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土力学实验教学的改革与实践

出处:论文网
时间:2016-11-05

土力学实验教学的改革与实践

  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)34-0262-02

  土力学是研究土的变形、强度和渗流特性的科学,是高等院校地质工程、水利工程、土木工程等专业的专业基础主干课程,其既有理论性,又特别强调实践。土工实验是土力学课程实践教学的重要组成部分,通过一定的实验技术,提高学生的实际动手能力,不仅有助于学好课程,且对培养学生的科研应用能力,养成做事严谨的工作态度,增强学生的创新创业能力和实践能力,为今后更好地服务社会奠定较为坚实的基础,有着专业理论课教学无法替代的作用[1-3]。但是长期形成的一种错误认识就是课程偏重理论教学,轻视实践环节,而理论与实践是密不可分的,只有二者紧密结合才能促进教学效果的巩固和提高。

  一、实验教学存在的主要问题

  1.实验条件有待改善。由于实验条件不具备,前些年土力学实验根本无法开出,近几年虽尽力开出一些,但实验仪器相对较少,分组少,多是集体进行,学生不能独立操作;仪器设备相对落后,有的破损严重也不能及时维修或更新更换。

  2.实验教学队伍缺人,没有专业的实验教师。土力学是我校水利学院各专业重点建设的课程之一,配备有教授、副教授和讲师职称,年富力强的多名任课教师,课程师资力量比较雄厚。现有不少年轻教师,理论教学能力强,但缺乏必须的实际工作经验和实验能力,有的甚至对这方面实验接触不多,水平尚不够专业,以前的实验教师年龄老化,当前缺少新的合格的实验教师。

  3.教学体系陈旧,缺乏实验指导书。土力学开设的实验课程依附并受限于理论课教学,不能自成独立的实验教学体系。总学时40,其中理论讲授32课时,开设8学时的基础性验证性实验。实验大多没有新意,学生多是照着做做,创造性不强。无法通过实验课来进一步理解并巩固所学的知识。所用的实习教案与指导书多年来一直沿用其他院系所编,缺乏符合我院专业特点和实验室具体情况的实验指导书。指导书与实际仪器和工程实践脱节,没有特色,另外内容比较陈旧,仅包括部分基础实验,内容不新、不精,学生凭此指导书难以达到学习目的。

  4.学生对实验不够重视。学生在思想上对实验课不重视,认为土力学实验是理论教学的附属部分,实验就是玩玩泥巴而已,科技含量不高,对土力学课程学习没有太大的意义。

  5.实验考核标准不健全,量化难。因多名学生在一组,实验数据少,同组的同学写的报告都一样,实验成绩无法给出或非常粗略。目前实验成绩按实验报告以百分制确定,占土力学课程总成绩的10%甚至更少,这也不利于激发学生的学习兴趣,不能全面、科学地反映学生对实验的掌握情况。

  6.实验室管理不好,实验室资源未实现共享。部分教师从事科研工作购置了较多的设备和仪器,占用了实验室的空间,但是不能为广大师生充分利用,不仅严重影响科研水平的提升和科研成果的产出,且导致实验室拥挤、混乱,本科实验教学环境受限。

  二、实验教学改革

  针对上述实验教学中存在的问题,我校出台了一系列政策措施,如引进大量专业人才、购置实验设备、倡导创新,为土力学实验改革带来了难得的机遇。为此我们开展了土力学实验教学改革的探索实践。

  1.加大实验室建设力度。为了保证每个学生都能有亲自动手实验的机会,我院积极争取学校和其他方面的资金投入,增加了土工实验仪器和设备。现在的实验分组增多,每个小组人数有所减少,每个学生基本能动手操作。

  2.充实实验教学队伍,配备专业实验教师。配备专业实验教师可以在有限学时内增加实践教学环节的时间,重视对每个学生实验动手操作以及实验报告完整准确填写的指导。近几年,学院积极引进了多名博士人才,提高了专职专业程度,一定程度缓解了师资不足的压力。同时还应该定期组织实验人员参加有关单位举办的相关专业技术培训,着实提高教师和实验技术人员的业务水平,并到重点院校参观、交流,特别是要去那些实验教学做得好的院校,学习他们的成功经验,以加快发展步伐,目前这方面工作做的还很少、很不够,尚需努力。

