摘 要：土力学实验教学是土木工程专业的一项基础性实践教学环节，文章系统地分析了传统土力学实验课程教学存在的问题，并从卓越工程师人才培养目标出发，提出了土力学实验教学的自主式实验、增设综合性设计性实验、创新实验、健全教学评价体系等改革推行措施。
关键词：土力学；实验教学改革；卓越工程师
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）11-0013-02＼
目前我国很多工科院校正在实施“卓越工程师教育培养计划”， 旨在培养一大批创新与工程实践能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才，其特点是加强学生基础理论学习的同时，重点提升工程实践能力和创新意识[1]。围绕这一目标，高校需要从人才培养模式的构建、课程教学改革、人才培养质量的提高等方面进行不断的改革和创新。对土木工程专业来说，专业基础课土力学的室内实验教学环节是与理论课程相配套的重要实践性环节，隶属于土木工程专业的实践教学体系，有关土力学实验方面的教学改革研究也是许多教育者探讨的热点课题[2-3]。本文分析了土力学实验教学过程中的一些特点及常见问题，从卓越工程师能力素质培养要求的角度探讨了该实验课程的教学改革手段。
一、土力学实验课程教学过程分析
土力学实验属于土建类专业的基础实验课程，多数高校采用8学时的课时安排，主要实验项目包括液塑限实验、直剪实验、固结压缩实验、三轴实验，教学内容涵盖了土体界限含水量、密度或重度、抗剪强度指标、压缩性指标的测试等，课时较充裕的院校还增设了渗透实验、颗粒分析实验、击实实验等项目。除了演示实验外，教学过程一般是由教师将实验所需设备及土样准备好，学生课前根据实验指导书先行预习，实验课程中经过教师的讲解和演示后分组进行实验，教师进行旁观指导，学生完成实验并记录数据，在此基础上完成实验报告。考虑到与理论课的先后次序，一般在讲解完对应理论章节后才能开设相应的实验项目，此外因教学安排相对比较集中，再加上教学仪器设备资源有限，教学过程中仍有一些问题需要改进。
（一）学生课前预习不深入，缺少感性认识
学生虽有实验指导书在课前作为参考，但在进入实验室前能真正将指导书理解透彻的并不多。对土力学实验课前预习情况进行的问卷调查结果显示，仅约6.4%的学生能够做到每次实验课前预习，约11.2%的学生偶尔能够做到课前预习，而多达82.4%的学生从来不做课前预习[4]。究其原因，土力学实验需要动手操作，而学生面对指导书毕竟缺乏感性认识，对仪器的操作流程、测试原理存在陌生感，心理上需要经过教师的讲解演示后才能理解。因此实验指导书中的内容仅凭学生课前预习是准备不充分的，学生需要进入实验室才能取得较好的预习效果。
（二）学生实践能力的提高还有欠缺
现有的土力学实验教学模式中学生分组实验是教学过程中的重要环节，往往是体现学生独立实践能力的过程，对提高学生的动手能力作用很大，也是教师考查学生课堂成绩的依据。但这一过程容易忽视下列问题，造成学生真正的实践能力得不到完整锻炼。
1.全过程实践锻炼问题。由于教学课时固定，土力学实验开始前指导教师需要花费大量的时间准备好试样并调试仪器，如液塑限实验、直剪实验、固结实验开始前先要准备好风干过筛土样、固定规格的试样，分组实验时往往是学生进入实验室后即按教师讲解或演示的流程机械地完成实验过程，但对于之前土样的制备及要求并不完全了解。由于原状土与重塑土力学性质的差异，对于原状土样的制作更是实际工程中进行土体力学性质测定的必需步骤和重要环节，学生对于实验的整体性、连续性就缺少这样一个学习的机会。此外，学生实验前对于仪器的熟悉程度也较低，由于时间紧，学生匆忙进行实验不可避免会出现各种问题，一些简单的仪器操作问题都需要由教师解决，其动手能力受到了束缚，这些问题都有碍于其工程实践能力的提高。
2.分组实验的参与度问题。因实验仪器设备台套数有限，分组实验过程中一般3—4人一组进行独立实验，同组的学生分工协作，有学生负责记录数据，有学生负责读数，有人负责操作仪器。比如对于液塑限测定实验，最多3人一组的模式可以要求至少每位学生参与测试一个点的数据，最后以3个点的数据完成实验报告。但若分组人数超过3人，则这种模式可能导致学生不会发挥学习的主动性，造成部分学生可能直接作为旁观者而不参与真正的实验过程，实验数据及报告可能会存在抄袭同组学生的情形，不利于学生真正掌握实验原理和相应的理论知识，达不到实验课程的教学目的。
（三）学生工程素质培养有待提高
