以技能大賽為契機促進土工試驗教學改革

□李雪梅 劉玉梅 白 林

土工試驗是《工程巖土學》《土力學》《工程地質學》等課程的重要內容之一，是測試土的物質組成及物理力學性質、理解相關概念、探索基本原理和掌握工程應用的重要手段，是相關專業學生必備的實踐技能，也是巖土工程勘察的基本手段之一，直接為勘察工作服務。土工試驗在培養學生的創新思維、實踐動手能力和解決生產實踐中遇到的問題等方面有著理論教學無法替代的作用。

一、土工試驗教學現狀及存在的問題

目前土工試驗多穿插于《工程巖土學》等課程的理論教學課程中開設，一般內容如表1所示。

表1 土工試驗項目設置表

在教學以及指導土工試驗技能大賽的過程中，發現目前的土工試驗教學中存在著以下問題。

(一)各試驗單獨進行，缺乏連續性和綜合性。傳統的土工試驗依附于理論教學，穿插于理論教學之中分散進行，一般是教師講授過相關理論知識后，帶領學生進行驗證性試驗，幫助學生加深對理論知識的理解，如講授土的粒度成分之后，采用篩析法和密度計法分別測試粗粒土和細粒土的粒度成分；講授土的基本物理性質和水理性質之后，進行比重瓶法、環刀法、烘干法試驗，分別測定細粒土的土粒密度、天然密度、含水率；講授土的水理性質之后，測定土的液限和塑限；講授土的力學性質理論知識后，進行原狀土的壓縮試驗和直剪試驗。這種課程設置方式下，強調的是讓學生學會每個指標的測定方法，并通過試驗幫助學生更好地掌握理論知識，達到了將試驗項目與理論課緊密結合起來的目的。但存在著一個突出問題，即每個試驗只測得一個指標，學生很難將各個試驗測得的同一個土樣的多個指標有機聯系到一起。實際工作中，則需要對同一個原狀土樣進行若干試驗，分別測定該土樣的粒度成分、土粒密度、天然密度、含水率、液限含水率、塑限含水率、壓縮性指標和抗剪強度等指標，以綜合分析該土樣的物理力學性質。

(二)課時不足，教師起主導作用，不利于培養學生獨立工作能力。因課時有限，一般局限在2節課內完成一項試驗。為在有限的時間內完成試驗項目，基本上是教師準備好實驗器材，講解原理，演示關鍵實驗步驟，學生著重于跟住教師完成試驗，自己動手操作的機會較少，沒時間仔細觀察試驗現象，更沒時間考慮課內試驗與實際生產項目之間的聯系。這樣的試驗教學模式由于教師參與過多，在試驗中起主導作用，沒有給學生留下足夠的思考空間，不利于培養學生的獨立工作能力和創新思維。

(三)考核方式區分度不高。大多數開設相關專業的院校都沒有充足的試驗資源，保證人手一套儀器，因此，土工試驗多分組進行，試驗過程中無法確保每個學生都親力親為完成整個試驗步驟，試驗成果也都是成組提交，數據處理部分也不能確保每個人都自己進行。此種情況導致教師在考核學生的試驗成績時無法確保完全的公平，學生往往不重視土工試驗的考核。

二、賽教融合的土工試驗教學改革措施

國家大力開展技能大賽的初衷，是培養大量實踐能力強的應用型人才，培養術業有專攻的“大國工匠”，而不是通過競賽選拔出少數精英，所以高校應明確技能大賽的定位，賽教融合，以大賽為契機，全面改革傳統教學模式。

(一)完善土工試驗教學體系，分層教學。目前通常將試驗教學分為基礎試驗、綜合試驗和創新性試驗三個層次，按照這種分層方法，傳統的穿插于理論教學中的課內土工試驗為基礎試驗，通過測定土的各種物理力學性質參數的試驗來操作驗證課堂所學的基礎理論知識，能串起《工程巖土學》等課程中的大部分知識點，對幫助學生理解理論知識特別有效，所以應該保留。

綜合試驗則是以學生已經具備一定的基礎知識和基本技能為前提，面向學生開展較為綜合的實驗訓練，可以在課內實驗中進行，也可獨立設置實驗課程。根據土工試驗的特點，建議增設至少一周的綜合實訓。因為常規土工試驗項目中，大部分試驗項目均耗時較長，如測定細粒土的粒度成分的密度計法試驗需連續觀測一天，而測定土的壓縮性指標的固結試驗，即使采用相對穩定標準(試樣變形量≤0.005mm/h)，也需連續觀測幾天。若無實訓環節，這些耗時較長的試驗，只能安排學生抽課余時間觀測，有時與其他課程時間沖突，導致數據觀測不及時，影響試驗精度。在連續一周或更長時間的實訓中，學生可以按照土工試驗大賽規程要求，預先做好試驗設計，統籌安排每個試驗的時間，反復多次練習用一個細粒土原狀樣進行基本物理力學性質試驗，完成土工試驗成果表，為參加技能大賽做好準備。

創新性試驗為最高層次，有興趣的學生可以申請學校的“大學生創新計劃”基金支持，選擇設計性強的創新試驗項目，如土的動三軸試驗等，獨立完成查閱資料、擬定方法和步驟、實際操作運行和系統處理數據的全過程。此類試驗為學生提供了更多的動手實踐和創新性探索的機會，有利于提高學生分析和解決實際問題的能力。

