土力学实践教学方法研究

土力学实践教学方法研究

　　土力学实践教学方法研究

　　蒋海飞，谢远光，唐德兰

　　（重庆交通大学国际学院，重庆400074）

　　摘要：作为土木工程专业的重要专业基础课，土力学具有很强的工程实践背景。本文探讨了土力学实践教学中主要存在的问题，对如何加强实践教学、促进土木专业学生综合能力的培养进行了初步探讨，并提出了一些改进的建议。

　　关键词：土力学；实践教学；教学方法

　　作者简介：蒋海飞（1982-），男，安徽肥东人，工学博士，讲师，研究方向：土木工程科研和教学。

　　仅仅依靠课堂授课教学模式是难以满足现代工程技术飞速发展对综合素质人才的要求。所以对土木工程专业学生的培养，必须在传统课堂授课模式的基础上，加强教学过程中的实践环节。实践教学对学生实际动手和思考问题能力的培养是课堂教学所不能及的，特别是对与实际工程联系较为紧密的相关专业课，实践教学尤为重要[1]。土木工程专业基础课中，土力学是非常重要的技术基础课之一，也是一门非常感性的课程，学生要不断的接触土。通过在实际工程中，观察土在各种施工过程中的性状，了解土在不同外力作用下状态的变化，利用试验设备对土进行各种条件下的不同种类土性能进行测试，研究其力学特性，最后才能对土的概念有较为深入的理解。土的压缩、剪胀、破坏、塑性都是从实践性教学中获得的[2]。在土力学的发展过程中，所有重要理论的建立，无一不是通过千百遍实践后摸索得来的。如库伦强度理论、太沙基固结理论、达西定律、有效应力原理等，均是通过试验归纳验证得到的。因此，为了让学生能更加深刻地理解土力学基本概念和重要原理，更能自如的在实际工程中运用土力学知识，在学生的培养过程中，必须加强实践教学环节。

　　一、土力学实践教学当前存在的主要问题

　　1.实践课时少于教学内容多的矛盾问题。近年来，随着土木工程新理论、新技术的飞速发展，各学科门类和知识量也迅速增加，各高校开设的课程数量明显增加，这也导致在总学时不变的情况下，单门课程课时大幅压缩，对于土力学这样的密切联系实际工程学科的实践学时更是减之又减。这就使得教学课时少与教学内容广泛之间的矛盾日趋明显。

　　2.实践教学环节问题。由于实践教学条件限制，国内高校大多没有对实践教学给予足够的重视，土力学实践教学基本以实验教学为主，且课时较少，这就导致学生对土力学的理解往往只能停留在书本层面，对实际的工程活动非常陌生，往往会感到课堂讲授的知识非常抽象，特别对于一些经典的土力学理论，这种现象若长期不能得到有效改善，会使得实践教学环节和理论教学严重脱节，严重挫伤学生的积极性和创新能力。此外，实践教学考核体系不完善的问题也较为突出，特别是对学生实践环节的评分标准存在很大的主观性。目前，仅有少数高校采取了较为科学的实践教学方式，如清华大学的土力学实践教学包括实验教学、课程设计、案例分析、学生研究训练（SRT，StudentResearch Training）和毕业论文综合训练[2]，华南理工大学则包括土工实验、参加科研、毕业设计和工程实例分析[3]。

　　3.当前部分教师虽然拥有很高的学历，但没有多少实际工程经验，造成了理论功底很深，但实践经验却明显不足的现象[4]。此外，由于高校在考核职称时，过于强调科研成果，导致部分教师忙于学术研究，很少有精力参与工程实践活动，也缺乏相应的实际工程经验，这必然导致课堂上不能做到结合实际工程去理解和讲授，课堂教学往往成了照本宣科。

　　二、土力学实践教学方法探讨

　　（一）实验课程考核方法

　　目前国内大部分高校都未建立独立的土力学实践考核体系，只是根据实验报告进行考评，成绩占土力学课程总成绩一定的比例，这从客观上降低了学生对土力学试验课程的重视程度，也必将影响学生试验课程的学习和试验能力的提高。因此，笔者建议将土力学实验设置为一门独立的课程，并单独计算学分，从定量和定性两个角度去考核学生的实践能力。从定量角度考核，主要是教师根据学生完成试验设计和试验后提交的作业或书面报告等内容，对学生做出考核；定性考核则是教师通过观察学生在试验过程中表现出的动手能力、操作能力和解决实际问题能力定性地给予考核成绩。

　　（二）实验内容

　　常规的土力学试验主要有：土的液塑限试验、渗透试验、压缩试验、直剪试验和三轴试验等，教师在组织实验过程中，要保证每位同学必须亲自动手操作实验，针对每位同学实验中遇到的问题，要结合课堂上讲授的理论给予解答，让学生在做实验中能感知到知识的融会贯通。

