土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)新模式探索

黎亮　楊保存　楊曉松

【摘要】針對(duì)目前土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合土力學(xué)教學(xué)內(nèi)容、特點(diǎn)，人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)提出課堂-實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合、設(shè)置模型實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，建立理論-實(shí)踐-驗(yàn)證的實(shí)踐新模式、旨在通過該實(shí)踐教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研能力，完善學(xué)生對(duì)成果自我驗(yàn)證，自我肯定的教育。

【關(guān)鍵詞】土力學(xué)? 實(shí)踐教學(xué)模式

【基金項(xiàng)目】塔里木大學(xué)高教研究項(xiàng)目（TDGJ1533）;塔里木大學(xué)土力學(xué)重點(diǎn)建設(shè)課程。

【中圖分類號(hào)】G64 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）49-0250-01

隨著國家綜合實(shí)力的飛速發(fā)展，基建行業(yè)迎來了高速發(fā)展的黃金時(shí)期，素質(zhì)綜合且創(chuàng)新力強(qiáng)的土木工程人才需求旺盛。實(shí)踐教學(xué)作為土木工程本科教學(xué)的重要組成部分是鞏固理論知識(shí)的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的重要平臺(tái)。時(shí)代的發(fā)展需要我們改革落后陳舊的教育觀念和傳統(tǒng)的教學(xué)模式，需要我們構(gòu)建更合理的實(shí)踐教學(xué)體系，用新的理念來進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，是高校教育改革發(fā)展的需要，是社會(huì)進(jìn)步的需要[1、2]。

《土力學(xué)》是一門利用材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等基本力學(xué)知識(shí)為輔描述碎散性物質(zhì)（土）工程特性的一門學(xué)科，其作為巖土工程的基礎(chǔ)學(xué)科與基本理論部分，主要研究土的滲流、應(yīng)力變形、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等巖土體相關(guān)工程問題。因此，土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)一定要夯實(shí)基本理論知識(shí)，突出試驗(yàn)教學(xué)，重視模型實(shí)踐驗(yàn)證，真正做到知識(shí)從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去的教學(xué)目標(biāo)[3、4]。

1.土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1學(xué)時(shí)減少導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課刪減、過程壓縮

隨著現(xiàn)代知識(shí)的增長(zhǎng)，本科生課程數(shù)量和教學(xué)環(huán)節(jié)不斷增加;與此同時(shí)，各高校興起的學(xué)生減負(fù)運(yùn)動(dòng)使得土力學(xué)教學(xué)課時(shí)大為減少，分配給土力學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)更少。然而，土力學(xué)知識(shí)點(diǎn)繁多，學(xué)習(xí)難度大，最基本的土力學(xué)試驗(yàn)都有十來種，包括：含水率、密度、比重、顆粒分析、界限含水率、滲透試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)等。而每種試驗(yàn)根據(jù)土樣類別和環(huán)境的不同，試驗(yàn)方法和原理又有較大區(qū)別，拿含水率試驗(yàn)和密度試驗(yàn)舉例：含水率測(cè)定有三種方法;烘干法適用于粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土、砂礫石、有機(jī)土和凍土;酒精燃燒法適用于快速簡(jiǎn)易測(cè)定細(xì)粒土含水率;比重法適用于砂類土。密度試驗(yàn)中環(huán)刀法適用于細(xì)粒土;電動(dòng)取土器法適用于硬塑土;蠟封法適用于易破裂土和形狀不規(guī)則的堅(jiān)硬土;灌水法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定粗粒土和巨粒土;灌砂法適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定細(xì)粒土、砂類土。

1.2教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)

土體是人們熟悉又陌生的東西，熟悉是因?yàn)殡S處可見，陌生是因?yàn)橥馏w種類繁多，性質(zhì)復(fù)雜、對(duì)環(huán)境敏感以至于人們很難徹底了解它、掌握它。土的碎散性，三相性和天然性決定了土體各個(gè)參數(shù)之間具有相互關(guān)聯(lián)性，獨(dú)立完成的土力學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)使學(xué)生喪失土體參數(shù)之間相關(guān)性的學(xué)習(xí)和思考，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程中抓住不住精髓，一葉障目，不得窺見土力學(xué)全貌，學(xué)生零碎的知識(shí)體系不足以支撐學(xué)生的靈活應(yīng)用，也會(huì)讓學(xué)生日后的工程實(shí)踐中對(duì)自己的設(shè)計(jì)缺乏信心。