(二)開放實驗室，時間上確保試驗連續性，引入項目工作法。實驗室開放有實驗時間的開放和試驗內容的開放兩種模式，時間開放是指課內試驗中未完成的內容，可以在課外時間完成，以確保試驗的連續性；實驗內容的開放可以是面向課程設計開放的、面向學生社團開放的，也可以是為技能大賽訓練而向參賽學生開放的。技能大賽如火如荼開展之前，學院也有開放土工實驗室的活動，但主要是時間上的開放，即允許學生在課余時間在實驗室進行自主試驗，開放實驗室能有效補充土工試驗課時不足，有利于試驗項目連續進行，但這種目的性不強的開放對學生的吸引力不夠，大部分學生在新鮮感過后，找不到試驗的興奮點，逐漸離開實驗室，開放實驗室未能達到預期效果。

近些年各類各級別大學生技能大賽方興未艾，每個專業都有優秀學生在大賽中獲獎，既提高了實踐能力，獲得了榮譽，又增加了就業競爭力。獲獎選手示范作用十分明顯，借此東風，學院以技能大賽為契機，以競賽項目為試驗題目，開放實驗室，引導學生進入實驗室，充分利用學生的課余時間，參加技能大賽使學生在學習過程中目標更加明確，取得了較好的效果。

(三)賽教融合，將競賽內容融入到土工試驗教學中。在講授《工程巖土學》等工程中，有意識地將技能大賽的內容和規程融入到理論教學之中，引導學生思考和討論，力求將知識點落到實處；課內試驗和綜合實訓中，改變傳統試驗課由教師全過程講解和演示的教學模式，采用引導式教學，由學生根據技能大賽的要求自主設計試驗項目，自主研究現行土工試驗規范，分析大賽采分點，設計試驗流程，分工合作，確保每個學生都參與到試驗之中，親自動手操作，真正掌握試驗操作中的難點和易錯點。

土工試驗技能大賽由試驗操作和數據處理兩部分組成，不僅考核動手能力，也非常重視試驗后期的數據處理能力。以往教學中，學生分組進行試驗，組員共用一套試驗數據編寫實驗報告，往往由個別同學處理數據，其他組員直接用數據處理結果，因為缺失了數據處理過程中的思索，很難通過數據處理過程培養創新思維。引入競賽形式后，為節約時間，盡快完成試驗，組員要分工合作處理數據，每個人都要熟悉數據處理過程。

(四)校企合作，突出工程能力培養。工程能力是工科學生在工程實踐中展現出的實際本領，包括知識的學習與應用能力、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。對水文與工程地質專業學生來說，一個重要的工程能力就體現在能獨立完成土工試驗操作和數據處理。

以往開設的土工試驗課，主要為配合《工程巖土學》《土力學》等理論教學，在校內實驗室中進行，幾乎不與企業合作，往往缺乏真實的工程教育環境。土工試驗技能大賽為貼近生產實踐，著重于強調考察參賽學生的工程能力。因此，學校應與生產單位聯系，共同構建校企合作實踐基地平臺，以完成某勘察項目為目的，讓學生全程參與工程勘察項目，到現場觀摩土樣采取過程，在實驗室中完成拆樣、切土、試驗操作的全過程，并進行數據處理，完成土工試驗成果表，參與勘察報告的編寫，了解土工試驗在整個勘察工作中的作用，以培養學生的工程能力。

(五)改革考核方式，以賽代考。土工試驗作為課內試驗時，考核時占一定比例分數，近些年來為突出實踐技能的重要性，試驗部分的分數往往占比較高。但是由于試驗分組進行，實際操作和數據處理都是小組集體成果，無法細致區分每個人的水平，是以區分度不高。

融入競賽思想后，考核時按競賽規程要求，將耗時較長不適合課程考核的競賽拆分成小模塊，利用開放實驗室的課外時間組織三人一組的小競賽，按照競賽評分標準，細致到每個評分點，以賽代考。

引入這種考核模式后，學生在日常教學過程中即可體驗到競賽氛圍，獲得競賽優勝的喜悅，對培養學生的專業興趣大有益處。

三、教改實踐成果

吉林大學應用技術學院自2012年以來，已成功舉辦6屆水文與工程地質專業綜合土工試驗技能競賽。通過反思在競賽中和教學中發現的問題，教師團隊研討后逐漸落實以上改革措施，取得了可喜的成果。第一，學生學習積極性明顯提高，上課低頭看手機、實驗課溜邊的現象大為減少，以往松散的試驗小組凝聚力增強，學生競爭意識提高，絕大多數學生都能積極參與到課堂討論和試驗過程中。第二，跟蹤參賽學生畢業后在工作崗位上的表現，發現獲得大賽獎項的畢業生多數已成為單位的骨干，且有部分參賽選手成功考取碩士研究生，這些學生在回訪中均表示大賽幫助他們更好地掌握了理論知識，夯實了實踐技能，對今后的工作崗位升遷和學歷提升有非常大的幫助。第三，土工試驗教學改革后，試驗儀器使用率大大提高，教師團隊得到了鍛煉，教學水平有較大提高，進一步推動了科研工作的發展。

綜上所述，技能大賽的開展，極大地激發了學生的學習熱情，也暴露出傳統土工試驗中存在的問題，應以技能大賽為契機，以賽促學，賽教融合，促進土工試驗的教學改革。