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)的理論性和實踐性，該課程注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力。 土力學(xué)實驗作為該課程的實踐部分， 對于學(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、增強(qiáng)動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， 剖析了當(dāng)前土力學(xué)實驗教學(xué)中存在的主要問題，從土力學(xué)實驗內(nèi)容設(shè)置、 實驗教學(xué)模式等方面提出了一系列改革措施，以切實提高土力學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

1 土力學(xué)實驗教學(xué)的特點

自然界中的土一般經(jīng)歷了長期的地質(zhì)作用，其顆粒大小和礦物成分差別甚大，同時組成土的三相（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室內(nèi)和現(xiàn)場實驗進(jìn)行測試研究[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)就是土的實驗力學(xué)，土力學(xué)的許多基礎(chǔ)理論都是通過實驗建立的，譬如描述土中水滲流特性的達(dá)西定律。因此，土力學(xué)實驗為土力學(xué)理論的發(fā)展提供了重要的依據(jù)[2]。

土力學(xué)實驗教學(xué)具有兩個顯著特點：其一，土力學(xué)實驗不同于物理、化學(xué)等其他單純驗證性實驗，土力學(xué)中的每一個實驗項目都來源于工程實踐，其實驗結(jié)果可直接應(yīng)用于工程設(shè)計與施工；其二，土力學(xué)中的每個實驗項目雖然相互獨立，可分散進(jìn)行實驗，但所測土的各項指標(biāo)最終統(tǒng)一于同一個土樣進(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)生通過該課程的學(xué)習(xí)，能夠提高實際操作水平、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、學(xué)會分析和解決實際問題。

2 當(dāng)前土力學(xué)實驗教學(xué)中存在的主要問題

2.1 實驗教學(xué)地位低，實驗課時偏少

實驗教學(xué)地位低是普遍現(xiàn)象，在土力學(xué)實驗教學(xué)中主要表現(xiàn)在三個方面：（1）實驗課從屬于理論課程，沒有獨立設(shè)課；（2）實驗課時數(shù)偏少，只有8 學(xué)時；（3）實驗成績不單獨考核，通常只作為理論課程平時成績的參考（所占比例大致為15～20%），對整個課程成績影響小。

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驗課，認(rèn)為土力學(xué)實驗無關(guān)緊要，只要把理論知識學(xué)好即可，導(dǎo)致學(xué)生的實驗熱情不高，缺乏積極性和主動性；（2）實驗課時少，導(dǎo)致開設(shè)實驗項目偏少，部分儀器設(shè)備利用率低；同時由于學(xué)生人數(shù)較多，學(xué)生缺少重新實驗的機(jī)會，無法改正不合理的數(shù)據(jù)，實驗報告只好編造數(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)實驗教學(xué)一直沿襲以往的傳統(tǒng)教學(xué)模式[4]，一般分為四個階段： （1）課前準(zhǔn)備階段——實驗室老師準(zhǔn)備儀器設(shè)備，學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容；（2）課堂授課階段——老師課堂講解、示范實驗過程；（3）學(xué)生實驗階段——學(xué)生分組實驗，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)、撰寫實驗報告。

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、撰寫報告等基本實驗素質(zhì)；同時由于實驗結(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)定的步驟被動地完成實驗，不利于調(diào)動學(xué)生獨立思考和發(fā)揮學(xué)生的主動性。 另外，在教學(xué)過程中如果指導(dǎo)教師講解詳細(xì)，占用的時間多，學(xué)生就沒有充裕時間來完成實驗，不利于培養(yǎng)動手能力；反之，指導(dǎo)老師講得精、簡，許多學(xué)生在實驗過程中就不知所措，實驗效果也不好。

2.3 實驗室管理單一，實驗內(nèi)容陳舊

土力學(xué)實驗和其它課程教學(xué)一樣，需要按實驗課表規(guī)定的項目和時間進(jìn)行。 由于課時偏少，大部分實驗項目通常采取縮短實驗觀測時間、簡化實驗步驟或由實驗教師課前先完成幾個環(huán)節(jié)的操作等方法來縮短實驗時間。例如，粘性土的固結(jié)實驗一般縮短實驗觀測時間，砂土的比重實驗往往使用搖蕩比重瓶代替砂浴加熱排除空氣這一步驟，而直剪實驗、壓縮實驗等均需實驗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)行幾個環(huán)節(jié)的操作，不能參與實驗的全過程，因此學(xué)生對整個實驗感到很抽象，實驗技能也得不到提高。

