土力学实验教学改革探索

乔运峰

[摘 要] 分析土力学实验教学中存在的问题及原因，从实验内容、实验教学组织方式、考核办法等方面进行了改革，促进了实验教学质量的提高。

[关 键 词] 土力学；实验教学；改革

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）27-0140-02

土力学是建立在实践基础上的一门课程，通过实验课程的学习，加深学生对教材中基本概念、基本理论的理解，培养学生的动手能力和独立工作的能力，增强学生对土的工程性质的感性认识，提高学生的工程意识和综合素质。根据教育部的要求，高校要进一步加强实践教学，注重学生创新精神和实践能力的培养。因此，作为土力学课程中非常重要的环节的实验教学，结合我校的具体情况，本文对土木工程专业的土工试验课程进行了改革探索。

一、存在的问题及原因

1.学生的学习兴趣不高，主动性不强，“看实验”的情况较普遍，这是阻碍实验教学质量提高的主要原因。产生这些现象的主要原因有：一是实验体系不合理；二是实验仪器数量不足、试验时间安排不合理；三是考核方式不全面。

2.学生对实验现象缺少认真观察，对存在的问题缺少深入分析，造成对实验结果的处理不够科学合理的现象。这主要与实验过程中指导教师引导不够有关。

二、改革措施

（一）实验项目体系优化

根据土的不同应用，把土密度实验、含水量实验、塑限、液限实验、击实实验、直剪实验、压缩实验等项目，根据土的不同工程应用整合成综合性实验，如下表所示。

单独开设验证性实验会带来很多问题。首先，验证性实验往往会使实验项目重复，如土的含水量和比重等实验属于单独开设的实验项目，但它们还会在土的固结试验中重复操作，更重要的是，单独开设实验项目隔断了各实验项目之间的联系，学生难以对多个实验结果进行整体分析，以形成对土的性质的综合判断。如塑性指数、液性指数用来判断土的定名分析和土体状态，土体的压缩系数和压缩模量用来判断土体的固结性能，这些参数间存在着密切的联系，只有分析它们之间的关系，才能对土的性质的合理性作出综合判断，使其能准确地反映土体的真实情况，符合工程实际。倘若各次实验课准备的试样土质不一致的话，学生更难做到对多次实验课测得的指标进行综合分析。因而就无法提高学生综合分析实验数据的能力。通过把单个的验证性实验整合成综合性实验，学生不仅能牢固地掌握土力学的基本原理和基本知识，而且还能以联系的眼光看待单个实验结果，提高综合运用知识分析问题的能力。

（二）改变实验教学的组织方式，改变教师、学生在实验中的角色

传统实验教学以教师为中心，试样制备由实验员完成，学生只要在实验指导书和教师的指导下完成操作，得到结果就可以了。改革后的实验教学方式是以学生为中心，让学生独立完成从方案设计、试件制作、实验操作到实验结果处理的全过程。具体实验的组织过程如下：教师布置实验任务，提供实验参考资料，如试样制备规范、土工试验规范和实验仪器说明书等。学生组成试验小组，小组成员间相互配合，根据实验任务查阅资料，制定实验方案。教师对学生的实验方案进行点评。实验方案获得批准后，学生自己用取土仪器取土，并制备试样，这样使学生在实驗开始前就对土有了初步的感性认识。进入实验室后，教师主要讲解实验仪器操作的注意事项，以及实验过程中容易出错的地方。在实验操作过程中，教师控制实验室纪律，形成对每个小组及其成员的评价，并在实验结束时组织学生对实验结果进行分析。整个实验过程，教师的作用主要是组织、指导和考核，学生则要独立完成实验全过程，从而充分调动了学生的积极性。

（三）改革实验考核办法，注重对实验过程的考评

实验教学组织方式发生变化，考核办法也做了相应调整。实验成绩由两部分组成：第一部分为小组成绩，主要依据实验方案、实验完成的质量、实验结果等；第二部分为个人成绩，主要根据小组各成员的操作熟练程度、操作质量，以及实验过程中体现出来的态度等方面。这样既能促进小组成员间的团队合作，又能加强实验过程的管理，督促学生认真做实验。为避免团队合作中因分工而带来的学生只负责某个实验的操作，而不能完成所有实验操作的情况，我们采用“试样负责制”。在划分小组的时候，小组成员的数量根据试验的具体要求进行，如剪切试验中需要进行四级荷载作用下的剪切实验，小组成员数量定为4名，即让每个学生负责一个试样从试样制备到实验数据处理的全过程，这样每个学生都能参与到实验中来。

（四）注意实验操作过程中对学生的引导，科学对待实验结果

教师在学生实验过程中应注意启发学生，让学生仔细观察实验现象，并把实验现象记录在实验报告中，以便出现问题时查找问题的根源。

在对实验结果进行分析时，教师应引导学生以正确的态度对待误差或者错误的结果。受到实验仪器、操作方法等因素的影响，实验结果存在误差是在所难免的。在实验数据处理中，首先让学生自行判断实验结果的合理性，并给出理由。对存在的问题以小组为单位进行讨论，从实验仪器、操作步骤、实验数据处理等方面找出产生误差或者错误的原因，并找出减小或消除这些误差的方法，或采取合理的补救措施。在最后的实验报告中必须有实验现象的描述和实验结果的分析，尤其是对出现的误差的分析更应做出明确详细的分析。从实验改革反馈的情况看，只要对存在的实验误差进行正确引导，学生就可以从错误中学习到更多的知识。这样既培养了学生实事求是、严肃认真的科学态度，又提高了学生分析问题、解决问题的能力。

另外，鼓励学生采用多种处理实验数据的方法，如手工计算、使用数据处理软件Excel、Mathlab等，以锻炼学生各方面综合能力。

三、结论

经过优化实验项目，改变教学组织管理方式，加强过程控制和开放实验室等一系列改革，土力学实验教学为学生动手操作、动脑思考提供了时间和空间，从根本上调动了学生主动学习的积极性。从实验教学改革的反馈信息看，学生对改革措施及效果的反应比较强烈，表示通过土工实验确实能学到很多知识，锻炼了自己的动手能力，提高了自己的观察能力和科学分析能力。另外，这种实验教学方法对教师提出了更高的要求，达到了教学相长的目的。

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