转型高校“土力学实验”课程教学改革与实践

唐东旗 李栋栋 汪留松 张成兴 徐进

摘要：随着国家对新建地方本科高校改革推进，以建设应用型为主的大学生培养要求，原有的土力学实验的教学方式、目标都已不能适应新形势、新需要。为此，在总结现有教学过程中存在的问题的基础上，从课程实验大纲修订、项目带动、实验室开放等方面进行改革，培养学生的自主创新能力。

关键词：土力学;实验;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）40-0100-02

土力学是大土木（房屋建筑、道路桥梁、地下空间、岩土工程等）专业的一门专业基础课程，主要研究土的基本物理力学性质及其实际应用的一门科学，它的很多基本概念和原理都建立在“土力学实验”基础之上[1，2]，因此实验是土力学教学的一个重要环节。2013年许昌学院响应教育部和河南省的号召，积极进行转型发展，面向地方进行应用型、技术型改造，把理工科应用性专业作为学校着力发展的方向，学校与省教育厅和许昌市政府签订了省地共建许昌学院，使许昌学院成为河南省第一所省地共建高校。为了体现学校提出的应用型大学的发展目标，原有的土力学实验教学方式、培养目标都要进行改变，作为一门专业基础课程，其基本原理和方法都对后续课程的学习有重要的指导作用，培养学生的实践能力、创新能力已成为时代的要求[3]，因此，“土力学实验”课程的教学改革势在必行。

一、原土力学实验课教学存在的问题

1.实验基础设备投入不足。过去学校对土力学的实验设备的投入不足造成实验分组少，10个以上的同学分为一组，1～3个同学动手，其余多数同学在旁边看，有的由于不能挤到前面甚至在做其他事情，这样大多数同学的动手操作实践能力明显不足，实验效果很难达到预期效果。由于一组有太多同学，同学们在提交实验报告时，实验数据处理过程和结果都一样，造成没有做实验的同学只有抄袭做了的同学，使得这部分同学不但不了解实验的内容和方法，也无法锻炼其在实验过程中发现问题、解决问题的能力。

2.师资力量不足。由于土木类专业就业较好，因此，这些年土木类专业在每年的招生中都突破招生限额，并且在进校后还有部分同学转到土木类专业来。每年大量的招生学生数量，造成师资力量严重不足，许昌学院土木工程学院作为新成立院系，师资力量极为短缺，也没有专门的实验教师，这造成课堂教学和实验教学为同一名教师，受精力和班数多、学生多所限，导致分组数量少，每组人数过多，达不到实验教学的目的。

3.学生对实验的重要性认识不足。学生对实验课程的重要性认识不够，实验的目的性也不明确[4]。很多同学在做实验之前没有对即将进行的实验项目进行预习，甚至不知道要做什么实验，只是跟着来到实验室。完全要老师在实验室现场讲授每个实验项目的目的、基本原理、仪器的使用，并且学生不知道如何处理实验得到的实验结果，这要求教师对每一个实验项目都进行现场操作演示，即使这样，还有部分同学在上课时注意力不集中，造成完全按照实验指导书的内容来做实验的现象。这种现象造成对所做实验的认识较为肤浅，也达不到实验教学的目的。

4.实验项目设计一成不变。现有的实验教学完全按照教学大纲要求的含水量、密度、液限、塑限实验、击实实验、固结实验、快速直剪实验等验证性实验项目。这些基础性实验与工程实践及科研课题中的实验项目有很大差别，学生仅仅会做一些基本的实验，对于根据实际工程需要所进行的实验项目较为茫然，也无法培养其创造与创新能力。同时，由于这些基本实验设备除了让学生进行实验操作外，基本长时间处于闲置状态，设备的利用率较低，同时也造成了学校的固定资产的无形浪费。

5.教学方法有待改进。传统意义上的实验教学方法是重演示、轻操作，重操作、轻原理，重结果管理、轻过程管理。这也造成学生认为只要来做实验、会操作就完成了实验要求，其实这和培养方案的要求背道而驰。这也使得很多同学只能默默做实验，为了做而做，并不知道其用处何在，为什么要做，不知道在做的过程中需要注意的事项有哪些。实验本是项非常严谨的工作，但部分同学认识不够，这就需要在教学上不但要教会学生如何做，更要教会学生为啥做。

二、适应新形势的实验改革

1.教学大纲的修订。为了适应新形势的需要，有必要对教学大纲进行修订，在保留原有基础性实验项目的同时，同时把一些原来相对独立的实验项目进行融合，如土的含水量、密度等项目融合到液限、塑限以及击实实验中。增加一些综合性、应用性较强的实验项目，如十字板剪切试验、K0试验、三轴压缩实验、渗透实验等。这就要求教师首先要具有这类实验的基本原理和操作技能，以及对后期实验数据的处理能力，主要通过进行师资培训、进修等来弥补。同时还要具备必要的实验设备，为此，根据学校对土木工程学院的巨大投资（新建土木工程实验中心、购置新型仪器设备）购置了一批具有国内先进水平的仪器，既满足了学生基本实验和创新实验的需要，同时也为教师科研打下基础。为提高学生培养质量和实验效果，加入了土体静力触探实验、十字板剪切实验等综合性较强的实验，同时针对部分优秀的学生，让他们积极参与到教师的科研课题中以得到进一步的锻炼。

