基于实验录像的土力学实验教学效果研究
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）28-0277-02
一、引言
土力学是一门以实验为基础的自然科学，土力学实验是土力学教学中重要的组成部分。在土力学的传统实验教学中，教师采用传统教学媒体来讲解和演示，例如图片、黑板等，大多数学生对于规范的实验操作比较难掌握，实验能力也难于培养。录像作为一种辅助的教学手段，具有形象直观、知识容量大、时间短、背景集中等特点，在实验教学领域被广泛应用。该研究将会为土力学实验录像资源开发提供理论支持与依据。
二、录像教学的优点
1.生动、直观、形象。录像教学图文、音形并茂，色彩变幻、图片和动画新颖有趣，插入的音像材料能够直奔主题，传统的讲授教学就显得枯燥、单调得多。录像教学不仅形象生动、直观，印象清晰，而且还可以突出重点，抓住关键环节。采取重播、快放、慢放、定格等表现手法，有利于学生掌握好关键的技术环节。
2.逻辑性强、信息量大。录像教学感染力强，使学生的大脑处于积极的工作状态，信息量大。
3.录像教学可最大限度地提高授课效率。采用录像教学学生学习积极性比较高，课堂气氛轻松、活跃，善于发现问题，勇于向教师提出问题，乐于请教。
三、实验录像应用于土力学实验教学的评价分析
利用2015级水利实验班学生进行准实验研究，将带教的1个班级分为实验组和对比组，实验学生共30人，实验组2个组为12人，对比组3个组为18人。在一个学期的时间内，实验组运用录像辅助教学，对比组采用常规教学方式，在实验结束后，对实验组和对比组的数据进行对比，对录像辅助教学的效果进行评价。实验的评价分为三个方面：基础知识的理解、实验操作技能、实验结果的记录与分析能力。
（一）“基础知识的理解”分析
1.分析评价指标。此部分的考核方法是采用试卷测评。教师根据实验的基本内容和原理编制试卷，对学生进行考核，统计学生平均答对率，并对结果进行比较。
2.指标结果分析。“基础知识的理解”着重于土力学试验基础知识的理解，实验结束后对实验组和对照组进行了测试，此结果作为本实验“基础知识的理解”评价内容的测试结果。结果见表1。
通过表1数据可以看出，实验结束后，实验组的成绩较好，而对照组的成绩明显较差，这说明通过录像教学，学生对于基础知识的理解更加深刻。
（二）“实验操作技能”分析
1.考核评价指标。实验操作技能的考核方法是学生自评。教师编制详细的实验操作技能评分细则，并对操作步骤进行赋分，学生对照自己在实验中的操作过程给自己打分，同时改正在实验操作中不曾注意到的细节，便于以后进行改进，有利于学生更好地掌握实验操作技能。
本项目分为实操限时、仪器操作等环节。评分细则如下：（1）实操限时（35分）：在60分钟之内完成者满分，每超时1分钟，扣7分，65分钟未完成者0分。（2）仪器操作（65分）：取土样、压缩仪操作、测定土的含水率无误者满分。①按需要选择切土环刀，面积为30cm2，将一薄层凡士林涂在环刀内壁，刀口应向下放在土样上。操作失误者扣2分。②一边压一边削，环刀不可偏心入土，使整个土样进入环刀，直至凸出环刀为止，然后用削土刀将两端凸出余土削去修平，擦净环刀外壁。操作失误者扣5分。③测定土样密度，称出环刀和土的质量，电子天平操作正确。操作失误者扣2分。④测定土样压缩前含水率，选取两个铝盒，检查盒身与盒盖的号码，确定一致。称量两个铝盒的质量，并记录数据。选取试样15～30g，放入盒内，立即盖好盒盖。称量两个铝盒和试样的总质量，并记录数据，电子天平操作正确。操作失误者扣4分。⑤在固结仪的固结盒内将带有试样的切土环刀装上（刀口向下）。操作失误者扣3分。