契合工程實(shí)踐的“集中交叉式”土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與成效

[摘 要] 基于十多年土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐，簡(jiǎn)述了改革前湖南理工學(xué)院“拆分式”土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及主要弊端，重點(diǎn)介紹了契合工程實(shí)踐的“集中交叉式”土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

[關(guān) 鍵 詞] 土工實(shí)驗(yàn)；集中交叉式；教學(xué)模式；成效

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）28-0056-02

湖南理工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我校”）作為地方性二本工科院校，其土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案注重實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。特別是近年來(lái)，我校作為“十三五”國(guó)家產(chǎn)教融合發(fā)展工程“應(yīng)用型本科規(guī)劃高校”，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提出了更高的要求。土力學(xué)課程是所有高校土木工程專業(yè)必開(kāi)的核心主干課程，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)是土力學(xué)課程必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，各高校對(duì)土力學(xué)課程及土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都非常重視，老師從不同的角度對(duì)土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了大量有益的探索。

升本之前，我校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上以驗(yàn)證性為主的“拆分式”教學(xué)模式為主，即生硬地將土常規(guī)指標(biāo)綜合性實(shí)驗(yàn)拆分成多個(gè)驗(yàn)證性小實(shí)驗(yàn)，為完成實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力、綜合分析問(wèn)題及解決問(wèn)題能力等的培養(yǎng)，存在諸多弊端。

從2002年開(kāi)始的十多年時(shí)間里，筆者就土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了不斷改革探索，特別是針對(duì)土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)，采取了契合工程實(shí)踐的“集中交叉式”教學(xué)模式。十多年的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐證明，這種創(chuàng)新性的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，相較于我校之前的“拆分式”教學(xué)模式，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，并且產(chǎn)生了一定的成效。

一、“拆分式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及弊端分析

2002年之前，我校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃課時(shí)8個(gè)課時(shí)，教學(xué)內(nèi)容是土的常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)，盡管這是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)

項(xiàng)目，但考慮時(shí)間問(wèn)題，強(qiáng)行將該綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拆分成5個(gè)小的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分5次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)完成。第一次含水量及密8+xyO+QcvMHpjHmkkwRITw==

度，時(shí)間1課時(shí)；第二次土粒比重實(shí)驗(yàn)，時(shí)間2課時(shí)；第三次液限和塑限聯(lián)合測(cè)定，時(shí)間2課時(shí)；第四次是直剪實(shí)驗(yàn)，時(shí)間1課時(shí)；第五次是快速壓縮實(shí)驗(yàn)，時(shí)間2課時(shí)。

土的常規(guī)物理指標(biāo)之間、力學(xué)指標(biāo)之間、物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)之間是相互關(guān)聯(lián)的，而上述這種將綜合性的土常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)拆分成幾個(gè)不同的時(shí)間段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，每一次小實(shí)驗(yàn)所用的土料性質(zhì)不同，每次實(shí)驗(yàn)課基本上僅僅為單純完成本次實(shí)驗(yàn)的操作及獲得單個(gè)指標(biāo)，各小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間缺乏連貫性，在不同時(shí)間利用不同土料測(cè)得的各指標(biāo)，肯定無(wú)法體現(xiàn)各指標(biāo)間的相關(guān)性，不能就各次測(cè)出的指標(biāo)進(jìn)行綜合處理和分析，無(wú)法評(píng)判土的力學(xué)性質(zhì)和物理狀態(tài)。

“拆分式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的弊端主要有如下幾點(diǎn)：

（一）工程契合度不夠

土常規(guī)指標(biāo)是土建項(xiàng)目中必須提供的，而2002年前我校“拆分式”土常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，所用土料差不多都是隨機(jī)準(zhǔn)備的，并沒(méi)有與某一個(gè)工程項(xiàng)目對(duì)接，學(xué)生缺少接觸工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，無(wú)法理解實(shí)驗(yàn)的目的和意義，導(dǎo)致學(xué)生為了做實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，不知道實(shí)驗(yàn)成果在工程項(xiàng)目中的真正用途。

（二）土常規(guī)指標(biāo)綜合性實(shí)驗(yàn)被拆分成若干個(gè)驗(yàn)證性小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，往往會(huì)造成時(shí)間浪費(fèi)，教學(xué)效率低下

