突出工程能力培養的土力學實驗教學模式探索

【摘要】工程能力是土木工程專業學生實踐教學的培養目標之一。為了突出工程能力培養，以土力學實驗教學為例，探討了實驗教學改革方法，通過加強學生動手能力培養、依托競賽開設實驗項目、引入教師科研項目、開發虛擬實驗項目等教學模式，旨在突出學生工程能力的培養。

【關鍵詞】土力學 實驗 工程能力

【基金項目】北方工業大學教改項目“突出工程能力培養的實驗教學模式探索（XN093-034）”資助。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）37-0235-02

實驗和實踐教學是工科人才培養方案中非常重要的環節。土木工程專業屬于應用型學科，要求學生掌握解決工程綜合問題的技能。而學生綜合運用各門知識的能力差，是當前工程類學科教育中普遍存在的問題。其原因是缺少必要的綜合運用知識能力、工程能力和相關創新能力的訓練。因此，如何突出學生工程能力的培養是不同院校實踐教學環節亟待解決的現實問題。

一、土力學實驗教學中存在的一些問題

1.實驗課時少，實驗教學地位低[1]。目前，土力學實驗課基本從屬于理論課程，沒有單獨設課，實驗成績不單獨考核，只作為理論課程平時成績考核，對整個課程成績影響小。因此造成學生在思想上不重視實驗課，實驗熱情不高，缺乏積極性。

2.部分實驗內容前期準備工作由實驗室完成，學生無法參與實驗全過程。如直剪實驗、壓縮實驗等，需教師事先做大量的準備工作。而學生在實驗中只進行幾個步驟的操作，造成學生對整個實驗感到很抽象，不利于動手能力的培養。

3.實驗項目大多是常規物理力學指標測定，內容簡單而陳舊，實驗項目的設置未能與工程實踐緊密結合，不利于學生分析和解決工程問題能力的培養。

二、突出工程能力培養的教學模式探索

為了適應大土木工程專業應用型人才培養目標的轉變，其教學目的、內容與教學方法等也應做相應調整改革[2]。首先教學目的要明確，即教學目的不僅僅是知識傳授，更重要的是工程能力的培養，使其適應“大土木”的要求。高等院校所培養的工科學生應具備工程能力包括： 知識學習與應用能力、思維判斷與分析能力、工程設計與實踐能力、表達與交流能力、創造創新能力[3]。

1.依托常規實驗內容， 突出動手能力的培養

土木工程專業人才應有較強的動手能力和實踐能力，因此，應把培養學生的動手能力和實踐能力放在首要位置。土力學實驗項目較多， 根據教學安排，以常規土工實驗內容為依托，按照《土工實驗方法標準》（GB/T50123-1999）進行實驗教學。在常規實驗項目實驗中多分組，每組人數不多于3人，使每個學生都能動手操作， 避免有些學生在實驗課上“打醬油”看熱鬧的現象。

2.依托專業競賽，設置開放實驗項目

依托學科專業競賽，設置開放實驗項目。如依托第一屆全國城市地下空間工程專業大學生模型設計競賽。設置砂土的剪切指標和壓縮性指標測定，實驗方案、實驗準備等全過程由學生獨立完成。這種開放實驗項目激發了學生興趣，提高了學生實驗動手能力、分析和解決問題能力。

3.結合工程現場條件，突出工程能力培養

土工實驗技術在土木工程中廣泛應用，因此，將實際工程問題引入實驗項目，以密切聯系工程實際， 提升學生動手能力，重點培養學生的工程和創新意識，實現理論與實際結合， 并激發學生的工程興趣，培養學生獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力。

4.基于科研項目，設計特色實驗項目

將教師科研項目中存在的巖土工程問題，拆解成實驗室可以完成的實驗項目，由學生自主設計實驗方案，獨立進行實驗并對實驗結果做出合理分析，通過特色實驗項目的設置，為提高學生解決工程問題能力打下基礎。

5.基于虛擬現實技術，開發虛擬實驗項目[4]

虛擬實驗系統以圖形圖像、音效、視頻等多種表現形式，展示或融合在靈活多變、可選擇的交互的教學過程中。通過虛擬實驗項目可以使學生了解實驗室規章制度、實驗的基本原理、所需設備等環節，幫助學生更好地熟悉實驗，為實驗教學打下堅實的基礎。

三、結束語

培養具備工程能力的應用型技術人才是高等工程教育的根本目標。通過土力學實驗教學改革，進行了突出工程能力培養的教學模式探索，激發了學生學習主動性，提升了學生動手能力、解決問題能力和創新能力。教學改革效果顯著。

參考文獻：

[1]曾召田.淺談土力學實驗教學中存在的問題及改革措施[J].科技視界，2013， 05：97-98.

[2]馮其紅，胡偉，王增寶.改革實驗教學模式 培養大學生的工程實踐能力[J].實驗室研究與探索，2013，02：130-132.

[3]傅宇.高等工程教育的工程能力結構及其培養途徑[J].理工高教研究，2006，03：79-80.

[4]馮少杰，高振林. 虛擬實驗技術在土力學實驗教學中的應用[J]. 教育教學論壇，2013，03：73-74.

作者簡介：

馮少杰（1982-），男，漢族，河北邢臺人，實驗師，碩士研究生，主要從事巖土工程方面的科研與教學工作。