  3.开创实验教学新体系,实行实验室开放管理的政策。争取开出较多的实验,同时增加实验次数和丰富实验内容,重组实验教学内容,确定逐步建立由基础实验、综合实验和研究实验三块教学新体系[4]。(1)基础实验(8个学时)。①基本物理性质指标试验:包括含水率,密度,比重;②颗粒分析实验:粒径≥0.075mm的筛分法、粒径<0.075mm的静水沉降法;

  ③液塑限联合测定仪测土样液塑限;④直接剪切试验;⑤单向压缩试验;⑥渗透试验(考虑水利类学科的特点,需要测定土的渗透性)。(2)综合实验。黄土广泛分布于我国西北华北地区,仅在山西面积约3.5万km2,占全省面积的22.4%,具有大孔隙性、水敏性和湿陷性等特殊性质。以我省广泛分布的黄土,结合黄土工程实践为研究对象开展相关实验。①典型黄土地基土体的土工实验设计;②典型黄土边坡土体的土工实验设计;③黄土渠系及坝体的土工实验设计及结果分析。(3)创新性研究实验。充分利用实验室的仪器设备,申请学校或学院的“大学生科研训练与创新计划”的资助。获得资助后,学生自主设计试验方案、自主完成试验,老师只作侧面指导,让学生在充满知识性、科学性、趣味性的活动中领悟课内教学来不及深究的奥秘。还可以通过小发明、小制作和小实验等活动,学生从中受到激励、启发,产生联想、灵感,增添创新的意向,训练和培养了他们的创造性思维。这样为学生提供更多的动手实践、独立思维和操作摸索的机会,更有利于提高学生的实践能力与分析和解决实际问题的能力,提高学生的实验主动性与创新性。   应当在上述三类实验体系中逐步加强综合性、设计性、研究性的实验,精简压缩验证性实验。此外,开展实验演示(辅助动画等)活动。对于无法进行的大型实验,除利用现有的实验条件演示教学,辅助多媒体动画,如动静三轴实验,通过实验室的实体和动画展现结合得到较好的演示效果,为学生以后从事科研活动和较深入的学习研究打好基础。

  开设参观性实验。如参观和参与学院教师正在进行的黄土边坡冲刷和水土保持试验,黄土、固化土、粗粒土的大型室内渗透试验等,学生增加了对现场及大型试验的认知,提升了学生的学习兴趣。这种利用教师从事科研活动的实验条件和成果,不仅实现了实验室资源共享,且以科研促进教学,助推实验教学。

  现有的土工实验室不能整天关门上锁,要全面开放实验室,真正实现实验室的开放性管理,才能充分发挥实验室的作用。

  4.编制新的实验指导书。学院组织土力学授课教师和学院骨干教师,在参考已有土力学实验资料的基础上,编制了符合我校水利工程专业特点的教学大纲规定的《土力学实验指导书》。该指导书更新了实验内容,不仅包括传统的基础实验,还涵盖研究实验、自主实验、演示实验和参观性实验等内容,且对实习报告编写、实习成绩评定等环节做了说明,同时增加了实验思考题。在详细的实验指导书的指导下,实验有序、有效的进行,为土力学和以后专业课程的学习做了较好的铺垫。

  5.增大实验时数,制定行之有效的实验成绩考核办法。将实验教学分散开设并和理论课成绩一起考核不尽合理,解决的根本办法是将土力学实验作为一门课程从理论课程中分离出来,即采用实验课程单独开设,单独考核的方式[5,6]。

  现阶段我院还不能独立设置土力学实验课。考虑土力学总课时由40增加至48,课内学时为32,增加的实验环节时数为16,形成实验与理论教学相辅相成的教学体系;在保证基础实验学时和教学效果的基础上,适当增设和加大设计实验和综合实验的比例。

  实验总成绩提高至土力学课程总成绩的20%~30%,以预习报告、实验过程、实验报告及总结等进行成绩综合评定。

  三、结语

  我院高度重视土力学实验改革,近三年已为土力学课程配备了最新的土工实验室,现在已有比较多、比较新的基础实验设备,可以满足学生专业技能操作和实训的基本需要。但实验改革任务艰巨,如建设实验室,教师专业素养的提高和充实实验教学队伍,配备专业的实验教师,不仅需要政府和学校的大力支持和投入,改革实效还需要政府、学校、院系和教师、学生的长期共同努力。在目前的情况下,我们应积极努力地从自身做起,从基础实验做起,从社会和学生的需要做起,逐渐提高学生对实验的认识,各方面共同进步,逐步将实验教学改革引向深入。

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