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土力學實踐教學方法研究
土力學實踐教學方法研究
蔣海飛，謝遠光，唐德蘭
（重慶交通大學國際學院，重慶400074）
摘要：作為土木工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，土力學具有很強的工程實踐背景。本文探討了土力學實踐教學中主要存在的問題，對如何加強實踐教學、促進土木專業(yè)學生綜合能力的培養(yǎng)進行了初步探討，并提出了一些改進的建議。
關(guān)鍵詞：土力學；實踐教學；教學方法
作者簡介：蔣海飛（1982-），男，安徽肥東人，工學博士，講師，研究方向：土木工程科研和教學。
僅僅依靠課堂授課教學模式是難以滿足現(xiàn)代工程技術(shù)飛速發(fā)展對綜合素質(zhì)人才的要求。所以對土木工程專業(yè)學生的培養(yǎng)，必須在傳統(tǒng)課堂授課模式的基礎(chǔ)上，加強教學過程中的實踐環(huán)節(jié)。實踐教學對學生實際動手和思考問題能力的培養(yǎng)是課堂教學所不能及的，特別是對與實際工程聯(lián)系較為緊密的相關(guān)專業(yè)課，實踐教學尤為重要[1]。土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課中，土力學是非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，也是一門非常感性的課程，學生要不斷的接觸土。通過在實際工程中，觀察土在各種施工過程中的性狀，了解土在不同外力作用下狀態(tài)的變化，利用試驗設(shè)備對土進行各種條件下的不同種類土性能進行測試，研究其力學特性，最后才能對土的概念有較為深入的理解。土的壓縮、剪脹、破壞、塑性都是從實踐性教學中獲得的[2]。在土力學的發(fā)展過程中，所有重要理論的建立，無一不是通過千百遍實踐后摸索得來的。如庫倫強度理論、太沙基固結(jié)理論、達西定律、有效應力原理等，均是通過試驗歸納驗證得到的。因此，為了讓學生能更加深刻地理解土力學基本概念和重要原理，更能自如的在實際工程中運用土力學知識，在學生的培養(yǎng)過程中，必須加強實踐教學環(huán)節(jié)。
一、土力學實踐教學當前存在的主要問題
1.實踐課時少于教學內(nèi)容多的矛盾問題。近年來，隨著土木工程新理論、新技術(shù)的飛速發(fā)展，各學科門類和知識量也迅速增加，各高校開設(shè)的課程數(shù)量明顯增加，這也導致在總學時不變的情況下，單門課程課時大幅壓縮，對于土力學這樣的密切聯(lián)系實際工程學科的實踐學時更是減之又減。這就使得教學課時少與教學內(nèi)容廣泛之間的矛盾日趨明顯。
2.實踐教學環(huán)節(jié)問題。由于實踐教學條件限制，國內(nèi)高校大多沒有對實踐教學給予足夠的重視，土力學實踐教學基本以實驗教學為主，且課時較少，這就導致學生對土力學的理解往往只能停留在書本層面，對實際的工程活動非常陌生，往往會感到課堂講授的知識非常抽象，特別對于一些經(jīng)典的土力學理論，這種現(xiàn)象若長期不能得到有效改善，會使得實踐教學環(huán)節(jié)和理論教學嚴重脫節(jié)，嚴重挫傷學生的積極性和創(chuàng)新能力。此外，實踐教學考核體系不完善的問題也較為突出，特別是對學生實踐環(huán)節(jié)的評分標準存在很大的主觀性。目前，僅有少數(shù)高校采取了較為科學的實踐教學方式，如清華大學的土力學實踐教學包括實驗教學、課程設(shè)計、案例分析、學生研究訓練（SRT，StudentResearch Training）和畢業(yè)論文綜合訓練[2]，華南理工大學則包括土工實驗、參加科研、畢業(yè)設(shè)計和工程實例分析[3]。
