土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324〔2022〕34-0262-02

土力學(xué)是研究土的變形、強(qiáng)度和滲流特性的科學(xué)，是高等院校地質(zhì)項(xiàng)目、水利項(xiàng)目、土木項(xiàng)目等專業(yè)的專業(yè)根底主干課程，其既有理論性，又特別強(qiáng)調(diào)實(shí)踐。土工實(shí)驗(yàn)是土力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)的重要組成局部，通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，不僅有助于學(xué)好課程，且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科研應(yīng)用能力，養(yǎng)成做事嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和實(shí)踐能力，為今后更好地效勞社會(huì)奠定較為堅(jiān)實(shí)的根底，有著專業(yè)理論課教學(xué)無(wú)法替代的作用[1-3]。但是長(zhǎng)期形成的一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)就是課程偏重理論教學(xué)，輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)，而理論與實(shí)踐是密不可分的，只有二者緊密結(jié)合才能促進(jìn)教學(xué)效果的穩(wěn)固和提高。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)條件有待改善。由于實(shí)驗(yàn)條件不具備，前些年土力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本無(wú)法開(kāi)出，近幾年雖盡力開(kāi)出一些，但實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)較少，分組少，多是集體進(jìn)行，學(xué)生不能獨(dú)立操作；儀器設(shè)備相對(duì)落后，有的破損嚴(yán)重也不能及時(shí)維修或更新更換。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍缺人，沒(méi)有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師。土力學(xué)是我校水利學(xué)院各專業(yè)重點(diǎn)建設(shè)的課程之一，配備有教授、副教授和講師職稱，年富力強(qiáng)的多名任課教師，課程師資力量比擬雄厚?，F(xiàn)有不少年輕教師，理論教學(xué)能力強(qiáng)，但不足必須的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ械纳踔翆?duì)這方面實(shí)驗(yàn)接觸不多，水平尚不夠?qū)I(yè)，以前的實(shí)驗(yàn)教師年齡老化，當(dāng)前短少新的合格的實(shí)驗(yàn)教師。

3.教學(xué)體系陳舊，不足實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。土力學(xué)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程依附并受限于理論課教學(xué)，不能自成獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系?？倢W(xué)時(shí)40，其中理論講授32課時(shí)，開(kāi)設(shè)8學(xué)時(shí)的根底性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)大多沒(méi)有新意，學(xué)生多是照著做做，發(fā)明性不強(qiáng)。無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)課來(lái)進(jìn)一步理解并穩(wěn)固所學(xué)的知識(shí)。所用的實(shí)習(xí)教案與指導(dǎo)書(shū)多年來(lái)一直沿用其他院系所編，不足合乎我院專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室具體情況的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。指導(dǎo)書(shū)與實(shí)際儀器和項(xiàng)目實(shí)踐脫節(jié)，沒(méi)有特色，另外內(nèi)容比擬陳舊，僅包括局部根底實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容不新、不精，學(xué)生憑此指導(dǎo)書(shū)難以到達(dá)學(xué)習(xí)目的。

4.學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不夠重視。學(xué)生在思想上對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視，認(rèn)為土力學(xué)實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的從屬局部，實(shí)驗(yàn)就是玩玩泥巴而已，科技含量不高，對(duì)土力學(xué)課程學(xué)習(xí)沒(méi)有太大的意義。

5.實(shí)驗(yàn)考核規(guī)范不健全，量化難。因多名學(xué)生在一組，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，同組的同學(xué)寫(xiě)的報(bào)告都一樣，實(shí)驗(yàn)成績(jī)無(wú)法給出或非常粗略。目前實(shí)驗(yàn)成績(jī)按實(shí)驗(yàn)報(bào)告以百分制確定，占土力學(xué)課程總成績(jī)的10%甚至更少，這也不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不能全面、科學(xué)地反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。

6.實(shí)驗(yàn)室管理不好，實(shí)驗(yàn)室資源未實(shí)現(xiàn)共享。局部教師從事科研工作購(gòu)買(mǎi)了較多的設(shè)備和儀器，占用了實(shí)驗(yàn)室的空間，但是不能為廣闊師生充沛利用，不僅嚴(yán)重影響科研水平的提升和科研成果的產(chǎn)出，且導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室擁擠、混亂，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境受限。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，我校出臺(tái)了一系列政策措施，如引進(jìn)大量專業(yè)人才、購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、倡導(dǎo)創(chuàng)新，為土力學(xué)實(shí)驗(yàn)改革帶來(lái)了難得的機(jī)遇。為此我們發(fā)展了土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索實(shí)踐。

1.加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)力度。為了保證每個(gè)學(xué)生都能有親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)機(jī)，我院積極爭(zhēng)取學(xué)校和其他方面的資金投入，增加了土工實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)分組增多，每個(gè)小組人數(shù)有所減少，每個(gè)學(xué)生根本能動(dòng)手操作。

2.充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍，配備專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師。配備專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師可以在有限學(xué)時(shí)內(nèi)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間，重視對(duì)每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整準(zhǔn)確填寫(xiě)的指導(dǎo)。近幾年，學(xué)院積極引進(jìn)了多名博士人才，提高了專職專業(yè)程度，一定程度緩解了師資缺乏的壓力。同時(shí)還應(yīng)該定期組織實(shí)驗(yàn)人員加入有關(guān)單位舉辦的相關(guān)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，著實(shí)提高教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，并到重點(diǎn)院校參觀、交流，特別是要去那些實(shí)驗(yàn)教學(xué)做得好的院校，學(xué)習(xí)他們的成功經(jīng)驗(yàn)，以加快開(kāi)展步伐，目前這方面工作做的還很少、很不夠，尚需努力。

