新时代下土力学实验教学实践与探讨

张德成 张玉芬

摘  要：土力学实验教学中存在教学方法单一、理论课与实验课相脱离、考核体系不完善等诸多现实问题。高校应重构师生关系，充分彰显学生在教学中的主体地位；完善实验教学课程设置与内容，使理论课与实验课联系得更加紧密；完善考核体系，为教师调整教学内容、实现公平客观的考核方式提供参考。土力学实验教学要充分利用以往教学的丰富经验和学科特点，以发展学生实践动手能力和创新思维为目标，挖掘土力学实验教学潜力。

关键词：土力学实验教学；新时代；实践

中图分类号：G434    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）08-0050-04

作者简介：张德成 （1989—），男，博士，河北工业大学土木与交通学院讲师，研究方向为土力学和水文地质；张玉芬（1977—），女，博士，河北工业大学土木与交通学院教授，研究方向为钢混组合结构。

高校教育中，学生能力培养一般依靠专业的人才培养方案，但无论何种学科教学都是理论与实践的综合运用。特别是在土力学教学中，该课程与其他学科不同，由于实验结果可直接应用到实际项目施工当中，因而对学生实践能力、创新思维、职业素养、团队合作方面都有着更高要求。但针对土力学实验教学改革的研究大多集中在器材更新、丰富教师教学手段等方面，对学院资源倾斜力度、实验教学考察方法等问题则少有探讨。

一、土力学实验教学重要性

土力学是一门应用学科，是研究土体在力的作用下应力、应变、时间关系和强度的专业学科，是在“大土木”背景下进行各学科学习的重要基础课程，属于工程力学的分支。土力学实验则是土力学课程的实践配套，旨在通过具体实验操作，加深学生对理论知识的理解，锻炼学生实践能力和操作技能，提升其发现问题、解决问题的能力。土力学实验不仅可以促进土力学基本理论的发展，还可以解决实际工程中的重大问题，是土木工程专业必不可少的重要组成部分，为土力学基本理论知识和实际工程项目搭建起坚实的桥梁，如工程中常用的岩石设计参数就是在设计合理、条件相似、方法合适、操作正确的土力学实验中获得的，还有关于土的强度理论的库伦公式、太沙基通过固结试验总结出现代土力学的有效应力原理、达西通过沙土的定水头实验揭示土的渗透基本原理等等，都为土力学发展作出重大贡献［1］。因此，土力学实验教学在培养土木类专业学生独立观察能力、实际应用能力、职业创新能力等方面发挥着不可替代的作用。

二、土力学实验教学现状

（一）教学方法陈旧单一

土力学实验教学是完善高校土木工程类专业的一门基础课程，但国内大多高校实验教学内容陈旧、教学方法单一，与实际脱轨，与学科发展前沿脱节。在传统土力学实验教学中教师又过度依赖理论指导教材，只是对着教材照本宣科。授课方式只是从教师讲、学生听，转变成教师做、学生看，在具体知识点呈现上，通常以板书形式呈现知识点。这种方式教学效率低、缺乏趣味性，导致课堂气氛过于沉闷，无法调动学生学习积极性，直接影响教学效果。在涉及具体实验操作方面，仅以简单的演示、验证为主，教师在已知实验结果的情况下进行实际操作，之后便安排学生对其实验过程进行机械地重复，导致学生在学习中无法进行主动思考，创新能力不强，抑制学生自主学习能力和个性化发展，难以收获理想的实验教学效果，阻碍了土力学实验教学高质量发展，无法满足新时代人才培养需求。

（二）理论课与实验课分离

土力学本就是一门实验性非常强的课程，其各種物理参数、原理效应、规律方法都是实验测试的结果。教师可通过带领学生开展实践活动帮助学生了解了解各种指标、熟悉土的特性，提高学生应用水平、创新能力和团队合作精神，其重要性远胜于其他基础理论课程。但以往的土力学实验教学一直依附于理论教学，只占用土力学教学课程很少一部分，被当作理论课的补充，对教师调动学生在土力学实验教学中的积极性产生了一定阻碍［2］。

