將科研項目引入土力學實驗教學改革的研究與探索

姜兵?張玲玲

摘 要：針對土力學實驗教學現(xiàn)狀，將科研項目引入課程教學，有效改革了土力學實驗的教學內(nèi)容、教學模式和教學方法，探討了利用科研項目開展實驗教學的方法和過程，并結合教學實例說明將科研項目引入土力學實驗教學在提高教學質(zhì)量、增強學生實踐能力方面是可行的、有效的。

關鍵詞：科研項目；土力學；實驗教學；教土力學實驗教學是土木工程專業(yè)教學的重要組成部分，是土力學課程學習中非常重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是學生理解土力學基本概念、基本原理，探討土力學工程應用的主要途徑[1]。在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，實踐動手能力，綜合分析和解決問題的能力等方面有著理論課教學無法替代的作用[2]。

目前，工科高等教育的土力學實驗教學，在內(nèi)容上大多為驗證性實驗[3]，在學習方法上基本為學生在規(guī)定的時間內(nèi)，按照老師講解的實驗步驟，使用實驗室已規(guī)定的儀器設備，完成規(guī)定的實驗內(nèi)容。這種強調(diào)以教師為中心的教學模式，使得學生在教學過程中大部分時間處于被動接受狀態(tài)，其主動性、積極性難以發(fā)揮，限制了學生的創(chuàng)新思維[4]。要改變當前的土力學實驗教學現(xiàn)狀，就要對土力學實驗教學進行改革。而將科研項目引入土力學實驗教學則是推進土力學實驗教學改革，培養(yǎng)能與時代同步的創(chuàng)新型人才的值得探索的一種方法[5]。

1 分解科研項目，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

1.1 傳統(tǒng)的土力學實驗教學內(nèi)容

傳統(tǒng)的土力學實驗教學內(nèi)容多以密度實驗、含水量實驗、液塑限實驗、固結壓縮實驗等單純驗證性實驗為主，設計型、創(chuàng)新型等綜合性實驗相對來說較少。在驗證性實驗教學中，要求學生熟悉儀器操作，了解實驗規(guī)程，根據(jù)規(guī)范按部就班完成實驗規(guī)定內(nèi)容，以驗證理論的正確性或達到理論的再現(xiàn)性。

這類實驗項目繁瑣，內(nèi)容簡單，且由于學時限制不同實驗項目之間缺乏連貫性，致使學生完成實驗之后，不能綜合地對數(shù)據(jù)進行處理和分析，以評判土的性質(zhì)和物理狀態(tài)，更談不上工程應用，教學效果不夠理想。

1.2 滲入科研的創(chuàng)新型綜合性實驗教學內(nèi)容

將教師科研項目引入土力學實驗教學，教師可依據(jù)教學大綱要求，對科研項目進行分解，將部分科研成果融入實驗教學內(nèi)容，將單純的驗證性實驗轉(zhuǎn)化為設計型綜合性實驗，以增強教學內(nèi)容的實踐性和創(chuàng)新性。

科研項目《高填方加筋土路基的變形特征分析研究》要求通過土工實驗對土工格柵加筋土路基填料的受力性能進行測試，提出在高頻度重荷載條件下高填方加筋土路基不均勻沉降控制的關鍵技術以及確定相關的技術參數(shù)。西南科技大學土建學院土力學實驗教學小組嘗試將其分解并將土工格柵加筋土路基填料力學性能室內(nèi)實驗部分引入土力學實驗教學內(nèi)容，轉(zhuǎn)化為設計型綜合性實驗“土工格柵對土強度指標的影響”。

該綜合性實驗要求學生通過設計、操作不同類型土工格柵加筋土的三軸壓縮實驗，對比實驗結果，以此來分析土工格柵對土強度指標的影響。在這種情況下，學生不但可以達到熟悉操作儀器等驗證性實驗的目的，而且可以很好地激發(fā)學習興趣和求知欲，使學生自覺地、有目的地、有計劃地從某些方面培養(yǎng)自己的能力。

2 結合科研項目，改革實驗教學模式

本科實驗教學目的在于教會學生掌握實驗手段，驗證理論知識，并能夠正確利用所學知識，開展理論思維，去驗證和解決知識學習過程的問題，為進一步的科學探索和工程應用打下基礎[6]。以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式使學生處于一種被動從屬的地位，對實驗缺乏主動性和積極性，甚至部分學生認為所學知識與工程實踐脫節(jié)，為了完成實驗任務而出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象。

