土力学实验器材（精选六篇）
土力学实验器材 篇1
1.1 土力学实验器材在改进教学环节的作用
一方面是从单个实验上看实验器材的改进项目具有相对独立性, 然而从总体上来看却又是互相关联的而且环环相扣的。学生能够利用改进的实验仪器进而改进在课堂上的学习效率, 并且能够提高学生的动手操作水平以及解决问题的能力。另一方面是土力学实验不同于其他科目的验证性实验, 土力学实验器材的改进项目是在实际的工程项目中必须要做的, 实验器材的改进得到的实验结果能够直接用在工程的施工项目上。
1.2 器材不完善学校对教学中实验器材改进不够重视
根据学校土力学实验课程上大纲的要求, 规定了课程的总学时, 然而在实际教学中由于实验器材的资源的匮乏, 直接将实验课程压缩至很少的学时, 在实验课程中应当注重基本操作和技能的训练上, 但是在压缩后如此少的课时上是很难在规定的时间内来完成, 这主要的原因还要归结于学校的重视程度不够, 所以要提高学校对于实验课程的重视程度, 增多实验的课时安排, 改进实验器材, 提高教学质量。
1.3 由于实验器材落后导致教师教学方式缺乏创新
在理论教学上土力学实验课教师教授理论知识, 在实验课上由教师示范, 教师只能根据现有的实验器材给同学们演示实验的内容, 然而实验器材跟不上理论教学内容导致教师教学方式缺乏创新, 不能将理论课的内容与实践相结合, 保证其完整性和连续性, 进而无法提高同学们的科研兴趣, 实验器材落后导致学生的主观能动性不足, 土木实验的规定呆板, 而且教学方式方法单一, 导致很多学生在实验的过程中无从下手, 有些甚至根本不懂实验原理。学生认为只需要按照实验器材的指导书和老师的示范照着做就行, 却不会分析问题, 更不会正确操作实验设备, 所以实验器材的改进在实验教学中是十分重要的。
1.4 实验器材改进投入建设不完善
土力学实验器材的改进主要分为两个方面即室内实验器材的改进以及室外实验器材的改进。其中室内实验器材的设备改进相对易于建设, 但是对于室外的实验设备和相应的实验基地建设相对缺乏。大部分学生们只知道土力学实验只是对土样进行的测定, 学生不能与工程的实际项目相结合, 就不能了解实验器的真正作用, 进而就影响到学生们的主动性发挥。
2 土力学实验器材改进在教学中的重要性体现
2.1 能够合理配置与优化实验器材改进教学资源
土力学实验器材改进在教学中, 能够合理配置与优化实验器材改进教学资源, 更能够有利于学生整体素质教育水平的提高, 进一步充分的调动学生学习的积极性, 让学生们踏入社会创造良好的条件, 土力学实验器材改进能对教学资源进行合理配置与优化, 主要体现在:其一, 能优化实验器材的教学环境, 也能为合理的开设土力学实验器材课程提供基础保证;其二, 能够充分地利用学校的网络教学资源, 进而确定土力学实验器材改进课程, 让教师的教学手段变得丰富多样, 开放实验器材改进是充分利用实验器材改进资源;其三, 若是经费的投入不足, 要能够做到修旧利废, 能够修理损坏的仪器设备, 实验室的管理人员能够亲自动手维修, 而且要经常对仪器进行检查和测试, 做好使用和维修的纪录, 落后的实验器材设备要进行更新;其四, 不仅在实验室范围内改进实验器材, 还要建立跨学科、跨专业的实验器材改进, 进而实现资源的共享, 一定程度上充分利用实验器材来改进有效的资源, 并积极发挥其功能。
2.2 能够优化土力学实验教学过程
土力学是一门实践性很强的学科, 也可以说是实践与理论完美结合的重要环节, 通过实验器材的改进, 土力学实验原理及理论的发展是建立在实验器材的基础之上, 实验器材的改进是学习土力学课程必不可少的重要环节之一。在教学中发现问题并提高解决问题的能力, 通过引导能够有效地激发并巩固学生的土力学工程意识和创新意识。最终让学生懂得科学实验器材的严谨性、复杂性, 进而培养学生的严肃、认真的科学态度, 提高了学生的实践能力。
2.3 丰富了土力学创新实验教学内容
土力学创新实验, 能够在很大程度上提高学生们的科研兴趣。构建新的土力学实验教学内容, 应该主要从土力学实验创新内容来进行, 还包括应用的广泛性和工程的实用性。在保留传统实验器材项目的同时, 更要加设技能型、综合性与探索性的创新实验器材改进内容。创新实验的设计是指新的方法, 使用新的标准, 独立完成实验的创新;创新实验过程用到的那些材料, 规格、尺寸等方面需要改进后的实验器材来完成;土力学创新实验教学内容需要利用实验器材改进过程和现象也就是说在实验器材改进过程可能会出现的一些现象的观察;需要探讨采用什么实验器材以及数据处理的方法才能得出正确的实验结果。
3 结语
通过对土力学实验器材的改进进而对教学进行改革, 这一改进不仅能够开放实验器材室, 给学生们创造出一个较宽松的学习发挥的环境, 让学生们在实验器材改进过程中不断的丰富和巩固学习到的理论知识, 进一步确立和强化了学生的工程回归意识, 并激发了学生的求知欲。同时, 学校的科研效益和社会效益也得到了充分的展现, 更能体现出土力学实验器材改进的重要性。
参考文献
[1]杨叔子.土力学实验器材改进教学及器材改革研究[J].实验器材改进室研究与探索, 2004. (05) :43-44.
