以技能大賽為契機(jī)促進(jìn)土工試驗(yàn)教學(xué)改革

□李雪梅 劉玉梅 白 林

土工試驗(yàn)是《工程巖土學(xué)》《土力學(xué)》《工程地質(zhì)學(xué)》等課程的重要內(nèi)容之一，是測(cè)試土的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)、理解相關(guān)概念、探索基本原理和掌握工程應(yīng)用的重要手段，是相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的實(shí)踐技能，也是巖土工程勘察的基本手段之一，直接為勘察工作服務(wù)。土工試驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手能力和解決生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的問(wèn)題等方面有著理論教學(xué)無(wú)法替代的作用。

一、土工試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前土工試驗(yàn)多穿插于《工程巖土學(xué)》等課程的理論教學(xué)課程中開(kāi)設(shè)，一般內(nèi)容如表1所示。

表1 土工試驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置表

在教學(xué)以及指導(dǎo)土工試驗(yàn)技能大賽的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)目前的土工試驗(yàn)教學(xué)中存在著以下問(wèn)題。

(一)各試驗(yàn)單獨(dú)進(jìn)行，缺乏連續(xù)性和綜合性。傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)依附于理論教學(xué)，穿插于理論教學(xué)之中分散進(jìn)行，一般是教師講授過(guò)相關(guān)理論知識(shí)后，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，如講授土的粒度成分之后，采用篩析法和密度計(jì)法分別測(cè)試粗粒土和細(xì)粒土的粒度成分；講授土的基本物理性質(zhì)和水理性質(zhì)之后，進(jìn)行比重瓶法、環(huán)刀法、烘干法試驗(yàn)，分別測(cè)定細(xì)粒土的土粒密度、天然密度、含水率；講授土的水理性質(zhì)之后，測(cè)定土的液限和塑限；講授土的力學(xué)性質(zhì)理論知識(shí)后，進(jìn)行原狀土的壓縮試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)。這種課程設(shè)置方式下，強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)每個(gè)指標(biāo)的測(cè)定方法，并通過(guò)試驗(yàn)幫助學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)，達(dá)到了將試驗(yàn)項(xiàng)目與理論課緊密結(jié)合起來(lái)的目的。但存在著一個(gè)突出問(wèn)題，即每個(gè)試驗(yàn)只測(cè)得一個(gè)指標(biāo)，學(xué)生很難將各個(gè)試驗(yàn)測(cè)得的同一個(gè)土樣的多個(gè)指標(biāo)有機(jī)聯(lián)系到一起。實(shí)際工作中，則需要對(duì)同一個(gè)原狀土樣進(jìn)行若干試驗(yàn)，分別測(cè)定該土樣的粒度成分、土粒密度、天然密度、含水率、液限含水率、塑限含水率、壓縮性指標(biāo)和抗剪強(qiáng)度等指標(biāo)，以綜合分析該土樣的物理力學(xué)性質(zhì)。

(二)課時(shí)不足，教師起主導(dǎo)作用，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力。因課時(shí)有限，一般局限在2節(jié)課內(nèi)完成一項(xiàng)試驗(yàn)。為在有限的時(shí)間內(nèi)完成試驗(yàn)項(xiàng)目，基本上是教師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，講解原理，演示關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生著重于跟住教師完成試驗(yàn)，自己動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少，沒(méi)時(shí)間仔細(xì)觀察試驗(yàn)現(xiàn)象，更沒(méi)時(shí)間考慮課內(nèi)試驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系。這樣的試驗(yàn)教學(xué)模式由于教師參與過(guò)多，在試驗(yàn)中起主導(dǎo)作用，沒(méi)有給學(xué)生留下足夠的思考空間，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新思維。

