土力學實踐教學方法研究

蔣海飛++謝遠光++唐德蘭

摘要：作為土木工程專業的重要專業基礎課，土力學具有很強的工程實踐背景。本文探討了土力學實踐教學中主要存在的問題，對如何加強實踐教學、促進土木專業學生綜合能力的培養進行了初步探討，并提出了一些改進的建議。

關鍵詞：土力學；實踐教學；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0145-02

僅僅依靠課堂授課教學模式是難以滿足現代工程技術飛速發展對綜合素質人才的要求。所以對土木工程專業學生的培養，必須在傳統課堂授課模式的基礎上，加強教學過程中的實踐環節。實踐教學對學生實際動手和思考問題能力的培養是課堂教學所不能及的，特別是對與實際工程聯系較為緊密的相關專業課，實踐教學尤為重要[1]。土木工程專業基礎課中，土力學是非常重要的技術基礎課之一，也是一門非常感性的課程，學生要不斷的接觸土。通過在實際工程中，觀察土在各種施工過程中的性狀，了解土在不同外力作用下狀態的變化，利用試驗設備對土進行各種條件下的不同種類土性能進行測試，研究其力學特性，最后才能對土的概念有較為深入的理解。土的壓縮、剪脹、破壞、塑性都是從實踐性教學中獲得的[2]。在土力學的發展過程中，所有重要理論的建立，無一不是通過千百遍實踐后摸索得來的。如庫倫強度理論、太沙基固結理論、達西定律、有效應力原理等，均是通過試驗歸納驗證得到的。因此，為了讓學生能更加深刻地理解土力學基本概念和重要原理，更能自如的在實際工程中運用土力學知識，在學生的培養過程中，必須加強實踐教學環節。

一、土力學實踐教學當前存在的主要問題

1.實踐課時少于教學內容多的矛盾問題。近年來，隨著土木工程新理論、新技術的飛速發展，各學科門類和知識量也迅速增加，各高校開設的課程數量明顯增加，這也導致在總學時不變的情況下，單門課程課時大幅壓縮，對于土力學這樣的密切聯系實際工程學科的實踐學時更是減之又減。這就使得教學課時少與教學內容廣泛之間的矛盾日趨明顯。

2.實踐教學環節問題。由于實踐教學條件限制，國內高校大多沒有對實踐教學給予足夠的重視，土力學實踐教學基本以實驗教學為主，且課時較少，這就導致學生對土力學的理解往往只能停留在書本層面，對實際的工程活動非常陌生，往往會感到課堂講授的知識非常抽象，特別對于一些經典的土力學理論，這種現象若長期不能得到有效改善，會使得實踐教學環節和理論教學嚴重脫節，嚴重挫傷學生的積極性和創新能力。此外，實踐教學考核體系不完善的問題也較為突出，特別是對學生實踐環節的評分標準存在很大的主觀性。目前，僅有少數高校采取了較為科學的實踐教學方式，如清華大學的土力學實踐教學包括實驗教學、課程設計、案例分析、學生研究訓練（SRT，Student Research Training）和畢業論文綜合訓練[2]，華南理工大學則包括土工實驗、參加科研、畢業設計和工程實例分析[3]。

3.當前部分教師雖然擁有很高的學歷，但沒有多少實際工程經驗，造成了理論功底很深，但實踐經驗卻明顯不足的現象[4]。此外，由于高校在考核職稱時，過于強調科研成果，導致部分教師忙于學術研究，很少有精力參與工程實踐活動，也缺乏相應的實際工程經驗，這必然導致課堂上不能做到結合實際工程去理解和講授，課堂教學往往成了照本宣科。

二、土力學實踐教學方法探討

（一）實驗課程考核方法

目前國內大部分高校都未建立獨立的土力學實踐考核體系，只是根據實驗報告進行考評，成績占土力學課程總成績一定的比例，這從客觀上降低了學生對土力學試驗課程的重視程度，也必將影響學生試驗課程的學習和試驗能力的提高。因此，筆者建議將土力學實驗設置為一門獨立的課程，并單獨計算學分，從定量和定性兩個角度去考核學生的實踐能力。從定量角度考核，主要是教師根據學生完成試驗設計和試驗后提交的作業或書面報告等內容，對學生做出考核；定性考核則是教師通過觀察學生在試驗過程中表現出的動手能力、操作能力和解決實際問題能力定性地給予考核成績。

（二）實驗內容

常規的土力學試驗主要有：土的液塑限試驗、滲透試驗、壓縮試驗、直剪試驗和三軸試驗等，教師在組織實驗過程中，要保證每位同學必須親自動手操作實驗，針對每位同學實驗中遇到的問題，要結合課堂上講授的理論給予解答，讓學生在做實驗中能感知到知識的融會貫通。

