劉勇健 鄧滸標 梁文添 梁仕華 龍躍凌

摘要：以廣東工業(yè)大學土力學實驗教學改革與實踐為例，對比分析了3種考核模式的特點和教學效果。研究表明，傳統(tǒng)的教學與考核模式（考核模式Ⅰ“平時成績+實驗報告”），容易形成千篇一律的實驗報告，難以達到預期的教學效果?？己四Ｊ舰颍ㄆ綍r成績+實驗報告+考試），加入了實驗考試后，實驗成績分布和教學效果明顯改善。實驗考核可調(diào)動學生對實踐的興趣，提高動手能力?！耙龑?設(shè)計-實驗-報告”四環(huán)節(jié)實驗教學過程和全程考試模式（考核模式Ⅲ），符合“以學生為中心，以成果為導向”的工程教育理念，教學與考核雙管齊下，能獲得理想的實驗教學效果。

關(guān)鍵詞：土力學實驗;考核模式;教學改革;教學效果

中圖分類號：G642.0?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2021）02-0134-06

土力學為土木工程、道路橋梁與渡河工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。土力學以多相介質(zhì)——土為研究對象。我國現(xiàn)行的《土工試驗方法標準》包括了土的含水量、密度、固結(jié)、滲透、直接剪切、三軸實驗等30多個實驗項目，測試土體在不同種試驗條件下的特性指標[1-2]。土力學實驗是土力學理論研究的基石，為工程設(shè)計和施工提供巖土技術(shù)參數(shù)，是土力學理論與工程建設(shè)之間的“橋梁”[3-4]。

作為一名合格的土木工程師必須具備堅實的土力學基礎(chǔ)和過硬的實踐能力。土力學實驗是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。實驗考核是檢驗“教”與“學”效果的有效手段，可為教師提供第一手教學信息，了解學生的學習情況，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整和完善教學內(nèi)容和方法，激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性[5-6]。工程教育認證把實驗教學列為重點考察內(nèi)容之一，強調(diào)建設(shè)完整的實踐教學體系和合理的考核模式。通過實驗不僅要求學生加深對土力學原理的理解，更重要的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和工程素養(yǎng)，提高實踐能力和創(chuàng)新能力，為合格的土木工程師奠定堅實的土力學基礎(chǔ)。如何提高實驗課的教學質(zhì)量，讓學生真正投入到實驗中，規(guī)范操作儀器，獨立完成實驗報告（總結(jié)），實現(xiàn)預期的實驗教學目標，筆者結(jié)合長期土力學實驗教學經(jīng)歷，分析實驗教學中存在的問題，從實驗教學大綱、實驗項目、教學與考核模式等方面著手進行了系列改革，對比分析了3種考核模式的特點和教學效果，旨在完善課程考核體系，提高實驗教學質(zhì)量。

一、實驗教學與考核存在的問題

（一）實驗操作時間短，動手能力不強

各院校本科土力學實驗大多為6～10學時，實驗項目包括土的界限含水量、土的顆粒分析、固結(jié)、直剪、滲透試驗，個別院校開設(shè)了擊實試驗和三軸試驗。通常一個實驗為2個學時，在實驗課堂90分鐘內(nèi)，教師首先對試驗原理、操作要點和注意事項進行講解，然后示范，再留時間給學生做實驗。因此，實驗過程不能嚴格按規(guī)程進行，如黏土的固結(jié)試驗，按《土工試驗標準》每級荷載作用時間為24小時，而實驗教學加載時間僅為5～8分鐘，因時間大大縮短容易造成實驗結(jié)果嚴重失真。此外，由于實驗設(shè)備限制，一般3～5人一組，實際動手操作時間短，動手能力不強，實驗教學效果大打折扣[7-8]。

（二）綜合性實驗少，創(chuàng)新能力薄弱

受土力學實驗課時限制，主要進行兩類試驗：第一類是土的含水量、土的密度、液限塑限、滲透系數(shù)等物理性質(zhì)指標測定;第二類是土體抗剪強度和壓縮系數(shù)等力學指標測定[9-10]。實驗計劃、內(nèi)容、要求和操作步驟格式化、標準化，千篇一律的實驗報告成常態(tài)。實驗項目設(shè)置以基礎(chǔ)性實驗為主，綜合性創(chuàng)新性實驗少。土的物理力學指標不是獨立的，參數(shù)間有著內(nèi)在關(guān)聯(lián)，僅憑分散的幾次實驗，學生很難建立起對土的參數(shù)指標間的內(nèi)在聯(lián)系，難以全面掌握土的工程性質(zhì)，分析巖土問題，表現(xiàn)為創(chuàng)新能力薄弱。