[2]孙晓明.土力学实验器材改进课程教学方法的研究与改革[J].实验器材改进室研究与探索, 2004. (10) :61-6
土力学实验教案 篇2
液、塑限试验
一、目的
测定细粒土的液限含水率、塑限含水率、塑性指数、液性指数、确定土的工程分类。
二、试验方法 液塑限联合测定法
三、仪器设备
1、光电式液限、塑限联合测定仪，试样杯
2、天平，称量200g，最小分度值0.1g。
3、其它：烘箱、铝盒、调土刀、刮土刀、凡士林等。
四、试验步骤
1、本次试验原则上应采用天然含水率的土样进行，也允许用风干土制备土样，土样过0.5mm筛后，喷洒配制一定含水率的土样，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用（土样制备工作实验室已预先做好）。
2、将已制备好的土样取出调匀后，密实地装入试样杯中（土中不能有孔洞），高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试样杯放在升降底座上。
3、接通电源，调平底座，吸放安扭调到“吸”的状态，把装有透明光学微分尺的圆锥仪，在锥体上抹以薄层凡士林，使电磁铁吸稳固锥仪。并使光学微分尺垂直于光轴（可从屏幕上观察，刻度线清晰，并在屏幕居中位置）。
4、调节零点，使读数屏幕上的零线与光学微分尺影像零线重合，按下“手”（即手动）按钮，使仪器处于备用状态。
5、转动升降座，待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时，按“放”按钮，圆锥仪自由下落，历时5秒，当音响讯号自动发出声响时，立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度，平行两组试验。
6、把升降座降下，细心取出试样杯，剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于15-30g放入称量铝盒内，称量得质量m1，并记下盒号，测定含水率。
7、将称量过的铝盒，放入烘箱；在105℃～110℃的温度下烘至恒量，取出土样盒放入玻璃干燥皿内冷却，称干土的质量m2。
8、重复2～7条的步骤，测试另二种含水率土样的圆锥入土深度和含水率
9、以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与相应的圆锥入土深度关系曲线，如图1-2所示。三点应在一根直线上，如图中A线。如果三点不在同一直线上，通过高含水率的一点与其余两点连两根直线，在圆锥入土深工为2mm处查得相应的两个含水率，用该两含水率的平均值的点与高含水率的测点作直线，在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深度为17mm对应的含水率为液限，查得下沉深度为2mm对应的含水率为塑限。
五、成果整理
书中表格，双对数座标轴
实验二
固结试验
（一）、试验目的
本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。
（二）、试验方法
适用于饱和的粘质土（当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土）。
试验方法：
1、正常慢固结法；（快速固结试验：本实验采用规定试样在各级压力下的固结时间为10分钟）
（三）、仪器设备
①固结容器；②加压设备；③百分表；④其他：刮土刀、天平、秒表等。
（四）、试验步骤
（1）根据工程需要，切取原状土试样或制备给定密度与含水量的扰动土样。
（2）按试验一、二的方法，测定试样的密度及含水量。
（3）将土样压入环刀，在固结容器内放置护环、透水板和用水湿润后的薄滤纸，将带有环刀（环刀的表面积为30cm，h20mm）的试样，小心装入护环内，然后在试样上放薄滤纸、透水板和加压盖板、传压钢柱，置于加压框架下，对准加压框架的正中，安装量表。
（4）施加0.25kPa的预压压力，使试样与仪器上下各部分之间接触良好，然后调整量表，使指针读数为5.00。
（5）确定需要施加的各级压力。加压等级一般为50.0、100、200、400kPa。（在工程实践中做本实验的最后一级压力应大于上覆土层的计算压力100~200kPa）。
（6）测记稳定读数。当不需要测定沉降速率时，稳定标准规定为每级压力下固结24小时。测记稳定读数后，本实验取固结稳定时间为10分钟，再施加第2级压力。依次逐级加压至试验结束。
（7）试验结束后，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。（如系饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定试验后的含水量）。
(8)、计算与制图
1按下式计算试样的初始孔隙比e0 2e0wGs(10.01w0)10
式中：ρ0—试样初始密度，g/cm3；
w0—试样的初始含水量，%。
2按下式计算各级压力下固结稳定后的孔隙比ei
eie0(1e0)hih0
式中：Δhi—某级压力下试样高度变化，即总变形量减去仪器变形量，mm；
h0——试样初始高度，mm。