由于各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需時(shí)間不同，且有些實(shí)驗(yàn)需要數(shù)個(gè)小時(shí)的等待時(shí)間，如含水量實(shí)驗(yàn)需要8小時(shí)以上的恒溫烘箱干燥時(shí)間、固結(jié)實(shí)驗(yàn)每一級(jí)荷載加載1小時(shí)后計(jì)數(shù)再加下一級(jí)荷，這些過(guò)程會(huì)因等待而空耗大量時(shí)間。

（三）學(xué)生參與度低，不能參與到實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程

由于計(jì)劃實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)較少，每個(gè)小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排1～2個(gè)學(xué)時(shí)，其實(shí)大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在時(shí)間上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如完成一個(gè)土的快速壓縮實(shí)驗(yàn)、液塑限聯(lián)合測(cè)定實(shí)驗(yàn)，需要24小時(shí)以上；完成含水量實(shí)驗(yàn)、土粒相對(duì)密度實(shí)驗(yàn)，需要8小時(shí)以上，往往實(shí)驗(yàn)教師課前過(guò)度準(zhǔn)備，先完成幾個(gè)環(huán)節(jié)的操作，如儀器的調(diào)試準(zhǔn)備與制樣等。這樣學(xué)生不能參與到實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，而是利用現(xiàn)成的土樣、儀器直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手機(jī)會(huì)偏少，思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力受到限制，不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體環(huán)節(jié)的把握，實(shí)驗(yàn)課無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，走出社會(huì)后也無(wú)法獨(dú)立完成具體工程項(xiàng)目的土工實(shí)驗(yàn)及報(bào)告的編寫(xiě)。

（四）生硬折分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

在大力提倡“三性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的背景下，仍生硬地將土常規(guī)指標(biāo)綜合性實(shí)驗(yàn)拆分成若干個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成果綜合分析與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，更無(wú)法出具符合工程需求的土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

二、“集中交叉式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及優(yōu)點(diǎn)

（一）“集中交叉式”土常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式簡(jiǎn)介

自2002年以來(lái)，我校土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃課時(shí)減少到6個(gè)課時(shí)，教學(xué)內(nèi)容仍是土的常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)。在課時(shí)減少2個(gè)課時(shí)的情況下，為了保證且提升教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)考慮土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及拆分開(kāi)設(shè)的弊端，對(duì)土木工程專業(yè)本科生土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。即在理論教學(xué)全部結(jié)束后，采用集中開(kāi)設(shè)土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式代替原來(lái)拆分開(kāi)設(shè)模式，學(xué)生以2～3人為一小組，針對(duì)老師從具體工程勘察現(xiàn)場(chǎng)取回來(lái)的圓柱形原狀結(jié)構(gòu)土樣，集中在雙休日的48小時(shí)內(nèi)完成該土樣所有常規(guī)指標(biāo)的測(cè)定，學(xué)生在課后完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、分析，并出具完整的滿足工程需求的土工實(shí)驗(yàn)報(bào)告。“集中交叉式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具體要求及過(guò)程概述如下：（1）要求課前網(wǎng)上下載《土工實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GBT50123-1999、《公路土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40—2007）等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程。預(yù)習(xí)土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)資料，掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的、操作過(guò)程及設(shè)備的使用等。（2）每1小組（一般2～3人）打印一份實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)原始記錄表（老師提供電子版），并帶筆、草稿紙等進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。（3）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，實(shí)驗(yàn)老師給每1小組提供一個(gè)近期從工程現(xiàn)場(chǎng)取來(lái)的圓柱形原狀結(jié)構(gòu)土樣。在雙休日（48小時(shí)）內(nèi)，以小組為單位完成老師發(fā)給每1小組土樣的所有常規(guī)指標(biāo)的測(cè)定。（4）室內(nèi)操作完成后，打掃衛(wèi)生，清洗儀器設(shè)備等，并將實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)交實(shí)驗(yàn)老師檢查后方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。（5）及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制相關(guān)圖表，進(jìn)行資料整理與分析，并于實(shí)驗(yàn)操作完成后的2周內(nèi)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