⑥在固结容器内按顺序放好压缩仪器设备（从上到下）：定向钢球、加压板、加压导环、透水石、洁净而润湿的滤纸、带有试样的切土环刀、洁净而润湿的滤纸、透水石。操作失误者扣5分。⑦检查各部分连接处，确定是否转动灵活。操作失误者扣3分。⑧平衡加压部分。转动平衡锤，目测上杠杆，直到上杠杆水平时，将装好的压缩盒放到框架内上横梁下，使压缩盒的球柱与上横梁压帽的中心微接触。操作失误者扣5分。⑨横梁与球柱接触后，将活塞杆插入，将测微表装上，使活塞杆顶面与测微表表脚接触。操作失误者扣5分。⑩调节表脚和量表杆头使其可伸长的长度不小于8mm。操作失误者扣3分。{11}为确保压缩仪各部位接触良好，施加1kPa的预压荷重，再将测微表上的长针调整到零，读测微表初读数R0。操作失误者扣3分。{12}加载等级：按教学需要本次实验定为五级，分别为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0kg/cm2；加荷载时注意安全，防止荷载放置不稳定而受伤。操作失误者扣5分。{13}每级荷载加荷时间25分钟，按顺序记下各个时间节点测微表读数，读数精确到0.01mm。操作失误者扣5分。{14}实验结束后，按顺序整理仪器，先卸掉砝码，然后卸下测微表，升起加压框架，再移出压缩盒，取出试样，将仪器擦洗干净。错误者扣5分。{15}测定土样压缩后含水率。操作失误者扣4分。{16}打开盒盖，放入烘箱内。将烘箱温度调整至105℃～110℃，并打开开关烘干土样至恒重，大约8小时。打开烘箱，将试样取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却，称出盒与干土质量。电子天平操作正确。错误者扣4分。{17}实验结束后，台面清理干净。不干净者扣2分
2.试验结果分析。由实验操作评分细则可以看出，实验操作部分的得分高低反映了学生动手能力的高低，特别是实验操作技能的强弱。将学生的自测成绩进行统计，实验结果见表2。 通过数据发现，对照组和实验组之间的差异并不显著，但是实验组的实验操作自评得分比对照组的实验操作自评得分高，表明实验录像教学方式对培养学生的实验操作技能和动手能力有一定的作用。
（三）“实验结果的记录与分析能力”分析
1.考核分析指标。此部分以《实验报告册》作为考核方法，教师根据学生实验报告册的完成情况，来考察学生实验结果的记录和分析能力，然后统计优秀率，并进行比较。
实验报告考核细则（100分）：字迹清楚、书写规范、计算正确、图表正确者满分。（1）字迹潦草扣5分；（2）表格填写不规范扣5分；（3）不用铅笔画图扣5分；（4）图中曲线不光滑扣5分；（5）图中曲线趋势不正确扣40分；（6）计算不正确扣40分。
2.结果分析。考察《实验报告册》的完成情况，并给出优秀的标准，即完整记录实验结果，同时科学进行实验数据分析，以此标准来统计实验组和对照组中优秀者所占的比例。
通过数据发现，实验的实验组优秀率大于对照组，表明录像对于提高学生“实验结果的记录与分析能力”有明显效果。
四、结论
通过对土力学实验的研究，将实验录像应用于实验教学中，对基础知识的理解、实验操作技能、实验结果的记录与分析能力三个方面的内容进行了对比分析，实验组相较于对照组，其实验组的学生对于基础知识理解更好、实验操作技能更优、实验结果的记录与分析能力更强。这表明实验录像的运用是一种较好的实验教学手段，相对于传统的实验教学方法而言，有较好的教学效果。
五、意见与建议
本研究仅针对土力学实验中的某一个实验进行了一个学期研究，实验学生的数量较少，研究的内容仅三个方面。在今后的研究中，需要将实验数目增多，区分实验的难易分类；增加实验的学生数和分组数，使得数据更丰富；研究的时间加长，使得研究成果更加丰富，为土力学实验的教学改革提供理论和数据支撑。