（三）教學與考核模式單一，教學效果欠佳

傳統(tǒng)的實驗教學模式： 教師先集中講授實驗原理、內(nèi)容、方法、要點，再操作示范。學生分組完成實驗操作、數(shù)據(jù)記錄，實驗報告。教師站著講，學生坐著聽;教師演示，學生圍觀，在“聽與看”模式中，教師處于主導地位，學生處于被動狀態(tài)，實驗過程比較沉悶。學生容易形成錯覺：不預習也能實驗，不做實驗也能完成實驗報告;實驗課只是“依樣畫葫蘆”地完成實驗，實驗數(shù)據(jù)雷同，實驗報告千篇一律。甚至還形成了不動手做實驗，抄實驗數(shù)據(jù)也有可能得高分等錯誤認識。綜上所述，不合理的評分方式一定程度挫傷了認真完成實驗的學生的積極性;單一的教學與考核模式無法激發(fā)學生動手實驗與分析問題的能動性，不能達到預期的教學目標和效果。

為解決上述問題，各高校采取了多種改革措施，如湖南科技大學強調(diào)過程考核設(shè)置的多樣性，以加強學生創(chuàng)新能力考核;中國礦業(yè)大學通過對實驗材料、實驗過程和時間進行標準化考核，建立了規(guī)范化的土力學實驗考核模式;北京科技大學根據(jù)工程教育認證標準制定了細則，將定量考核（80%）與定性考核（20%）相結(jié)合;唐山學院等高校采取將預習成績、實驗報告成績和期末考試成績?nèi)糠志C合的考核模式，以此提高實驗教學效果[7-10]。

二、土力學實驗教學與考核模式改革

廣東工業(yè)大學土力學實驗為一門獨立開設(shè)的實驗課程，0.5學分。近年來，嘗試了3種土力學實驗教學與考核模式。

（一）考核模式Ⅰ（平時成績+實驗報告）

考核模式Ⅰ：平時成績占50%，實驗報告占50%。平時成績包括實驗預習（10%）、實驗操作（40%）和實驗態(tài)度（10%）。實驗預習包括閱讀實驗指導書和報告書，了解實驗目的、原理、方法、操作要點，以及儀器和實驗報告要求。實驗操作主要考查學生的動手能力，實驗思路是否清晰，實驗操作是否正確規(guī)范，能否發(fā)現(xiàn)問題并及時糾正，實驗數(shù)據(jù)采集是否完整。實驗態(tài)度主要考查考勤情況、實驗過程的認真態(tài)度，以及對儀器和環(huán)境的愛護情況。實驗報告主要考查數(shù)據(jù)、文字、圖表的準確性，以及格式的規(guī)范性。實驗預習、實驗操作、實驗態(tài)度和實驗報告各項均分為A、B、C、D、E五個等級，將各指標得分乘以相應權(quán)重后的總和，即為實驗總成績。

（二）考核模式Ⅱ（平時成績+實驗報告+考試）

考核模式Ⅱ：平時成績占30%，實驗報告占40%，實驗考試占30%。平時成績和實驗報告與模式Ⅰ要求相同。考試分操作考試和筆試，實際操作考試涵蓋本學期做過的基礎(chǔ)

實驗和綜合性實驗，內(nèi)容為某個實驗項目中的一個或幾個指標的測試;要求學生擬定實驗方案，獨立操作與處理數(shù)據(jù)，得到實驗結(jié)果。簡要介紹實驗背景，匯報實驗結(jié)果，若實驗結(jié)果不理想需要分析實驗誤差或?qū)嶒炇〉脑?。筆試以填空和簡答題為主，考查實驗現(xiàn)象描述、實驗步驟、實驗原理和注意事項等基本知識;計算題主要考查學生對實驗資料的分析處理能力;實驗設(shè)計題則側(cè)重考查學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

