土力學試驗教學改革探索

王 宇 輝

(上海師范大學建筑工程學院，上海 201418)

土力學是土木工程專業的一門重要專業基礎課，課程理論性和實踐性都很強。從土力學的發展歷史及過程來看，從某種意義上也可以說土力學是土的實驗力學，如庫侖定律、達西定律、普洛特壓實理論以及描述土的應力—應變關系的雙曲線模型等，無一不是通過對土的各種試驗而建立起來的[1]。因此，土工試驗在土力學的發展過程中占有相當重要的地位。

在課程的教授中，土力學試驗是該課程教學中的重要環節，是學生理解土力學相關概念，探索土力學基本原理的推導過程和掌握土力學工程應用的重要手段[2]。通過試驗，學生可以熟悉土工試驗的操作規程，獲得地基基礎設計與施工的重要參數，鍛煉實踐能力，培養創新意識，樹立嚴謹求實的工作作風。筆者在多年的土力學教學中，發現以往土力學試驗教學中存在較多的問題，并沒有達到預期的教學效果。因此，在近兩年的教學中做了一定的教改嘗試。

1 土力學試驗教學中存在的問題

1)試驗項目為最基本的土性參數試驗，如密度，含水量，液塑限，擊實，壓縮，直剪試驗，這些項目基本是驗證性試驗，上課形式多數是教師演示，學生按步驟操作，缺乏挑戰性，很難發揮學生的能動性。

2)多年來，土力學試驗的教學基本是穿插在理論教學課當中開設，這樣留給每個試驗項目的時間就有點緊張，為了保證在較短的試驗課時中完成教學任務，教師只能讓學生在課上完成試驗的主體部分，而前期的準備工作只能由教師完成，學生無法參與體現試驗的整個過程。如果要想開設一些綜合性試驗，這樣兩三個課時更是不可能實現。

3)試驗是一個個單項開設，學生無法感知土性參數之間的關聯性，與工程實際脫節。這種教與學的方式沒有達到應有的教學目標。

4)試驗課分組進行，考核方式籠統不合理，組內學生分數差別不大，且在整個土力學課程考核中占分比不大，容易引起學生對試驗課的忽視，激發不起學習熱情。

以上問題造成了學生動手能力、職業素養和綜合素質沒有得到應有的培養，教學效果不好。

2 教學改革與探索的主要內容

針對以上試驗課中存在的問題，筆者從以下幾個方面做了教改探索。

2.1 充分利用教學實踐周，解決試驗的連貫性問題

本專業的學生在每學期都有兩周的教學實踐周，專供學生實驗與實習之用。在近兩年的教學中，充分利用了這個便利，把土力學試驗移入實踐周中，這讓土工試驗的開展有了連貫性，給教師安排綜合性和設計性試驗提供了可能，即使對于常規試驗，也可以有較充分的時間讓學生參與整個試驗的全過程，更為學生到校企合作單位進行土力學現場試驗的觀摩提供了可能。

2.2 分層試驗教學內容，滿足不同學生的需求

本次教改中把土力學的室內試驗內容整合分層，分為基本試驗，綜合性試驗，拓展試驗，創新性試驗等四個層次，并加進了原位試驗的內容。對每一個層次的試驗確定了試驗具體項目、授課學生群體，開設時間，也確定了明確的教學目標和要求。基本試驗的教學目標是讓學生熟悉土工試驗規范，掌握土工試驗的基本操作技能，熟悉試驗數據的分析處理，培養工程人員所需的嚴謹作風；綜合性試驗可以作為對學生試驗操作技能的一次綜合訓練；創新性試驗滿足學生自主設計試驗的需求，培養學生的創新能力和科研能力；原位試驗可以讓學生熟悉工程現場。這種分層模式見表1。

表1 試驗內容的分層模式

這種分層試驗教學模式會增加試驗課時，加大教師的工作量，使實驗室管理復雜化，但這種靈活的教學模式符合現代大學學分制的管理模式，因材施教，有利于素質性，綜合性的工程應用型和科研型人才的培養。

2.3 建立多媒體教學和管理平臺

隨著多媒體的發展，現在的教學不再局限于課堂面對面的教學，還可以通過多種終端媒介來實現更為靈活的輔助教學，例如通過網上課件、動畫、視頻來讓學生預習，自學，復習試驗原理，操作規程、數據分析以及試驗中可能遇到的故障及處理方法，還可以有師生之間的互動等，這樣，學生在進入實驗室之間就能大致了解試驗情況，做到胸有成竹。

另外在多媒體平臺上，學生還可以隨時隨地了解必做試驗的時間地點，以及預約自己感興趣的試驗，參加學習。

多媒體教學和管理平臺為分層次的試驗教學模式提供了有力的技術支持，讓教學的實施和管理更加順暢有效。

2.4 建立合理的試驗考核制度

課程考核制度的科學合理，會激發學生的學習動力，使對學生的考核全面合理公平。本改革后的考核方式在原有的考核模式上，做了一定的改進。

表2 考核項目分值分配表

現在的考核主要針對全體學生參與的試驗，考核方式是基本試驗50分，綜合性試驗40分和現場觀摩10分。考核內容包括：1)試驗紀律，實驗過程中的參與度，試驗完成后的清理善后工作，占30%；2)試驗操作規范，數據的讀取和處理，占40%；3)試驗報告占30%。對于只有部分學生參與的試驗，為了鼓勵學生的學習主動性和創新活動，對于有突出表現的學生，可以額外加分，分值為10分。具體細節詳見表2。現在的考核不僅注重對學生掌握操作規程，數據處理結論分析的考核，也兼顧了學生的紀律，主動性，參與度；不僅考核學生的專業技能，也反映學生的整體素質，不失為是一種較為全面合理的考核方式。

3 教改效果

經過兩年的教學實踐，學生對試驗課的重視程度明顯增加，學習主動性增強，動手能力、分析工程問題能力和綜合素養都得到了鍛煉。兩年來，多位學生積極參加了加筋土擋墻設計大賽，并獲得了獎項；有學生選擇了土力學地基基礎方面的畢業論文課題，并被評為校優秀畢業論文，這充分說明本土力學試驗教學改革效果良好。

[1] 袁聚云.土木試驗與原理[M].上海:同濟大學出版社，2003：1.

[2] 賈彩虹.土力學實驗教學的改革與創新[J].實驗科學與技術,2010(2)：115-117.