(xué)性質(zhì)，特別是對于非飽和圖、區(qū)域性與、人工復(fù)合土等;試驗(yàn)是確定各種理論和工程設(shè)計參數(shù)的基本手段，試驗(yàn)是驗(yàn)證各種理論的正確性以及實(shí)用性的重要手段;足尺試驗(yàn)、模型試驗(yàn)可以驗(yàn)證土力學(xué)理論和數(shù)值分析計算結(jié)構(gòu)的合理性，也是認(rèn)識和解決實(shí)際工程問題的重要手段;原位試驗(yàn)、原位監(jiān)測直接為土木工程服務(wù)，同時使數(shù)值計算的反算和實(shí)現(xiàn)信息化施工的重要依據(jù)。

所以，土力學(xué)的研究和土工實(shí)踐從來都不能脫離土工實(shí)驗(yàn)工作，它是深入認(rèn)識和發(fā)展完善理論和計算的正確途徑。

2.1 傳統(tǒng)土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

當(dāng)前，高職及本科院校土工實(shí)驗(yàn)從土力學(xué)與地基基礎(chǔ)中分離出來，形成一門單獨(dú)的實(shí)踐性課程。有些高校將土工實(shí)驗(yàn)設(shè)置依附于“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”課程，先講理論后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將理論與實(shí)驗(yàn)脫離開來，嚴(yán)重影響教學(xué)效果[2]。甚至有的高校為了其他課程安排，隨意壓縮實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時及內(nèi)容，只讓學(xué)生做簡單的實(shí)驗(yàn)，或者進(jìn)行一些設(shè)備的認(rèn)識就結(jié)束。以我校為例，建筑工程技術(shù)專業(yè)的土工實(shí)驗(yàn)跟隨土力學(xué)進(jìn)度，但是獨(dú)立開課，實(shí)驗(yàn)課時為6～8學(xué)時。由于土工實(shí)驗(yàn)有其自身的特殊性，實(shí)驗(yàn)過程有諸多的不確定因素，比如土工實(shí)驗(yàn)前試樣的制備，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后含水量的測定，這些都不能拘泥于2學(xué)時或3學(xué)時內(nèi)完成。如果實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)老師沒有事先準(zhǔn)備試樣，需要同學(xué)們動手制備，那么這樣的學(xué)時就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。倉促的時間會造成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)技巧能得不到提高，這些是我從事土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)感得教學(xué)安排最不合理的地方。

2.2 土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

各高校開展土工實(shí)驗(yàn)大都是教師對實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求、實(shí)驗(yàn)儀器講解、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟與方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與小結(jié)等進(jìn)行講解，演示實(shí)驗(yàn)操作過程，同學(xué)們在旁邊觀看[2-3]。殊不知對一個實(shí)驗(yàn)過程相對復(fù)雜的試驗(yàn)，無論你怎么樣講解與演示操作，同學(xué)們都無法很好地將實(shí)驗(yàn)操作步驟了然于心，而且這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還枯燥乏味。一堂實(shí)驗(yàn)課下來，同學(xué)們能夠獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)全過程的人少之又少，根本達(dá)不到教學(xué)效果。

3 ?信息化手段在土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 信息化條件下土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案設(shè)計

由于高校重理論輕實(shí)驗(yàn)，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。學(xué)生被動學(xué)習(xí)，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為達(dá)到較好教學(xué)效果，教師利用信息化手段將QQ、微信、藍(lán)墨云等平臺結(jié)合起來，使土工實(shí)驗(yàn)課程更佳生動形象直觀，讓枯燥的實(shí)驗(yàn)課更具趣味性。具體土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案如圖1所示。

3.2 土工實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

實(shí)驗(yàn)課提前一天，理論課教師將土體三相指標(biāo)的概念及計算題通過QQ、微信或藍(lán)墨云等網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)給學(xué)生，通過學(xué)生的測試結(jié)果分析大家對相關(guān)知識的掌握情況，得出相應(yīng)成績，并將統(tǒng)計好的成績發(fā)給實(shí)驗(yàn)教師。實(shí)驗(yàn)教師準(zhǔn)備器材制備試樣，并將實(shí)驗(yàn)的基本要求、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器使用、實(shí)驗(yàn)步驟及方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，以及實(shí)驗(yàn)過程的操作視頻等通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布給學(xué)生，讓大家實(shí)驗(yàn)課前熟悉實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，真正做到實(shí)驗(yàn)操作前心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生對理論知識的掌握情況和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟悉情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備情況的成績打分。

3.3 實(shí)驗(yàn)課堂的開展

教師組織學(xué)生3～5人分組，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求、目的與內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟與方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及操作視頻等方面的內(nèi)容進(jìn)行相互提問，并互評打分。教師對土工實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器使用及注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)步驟及方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行系統(tǒng)講解，然后開展演示實(shí)驗(yàn)。組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組抽出一名學(xué)生對改組操作實(shí)驗(yàn)全程錄制視頻，然后各組交換視頻并結(jié)合實(shí)驗(yàn)教師發(fā)布的操作視頻進(jìn)行比較，相互打分并說明不足之處。教師在多媒體上播放規(guī)范的操作視頻，對學(xué)生的操作視頻進(jìn)行點(diǎn)評并打分，最后以上五部分按照1∶1∶1∶1∶1的比例匯總成績，得出各小組的最終實(shí)驗(yàn)成績。

4 ?利用信息化條件下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

通過這一年的信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生對土工實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)積極性有很大提高，學(xué)生也逐漸重視并喜歡上實(shí)驗(yàn)，有通過土工實(shí)驗(yàn)解決地基及邊坡工程問題的想法和激情。從被動學(xué)習(xí)到主動探索的大轉(zhuǎn)變，利用信息化對土工實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生們自主學(xué)習(xí)，積極動手，對學(xué)生們的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力有較大的提高。具體體現(xiàn)見表1。

通過兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的效果分析可知，利用信息化教學(xué)手段，學(xué)生優(yōu)秀、良好所占比例大幅度提高，合格及不合格比例顯著降低，數(shù)據(jù)分析結(jié)果見圖2所示。

5 ?結(jié)語

通過信息化教學(xué)手段，充分利用QQ、微信、藍(lán)墨云及多媒體等網(wǎng)絡(luò)平臺，對學(xué)生土工實(shí)驗(yàn)的課前、課中及課后的有效控制，教學(xué)效果顯著，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的積極性、主動性有較大提高，實(shí)驗(yàn)專注度增強(qiáng)。

（2）學(xué)生的動手能力、自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立分析和解決問題的能力有所增強(qiáng)。

（3）與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式比較，信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下學(xué)生成績明顯提高。

由此可見，信息化教學(xué)在其他枯燥乏味的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是可以推廣應(yīng)用的。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙明華.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].3版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.

[2] 余玲玲.土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的思索[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2014（4）：29-31.

[3] 付貴海，鄧宗偉，周斌，等.基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的土工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].中國冶金教育，2013（3）：60-61.