(三)考核方式區(qū)分度不高。大多數(shù)開(kāi)設(shè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的院校都沒(méi)有充足的試驗(yàn)資源，保證人手一套儀器，因此，土工試驗(yàn)多分組進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法確保每個(gè)學(xué)生都親力親為完成整個(gè)試驗(yàn)步驟，試驗(yàn)成果也都是成組提交，數(shù)據(jù)處理部分也不能確保每個(gè)人都自己進(jìn)行。此種情況導(dǎo)致教師在考核學(xué)生的試驗(yàn)成績(jī)時(shí)無(wú)法確保完全的公平，學(xué)生往往不重視土工試驗(yàn)的考核。

二、賽教融合的土工試驗(yàn)教學(xué)改革措施

國(guó)家大力開(kāi)展技能大賽的初衷，是培養(yǎng)大量實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才，培養(yǎng)術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻的“大國(guó)工匠”，而不是通過(guò)競(jìng)賽選拔出少數(shù)精英，所以高校應(yīng)明確技能大賽的定位，賽教融合，以大賽為契機(jī)，全面改革傳統(tǒng)教學(xué)模式。

(一)完善土工試驗(yàn)教學(xué)體系，分層教學(xué)。目前通常將試驗(yàn)教學(xué)分為基礎(chǔ)試驗(yàn)、綜合試驗(yàn)和創(chuàng)新性試驗(yàn)三個(gè)層次，按照這種分層方法，傳統(tǒng)的穿插于理論教學(xué)中的課內(nèi)土工試驗(yàn)為基礎(chǔ)試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定土的各種物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的試驗(yàn)來(lái)操作驗(yàn)證課堂所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，能串起《工程巖土學(xué)》等課程中的大部分知識(shí)點(diǎn)，對(duì)幫助學(xué)生理解理論知識(shí)特別有效，所以應(yīng)該保留。

綜合試驗(yàn)則是以學(xué)生已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能為前提，面向?qū)W生開(kāi)展較為綜合的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，可以在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，也可獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程。根據(jù)土工試驗(yàn)的特點(diǎn)，建議增設(shè)至少一周的綜合實(shí)訓(xùn)。因?yàn)槌Ｒ?guī)土工試驗(yàn)項(xiàng)目中，大部分試驗(yàn)項(xiàng)目均耗時(shí)較長(zhǎng)，如測(cè)定細(xì)粒土的粒度成分的密度計(jì)法試驗(yàn)需連續(xù)觀測(cè)一天，而測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)的固結(jié)試驗(yàn)，即使采用相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(試樣變形量≤0.005mm/h)，也需連續(xù)觀測(cè)幾天。若無(wú)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，這些耗時(shí)較長(zhǎng)的試驗(yàn)，只能安排學(xué)生抽課余時(shí)間觀測(cè)，有時(shí)與其他課程時(shí)間沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)觀測(cè)不及時(shí)，影響試驗(yàn)精度。在連續(xù)一周或更長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生可以按照土工試驗(yàn)大賽規(guī)程要求，預(yù)先做好試驗(yàn)設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌安排每個(gè)試驗(yàn)的時(shí)間，反復(fù)多次練習(xí)用一個(gè)細(xì)粒土原狀樣進(jìn)行基本物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，完成土工試驗(yàn)成果表，為參加技能大賽做好準(zhǔn)備。

創(chuàng)新性試驗(yàn)為最高層次，有興趣的學(xué)生可以申請(qǐng)學(xué)校的“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃”基金支持，選擇設(shè)計(jì)性強(qiáng)的創(chuàng)新試驗(yàn)項(xiàng)目，如土的動(dòng)三軸試驗(yàn)等，獨(dú)立完成查閱資料、擬定方法和步驟、實(shí)際操作運(yùn)行和系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的全過(guò)程。此類(lèi)試驗(yàn)為學(xué)生提供了更多的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新性探索的機(jī)會(huì)，有利于提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