（三）考核模式Ⅲ（“四環(huán)節(jié)”教學方式 +“全程”考核模式）

考核模式Ⅲ是一種以學生為中心，以能力考核為導向的教學與考核模式，即“引導-設(shè)計-實驗-報告”四環(huán)節(jié)實驗教學和全程考試模式?！耙龑?考核”環(huán)節(jié)占比10%，教師課前在線布置預習任務(wù)，實驗前讓學生講述實驗原理、方法、步驟及問題。教師將學生講錯的或解釋不全的部分加以引導糾正，主要考查學生的預習和實驗準備情況。“設(shè)計+考核”環(huán)節(jié)占比10%，學生自行設(shè)計實驗方案、方法和步驟，避免不假思索地展開實驗，主要考查實驗方案的合理性。“實驗+考核”環(huán)節(jié)占比20%，重點考查學生實驗操作的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄的完整性和任務(wù)完成情況?！皥蟾?考核”環(huán)節(jié)占比30%，實驗結(jié)束后，學生處理數(shù)據(jù)、撰寫實驗報告，繪制成果圖和表?；诠こ贪咐脑O(shè)計型綜合型實驗分為黏性土試驗和無黏性土試驗兩個方向，最終以實驗報告（或小論文）的形式呈現(xiàn)實驗成果，內(nèi)容包括工程背景、試驗內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果、誤差分析、體會和建議，主要考查學生撰寫實驗報告、小論文，以及分析問題的能力?！耙龑?設(shè)計-實驗-報告”教學模式，教學與考核雙管齊下，層層推進，可綜合考查學生的實驗設(shè)計能力、實驗操作能力、觀察與分析問題能力、數(shù)據(jù)處理與圖表制作能力、文字表達能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，以及團隊協(xié)作能力，以期實現(xiàn)預期的實驗教學目標。

三、不同考核模式下的教學效果分析

廣東工業(yè)大學在土木工程、道路橋梁與渡河工程、城市地下空間工程專業(yè)開設(shè)土力學實驗課。在開學第一堂土力學課上，教師詳細說明實驗考核要求，讓學生了解教學目標、考核方式及要求，同時收集學生對考核的意見與建議，以便及時調(diào)整和改進。近年來，學校對土力學實驗課程的考核模式進行了改革，近4年土木工程專業(yè)考核模式和教學效果對比如表1所示，不同考核模式下的成績分布、實驗操作參與度和滿意度調(diào)查分析，可反映出不同考核模式的調(diào)控作用和教學效果。

（一）實驗成績分布

圖1為土木工程2014—2017級4個年級土力學實驗考核成績分布圖。圖1（a） 為2014級6個班采用考核模式Ⅰ的成績分布，平時成績和實驗報告各占總成績的50%。從2014級的土力學實驗成績分布圖可看出，實驗總成績主要集中在70～89之間，占比超過90%，大于90小于69的人數(shù)很少。該考核模式

存在實驗報告雷同現(xiàn)象，平時成績區(qū)分不明顯，因此，總評成績的區(qū)分度較小。

圖1（b）為2015級分別按考核模式Ⅰ和模式Ⅱ得到的土力學實驗成績分布圖，考核模式Ⅰ以平時成績和實驗報告為主要依據(jù)，全體學生成績均大于70分，成績分布趨同;考核模式Ⅱ高分段和低分段學生均不少，出現(xiàn)兩極分化，加入實驗考試后，實驗成績呈良性正態(tài)分布。此外，筆試成績明顯優(yōu)于操作考試成績，反映出學生答題能力高于實踐動手能力，實驗考試給想偷懶的個別學生敲響了警鐘，有一定督促作用。

圖1（c）為2016級、2017級采用考核模式Ⅲ的成績分布圖，成績的優(yōu)良率提高，實驗成績能客觀反映實驗完成質(zhì)量。這是由于土力學省級精品資源共享課程建設(shè)，促進了實驗教學改革，增加了實驗項目的綜合性和創(chuàng)新性。在實驗前布置實驗預備任務(wù)，了解工程背景和各參數(shù)的重要性，學生帶著工程問題和考核要求進行實驗，其實驗細心程度和報告質(zhì)量整體提高，實驗教學效果良好，學生的獲得感增強。

