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土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)方法研究
土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)方法研究
蔣海飛，謝遠(yuǎn)光，唐德蘭
（重慶交通大學(xué)國際學(xué)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(xué)具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐背景。本文探討了土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)中主要存在的問題，對(duì)如何加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、促進(jìn)土木專業(yè)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)進(jìn)行了初步探討，并提出了一些改進(jìn)的建議。
關(guān)鍵詞：土力學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)方法
作者簡介：蔣海飛（1982-），男，安徽肥東人，工學(xué)博士，講師，研究方向：土木工程科研和教學(xué)。
僅僅依靠課堂授課教學(xué)模式是難以滿足現(xiàn)代工程技術(shù)飛速發(fā)展對(duì)綜合素質(zhì)人才的要求。所以對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，必須在傳統(tǒng)課堂授課模式的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)教學(xué)過程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手和思考問題能力的培養(yǎng)是課堂教學(xué)所不能及的，特別是對(duì)與實(shí)際工程聯(lián)系較為緊密的相關(guān)專業(yè)課，實(shí)踐教學(xué)尤為重要[1]。土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課中，土力學(xué)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(xué)生要不斷的接觸土。通過在實(shí)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(yàn)設(shè)備對(duì)土進(jìn)行各種條件下的不同種類土性能進(jìn)行測試，研究其力學(xué)特性，最后才能對(duì)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(shí)踐性教學(xué)中獲得的[2]。在土力學(xué)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(shí)踐后摸索得來的。如庫倫強(qiáng)度理論、太沙基固結(jié)理論、達(dá)西定律、有效應(yīng)力原理等，均是通過試驗(yàn)歸納驗(yàn)證得到的。因此，為了讓學(xué)生能更加深刻地理解土力學(xué)基本概念和重要原理，更能自如的在實(shí)際工程中運(yùn)用土力學(xué)知識(shí)，在學(xué)生的培養(yǎng)過程中，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
一、土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)前存在的主要問題
1.實(shí)踐課時(shí)少于教學(xué)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(xué)科門類和知識(shí)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(dǎo)致在總學(xué)時(shí)不變的情況下，單門課程課時(shí)大幅壓縮，對(duì)于土力學(xué)這樣的密切聯(lián)系實(shí)際工程學(xué)科的實(shí)踐學(xué)時(shí)更是減之又減。這就使得教學(xué)課時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容廣泛之間的矛盾日趨明顯。
2.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)問題。由于實(shí)踐教學(xué)條件限制，國內(nèi)高校大多沒有對(duì)實(shí)踐教學(xué)給予足夠的重視，土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)基本以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，且課時(shí)較少，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)土力學(xué)的理解往往只能停留在書本層面，對(duì)實(shí)際的工程活動(dòng)非常陌生，往往會(huì)感到課堂講授的知識(shí)非常抽象，特別對(duì)于一些經(jīng)典的土力學(xué)理論，這種現(xiàn)象若長期不能得到有效改善，會(huì)使得實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和理論教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)，嚴(yán)重挫傷學(xué)生的積極性和創(chuàng)新能力。此外，實(shí)踐教學(xué)考核體系不完善的問題也較為突出，特別是對(duì)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)存在很大的主觀性。目前，僅有少數(shù)高校采取了較為科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)方式，如清華大學(xué)的土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、案例分析、學(xué)生研究訓(xùn)練（SRT，StudentResearch Training）和畢業(yè)論文綜合訓(xùn)練[2]，華南理工大學(xué)則包括土工實(shí)驗(yàn)、參加科研、畢業(yè)設(shè)計(jì)和工程實(shí)例分析[3]。
3.當(dāng)前部分教師雖然擁有很高的學(xué)歷，但沒有多少實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，造成了理論功底很深，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)卻明顯不足的現(xiàn)象[4]。此外，由于高校在考核職稱時(shí)，過于強(qiáng)調(diào)科研成果，導(dǎo)致部分教師忙于學(xué)術(shù)研究，很少有精力參與工程實(shí)踐活動(dòng)，也缺乏相應(yīng)的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，這必然導(dǎo)致課堂上不能做到結(jié)合實(shí)際工程去理解和講授，課堂教學(xué)往往成了照本宣科。
二、土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)方法探討
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗(yàn)課程考核方法
目前國內(nèi)大部分高校都未建立獨(dú)立的土力學(xué)實(shí)踐考核體系，只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考評(píng)，成績占土力學(xué)課程總成績一定的比例，這從客觀上降低了學(xué)生對(duì)土力學(xué)試驗(yàn)課程的重視程度，也必將影響學(xué)生試驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣�。因此，筆者建議將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為一門獨(dú)立的課程，并單獨(dú)計(jì)算學(xué)分，從定量和定性兩個(gè)角度去考核學(xué)生的實(shí)踐能力。從定量角度考核，主要是教師根據(jù)學(xué)生完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)后提交的作業(yè)或書面報(bào)告等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生做出考核；定性考核則是教師通過觀察學(xué)生在試驗(yàn)過程中表現(xiàn)出的動(dòng)手能力、操作能力和解決實(shí)際問題能力定性地給予考核成績。
�。ǘ⿲�(shí)驗(yàn)內(nèi)容
常規(guī)的土力學(xué)試驗(yàn)主要有：土的液塑限試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)等，教師在組織實(shí)驗(yàn)過程中，要保證每位同學(xué)必須親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，針對(duì)每位同學(xué)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，要結(jié)合課堂上講授的理論給予解答，讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)中能感知到知識(shí)的融會(huì)貫通。
