土力学实践教学新模式探索
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作者:黎亮 杨保存 杨晓松
【摘要】针对目前土力学实践教学现状，结合土力学教学内容、特点，人才培养目标，对土力学实践教学提出课堂-实验室相结合、设置模型实践课程设计，建立理论-实践-验证的实践新模式、旨在通过该实践教学模式，激发学生的学习兴趣和动力，培养学生创新意识和科研能力，完善学生对成果自我验证，自我肯定的教育。
【关键词】土力学 实践教学模式
【基金项目】塔里木大学高教研究项目（TDGJ1533）;塔里木大学土力学重点建设课程。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）49-0250-01
随着国家综合实力的飞速发展，基建行业迎来了高速发展的黄金时期，素质综合且创新力强的土木工程人才需求旺盛。实践教学作为土木工程本科教学的重要组成部分是巩固理论知识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。时代的发展需要我们改革落后陈旧的教育观念和传统的教学模式，需要我们构建更合理的实踐教学体系，用新的理念来进行实践教学，是高校教育改革发展的需要，是社会进步的需要[1、2]。
《土力学》是一门利用材料力学、弹性力学、塑性力学等基本力学知识为辅描述碎散性物质（土）工程特性的一门学科，其作为岩土工程的基础学科与基本理论部分，主要研究土的渗流、应力变形、强度、稳定性等岩土体相关工程问题。因此，土力学实践教学一定要夯实基本理论知识，突出试验教学，重视模型实践验证，真正做到知识从实践中来，到实践中去的教学目标[3、4]。
1.土力学实践教学现状分析
1.1学时减少导致实验课删减、过程压缩
随着现代知识的增长，本科生课程数量和教学环节不断增加;与此同时，各高校兴起的学生减负运动使得土力学教学课时大为减少，分配给土力学实践教学环节的课时更少。然而，土力学知识点繁多，学习难度大，最基本的土力学试验都有十来种，包括：含水率、密度、比重、颗粒分析、界限含水率、渗透试验、击实试验、固结试验、直接剪切试验、三轴剪切试验等。而每种试验根据土样类别和环境的不同，试验方法和原理又有较大区别，拿含水率试验和密度试验举例：含水率测定有三种方法;烘干法适用于粘质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机土和冻土;酒精燃烧法适用于快速简易测定细粒土含水率;比重法适用于砂类土。密度试验中环刀法适用于细粒土;电动取土器法适用于硬塑土;蜡封法适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土;灌水法适用于现场测定粗粒土和巨粒土;灌砂法适用于现场测定细粒土、砂类土。
1.2教学内容独立，缺乏系统认识
土体是人们熟悉又陌生的东西，熟悉是因为随处可见，陌生是因为土体种类繁多，性质复杂、对环境敏感以至于人们很难彻底了解它、掌握它。土的碎散性，三相性和天然性决定了土体各个参数之间具有相互关联性，独立完成的土力学实验会使学生丧失土体参数之间相关性的学习和思考，导致学生学习过程中抓住不住精髓，一叶障目，不得窥见土力学全貌，学生零碎的知识体系不足以支撑学生的灵活应用，也会让学生日后的工程实践中对自己的设计缺乏信心。
2.土力学综合实践教学模式的构建
2.1课堂-实验相结合
土力学是一门实践性很强的学科，需要学生对其有直观的感悟。然而现阶段的学生普遍缺乏和土相关的生活。目前大多数高校土力学理论课和试验课分开进行，理论知识和机理现象认知脱节，在课堂讲的一些关于土的物理现象例如液化、剪切破坏、固结变形等等学生无法理解，感到非常困惑，同时理论课、实验课部分知识内容重复，造成有限教学课时的浪费。鉴于此，授课老师应将课堂搬进实验室，讲完理论知识后立刻进行相关试验，这种理论和实践相结合的方式能让学生切身感受到课堂所学理论知识在现实生活中的表现，有些没见过的现象，想不明白的地方通过理论-实践的过程变得浅显易懂，而且变学生的被动接受为学生主动探索验证，可以极大增强了学生学习兴趣和创造力。除此之外，这种课堂-试验室相结合模式有助于节省教学用时，据初步估算可以节省教学用时三分之一，极大缓解土力学课时不够的压力。
2.2设置模型实践课程设计
课程设计是一个有目的、有计划、利用学科知识解决现实工程问题的系统化教学活动。这种综合性的学科知识实践突破了课堂教学、突破了以往只注重知识、经验积累的局限，完成了知识积累、迁移、应用、创新的升华。传统课程设计往往给定背景资料和设计规范，通过理论计算完成课题设计。这种模式缺乏相应的实践验证，计算时，模型的构建，参数的选取，边界条件的界定，荷载的施加都具有假象性，无法验证其合理性。设置土力学模型实践课程设计，给出课题背景和要求，不对土体结构形式做具体要求，学生通过试验的方式自行确定计算模型、参数、边界条件并荷载施加方式。此过程中，可以帮助学生建立大胆设想-严谨计算-小心验证的学习思维方式，使其真正满足应用型，创新型人才的要求。
3.结语
通过将课堂与实验室结合起来，可以节省有限的教学时间，加强学生对土体复杂性、不确定性及环境敏感性的认知，通过设置模型实践课程设计，将土力学独立的知识点整合起来，激发学生的创造力去完成课题设计并进行验证，这种模式既可夯实理论基础，又突破已有知识的樊笼，大胆创新，培养符合新时代要求的土木工程从业者。
参考文献：
[1]饶国武，陈云峰，刘娅婷.以学科竞赛提升大学生创新能力的实践与探讨[J].学周刊，2019（11）：23.
[2]花会娟，郭建锋.学科竞赛平台下理工类大学生创新能力培养探析[J/OL].中国成人教育，2019（03）：48-50
[3]李广信，张丙印，于玉贞.土力学.北京：清华大学出版社，2013
[4]曾召田，莫红艳，颜荣涛，牟春梅，朱银红，张芹.土力学“三性”实验教学模式的探索与实践[J].高教学刊，2019（05）：95-97.
作者简介：
黎亮，男，讲师，主要从事土木工程方面的教学与科研工作。
杨保存，男，副教授，主要从事土木工程方面的教学与科研工作。
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