一方面，在实际教学中，理论课与实验课缺乏一定关联性，且两种课程分配的课时又不相同，导致实验课程进度落后于理论课进度，出现学生理论学习与实验操作相脱节的情况，加上实验教学间隔周期长，极易使学生忽视土力学实验的重要性，甚至使部分学生从思想上认为理论课学习要重于实验课，导致学生在进行分组实验时出现因错误地认为自身已掌握书本上全部内容而不再动手操作的情况。课后的反馈结果也表明，在每次实验中只有极少数学生动手操作仪器，从未操作过仪器的学生大有人在。长此以往，不愿动手的学生对动手能力强的学生形成依赖，造成两极分化严重的现象，不利于学生理论基础与实践能力的综合培养。另一方面，高校在土力学教学安排上，是由一名理论课教师和一名实验课教师分别对学生传授知识，本是为了减轻教师任务提高课程质量而设置的教学形式，但忽略了每个教师授课风格不同，对知识点的理解不同，课程讲解的重点和思路也不相同，极易出现学生无法适应实验课教师教学风格的情况。并且，实验课教师因不了解学生理论知识掌握情况极易出现在实验操作中无法准确把握具体尺度的情况，直接影响实验教学实效性，最终导致学生理论知识与实践相割裂。

（三）考核机制不完善

土力学实验考核是检验学生对知识掌握情况和教师教学效果的重要手段，也是土力学实验教学改革的重点环节。但长久以来考核机制一直存在不公正、不客观、不全面等诸多问题。

首先，考核环境不公平。由于学生众多、实验室仪器不足、实验教师人手不够等原因，在日常进行实际操作时大多是分班分组进行。这就导致小组内个别学生不进行实验操作，只需要在其他同学完成试验后抄袭其实验数据，就可以交上一份完美的报告，获得一个良好的分数，难以体现学生真实水平。其次，考核标准不客观。因为各班级授课教师不同，平时成绩和课堂考核方面也并未制订一个科学、合理、统一的有效考察指标，加之教师评定日常成绩时多以出勤次数和个人感觉为主，主观性较强。导致不同班级、学生可能出现不同标准，不能客观反映学生真实情况。最后，考核内容不全面。土力学实验考核只包括实验目的、实验过程以及实验数据记录和规整，但却忽略了前期的实验筹备阶段和最后的收尾过程，没有对学生预习情况、在实验中思考、分析过程、课堂纪律和操作流程是否符合规范等综合因素进行考察，仅仅凭借有限几个测试便对学生学习情况下定结论。

三、新时代下土力学实验教学改革建议

（一）重构师生关系

教学过程是教师向学生传授知识、学生主动学习知识的双向互动过程。在此过程中，教师对学生传道授业解惑、引导学生成才成人；学生通过学习知识、提升能力、成为社会合格的人才。要使师生在教学活动中相互交流，应构建平等、合作、和谐的师生关系。

实验教师是土力学实验教学培养主力军，肩负着培养学生实际操作能力的重要责任。一方面，调动学生学习积极性和主动性。实验教师应从思想上摒弃传统观念、树立平等意识，积极了解学生学习进度和理论基础水平，在教学中与学生平等相处、互动互助，丰富授课手段，活跃课堂氛围；在常规板书教学基础上，适度添加多媒体和互联网的应用，在课件中将声音、动画、图像有机结合，清晰简明地展现给学生，调动学生好奇心，提升学生对实验教学兴趣。学生在平等、宽松、和谐的学习环境中才能开阔思路，充分调动实验参与积极性。另一方面，教师要善于挖掘学生内在潜能，培养学生独立思考能力与创新思维。惊奇和疑问是创新思维培养的前提，教师应在实验过程中根据实验情景不断提出假设，抛给学生问题，留给学生独立思考时间和空间，鼓励学生多提问，打破旧有思维框架，积极引导、启发学生在思考问题、寻找答案过程中探索其背后的规律，激发学生学习潜力［3］。