3.開(kāi)創(chuàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，實(shí)行實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理的政策。爭(zhēng)取開(kāi)出較多的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)和豐盛實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，重組實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，確定逐步建立由根底實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究實(shí)驗(yàn)三塊教學(xué)新體系[4]。〔1〕根底實(shí)驗(yàn)〔8個(gè)學(xué)時(shí)〕。①根本物理性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)：包括含水率，密度，比重；②顆粒分析實(shí)驗(yàn)：粒徑≥0.075mm的篩分法、粒徑③液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)土樣液塑限；④直接剪切試驗(yàn)；⑤單向壓縮試驗(yàn)；⑥滲透試驗(yàn)〔考慮水利類學(xué)科的特點(diǎn)，需要測(cè)定土的滲透性〕。〔2〕綜合實(shí)驗(yàn)。黃土廣泛分布于我國(guó)西北華北地區(qū)，僅在山西面積約3.5萬(wàn)km2，占全省面積的22.4%，具有大孔隙性、水敏性和濕陷性等特殊性質(zhì)。以我省廣泛分布的黃土，結(jié)合黃土項(xiàng)目實(shí)踐為研究對(duì)象發(fā)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。①典型黃土地基土體的土工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；②典型黃土邊坡土體的土工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；③黃土渠系及壩體的土工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析。〔3〕創(chuàng)新性研究實(shí)驗(yàn)。充沛利用實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，申請(qǐng)學(xué)?；?qū)W院的“大學(xué)生科研訓(xùn)練與創(chuàng)新方案〞的資助。獲得資助后，學(xué)生自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)劃、自主完成試驗(yàn)，老師只作側(cè)面指導(dǎo)，讓學(xué)生在充斥知識(shí)性、科學(xué)性、趣味性的活動(dòng)中領(lǐng)悟課內(nèi)教學(xué)來(lái)不及深究的奧秘。還可以通過(guò)小創(chuàng)造、小制作和小實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，學(xué)生從中受到鼓勵(lì)、啟發(fā)，產(chǎn)生聯(lián)想、靈感，增添創(chuàng)新的意向，訓(xùn)練和培養(yǎng)了他們的發(fā)明性思維。這樣為學(xué)生提供更多的動(dòng)手實(shí)踐、獨(dú)立思維和操作摸索的時(shí)機(jī)，更有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力與分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性與創(chuàng)新性。應(yīng)當(dāng)在上述三類實(shí)驗(yàn)體系中逐步加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性的實(shí)驗(yàn)，精簡(jiǎn)壓縮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。此外，發(fā)展實(shí)驗(yàn)演示〔輔助動(dòng)畫(huà)等〕活動(dòng)。對(duì)于無(wú)法進(jìn)行的大型實(shí)驗(yàn)，除利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件演示教學(xué)，輔助多媒體動(dòng)畫(huà)，如動(dòng)靜三軸實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)體和動(dòng)畫(huà)展現(xiàn)結(jié)合得到較好的演示效果，為學(xué)生以后從事科研活動(dòng)和較深入的學(xué)習(xí)研究打好根底。

開(kāi)設(shè)參觀性實(shí)驗(yàn)。如參觀和參與學(xué)院教師正在進(jìn)行的黃土邊坡沖刷和水土保持試驗(yàn)，黃土、固化土、粗粒土的大型室內(nèi)滲透試驗(yàn)等，學(xué)生增加了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及大型試驗(yàn)的認(rèn)知，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種利用教師從事科研活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)條件和成果，不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室資源共享，且以科研促進(jìn)教學(xué)，助推實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

現(xiàn)有的土工實(shí)驗(yàn)室不能整天關(guān)門(mén)上鎖，要全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放性管理，才能充沛發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的作用。

4.編制新的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。學(xué)院組織土力學(xué)授課教師和學(xué)院骨干教師，在參考已有土力學(xué)實(shí)驗(yàn)資料的根底上，編制了合乎我校水利項(xiàng)目專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)大綱規(guī)定的?土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》。該指導(dǎo)書(shū)更新了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅包括傳統(tǒng)的根底實(shí)驗(yàn)，還涵蓋研究實(shí)驗(yàn)、自主實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)和參觀性實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，且對(duì)實(shí)習(xí)報(bào)告編寫(xiě)、實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定等環(huán)節(jié)做了表明，同時(shí)增加了實(shí)驗(yàn)思考題。在詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)有序、有效的進(jìn)行，為土力學(xué)和以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)做了較好的鋪墊。

5.增大實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)，制定行之有效的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方法。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)分散開(kāi)設(shè)并和理論課成績(jī)一起考核不盡合理，解決的基本方法是將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門(mén)課程從理論課程中別離出來(lái)，即采用實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)自開(kāi)設(shè)，獨(dú)自考核的方式[5，6]。

現(xiàn)階段我院還不能獨(dú)立設(shè)置土力學(xué)實(shí)驗(yàn)課?？紤]土力學(xué)總課時(shí)由40增加至48，課內(nèi)學(xué)時(shí)為32，增加的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)時(shí)數(shù)為16，形成實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相輔相成的教學(xué)體系；在保證根底實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和教學(xué)效果的根底上，適當(dāng)增設(shè)和加大設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的比例。

實(shí)驗(yàn)總成績(jī)提高至土力學(xué)課程總成績(jī)的20%～30%，以預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及總結(jié)等進(jìn)行成績(jī)綜合評(píng)定。

三、結(jié)語(yǔ)

我院高度重視土力學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，近三年已為土力學(xué)課程配備了最新的土工實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)在已有比擬多、比擬新的根底實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以滿足學(xué)生專業(yè)技能操作和實(shí)訓(xùn)的根本需要。但實(shí)驗(yàn)