同時，土力學(xué)實驗項目都是常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)的測定，教學(xué)內(nèi)容簡單而陳舊；實驗教學(xué)未能及時引入最新的學(xué)科發(fā)展成就，實驗項目的設(shè)置未能與工程實踐緊密結(jié)合，不利于全面培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力、綜合分析和解決實際問題的能力。

2.4 實驗分散開設(shè)，實驗項目相對獨立

土力學(xué)實驗課一直采取比較分散的開設(shè)方式，即根據(jù)理論課的授課進(jìn)度，將幾個實驗項目穿插到理論教學(xué)過程中，如理論課講完了土的物理指標(biāo)，隨即進(jìn)行含水率、比重、密度實驗，講完了粘性土的壓縮性即刻進(jìn)行固結(jié)實驗；這種教學(xué)安排限制了實驗課的開設(shè)時間，不利于學(xué)生對實驗內(nèi)容的充分理解和消化。

由于實驗分散開設(shè)，每次實驗僅是對某個指標(biāo)進(jìn)行測定，割裂了各個實驗項目間的聯(lián)系，使學(xué)生不能從所測各指標(biāo)應(yīng)統(tǒng)一于同一土樣這一角度來統(tǒng)籌實驗，造成了和生產(chǎn)實踐的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生未能真正全面系統(tǒng)地掌握土力學(xué)實驗知識。 由于每次實驗均單獨取樣，實驗所測出的指標(biāo)值并不是同一土樣， 無法對各指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，不利于學(xué)生對土的物理力學(xué)性質(zhì)的理解。

3 土力學(xué)實驗教學(xué)改革措施

3.1 轉(zhuǎn)變思想觀念，突出實驗教學(xué)地位

“思想是行動的先導(dǎo)”，因此土力學(xué)實驗教學(xué)改革的關(guān)鍵就在于轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生的思想觀念、突出實驗教學(xué)的地位：（1）摒棄“實驗課附屬于理論課”的舊思想，牢固樹立實踐第一的觀念，調(diào)動一切積極因素，激發(fā)學(xué)生實驗熱情；（2）實驗課單獨開設(shè)，從教學(xué)計劃上保證對土力學(xué)實驗教學(xué)的重視；實行實驗成績單獨計算，促使學(xué)生認(rèn)真完成實驗課程，從根本上扭轉(zhuǎn)學(xué)生不重視實驗課的局面；（3）專職實驗教師與理論教師待遇相同，增加實驗室人員外出培訓(xùn)、參觀和交流機(jī)會，充分調(diào)動實驗教師的工作積極性。

3.2 改變教學(xué)方式，提高實驗教學(xué)效率

傳統(tǒng)的土力學(xué)實驗教學(xué)模式嚴(yán)重抑制了學(xué)生的主觀能動性，造成實驗教學(xué)效率較低，因此必須對現(xiàn)有的教學(xué)方式進(jìn)行改革，以切實提高試驗教學(xué)效率。 具體來說，主要從以下三方面著手：

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

（2）集中開設(shè)實驗，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力。土力學(xué)實驗課程中的一些實驗項目（如固結(jié)實驗、顆分實驗等）往往時間很長，且各個實驗項目之間有很強(qiáng)的聯(lián)系，如果將原來的“分散式”實驗教學(xué)改革為“集中式”實驗教學(xué)，即在土力學(xué)理論課程結(jié)束后，每班安排2～3 天時間集中來上實驗課，效果非常明顯：A.由于多個實驗項目交叉進(jìn)行，節(jié)省了時間， 提高了工作效率；B 由于所有實驗項目都在同一個集中的時間內(nèi)完成，便于學(xué)生對所得實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