学生要积极配合实验教师课堂教学工作，在学习过程中调节自己学习方式，积极探索、勇于创新、主动求证，学会与同学交流、合作，遵守实验相关规章制度，在教师运用新模式、新方法授课时及时作出回应，根据课程效果和自身感受向教师和学校建言献策。首先，在实验课程前，学生应自主预习实验操作流程，查看自己对知识点的掌握是否有遗漏，将自己知识盲点课前向教师反馈，以便于授课教师调整教学内容，提升教学效果。其次，在实验过程对教师提出的问题进行积极思考，敢于表达自身见解。在分组操作时不逃避责任，多思考、勤动手，可根据自身兴趣做好分工，与小组成员共同进行实验，遇到难以解决的问题时与同学一起讨论，或及时向教师面对面请教。最后，在实验完成后如实填写实验报告，不弄虚作假，不抄袭他人，即使实验失败也应向教师申请课后补做，不轻言放弃，积极寻找失败根源，做到有始有终。

（二）完善实验教学课程设置与内容

1. 增加实验课学时。有限的实验学时制约了土力学实验教学的发展，对学生技能培训和工作能力培养产生严重阻碍。学院领导应考虑在土力学课程中适当增添实验课时，便于学生接触到更全面更复杂的土工實验，有利于教师将新技术、新观念引入实验教学，通过接触不同实验、运用不同技术，帮助学生了解各类型实验，发现不同实验之间区别。

2. 统筹实验项目。传统土力学实验课程通常穿插在土力学理论课教学中，导致一个完整的实验项目被打乱，学生做实验经常处于无头无尾的状态。对此，教师应将以往分散进行的实验项目转为集中教学，规划整合土力学实验中联系紧密的系统性项目，依据实验室现有器材设备、学校科研项目、实际工程引导学生联系实际自主设计工程课题与实验方案，为学生在实际操作中运用理论知识提供平台，在一系列系统性工程培养下，全面提升学生理论知识水平与实践技能。

3. 优化实验内容。首先，高校应重新编制现有土力学实验教学大纲，针对不同内容进行具体划分，分出必修课与选修课。必修课主要培养学生基础知识与综合素养，由教师亲自选定课题、规定时间和样本材料。选修课则是侧重于培养学生创新思维与自主判断能力，学生根据自己兴趣爱好和学习进度、知识掌握情况自由选题，为学生创设更大的思考与创新空间。

其次，高校应提高对土力学实验室重视程度［4］。一方面，高校应加大实验室改革力度，支持实验室发展。在进行发展规划时，将优先发展实验室置于首要战略地位，对实验室器材和环境进行深度规划设计，打造环境舒适、求知欲充沛的实验技能培养空间。另一方面，加大资金投入，提高土力学实验教师待遇，改革实验教师职称评定与级别晋升制度，减少人才外流、激发实验教师工作活力、提高工作效率。

（三）健全考核制度

1. 考核形式多样化。土力学实验教学重点考察的是学生动手实践能力，但每个人动手能力不同、兴趣爱好不同、学习方式不同，因此可采用多元化考核形式。如在分组实验时，实验教师不仅需要考察实验报告，还可以让小组成员之间相互打分，根据实验报告和学生之间相互评分的结果，按比例确定最终分数，防止部分学生对实验数据一抄了之。期末考核时，教师可根据平时实验项目，选择出一些系统性较强、考察范围全面的一些实验，让学生随机抽取题目。在规定时间内将考试分为口头表达、实际操作、书写报告等三部分，每部分各占总分数一定比例，充分发挥学生自觉能动性，形成一个公平的考核形式［5］。