(二)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，時(shí)間上確保試驗(yàn)連續(xù)性，引入項(xiàng)目工作法。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放有實(shí)驗(yàn)時(shí)間的開(kāi)放和試驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放兩種模式，時(shí)間開(kāi)放是指課內(nèi)試驗(yàn)中未完成的內(nèi)容，可以在課外時(shí)間完成，以確保試驗(yàn)的連續(xù)性；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放可以是面向課程設(shè)計(jì)開(kāi)放的、面向?qū)W生社團(tuán)開(kāi)放的，也可以是為技能大賽訓(xùn)練而向參賽學(xué)生開(kāi)放的。技能大賽如火如荼開(kāi)展之前，學(xué)院也有開(kāi)放土工實(shí)驗(yàn)室的活動(dòng)，但主要是時(shí)間上的開(kāi)放，即允許學(xué)生在課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主試驗(yàn)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室能有效補(bǔ)充土工試驗(yàn)課時(shí)不足，有利于試驗(yàn)項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)行，但這種目的性不強(qiáng)的開(kāi)放對(duì)學(xué)生的吸引力不夠，大部分學(xué)生在新鮮感過(guò)后，找不到試驗(yàn)的興奮點(diǎn)，逐漸離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室未能達(dá)到預(yù)期效果。

近些年各類(lèi)各級(jí)別大學(xué)生技能大賽方興未艾，每個(gè)專(zhuān)業(yè)都有優(yōu)秀學(xué)生在大賽中獲獎(jiǎng)，既提高了實(shí)踐能力，獲得了榮譽(yù)，又增加了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。獲獎(jiǎng)選手示范作用十分明顯，借此東風(fēng)，學(xué)院以技能大賽為契機(jī)，以競(jìng)賽項(xiàng)目為試驗(yàn)題目，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，充分利用學(xué)生的課余時(shí)間，參加技能大賽使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中目標(biāo)更加明確，取得了較好的效果。

(三)賽教融合，將競(jìng)賽內(nèi)容融入到土工試驗(yàn)教學(xué)中。在講授《工程巖土學(xué)》等工程中，有意識(shí)地將技能大賽的內(nèi)容和規(guī)程融入到理論教學(xué)之中，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，力求將知識(shí)點(diǎn)落到實(shí)處；課內(nèi)試驗(yàn)和綜合實(shí)訓(xùn)中，改變傳統(tǒng)試驗(yàn)課由教師全過(guò)程講解和演示的教學(xué)模式，采用引導(dǎo)式教學(xué)，由學(xué)生根據(jù)技能大賽的要求自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)項(xiàng)目，自主研究現(xiàn)行土工試驗(yàn)規(guī)范，分析大賽采分點(diǎn)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)流程，分工合作，確保每個(gè)學(xué)生都參與到試驗(yàn)之中，親自動(dòng)手操作，真正掌握試驗(yàn)操作中的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。

土工試驗(yàn)技能大賽由試驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理兩部分組成，不僅考核動(dòng)手能力，也非常重視試驗(yàn)后期的數(shù)據(jù)處理能力。以往教學(xué)中，學(xué)生分組進(jìn)行試驗(yàn)，組員共用一套試驗(yàn)數(shù)據(jù)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，往往由個(gè)別同學(xué)處理數(shù)據(jù)，其他組員直接用數(shù)據(jù)處理結(jié)果，因?yàn)槿笔Я藬?shù)據(jù)處理過(guò)程中的思索，很難通過(guò)數(shù)據(jù)處理過(guò)程培養(yǎng)創(chuàng)新思維。引入競(jìng)賽形式后，為節(jié)約時(shí)間，盡快完成試驗(yàn)，組員要分工合作處理數(shù)據(jù)，每個(gè)人都要熟悉數(shù)據(jù)處理過(guò)程。

(四)校企合作，突出工程能力培養(yǎng)。工程能力是工科學(xué)生在工程實(shí)踐中展現(xiàn)出的實(shí)際本領(lǐng)，包括知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力、思維判斷與分析能力、工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力、表達(dá)與交流能力、創(chuàng)造創(chuàng)新能力。對(duì)水文與工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要的工程能力就體現(xiàn)在能獨(dú)立完成土工試驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理。