（3）完善實驗考核方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為充分了解學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)動態(tài)，我們逐步完善了實驗考核方法：1）建立嚴(yán)格的預(yù)習(xí)制度——學(xué)生在進(jìn)行實驗前，必須獨立完成實驗預(yù)習(xí)報告，經(jīng)實驗指導(dǎo)老師檢查合格后，方可開始實驗；2）實行綜合考核制度——對學(xué)生的每次實驗都從實驗預(yù)習(xí)、實驗安排與操作、實驗報告三個方面進(jìn)行綜合考核；3）制定實驗成績評分標(biāo)準(zhǔn)——按照考核的三個方面制定具體的考核內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，實驗成績（按百分制計算）達(dá)不到60 分，實驗課程總成績?yōu)椴缓细瘛?/p>

3.3 改革管理模式，建設(shè)開放型實驗室

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力，使學(xué)生懂得科學(xué)實驗過程的嚴(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)開放型實驗室。 為此，我們采取以下新舉措：

（1）實驗室定時定期開放——時間為10：00～20:00，學(xué)生自主安排實驗時間，采取實驗預(yù)約制度，每組人數(shù)為1～2 人，大大增加了學(xué)生的動手機(jī)會。開放式實驗教學(xué)一方面使學(xué)生在時間和內(nèi)容上有較大的自主性，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性；另一方面也有利于因材施教，使實驗水平不同的學(xué)生，都能得到合適的指導(dǎo)。

（2）重視實驗過程——土力學(xué)實驗教學(xué)的目的是讓學(xué)生熟悉整個實驗過程、了解土的基本特性，為今后的工作和科研打下良好基礎(chǔ)，因此實驗教學(xué)中要改變“重結(jié)果、輕過程”的錯誤思想，具體要做到以下三點：1）教師的指導(dǎo)和講解內(nèi)容應(yīng)少而精，重點放在實驗方法與關(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)實驗結(jié)果應(yīng)互不相同，嚴(yán)禁互相抄襲實驗數(shù)據(jù)。

（3） 嚴(yán)格審查實驗報告——要求學(xué)生當(dāng)堂獨立完成實驗報告，對不合理數(shù)據(jù)要認(rèn)真分析原因并通過補(bǔ)做實驗及時改正；經(jīng)實驗教師現(xiàn)場審核，不符合要求的實驗報告應(yīng)退回重做。

3.4 拓展實驗內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生實驗熱情

土力學(xué)實驗內(nèi)容都屬于已經(jīng)被反復(fù)證實過的、學(xué)生必須掌握的驗證性實驗。 實驗室在此基礎(chǔ)上必須拓展實驗內(nèi)容，增設(shè)一些綜合設(shè)計實驗，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的實驗熱情。

實施過程如下：（1）在常規(guī)必修實驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)增設(shè)一些內(nèi)容新、綜合性強(qiáng)、反映現(xiàn)代科技發(fā)展的選修實驗項目；（2）開設(shè)實驗選修課，并單獨計算學(xué)分；（3）實驗室提供便利條件，鼓勵學(xué)生參與到相關(guān)教師的科研項目或者大學(xué)生創(chuàng)新項目，并給予全面指導(dǎo)；（4）舉辦土力學(xué)實驗技能競賽，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造性思維能力；（5）實驗教師、理論課教師共同研究，結(jié)合區(qū)域特色和儀器條件，設(shè)計一些創(chuàng)新性實驗項目可供學(xué)生選擇。

4 結(jié)語

通過對土力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段、實驗室管理模式、開課方式和成績考核等方面的改革與創(chuàng)新，土力學(xué)實驗教學(xué)力爭達(dá)到以下效果：

（1）教師和學(xué)生對土力學(xué)實驗課的重視程度得到普遍提高；

（2）改變了學(xué)生消極被動實驗的狀態(tài)，使學(xué)生對實驗產(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)生的動手能力；

（3）實驗教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高。

［1］吳同情,許年春,呂慶江.“土力學(xué)”實驗教學(xué)改革探討[J].中國電力教育,2010(18):140-141.

［2］侍倩.土工試驗與測試技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

［3］孫曉明.土力學(xué)實驗課程教學(xué)方法的研究與改革[J].黑龍江教育:高教研究與評估,2006(11):59-60.

［4］莫振龍.“土力學(xué)”實驗課教學(xué)中的幾點思考[J].科技廣場,2007(4):159-160.