2. 考核内容标准化。良好的考核标准应该是在教师充分尊重学生学业、学生充分尊重教师教学的基础上产生的，二者相互影响、相互作用的结果，这个过程中应减少评分者主观因素影响，根据课堂情况、实验内容将考察点和考核内容具体划分，从而形成客观的考核标准。例如在具体实验中，将考察分为三大环节，首先是前期准备阶段，重点考察实验室卫生情况、实验方案可行性如何、实验材料和仪器是否准备充分、安全保障措施是否齐全。其次是在实验过程中，主要观察学生出勤率和课堂秩序、实验过程是否规范、学生实际操作能力、实验中所体现的职业素养等等。最后是在实验完成后，以学生实验仪器设备的归位情况和完好率、实验结果是否具有参考意义、实验报告的完整性考察为主。实验教师根据以上方面，基于学生参与程度高低，按照分值比例严格打分，即可充分了解学生情况，给出公正客观的分数。

3. 课程考核人性化。以人为本是加强学生综合素质和提高创新能力的重要举措，在土力学实验教学中，考试的教育引导功能被减弱，而激励和评判功能被过度增强，众多高校凭借一次考试来判定学生整学期学习情况，对学生而言就是“一考定终身”。高校应该打破这一桎梏，将实验操作考核设置为以改进学生实验能力为主的“无次数限制”模式，但“无次数限制”并不是没有底线的无限循环考试，而是学生参加完上次考试后，如果对成绩不满意可以用申请报告形式，在报告中写出自己实验课题、反思自身不足、写明自己在实验的目的和改进方面，然后交由实验教师审核通过即可再次实验，以此循环往复，形成螺旋式上升的形式。

4. 考核反馈常态化。土力学试验难免会遇到一些大型的系统性项目，而这种实验一般需要较长周期才能完成。所以，及时、有针对性的反馈成为教师掌握学生实验进度的必要条件。首先，教师对学生实验评价要及时，无论是批评或者表扬都应该尽快做出反应，尤其对实验中的错误更应该及时，人在刚犯下错误时是最佳的反省时间，时间一久内心的愧疚感就会减弱，再进行批评便无法达到最好效果。其次，教师反馈评价要具体，做到一事一评，评价越具体学生越能听进去，教师应尽量做到当众表扬、私下批评，并表达出对学生继续改进希望，以免影响学生实验积极性［6］。最后，要鼓励学生积极反馈，征求学生对实验教学的反馈意见，在与学生讨论考核结果时鼓励学生对教学效果、学习难点、实验项目质量等问题提出意见，帮助实验教师了解不足、补齐短板。

四、结语

土力学实验作为联系学生理论知识与实践能力的纽带，对学生今后深入工程、了解实际项目有着重大意义。新的土力学实验教学模式可提高学生对土力学实验课的兴趣，加深学生对土力學知识的理解和掌握，强化高校对学生创新思维和综合素质的培养力度。在教学中教师更注重对学生的启发和引导，学生学习时更注重自身的反思和创新。新时代下，土力学实验教学也处于动态发展过程，随着科研、教学方面各种先进理念不断涌现，各种先进技术和设备不断应用，土力学实验教学必将迎接更多挑战，为新时代土力学发展培养更多人才。

参考文献：

［1］ 赵秀绍，刁心宏，莫林利，等. 基于实验误差分析的土力学实验教学实践［J］. 实验技术与管理，2018，35（05）：190-193+210.

［2］ 张艳美，栾雅琳，王斌. 基于能力培养的土力学综合性实验设计与实践［J］. 实验技术与管理，2018，35（03）：206-208+212.

［3］ 高磊，龚云皓，宋涵韬. 土力学实验教学中存在的问题与改革建议［J］. 实验技术与管理，2017，34（07）：200-202+206.

［4］ 周莉，韩雪，杨海涛. 应用型人才培养的土力学实验教学模式改革与实践［J］. 黑龙江高教研究，2014（03）：168-170.

［5］ 谌芸，史东梅，何丙辉. 基于建构主义的土力学实践教学改革研究［J］. 安徽农业科学，2011，39（14）：8784-8786.

［6］ 缪林昌，经绯，邵俐. 大土木工程类土力学教学改革思考与实践［J］. 东南大学学报（哲学社会科学版），2009，11（S1）：255-257.

（责任编辑：淳洁）