以往開(kāi)設(shè)的土工試驗(yàn)課，主要為配合《工程巖土學(xué)》《土力學(xué)》等理論教學(xué)，在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，幾乎不與企業(yè)合作，往往缺乏真實(shí)的工程教育環(huán)境。土工試驗(yàn)技能大賽為貼近生產(chǎn)實(shí)踐，著重于強(qiáng)調(diào)考察參賽學(xué)生的工程能力。因此，學(xué)校應(yīng)與生產(chǎn)單位聯(lián)系，共同構(gòu)建校企合作實(shí)踐基地平臺(tái)，以完成某勘察項(xiàng)目為目的，讓學(xué)生全程參與工程勘察項(xiàng)目，到現(xiàn)場(chǎng)觀摩土樣采取過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)室中完成拆樣、切土、試驗(yàn)操作的全過(guò)程，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成土工試驗(yàn)成果表，參與勘察報(bào)告的編寫(xiě)，了解土工試驗(yàn)在整個(gè)勘察工作中的作用，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

(五)改革考核方式，以賽代考。土工試驗(yàn)作為課內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，考核時(shí)占一定比例分?jǐn)?shù)，近些年來(lái)為突出實(shí)踐技能的重要性，試驗(yàn)部分的分?jǐn)?shù)往往占比較高。但是由于試驗(yàn)分組進(jìn)行，實(shí)際操作和數(shù)據(jù)處理都是小組集體成果，無(wú)法細(xì)致區(qū)分每個(gè)人的水平，是以區(qū)分度不高。

融入競(jìng)賽思想后，考核時(shí)按競(jìng)賽規(guī)程要求，將耗時(shí)較長(zhǎng)不適合課程考核的競(jìng)賽拆分成小模塊，利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的課外時(shí)間組織三人一組的小競(jìng)賽，按照競(jìng)賽評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)致到每個(gè)評(píng)分點(diǎn)，以賽代考。

引入這種考核模式后，學(xué)生在日常教學(xué)過(guò)程中即可體驗(yàn)到競(jìng)賽氛圍，獲得競(jìng)賽優(yōu)勝的喜悅，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣大有益處。

三、教改實(shí)踐成果

吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院自2012年以來(lái)，已成功舉辦6屆水文與工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)綜合土工試驗(yàn)技能競(jìng)賽。通過(guò)反思在競(jìng)賽中和教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，教師團(tuán)隊(duì)研討后逐漸落實(shí)以上改革措施，取得了可喜的成果。第一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高，上課低頭看手機(jī)、實(shí)驗(yàn)課溜邊的現(xiàn)象大為減少，以往松散的試驗(yàn)小組凝聚力增強(qiáng)，學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)提高，絕大多數(shù)學(xué)生都能積極參與到課堂討論和試驗(yàn)過(guò)程中。第二，跟蹤參賽學(xué)生畢業(yè)后在工作崗位上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)獲得大賽獎(jiǎng)項(xiàng)的畢業(yè)生多數(shù)已成為單位的骨干，且有部分參賽選手成功考取碩士研究生，這些學(xué)生在回訪中均表示大賽幫助他們更好地掌握了理論知識(shí)，夯實(shí)了實(shí)踐技能，對(duì)今后的工作崗位升遷和學(xué)歷提升有非常大的幫助。第三，土工試驗(yàn)教學(xué)改革后，試驗(yàn)儀器使用率大大提高，教師團(tuán)隊(duì)得到了鍛煉，教學(xué)水平有較大提高，進(jìn)一步推動(dòng)了科研工作的發(fā)展。

綜上所述，技能大賽的開(kāi)展，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也暴露出傳統(tǒng)土工試驗(yàn)中存在的問(wèn)題，應(yīng)以技能大賽為契機(jī)，以賽促學(xué)，賽教融合，促進(jìn)土工試驗(yàn)的教學(xué)改革。