基于试验引导下的土力学教学方法

发布时间：2019-11-20

　　【摘要】土力学是大类土木工程专业中最为基础的课程之一，是衔接基础力学课程和专业课程很关键的基础课程。本文提出了基于试验引导下的土力学教学方法，并且对各类措施进行的讨论，以便该教学方法能更好的发挥教学效果。

　　【关键词】土力学;试验引导;教学方法

　　土力学是大类土木工程专业中最为基础的课程之一，是衔接基础力学课程和专业课程很关键的基础课程。由于土力学的研究对象是一种碎散、多相性与天然性的特殊材料，因此土力学是一门实践性、经验性较强的力学学科，其感性的认识要高于理性的认识，很多的基础的土力学理论都来源于实验[1]。例如，摩尔库伦准则主要是通过直接剪切实验而得出的强度准则;达西定律则是通过砂土的常水头试验结论总结出来描述土中水流渗透特性的基本规律;土力学的基本原理“有效应力原理”则是通过固结试验总结出来的基本原理。因此在土力学的教学体系中，土力学试验是非常关键的一部分，应该占用重要的地位。毫不夸张的讲，土力学就是建立在土工试验上的科学[2]。

　　在目前的土力学教学中，土木工程应用型本科一般把“土力学”与“基础工程”合并而成一门课，土力学部分理论教学一般为36小时左右，而试验实践环节一般为8小时左右，主要的试验大致有液塑限试验、压缩试验和直剪试验等。在土力学考评成绩中，试验环节大约占10%的成绩或是作为参考成绩用于对学生进行考评，在这种情况下，学生对于试验的积极性不到。另外，由于本科教学无法达到每个学生人人进行独立的试验，很多学生对于试验的参与度是不够的，同时很难达到试验实践环节的目的。

　　事实上，试验实践环节对于理解土力学的基本原理定律是具有至关重要的作用的。通过试验过程，学生可以理解土力学原理的建立过程，以及土力学原理的适用条件及缺陷。此外，多种方式的土力学试验可以激发学生的学习热情，使其对学习产生兴趣，促进学习的效果。在此背景下，笔者在本文中就基于土工试验基础上的土力学教学方法进行讨论。

　　1课程内容的设置

　　原有的《土力学》设置主要以理论课时为主，试验课程设置较少，试验主要以演示实验为主，就是老师做学生看，条件好一点的学校可能以学生分组来进行试验。这种模式的试验大部分属于走过场形式，学生难于真实的理解试验的内在含义，达不到实验的目的。因此，根据土力学的学科特点，土力学是建立在试验的基础上的，很多理论是基于试验建立起来，例如摩尔库伦强度准则、达西定律等。在重新设置课程内容时，理论教学和试验教学应该同步进行，理论可以指导试验，而试验用来进一步理解理论，加深理论的认识。

　　在课程内容上，应该给试验分配较多的课时，一般占据30%的课时左右，这样子可以保证学生有足够的时间来独立的进行试验，处理试验数据、分析试验结果。这对于理解试验是很有必要的，也对于理解理论有很大帮助。此外，对试验的充分理解也使学生能掌握如何来利用理论解决实际问题。

　　2考核方式

　　在传统的以理论教学为主的考核方式中，一般考核比例为60%期末成绩+30%平时成绩+10%试验成绩。试验成绩部分明显偏少，导致了学生对实验的不重视[3]。因此，应该增加试验成绩的比例，这样子的好处在于能体现试验教学的重要性，让试验教师和学生都能够给感觉到试验部分的重要性。根据笔者的教学经验，在考核过程中，试验课成绩增加到30%较为合适，而相对弱化平时成绩。因为平时成绩可以通过试验成绩来体现，试验考核不是一次考试决定的，是一个过程，它是实验过程中和最后试验结果的综合体现，具有平时成绩的表达。因此，建议考核方式调整为50%期末成绩+30%试验成绩+20%平时成绩。

　　3土力学教学试验平台的建设及管理模式

　　显然，如果采用试验引导下的土力学教学模式，学生应该能实际的操作实验仪器，原有的设备条件可能远远不能满足实际的要求，因此需要进行教学试验平台的建设。基于目前高校双一流建设的新风，积极的进行资源优化配置，利用有限的资源保证每一个学生能独立完成试验过程，分析试验数据，撰写试验报告，以掌握试验基本本质。

　　在满足了试验设备平台的前提后，必须建立完善的管理体系。面对土木工程大量的学生试验，很难保证在课程时间把试验完成，因此可以采用预约开放制度。学生通过网络平台预约试验时间段进行试验，但是试验老师组织时间进行集中讲授试验要点及注意事项。而后，学生可以根据自己时间安排试验。

　　4教师试验水平能力

　　实行试验引导型土力学教学方法，试验老师不仅应该提高试验能力，而且应该加强理论水平。因为试验教师的理论水平是深究试验本质的基础，扩展试验教学的基础。教师应该转变传统的教学方式，引入新技术和新理念进入实验教学[4]。例如，引入微课教学、微课演示等等。通过这些措施的实施，进一步让学生喜欢试验课程，保证试验课的教学质量。

　　5结语

　　土力学是一门实践性很强的力学学科，是一门以试验为基础的学科。因此，开展试验引导下的土力学教学方法是合乎土力学的创立历史和轨迹的。通过重新设置课程内容、转变考核方式、重建土力学教学试验平台及优化管理模式和提高教师试验水平能力，能提高土力学的教学效果，并且能更好的使学生用好土力学。

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