上述常規(guī)的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要是土力學(xué)的一些基本原理和土體的一些力學(xué)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生通過這樣的鍛煉，可以培養(yǎng)其基本的試驗(yàn)操作能力，但對(duì)于學(xué)生綜合實(shí)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(qiáng)的基礎(chǔ)試驗(yàn)，將其組合成一個(gè)綜合性的試驗(yàn)，既可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，以完成更復(fù)雜的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)。如對(duì)常規(guī)三軸壓縮儀進(jìn)行適當(dāng)加工，使之可以完成圖的壓縮流變試驗(yàn)；對(duì)直剪試驗(yàn)中的剪切盒進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)，使之可以完成土的剪切流變試驗(yàn)等。此外，可以結(jié)合科研項(xiàng)目或者實(shí)際工程，選定適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)課題，由教師指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并得出研究結(jié)果。如采用錨桿對(duì)開挖基坑進(jìn)行支護(hù)時(shí)，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(yīng)力作用下土體破裂面與最大主應(yīng)力面之間的夾角關(guān)系，來引導(dǎo)學(xué)生做出切合實(shí)際的錨桿設(shè)計(jì)方案，并要求對(duì)設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析后提交書面報(bào)告。
�。ㄈ⿲�(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)
通過實(shí)習(xí)學(xué)生可以很好的將理論與實(shí)際相結(jié)合。土力學(xué)實(shí)習(xí)主要包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。前者主要是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)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(xué)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(shí)習(xí)階段，可以組織學(xué)生參加一些土力學(xué)的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，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(jì)等。通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生對(duì)土體截止的物理力學(xué)特性會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)。
土力學(xué)課程設(shè)計(jì)主要是結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)條件，針對(duì)具體工程項(xiàng)目，給出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法和施工方法，是學(xué)生學(xué)會(huì)處理實(shí)際工程問題的能力。通過課程設(shè)計(jì)中一系列專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力得到了很大的提高：一方面課程設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)土力學(xué)基本原理和基礎(chǔ)理論理解更加透徹；另一方面，在如何運(yùn)用這些基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)、基本技能解決實(shí)際工程問題方面，也得到了一定鍛煉。因此，課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，也是對(duì)學(xué)生提高設(shè)計(jì)能力的具體訓(xùn)練和考察過程。
（四）實(shí)習(xí)基地的建設(shè)
實(shí)習(xí)基地建設(shè)是保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)選實(shí)習(xí)基地對(duì)學(xué)生培養(yǎng)具有重要意義[5]。學(xué)�？梢宰曰I經(jīng)費(fèi)建立學(xué)生工程實(shí)習(xí)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(qiáng)專業(yè)實(shí)力的勘察設(shè)計(jì)和施工單位作為實(shí)習(xí)基地。
自建實(shí)習(xí)中心，要鼓勵(lì)學(xué)生利用課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)大膽創(chuàng)新，通過讓學(xué)生建造一些小型的工程模型來實(shí)現(xiàn)學(xué)生在設(shè)計(jì)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(shí)際的做法，能夠從很大程度上加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和實(shí)際運(yùn)用能力。此外，在設(shè)計(jì)或施工單位的實(shí)習(xí)基地，學(xué)生甚至有機(jī)會(huì)參與一些大型的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，更能切身體會(huì)到課堂上的理論知識(shí)是如何在實(shí)踐中應(yīng)用的，其綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)的能力將會(huì)得到很大的提高。
�。ㄎ澹┙處煂�(shí)踐教學(xué)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(duì)教師的實(shí)踐教學(xué)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(shí)庫，不斷完善自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
教師要多開展科學(xué)研究和工程實(shí)踐，把反映現(xiàn)場實(shí)際工程的最新成果及時(shí)充實(shí)到土力學(xué)課堂講授中，只有自己力學(xué)功底厚、知識(shí)水平高，才能達(dá)到對(duì)土力學(xué)教材內(nèi)容的深刻理解，才有可能非常清楚地給學(xué)生講解書中的內(nèi)容，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果[6]。通過長期、深入、系統(tǒng)的科學(xué)研究，并不時(shí)追蹤土力學(xué)的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解國內(nèi)外土力學(xué)領(lǐng)域的最新熱點(diǎn)研究問題，在實(shí)踐教學(xué)中結(jié)合一些施工現(xiàn)場典型的工程案例，適當(dāng)引用一下這些熱點(diǎn)理論和熱點(diǎn)知識(shí)，能在很大程度上提高學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)積極性，也從另一個(gè)側(cè)面提高了實(shí)踐教學(xué)效果。
三、結(jié)語
總之，土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到專業(yè)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等各個(gè)方面[7]。在實(shí)踐教學(xué)過程中，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合專業(yè)素質(zhì)和解決實(shí)際問題的能力。學(xué)校相關(guān)教務(wù)部門要研究出具體實(shí)施方案，加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入，積極協(xié)調(diào)學(xué)校各相關(guān)部門整合實(shí)踐資源，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)與校外相關(guān)施工或設(shè)計(jì)企業(yè)的聯(lián)系與合作，并通過組織土力學(xué)教師集中培訓(xùn)，不斷提高教師隊(duì)伍的理論水平和實(shí)踐能力，不斷推進(jìn)土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)方法的改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
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