除了掌握实验过程外，实验结果的处理分析对于一位工程技术人员来讲也是必备的基本素质。土力学的每一个实验项目都与土的工程力学性质指标相关，并且可以为工程应用提供测试指标，但学生在实验过程中有时对实验目的并不能正确认识，只注重实验过程的完成，不重视数据处理，不能分辨数据好坏，不能理论联系实践。例如直剪实验中，实验土样为黏性土，但学生可能会整理出黏聚力为0甚至为负值的数据，对这些指标缺乏简单的判断意识。有些学生根据实验记录的数据并不能完整或正确地得到实验目的所需要的指标，但还是提交了实验报告而不主动回头检查错误原因，认为其完成了实验过程，达到了实验目的。因此，这样开展的土力学实验教学过程并不能充分培养学生的工程素质和工程意识，也不利于培养学生综合分析实验数据和解决实际问题的能力。
二、基于卓越工程师角度的教学改革措施
针对上述讨论的几点土力学实验教学中的常见问题，结合卓越工程师人才培养的基本要求，提出了如下几个方面的教学改革措施。
（一）自主式实验模式
以往的土力学实验受制于教学计划学时要求，指导教师一般需要在固定的时间内完成实验讲解演示、学生实验指导，这其中加上学生实验过程中的一些误操作，留给学生自由实验的时间其实很紧张，会造成学生敷衍了事。通过自主式实验模式，转变教师教学主体地位，在充分理解实验指导书后由学生自主设计实验方案（包括实验目的、方法、步骤、仪器、要求），学生在预定的时间进入实验室进行土样制备，给予充足时间进行仪器的熟悉、拆装、调试，自主完成实验项目并进行数据整理分析、测试指标正确性判断。在遇到无法解决的问题时可以向教师求助，最终由教师审核实验报告。通过这一模式，学生不仅熟悉了土工测试仪器，而且对测试过程方法熟记于心，发挥了学生作为一线工程技术人员的作用，提高了其工程实践能力。
（二）优化实验内容，增设综合性设计性实验
传统的土力学实验以满足土力学课程中基础性或验证性实验教学为主，很少开设综合性、设计性实验项目，随着高校实验室建设的不断投入，将有条件开设此类实践项目，可以从更高层次训练学生的实验技能。综合性设计性实验的目的和要求及实验条件可以事先指定，学生在教师指导下自行设计实验方案并加以实施。在此过程中，实验目的是明确和唯一的，但实验方案是可以多样化选择的。
同时，在该环节的教学过程中还可以让学生熟悉不同行业规范对同一项实验指标测定方法的差异，突出工程实际，强化学生的工程规范意识。例如，对于土体的液限测定，我国《土工试验方法标准》《建筑地基基础设计规范》《公路土工试验规程》等行业规范的规定均不相同，综合性或设计性实验是需要让学生考虑为何不一致，实际工程中如何使用等问题，并总结其中的规律。学生毕业后不管去交通行业、建筑行业或水利行业，至少对各行业的规范能有初步认识，同时培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
（三）开展土力学创新实验，培养创新能力
围绕土力学学科的创新实验可以从两个方面开展，一方面是学生结合自己的学习兴趣，以大学生实践创新训练项目为基础开展相关的实验项目；另一方面是结合教师的科研项目或社会横向课题开展此类实验。比如，结合区域性土的研究可以开展系列高压固结实验、回弹再压缩实验、蠕变实验等，学生可以掌握不同应力状态下土体的压缩性状，并熟悉相应指标的获取方法。此外，基础较好的学生也可以自主研发相关的土工测试仪器并申报专利，这样既开拓了学生的创新能力和研究能力，也能使学生取得更多的实际成果。
（四）改革考核方式，健全评价体系
对于一般工科院校来讲，土力学实验课程不但要培养学生的实验动手能力，更主要是培养学生的工程素质能力。因此土力学实验课程的考核评价体系应在注重学生基本知识和基本技能学习的基础上，鼓励学生对实验过程中获得的指标进行合理性判断与分析，考核评价应考虑到学生的反馈，改变传统的“出勤+实验+报告”评价模式，这也在无形中使学生能积极思考，促使学生提高分析问题的能力。
随着我国卓越工程师培养计划的推广实施，土木工程专业的人才培养目标将更加注重工程实践。土力学实验在土力学学科中占有重要地位，土力学实验教学的改革对学生工程素质和能力的培养关系重大。本文对土力学实验课程的特点和诸多问题进行了分析，从卓越工程师人才培养的要求出发对该课程的教学改革进行了有益的探索。在土力学实验教学过程中，教学工作者应以学生工程实践素质及创新能力培养为中心，为学生今后从事土木工程专业技术工作打下良好的基础，从而真正实现高等院校卓越工程师教育培养计划的目标。
参考文献：
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高
等工程教育研究，2010，（4）.
[2]赵志峰，王海波，何文龙.土力学实验教学改革的思考
[J].高等建筑教育，2008，（6）.
[3]汤劲松，丁军霞，陈瑞英等.基于卓越工程师培养的土力
学实验教学改革[J].教育教学论坛，2014，（13）.
[4]王俊杰.工程类专业土力学实验教学改革思考[J].高等
建筑教育，2009，（6）.