“集中交叉式”教學(xué)模式下的改革內(nèi)容主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）把土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)作為綜合性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間集中在雙休日的48小時(shí)內(nèi)，各小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)合理穿插、交叉，充分利用各小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過(guò)程中的“等待時(shí)間”，以達(dá)到節(jié)省時(shí)間、提高教學(xué)效果的目的。（2）學(xué)生所用土樣均為近期本地某一具體工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)采取的原狀結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)試件，而且明確告訴學(xué)生，實(shí)驗(yàn)所用的土是某一個(gè)具體工程項(xiàng)目的地基土，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更貼近工程實(shí)踐。

（二）“集中交叉式”土常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)

1.“集中交叉式”教學(xué)模式下，土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與具體工程項(xiàng)目掛鉤，學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用的土樣取自近期某一個(gè)具體的工程項(xiàng)目，通過(guò)督促學(xué)生查閱行業(yè)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、相互探討，經(jīng)老師調(diào)整認(rèn)可后，有可能讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果用于工程項(xiàng)目中。通過(guò)這種貼近工程實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生感到所學(xué)知識(shí)能學(xué)以致用，能提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的效果和質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、求知欲和責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有助于學(xué)生提前進(jìn)入行業(yè)服務(wù)角色，拓展就業(yè)機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的就業(yè)成功率。

2.“集中交叉式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目交叉進(jìn)行，保證同一土樣同步在各實(shí)驗(yàn)之間使用，真正提高實(shí)驗(yàn)成果的準(zhǔn)確度，達(dá)到節(jié)省時(shí)間、提高工作效率的目的。

3.“集中交叉式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生能在相對(duì)集中且寬松的時(shí)間段完成所有土常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作過(guò)程及數(shù)據(jù)處理與成果整理，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作和后處理環(huán)節(jié)有一個(gè)整體的把握與

理解，能自然輕松地對(duì)土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生全面系統(tǒng)的了解，有利于學(xué)生對(duì)同一個(gè)土試樣的常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理與分析，實(shí)現(xiàn)各土常規(guī)指標(biāo)間的換算，探討各三相比例指標(biāo)間的相關(guān)性，使學(xué)生動(dòng)手能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到提升。

4.在“集中交叉式”教學(xué)模式下，時(shí)間集中且相對(duì)寬松（雙休日48小時(shí)內(nèi)），可保證學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，克服了“拆分式”教學(xué)模式下由于時(shí)間問(wèn)題老師必須先完成諸如制樣、儀器設(shè)備等步驟的弊端。

三、“集中交叉式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的成效

我校通過(guò)十多年“集中交叉式”土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐，積極主動(dòng)地將當(dāng)?shù)毓こ添?xiàng)目融入土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在提高土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、拓寬就業(yè)機(jī)會(huì)等方面均產(chǎn)生了良好的效果，具體表現(xiàn)在：（1）本文契合工程實(shí)踐的土常規(guī)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生所學(xué)知識(shí)能夠?qū)W以致用，充分調(diào)動(dòng)了我校土木工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)土力學(xué)課程及參加土力學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性，學(xué)生從被動(dòng)式學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)式學(xué)習(xí)，在很大程度上提高了土力學(xué)課堂及實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能

力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我校土木工程專業(yè)學(xué)生土力學(xué)不及格率逐年降低，由2003年的43.1%下降至2016年的6.7%；學(xué)生就業(yè)后從事土工實(shí)驗(yàn)及土木檢測(cè)行業(yè)的人數(shù)，由2003年的0人上升至2016

年的8人。（2）在“集中交叉式”教學(xué)模式下，學(xué)生在相對(duì)寬松的時(shí)間段內(nèi)集中交叉完成土常規(guī)指標(biāo)測(cè)定，參與所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作及數(shù)據(jù)處理分析全過(guò)程，學(xué)生的科研素質(zhì)、動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到了顯著提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我校土木工程專業(yè)學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目的人數(shù)逐年增多，由2003年的5人次上升至2016年的90人次；考研錄取率由2003年的6人上升至2017年的37人；2008年以來(lái)，每年均有1項(xiàng)以上大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目立項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姬鳳玲.土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目改革探析[J].中國(guó)建筑教育，2015（1）：17-19.

[2]廖原.土力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探討[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（6）：81-83.