為了改變土力學實驗教學現(xiàn)狀，必須對其教學模式進行改革。將科研項目與實驗教學相結合就是一個很好的解決方法。教師將科研成果或成熟的技術通過開放式實驗或大學生創(chuàng)新實驗的方式融入土力學實驗教學，并采用提問式、啟發(fā)式、討論式和研究式等多種教學手段， 引導學生查閱文獻，了解要研究的課題，并在此基礎上大膽提出自己的實驗研究方案以及解決問題的不同實驗方法，共同完成教學任務和目標。

以開放性設計實驗“紅層填料的改良實驗”為例，該實驗來源于科研項目“川渝地區(qū)不同地基土的處治技術研究”，以四川綿陽地區(qū)紅層填料為研究對象，以工程應用為出發(fā)點，要求學生通過查閱文獻和土力學實驗相結合的方法，對具有崩解性的紅層填料進行改良，并優(yōu)選出適合于四川地區(qū)紅層填料且技術可行、經(jīng)濟合理的改良方案。在“工程實際應用”的因素督導下，學生感到所學知識能學以致用，對所研究問題的積極性得到大幅度提高。與此同時，為了啟發(fā)學生對紅層填料進行多方案改良，實驗項目進行之前，教師可針對紅層填料的特性，將目前廣泛使用的紅層填料的改良技術及方法對學生進行介紹及引導。

3 依托科研項目，改進實驗教學方法

實踐類課程的目的在于培養(yǎng)學生的獨立思考能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力，為后續(xù)的專業(yè)技術工作打下基礎。目前大多數(shù)傳統(tǒng)的土力學實驗教學方法依然為“老師教，學生學”的填鴨式教學，即在教師示范指導下，學生依據(jù)實驗原理、方法、步驟等，將實驗項目按部就班完成，實驗課一結束，實驗教學任務即便完成。傳統(tǒng)的教學方法造成的直接后果就是學生過早遺忘所學知識，失去了實踐課程預期的效果和意義。

將科研項目融入土力學實驗教學，在教學中突出“科研項目”這一主題，通過實際工程應用實踐將學生的積極主動性充分調(diào)動起來。依托科研項目，教師圍繞科研項目相關課題組織和開展土力學實驗教學。在實驗教學過程中，教師可以有針對性地對學生進行啟發(fā)和指導，讓學生體驗、感悟、處理、探究實驗項目中存在的問題，使之相對獨立地完成與課程相關的“科研項目”，來達到解決實際問題的能力。這樣不僅可以在很大程度上提高土力學實驗的教學效果，而且可以督促學生通過查閱文獻、相互探討、實驗驗證等手段，開拓自己的創(chuàng)造性思維，真正培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的應用型人才，滿足社會發(fā)展的需要。

4 結束語

通過教學實例說明將科研項目融入土力學實驗教學，有效推進了土力學實驗教學改革，并取得了一定的成績和效果，具體表現(xiàn)在：

（1）理論與工程實踐相結合，使學生所學知識學以致用，充分調(diào)動了學生學習的積極性，使學生從被動式學習變?yōu)橹鲃邮綄W習，在很大程度上改善了教學效果；

（2）通過親自參與實驗整個過程，學生的科研素質(zhì)、動手能力和綜合運用知識的能力得到了顯著提高；

（3）學生在實驗教學過程中，針對問題不斷提出新的思路和解決方法，不但培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維，對我們的教學和科研工作也具有一定的參考價值；

（4）科研項目的滲入，不但可以提高實驗教師隊伍的專業(yè)素質(zhì)，而且由于學生學習興趣的提高，教師對實驗的重視度提升，在一定程度上也推進了土力學實驗教學的改革。

參考文獻

[1] 時偉，章偉，董攀.“土工實驗課”改革的探索[J].中國冶金教育， 2007（2）： 36-38.

[2]鄭運桃.土力學實驗教學改革芻議[J].青海大學學報（自然科學版）， 2010（2）： 92-95.

[3]姜兵.土力學實驗教學改革研究[J].科技信息， 2011（1）： 92-95.

[4]卜遲武，楊綺云，徐克非，孫智慧.結合科研項目，提高實驗教學質(zhì)量[J].實驗室研究與探索， 2010（7）： 270-271.

[5] 婁國充，王樹棟，葉朝良.土力學實驗教學改革與教學模式研究[J].石家莊鐵道學院學報（社科版）， 2009（2）： 106-108.

[6] 于兵川，吳洪特.實驗教學與科研有機結合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和能力[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：76-77.

作者簡介

姜兵（1965-）女，四川綿陽，講師，主要從事巖土工程的實驗與研究。學改革