上述常規的土力學實驗，主要是土力學的一些基本原理和土體的一些力學特性進行實驗驗證，學生通過這樣的鍛煉，可以培養其基本的試驗操作能力，但對于學生綜合實踐能力的培養卻捉襟見肘。為此，可以挑選一些相互間關聯性較強的基礎試驗，將其組合成一個綜合性的試驗，既可以加強學生對各知識點內在聯系的理解，也能培養其綜合分析問題、解決問題的能力。除此之外，還可以在現有實驗設備的基礎上，引導學生對現有設備進行創新性改進，以完成更復雜的土力學實驗。如對常規三軸壓縮儀進行適當加工，使之可以完成圖的壓縮流變試驗；對直剪試驗中的剪切盒進行適當地改進，使之可以完成土的剪切流變試驗等。此外，可以結合科研項目或者實際工程，選定適當的試驗課題，由教師指導學生自主設計實驗方案，并得出研究結果。如采用錨桿對開挖基坑進行支護時，如何設置錨桿與水平面之間的角度，教師可以結合主應力作用下土體破裂面與最大主應力面之間的夾角關系，來引導學生做出切合實際的錨桿設計方案，并要求對設計方案的試驗結果進行綜合分析后提交書面報告。

（三）實習與課程設計

通過實習學生可以很好的將理論與實際相結合。土力學實習主要包括認識實習和生產實習。前者主要是讓學生認識土的形成、分布與存在狀態及其主要結構特征。該階段可以組織學生到施工現場去了解地質構造、土層分布以及不良土層的處理措施等。在生產實習階段，可以組織學生參加一些土力學的生產實踐活動，主要是參與地基基礎或土質邊坡的施工方案選擇、施工組織設計等。通過生產實習，學生對土體截止的物理力學特性會有更深刻的認識。endprint

土力學課程設計主要是結合實際工程地質條件，針對具體工程項目，給出最優的設計方法和施工方法，是學生學會處理實際工程問題的能力。通過課程設計中一系列專業實踐訓練，學生對知識的實際運用能力得到了很大的提高：一方面課程設計使學生對土力學基本原理和基礎理論理解更加透徹；另一方面，在如何運用這些基礎理論、基本知識、基本技能解決實際工程問題方面，也得到了一定鍛煉。因此，課程設計是理論聯系實際的橋梁，也是對學生提高設計能力的具體訓練和考察過程。

（四）實習基地的建設

實習基地建設是保證實踐教學質量的重要環節，優選實習基地對學生培養具有重要意義[5]。學校可以自籌經費建立學生工程實習中心或者廣泛利用校外資源，選擇幾家典型的、在業界具有較強專業實力的勘察設計和施工單位作為實習基地。

自建實習中心，要鼓勵學生利用課堂上學習到的理論知識大膽創新，通過讓學生建造一些小型的工程模型來實現學生在設計產品中的新理念和新想法。這種最為直接的將理論用于實際的做法，能夠從很大程度上加強學生對理論知識的理解和實際運用能力。此外，在設計或施工單位的實習基地，學生甚至有機會參與一些大型的基礎建設項目，更能切身體會到課堂上的理論知識是如何在實踐中應用的，其綜合運用專業理論知識的能力將會得到很大的提高。

（五）教師實踐教學能力的提高

隨著工程技術水平的飛越式發展，新理論、新技術、新方法等不斷涌現，新的工程規范也陸續頒布，這對教師的實踐教學能力提出了更高的要求。教師需要不斷掌握最新的專業技術、理論以及行業規范，不斷更新自己的知識庫，不斷完善自身的知識結構。

教師要多開展科學研究和工程實踐，把反映現場實際工程的最新成果及時充實到土力學課堂講授中，只有自己力學功底厚、知識水平高，才能達到對土力學教材內容的深刻理解，才有可能非常清楚地給學生講解書中的內容，從而達到較好的教學效果[6]。通過長期、深入、系統的科學研究，并不時追蹤土力學的學科發展動態，了解國內外土力學領域的最新熱點研究問題，在實踐教學中結合一些施工現場典型的工程案例，適當引用一下這些熱點理論和熱點知識，能在很大程度上提高學生的專業興趣和學習積極性，也從另一個側面提高了實踐教學效果。

三、結語

總之，土力學實踐教學是一項系統工程，涉及到專業要求、教學內容、教學方法及教學手段和學生的學習情況等各個方面[7]。在實踐教學過程中，教師要著重培養學生的綜合專業素質和解決實際問題的能力。學校相關教務部門要研究出具體實施方案，加大實踐教學經費的投入，積極協調學校各相關部門整合實踐資源，優化實踐教學環境，加強與校外相關施工或設計企業的聯系與合作，并通過組織土力學教師集中培訓，不斷提高教師隊伍的理論水平和實踐能力，不斷推進土力學實踐教學方法的改進。

參考文獻：

[1]周莉，董連成，許珊珊，等.應用型人才培養的土力學實踐教學探索[J].山西建筑，2014，40（10）.

[2]李廣信，呂禾，張建紅.土力學課程中的實踐教學[J].實驗技術與管理，2006，23（12）.

[3]潘健.土力學課程教學中的實驗和實踐環節[J].教育理論與實踐，2007，27（S1）.

[4]劉勇健，李友群，劉廣靜.加強實踐性教學培養土木工程專業學生的創新能力[J].高等建筑教育，2008，（5）.

[5]田悅，趙中華.實踐型土木工程專業實踐教學改革的研究[J].時代教育，2014，11（1）.

[6]阮波.土木工程專業土力學課程教學實踐與體會[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2005，（12）.

[7]王安明，李小根，姜彤，等.土力學課程教學改革與實踐[J].華北水利水電學院學報（社科版），2009，25（4）.endprint