　　上述常规的土力学实验，主要是土力学的一些基本原理和土体的一些力学特性进行实验验证，学生通过这样的锻炼，可以培养其基本的试验操作能力，但对于学生综合实践能力的培养却捉襟见肘。为此，可以挑选一些相互间关联性较强的基础试验，将其组合成一个综合性的试验，既可以加强学生对各知识点内在联系的理解，也能培养其综合分析问题、解决问题的能力。除此之外，还可以在现有实验设备的基础上，引导学生对现有设备进行创新性改进，以完成更复杂的土力学实验。如对常规三轴压缩仪进行适当加工，使之可以完成图的压缩流变试验；对直剪试验中的剪切盒进行适当地改进，使之可以完成土的剪切流变试验等。此外，可以结合科研项目或者实际工程，选定适当的试验课题，由教师指导学生自主设计实验方案，并得出研究结果。如采用锚杆对开挖基坑进行支护时，如何设置锚杆与水平面之间的角度，教师可以结合主应力作用下土体破裂面与最大主应力面之间的夹角关系，来引导学生做出切合实际的锚杆设计方案，并要求对设计方案的试验结果进行综合分析后提交书面报告。

　　（三）实习与课程设计

　　通过实习学生可以很好的将理论与实际相结合。土力学实习主要包括认识实习和生产实习。前者主要是让学生认识土的形成、分布与存在状态及其主要结构特征。该阶段可以组织学生到施工现场去了解地质构造、土层分布以及不良土层的处理措施等。在生产实习阶段，可以组织学生参加一些土力学的生产实践活动，主要是参与地基基础或土质边坡的施工方案选择、施工组织设计等。通过生产实习，学生对土体截止的物理力学特性会有更深刻的认识。

　　土力学课程设计主要是结合实际工程地质条件，针对具体工程项目，给出最优的设计方法和施工方法，是学生学会处理实际工程问题的能力。通过课程设计中一系列专业实践训练，学生对知识的实际运用能力得到了很大的提高：一方面课程设计使学生对土力学基本原理和基础理论理解更加透彻；另一方面，在如何运用这些基础理论、基本知识、基本技能解决实际工程问题方面，也得到了一定锻炼。因此，课程设计是理论联系实际的桥梁，也是对学生提高设计能力的具体训练和考察过程。

　　（四）实习基地的建设

　　实习基地建设是保证实践教学质量的重要环节，优选实习基地对学生培养具有重要意义[5]。学校可以自筹经费建立学生工程实习中心或者广泛利用校外资源，选择几家典型的、在业界具有较强专业实力的勘察设计和施工单位作为实习基地。

　　自建实习中心，要鼓励学生利用课堂上学习到的理论知识大胆创新，通过让学生建造一些小型的工程模型来实现学生在设计产品中的新理念和新想法。这种最为直接的将理论用于实际的做法，能够从很大程度上加强学生对理论知识的理解和实际运用能力。此外，在设计或施工单位的实习基地，学生甚至有机会参与一些大型的基础建设项目，更能切身体会到课堂上的理论知识是如何在实践中应用的，其综合运用专业理论知识的能力将会得到很大的提高。

　　（五）教师实践教学能力的提高

　　随着工程技术水平的飞越式发展，新理论、新技术、新方法等不断涌现，新的工程规范也陆续颁布，这对教师的实践教学能力提出了更高的要求。教师需要不断掌握最新的专业技术、理论以及行业规范，不断更新自己的知识库，不断完善自身的知识结构。

　　教师要多开展科学研究和工程实践，把反映现场实际工程的最新成果及时充实到土力学课堂讲授中，只有自己力学功底厚、知识水平高，才能达到对土力学教材内容的深刻理解，才有可能非常清楚地给学生讲解书中的内容，从而达到较好的教学效果[6]。通过长期、深入、系统的科学研究，并不时追踪土力学的学科发展动态，了解国内外土力学领域的最新热点研究问题，在实践教学中结合一些施工现场典型的工程案例，适当引用一下这些热点理论和热点知识，能在很大程度上提高学生的专业兴趣和学习积极性，也从另一个侧面提高了实践教学效果。

　　三、结语

　　总之，土力学实践教学是一项系统工程，涉及到专业要求、教学内容、教学方法及教学手段和学生的学习情况等各个方面[7]。在实践教学过程中，教师要着重培养学生的综合专业素质和解决实际问题的能力。学校相关教务部门要研究出具体实施方案，加大实践教学经费的投入，积极协调学校各相关部门整合实践资源，优化实践教学环境，加强与校外相关施工或设计企业的联系与合作，并通过组织土力学教师集中培训，不断提高教师队伍的理论水平和实践能力，不断推进土力学实践教学方法的改进。

　　参考文献：

　　[1]周莉，董连成，许珊珊，等。应用型人才培养的土力学实践教学探索[J].山西建筑，2014，40（10）。

　　[2]李广信，吕禾，张建红。土力学课程中的实践教学[J].实验技术与管理，2006，23（12）。

　　[3]潘健。土力学课程教学中的实验和实践环节[J].教育理论与实践，2007，27（S1）。

　　[4]刘勇健，李友群，刘广静。加强实践性教学培养土木工程专业学生的创新能力[J].高等建筑教育，2008，（5）。

　　[5]田悦，赵中华。实践型土木工程专业实践教学改革的研究[J].时代教育，2014，11（1）。

　　[6]阮波。土木工程专业土力学课程教学实践与体会[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2005，（12）。

　　[7]王安明，李小根，姜彤，等。土力学课程教学改革与实践[J].华北水利水电学院学报（社科版），2009，25（4）。

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