2.采用项目带动机制。为了适应转型发展的需要，学校从2014年开始设立大学生创新创业项目，所有的在册大学生都可以进行申报，申报时必须以科研小组的模式来申报，并有部分的经费支持，学生在申报成功后，需要自己设计实验方案，通过科研指导老师的审核和指导进行实施。这类项目极大调动了学生自主进行创新性实验的意识，同时也培养了一批具有初步科研能力的大学生。此外，根据教师科研需要，吸收一部分优秀大学生参与教师科研中与实验相关部分的工作，学生在参与过程中，既锻炼了科学思维能力，同时也了解了本学科前沿动态，学习新方法、新技术，开阔学生的思路和视野。当前已采取让部分做论文的毕业生必须依托指导教师的科研项目来做，让老师亲自参与到试验项目的指导中来，确保试验过程和试验结果的合理性。

3.建立开放性实验室。实验室对同学们开放，满足同学们的求知欲，对提高实验教学质量有明显帮助。采用开放实验室后，学生可以利用自己的课余时间，根据自己的兴趣爱好进行实验设计，充分发挥学生的想象能力，对在生活中所见到的一些自然现象，在实验室找到解决的办法。通过开放实验室，学生可以把对科学研究兴趣变成自己将来的追求目标，对学生的创新能力培养有巨大帮助。同时，也提高了实验仪器设备的利用率。

开放将采用在实验中心统一管理的模式下进行，在开放时间上采用定时开放、预约开放和随时开放，每一种开放方式都需要学生提供实验方案，经过实验中心允许后进行。

4.建设实验教学视频。随着多媒体技术发展，实验教学视频技术能够让学生在实验预习时充分了解整个实验的过程，不至于在实验开始时手足无措。部分教学项目受实验场地条件限制和理论性比较强的特殊性实验项目完全可以通过视频进行演示，这类实验项目开展也有利于学生扩展其知识面。同时，各类实验项目通过视频演示也能让学生对实验目的、原理和操作步骤产生初步认识，也有利于避免在实际操作时产生各类问题。为加强土力学实验教学效果，该课程已经在建设其网络课程，在网络上既有大纲、指导书、需要注意的问题、作业等，也有相关的教学视频，方便同学们预习和回顾实验过程。

三、实验成绩考核方式改革

目前，土力学实验是作为一个独立课程来进行安排，16学时，1个学分。我院土力学实验主要开设的实验项目有含水量、密度、土的击实实验、液塑限实验、土的固结实验，以及土的抗剪强度实验、十字板剪切实验、静力触探实验等8个实验项目。过去的教学和考核方法为教师在实验室先对要做实验的目的、原理以及在工程当中的应用讲解清楚，让学生知道该实验有什么用处，然后进行演示操作过程及注意事项。学生根据老师演示和实验指导书自行完成实验全过程，并撰写实验报告，指导教师根据学生实验报告的完整性和正确性评定成绩，成绩为五级制：优秀、良好、中等、及格和不及格。这类评定方法并不能反映学生对实验的理解和操作方法的正确与错误，现在采用的是对实验小组进行考核，考核小组成员对实验的理解和实验操作能力，采用随机抽取每组学生的方式进行，如果所抽学生不清楚实验目的和操作要领，不能自行完成实验，则该小组的所有成员的成绩均不及格，根据实行的结果来看，极大地调动了学生的积极性，学生主动到实验室进行实验项目操作，也达到了实验教学的目的。

四、转型期的土力学实验

土力学实验是土木工程相关专业的一门基础课程，工程实践性很强，而学校转型为以理工为主的应用型高校，更加重视基础实验室的建设，这也为土力学实验的开展提供了良好机遇，实验室的硬件和软件配置也在逐渐完善。借助学校转型发展的东风，学院聘请了企业有丰富实践经验的人员担任学校相关专业的兼职教授，为学生实验提供了与实践紧密接触的指导老师，并且还能让学生到现场了解各土层的实际情况，把工程实践和课堂教学有机结合起来。

注：许昌学院土木工程专业为河南省普通高等学校本科工程教育人才培养改革试点。

参考文献：

[1]卢廷浩，朱俊高.土力学与岩土工程教学研究[C].第二届全国土力学教学研讨会，2008.

[2]崔海弘.开放土力学实验室创新实验的教学改革研究[J].实验科学与技术，2006，（3）：72-74.

[3]娄国充，王树栋，叶朝良.土力学实验教学改革与教学模式研究[J].石家庄铁道大学学报：社会科学版，2009，3（2）：106-108.

[4]傅旭东，邹勇，雷卫民，等.土力学课程实验教学改革与创新人才培养[C].第三届全国土力学教学研讨会，2011.