2.土力學(xué)綜合實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建

2.1課堂-實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

土力學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，需要學(xué)生對(duì)其有直觀的感悟。然而現(xiàn)階段的學(xué)生普遍缺乏和土相關(guān)的生活。目前大多數(shù)高校土力學(xué)理論課和試驗(yàn)課分開進(jìn)行，理論知識(shí)和機(jī)理現(xiàn)象認(rèn)知脫節(jié)，在課堂講的一些關(guān)于土的物理現(xiàn)象例如液化、剪切破壞、固結(jié)變形等等學(xué)生無法理解，感到非常困惑，同時(shí)理論課、實(shí)驗(yàn)課部分知識(shí)內(nèi)容重復(fù)，造成有限教學(xué)課時(shí)的浪費(fèi)。鑒于此，授課老師應(yīng)將課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，講完理論知識(shí)后立刻進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，這種理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式能讓學(xué)生切身感受到課堂所學(xué)理論知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的表現(xiàn)，有些沒見過的現(xiàn)象，想不明白的地方通過理論-實(shí)踐的過程變得淺顯易懂，而且變學(xué)生的被動(dòng)接受為學(xué)生主動(dòng)探索驗(yàn)證，可以極大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。除此之外，這種課堂-試驗(yàn)室相結(jié)合模式有助于節(jié)省教學(xué)用時(shí)，據(jù)初步估算可以節(jié)省教學(xué)用時(shí)三分之一，極大緩解土力學(xué)課時(shí)不夠的壓力。

2.2設(shè)置模型實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是一個(gè)有目的、有計(jì)劃、利用學(xué)科知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)工程問題的系統(tǒng)化教學(xué)活動(dòng)。這種綜合性的學(xué)科知識(shí)實(shí)踐突破了課堂教學(xué)、突破了以往只注重知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累的局限，完成了知識(shí)積累、遷移、應(yīng)用、創(chuàng)新的升華。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)往往給定背景資料和設(shè)計(jì)規(guī)范，通過理論計(jì)算完成課題設(shè)計(jì)。這種模式缺乏相應(yīng)的實(shí)踐驗(yàn)證，計(jì)算時(shí)，模型的構(gòu)建，參數(shù)的選取，邊界條件的界定，荷載的施加都具有假象性，無法驗(yàn)證其合理性。設(shè)置土力學(xué)模型實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，給出課題背景和要求，不對(duì)土體結(jié)構(gòu)形式做具體要求，學(xué)生通過試驗(yàn)的方式自行確定計(jì)算模型、參數(shù)、邊界條件并荷載施加方式。此過程中，可以幫助學(xué)生建立大膽設(shè)想-嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算-小心驗(yàn)證的學(xué)習(xí)思維方式，使其真正滿足應(yīng)用型，創(chuàng)新型人才的要求。

3.結(jié)語

通過將課堂與實(shí)驗(yàn)室結(jié)合起來，可以節(jié)省有限的教學(xué)時(shí)間，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)土體復(fù)雜性、不確定性及環(huán)境敏感性的認(rèn)知，通過設(shè)置模型實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，將土力學(xué)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)整合起來，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力去完成課題設(shè)計(jì)并進(jìn)行驗(yàn)證，這種模式既可夯實(shí)理論基礎(chǔ)，又突破已有知識(shí)的樊籠，大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)符合新時(shí)代要求的土木工程從業(yè)者。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒國武，陳云峰，劉婭婷.以學(xué)科競(jìng)賽提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐與探討[J].學(xué)周刊，2019（11）：23.

[2]花會(huì)娟，郭建鋒.學(xué)科競(jìng)賽平臺(tái)下理工類大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探析[J/OL].中國成人教育，2019（03）：48-50

[3]李廣信，張丙印，于玉貞.土力學(xué).北京：清華大學(xué)出版社，2013

[4]曾召田，莫紅艷，顏榮濤，牟春梅，朱銀紅，張芹.土力學(xué)“三性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].高教學(xué)刊，2019（05）：95-97.

作者簡(jiǎn)介：

黎亮，男，講師，主要從事土木工程方面的教學(xué)與科研工作。

楊保存，男，副教授，主要從事土木工程方面的教學(xué)與科研工作。