（二）實驗操作參與度分析

土力學實驗教學表明，凡需要進行實驗考試的學期，學生的學習態(tài)度和投入時間明顯不一樣，特別是要進行操作考核時，學生在實驗過程中表現(xiàn)出了較強的主觀能動性，敷衍了事和抄襲現(xiàn)象大大減少，實驗操作參與度極大提高?！耙龑?設(shè)計-實驗-報告”四環(huán)節(jié)實驗教學過程和全程考試模式，有助于形成良好的實踐學習氛圍。經(jīng)過一學期的實驗實操訓練，學生的動手能力、創(chuàng)新能力和鉆研精神極大提高。根據(jù)考試情況分析，筆試成績普遍較理想，僅少數(shù)不及格;部分學生對實驗操作考試有畏難情緒，動手能力相對較弱，需要特別加強實驗過程中的實操訓練。由于考試具有良好的調(diào)控作用，操作考試很有必要，對于督促學生練好土力學基本功有積極作用。

（三） 教學效果問卷分析

為了積累實驗教學經(jīng)驗，進一步完善教學與考核模式，為深化改革提供依據(jù)，對3種實驗考核模式的教學效果展開問卷調(diào)查。從教學內(nèi)容、完成情況、興趣、成績分布、實驗掌握情況和滿意度6個方面設(shè)計指標，將每個指標劃分為3個等級，3種模式各指標A等級統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。模式Ⅰ實驗準時完成達98%～100%，分別測試土的物理力學指標（土的界限含水量、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)、內(nèi)摩擦角和黏聚力），實驗教學內(nèi)容單一，教師示范實驗步驟， 學生 “依樣畫葫蘆”地完成實驗，存在實驗報告雷同現(xiàn)象。模式Ⅱ和模式Ⅲ，實驗難度加大，所需實驗時間相應延長。問卷分析表明，采用模式Ⅰ開展實驗教學，部分學生未體會到實驗對于激發(fā)興趣，培養(yǎng)動手操作和分析問題能力的促進作用，在實驗過程中有偷懶傾向。調(diào)查問卷顯示，實驗成績和教學效果滿意度模式Ⅲ最佳，模式Ⅱ次之，模式Ⅰ相對較差，一定程度上反映了3種考核模式的教學效果差異。

四、結(jié)語

文章對比分析了不同考核模式的特點和教學效果。研究表明，傳統(tǒng)的實驗教學與考核模式Ⅰ存在部分學生

機械完成實驗與數(shù)據(jù)處理、實驗報告千篇一律等偷懶現(xiàn)象。加入實驗考試后，模式Ⅱ的教學效果明顯優(yōu)于模式Ⅰ，實驗考核起到了杠桿調(diào)節(jié)作用，激發(fā)了學生的實踐熱情。操作考試影響最顯著，操作考試與筆試可優(yōu)勢互補，在實驗課教學效果調(diào)控方面均發(fā)揮了積極作用?！耙龑?設(shè)計-實驗-報告”四環(huán)節(jié)實驗教學過程和全程考試模式（模式Ⅲ），教學與考核雙管齊下，層層遞進，有助于提升學生參與實驗的主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)大學生的實踐能力和創(chuàng)新能力?？己四Ｊ舰笈c工程結(jié)合較緊密，符合“以學生為中心，以能力培養(yǎng)為目標，以學習成果為導向”的當代工程教育理念要求，可收到良好的實驗教學效果。參考文獻：

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Reform of soil mechanics experiment teaching and assessment mode

LIU Yongjian， DENG Hubiao， LIANG Wentian， LIANG Shihua， LONG Yueling

（School of Civil and Transportation Engineering， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， P. R. China）

Abstract：

Taking the reform of soil mechanics experiment teaching in Guangdong University of Technology as an example， the characteristics and teaching effects of the three experimental assessment modes are compared and analyzed. The traditional teaching and assessment mode （the assessment mode I is based on the normal performance + experimental report）， and the formation of the stereotyped experimental report cannot achieve the expected teaching effect. The assessment mode II includes normal performance， experimental report experimental， examinations， and the distribution of experimental results and teaching effects have been significantly improved. The results show that the test of experiment can adjust the students interest in practice， cultivate hands-on ability， and the impact of the operation test is particularly significant. The guide-design-experiment-report four-part experimental teaching process and the whole-test mode （the assessment mode III） are in line with the student-centered， results-oriented engineering education concept， which can achieve the desired experimental teaching effect.

Key words：

soil mechanics experiment; assessment mode; teaching reform; teaching effect

（責任編輯 梁遠華）