3.當前部分教師雖然擁有很高的學歷，但沒有多少實際工程經(jīng)驗，造成了理論功底很深，但實踐經(jīng)驗卻明顯不足的現(xiàn)象[4]。此外，由于高校在考核職稱時，過于強調(diào)科研成果，導致部分教師忙于學術(shù)研究，很少有精力參與工程實踐活動，也缺乏相應的實際工程經(jīng)驗，這必然導致課堂上不能做到結(jié)合實際工程去理解和講授，課堂教學往往成了照本宣科。
二、土力學實踐教學方法探討
�。ㄒ唬⿲嶒炚n程考核方法
目前國內(nèi)大部分高校都未建立獨立的土力學實踐考核體系，只是根據(jù)實驗報告進行考評，成績占土力學課程總成績一定的比例，這從客觀上降低了學生對土力學試驗課程的重視程度，也必將影響學生試驗課程的學習和試驗能力的提高。因此，筆者建議將土力學實驗設(shè)置為一門獨立的課程，并單獨計算學分，從定量和定性兩個角度去考核學生的實踐能力。從定量角度考核，主要是教師根據(jù)學生完成試驗設(shè)計和試驗后提交的作業(yè)或書面報告等內(nèi)容，對學生做出考核；定性考核則是教師通過觀察學生在試驗過程中表現(xiàn)出的動手能力、操作能力和解決實際問題能力定性地給予考核成績。
（二）實驗內(nèi)容
常規(guī)的土力學試驗主要有：土的液塑限試驗、滲透試驗、壓縮試驗、直剪試驗和三軸試驗等，教師在組織實驗過程中，要保證每位同學必須親自動手操作實驗，針對每位同學實驗中遇到的問題，要結(jié)合課堂上講授的理論給予解答，讓學生在做實驗中能感知到知識的融會貫通。
上述常規(guī)的土力學實驗，主要是土力學的一些基本原理和土體的一些力學特性進行實驗驗證，學生通過這樣的鍛煉，可以培養(yǎng)其基本的試驗操作能力，但對于學生綜合實踐能力的培養(yǎng)卻捉襟見肘。為此，可以挑選一些相互間關(guān)聯(lián)性較強的基礎(chǔ)試驗，將其組合成一個綜合性的試驗，既可以加強學生對各知識點內(nèi)在聯(lián)系的理解，也能培養(yǎng)其綜合分析問題、解決問題的能力。除此之外，還可以在現(xiàn)有實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上，引導學生對現(xiàn)有設(shè)備進行創(chuàng)新性改進，以完成更復雜的土力學實驗。如對常規(guī)三軸壓縮儀進行適當加工，使之可以完成圖的壓縮流變試驗；對直剪試驗中的剪切盒進行適當?shù)馗倪M，使之可以完成土的剪切流變試驗等。此外，可以結(jié)合科研項目或者實際工程，選定適當?shù)脑囼炚n題，由教師指導學生自主設(shè)計實驗方案，并得出研究結(jié)果。如采用錨桿對開挖基坑進行支護時，如何設(shè)置錨桿與水平面之間的角度，教師可以結(jié)合主應力作用下土體破裂面與最大主應力面之間的夾角關(guān)系，來引導學生做出切合實際的錨桿設(shè)計方案，并要求對設(shè)計方案的試驗結(jié)果進行綜合分析后提交書面報告。
�。ㄈ⿲嵙暸c課程設(shè)計
通過實習學生可以很好的將理論與實際相結(jié)合。土力學實習主要包括認識實習和生產(chǎn)實習。前者主要是讓學生認識土的形成、分布與存在狀態(tài)及其主要結(jié)構(gòu)特征。該階段可以組織學生到施工現(xiàn)場去了解地質(zhì)構(gòu)造、土層分布以及不良土層的處理措施等。在生產(chǎn)實習階段，可以組織學生參加一些土力學的生產(chǎn)實踐活動，主要是參與地基基礎(chǔ)或土質(zhì)邊坡的施工方案選擇、施工組織設(shè)計等。通過生產(chǎn)實習，學生對土體截止的物理力學特性會有更深刻的認識。
