基于試驗引導下的土力學教學方法

顏榮濤　張芹　曾召田　蘭景巖　曹振中

【摘 要】土力學是大類土木工程專業中最為基礎的課程之一，是銜接基礎力學課程和專業課程很關鍵的基礎課程。本文提出了基于試驗引導下的土力學教學方法，并且對各類措施進行的討論，以便該教學方法能更好的發揮教學效果。

【關鍵詞】土力學；試驗引導；教學方法

中圖分類號： TU317 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0116-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.055

土力學是大類土木工程專業中最為基礎的課程之一，是銜接基礎力學課程和專業課程很關鍵的基礎課程。由于土力學的研究對象是一種碎散、多相性與天然性的特殊材料，因此土力學是一門實踐性、經驗性較強的力學學科，其感性的認識要高于理性的認識，很多的基礎的土力學理論都來源于實驗[1]。例如，摩爾庫倫準則主要是通過直接剪切實驗而得出的強度準則；達西定律則是通過砂土的常水頭試驗結論總結出來描述土中水流滲透特性的基本規律；土力學的基本原理“有效應力原理”則是通過固結試驗總結出來的基本原理。因此在土力學的教學體系中，土力學試驗是非常關鍵的一部分，應該占用重要的地位。毫不夸張的講，土力學就是建立在土工試驗上的科學[2]。

在目前的土力學教學中，土木工程應用型本科一般把“土力學”與“基礎工程”合并而成一門課，土力學部分理論教學一般為36小時左右，而試驗實踐環節一般為8小時左右，主要的試驗大致有液塑限試驗、壓縮試驗和直剪試驗等。在土力學考評成績中，試驗環節大約占10%的成績或是作為參考成績用于對學生進行考評，在這種情況下，學生對于試驗的積極性不到。另外，由于本科教學無法達到每個學生人人進行獨立的試驗，很多學生對于試驗的參與度是不夠的，同時很難達到試驗實踐環節的目的。

事實上，試驗實踐環節對于理解土力學的基本原理定律是具有至關重要的作用的。通過試驗過程，學生可以理解土力學原理的建立過程，以及土力學原理的適用條件及缺陷。此外，多種方式的土力學試驗可以激發學生的學習熱情，使其對學習產生興趣，促進學習的效果。在此背景下，筆者在本文中就基于土工試驗基礎上的土力學教學方法進行討論。

1 課程內容的設置

原有的《土力學》設置主要以理論課時為主，試驗課程設置較少，試驗主要以演示實驗為主，就是老師做學生看，條件好一點的學校可能以學生分組來進行試驗。這種模式的試驗大部分屬于走過場形式，學生難于真實的理解試驗的內在含義，達不到實驗的目的。因此，根據土力學的學科特點，土力學是建立在試驗的基礎上的，很多理論是基于試驗建立起來，例如摩爾庫倫強度準則、達西定律等。在重新設置課程內容時，理論教學和試驗教學應該同步進行，理論可以指導試驗，而試驗用來進一步理解理論，加深理論的認識。

在課程內容上，應該給試驗分配較多的課時，一般占據30%的課時左右，這樣子可以保證學生有足夠的時間來獨立的進行試驗，處理試驗數據、分析試驗結果。這對于理解試驗是很有必要的，也對于理解理論有很大幫助。此外，對試驗的充分理解也使學生能掌握如何來利用理論解決實際問題。

2 考核方式

在傳統的以理論教學為主的考核方式中，一般考核比例為60%期末成績+30%平時成績+10%試驗成績。試驗成績部分明顯偏少，導致了學生對實驗的不重視[3]。因此，應該增加試驗成績的比例，這樣子的好處在于能體現試驗教學的重要性，讓試驗教師和學生都能夠給感覺到試驗部分的重要性。根據筆者的教學經驗，在考核過程中，試驗課成績增加到30%較為合適，而相對弱化平時成績。因為平時成績可以通過試驗成績來體現，試驗考核不是一次考試決定的，是一個過程，它是實驗過程中和最后試驗結果的綜合體現，具有平時成績的表達。因此，建議考核方式調整為50%期末成績+30%試驗成績+20%平時成績。

3 土力學教學試驗平臺的建設及管理模式

顯然，如果采用試驗引導下的土力學教學模式，學生應該能實際的操作實驗儀器，原有的設備條件可能遠遠不能滿足實際的要求，因此需要進行教學試驗平臺的建設。基于目前高校雙一流建設的新風，積極的進行資源優化配置，利用有限的資源保證每一個學生能獨立完成試驗過程，分析試驗數據，撰寫試驗報告，以掌握試驗基本本質。

在滿足了試驗設備平臺的前提后，必須建立完善的管理體系。面對土木工程大量的學生試驗，很難保證在課程時間把試驗完成，因此可以采用預約開放制度。學生通過網絡平臺預約試驗時間段進行試驗，但是試驗老師組織時間進行集中講授試驗要點及注意事項。而后，學生可以根據自己時間安排試驗。

4 教師試驗水平能力

實行試驗引導型土力學教學方法，試驗老師不僅應該提高試驗能力，而且應該加強理論水平。因為試驗教師的理論水平是深究試驗本質的基礎，擴展試驗教學的基礎。教師應該轉變傳統的教學方式，引入新技術和新理念進入實驗教學[4]。例如，引入微課教學、微課演示等等。通過這些措施的實施，進一步讓學生喜歡試驗課程，保證試驗課的教學質量。

5 結語

土力學是一門實踐性很強的力學學科，是一門以試驗為基礎的學科。因此，開展試驗引導下的土力學教學方法是合乎土力學的創立歷史和軌跡的。通過重新設置課程內容、轉變考核方式、重建土力學教學試驗平臺及優化管理模式和提高教師試驗水平能力，能提高土力學的教學效果，并且能更好的使學生用好土力學。

【參考文獻】

[1]謝定義.21世紀土力學的思考[J].巖土工程學報，1997（4）：111-114.

[2]張衛兵，唐蓮.土力學課程教學方法改革與實踐[J].高等建筑教育，2012，21（2）：42-44.

[3]趙志峰，王海波，何文龍.土力學實驗教學改革的思考[J].高等建筑教育，2008，17（6）：120-122.

[4]王安明，李小根，姜彤，黃志全.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）： 100-102.