土力學課程設(shè)計主要是結(jié)合實際工程地質(zhì)條件，針對具體工程項目，給出最優(yōu)的設(shè)計方法和施工方法，是學生學會處理實際工程問題的能力。通過課程設(shè)計中一系列專業(yè)實踐訓練，學生對知識的實際運用能力得到了很大的提高：一方面課程設(shè)計使學生對土力學基本原理和基礎(chǔ)理論理解更加透徹；另一方面，在如何運用這些基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能解決實際工程問題方面，也得到了一定鍛煉。因此，課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的橋梁，也是對學生提高設(shè)計能力的具體訓練和考察過程。
�。ㄋ模⿲嵙暬氐慕ㄔO(shè)
實習基地建設(shè)是保證實踐教學質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)選實習基地對學生培養(yǎng)具有重要意義[5]。學�？梢宰曰I經(jīng)費建立學生工程實習中心或者廣泛利用校外資源，選擇幾家典型的、在業(yè)界具有較強專業(yè)實力的勘察設(shè)計和施工單位作為實習基地。
自建實習中心，要鼓勵學生利用課堂上學習到的理論知識大膽創(chuàng)新，通過讓學生建造一些小型的工程模型來實現(xiàn)學生在設(shè)計產(chǎn)品中的新理念和新想法。這種最為直接的將理論用于實際的做法，能夠從很大程度上加強學生對理論知識的理解和實際運用能力。此外，在設(shè)計或施工單位的實習基地，學生甚至有機會參與一些大型的基礎(chǔ)建設(shè)項目，更能切身體會到課堂上的理論知識是如何在實踐中應用的，其綜合運用專業(yè)理論知識的能力將會得到很大的提高。
�。ㄎ澹┙處煂嵺`教學能力的提高
隨著工程技術(shù)水平的飛越式發(fā)展，新理論、新技術(shù)、新方法等不斷涌現(xiàn)，新的工程規(guī)范也陸續(xù)頒布，這對教師的實踐教學能力提出了更高的要求。教師需要不斷掌握最新的專業(yè)技術(shù)、理論以及行業(yè)規(guī)范，不斷更新自己的知識庫，不斷完善自身的知識結(jié)構(gòu)。
教師要多開展科學研究和工程實踐，把反映現(xiàn)場實際工程的最新成果及時充實到土力學課堂講授中，只有自己力學功底厚、知識水平高，才能達到對土力學教材內(nèi)容的深刻理解，才有可能非常清楚地給學生講解書中的內(nèi)容，從而達到較好的教學效果[6]。通過長期、深入、系統(tǒng)的科學研究，并不時追蹤土力學的學科發(fā)展動態(tài)，了解國內(nèi)外土力學領(lǐng)域的最新熱點研究問題，在實踐教學中結(jié)合一些施工現(xiàn)場典型的工程案例，適當引用一下這些熱點理論和熱點知識，能在很大程度上提高學生的專業(yè)興趣和學習積極性，也從另一個側(cè)面提高了實踐教學效果。
三、結(jié)語
總之，土力學實踐教學是一項系統(tǒng)工程，涉及到專業(yè)要求、教學內(nèi)容、教學方法及教學手段和學生的學習情況等各個方面[7]。在實踐教學過程中，教師要著重培養(yǎng)學生的綜合專業(yè)素質(zhì)和解決實際問題的能力。學校相關(guān)教務(wù)部門要研究出具體實施方案，加大實踐教學經(jīng)費的投入，積極協(xié)調(diào)學校各相關(guān)部門整合實踐資源，優(yōu)化實踐教學環(huán)境，加強與校外相關(guān)施工或設(shè)計企業(yè)的聯(lián)系與合作，并通過組織土力學教師集中培訓，不斷提高教師隊伍的理論水平和實踐能力，不斷推進土力學實踐教學方法的改進。
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