3绘制e～p的关系曲线
以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，将试验成果点在图上，连成一条光滑曲线。
(五)、本试验记录格式详见实验报告
实验三
直剪试验
（一）、试验目的
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。
（二）、试验方法与适用范围
1、试验方法
快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。（本实验采用此方法）
固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。
慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。
2、适用范围：适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和φ及土颗粒的粒径小于2mm的砂土的抗剪强度指标φ。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。
（三）仪器设备
应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、量力环、推动机构等；
位移计（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；
天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。
2、操作步骤（粘性土）
（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水量的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水量。用环刀取试样。
（2）试样安装：
对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀，重复取样。
转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。
（3）施加垂直压力：一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa 各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。
（4），拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮），使试样在3~5min剪损。
剪损的标准：①当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损；②一般宜剪切至剪切变形达到4mm；③若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。
（5）剪切结束后，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，重复实验，直至完成。
(6)、计算与制图
1计算： 按下式计算试样的剪应力
kR
式中：k—测力计率定系数，N/0.01mm；
R—测力计读数，0.01mm；
2制图：①以抗剪强度τf为纵坐标，垂直压力p为横坐标，绘制抗剪强度τf与垂直压力p的关系曲线。
土力学实验器材 篇3
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1k Pa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。
参考文献
[1]贾彩虹.土力学实验课教学的改革与创新[J].实验科学与技术,2010,(2):115-117.
[2]程绍芳.运用录像教学提高武术教学质量[J].体育学刊,2004,(3):78-79.
[3]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):100-114.
土力学实验课开设方式探讨论文 篇4
总体上，土力学实验课最为重要的特征主要有两点：第一，该实验并不是简单的纯粹性质的实验，实验项目的每一个环节都需要应用在工程实践中，实验所取得的最终结果，能够指导工程设计与工程施工；第二，尽管实验项目都是独立存在的，但是整体上看，各个实验项目直接密不可分。正是由于土力学实验课具备这样的特征，学生通过实验课能力才会得到非常大提高，不仅对土力学该门学科有更深入的了解，同时解决问题能力也会提到非常大的提升。
2分散开设土力学实验课的劣势
2.1实验项目不完整。因为每个土力学实验项目只有两个学时，而每个实验项目要想完成，两个学时远远不足，因此实验课教师经常是“掐头去尾”，即教师将前面几个环节预先做好，待到剩下半成品之后，再由学生在课堂上继续实验。因此学生不能参与到整个实验项目，有很多学生并不了解前面的实验，因此在进行后半段实验时会感到十分困惑。而教师为了能够在指定时间内完成教学任务，最后一步也往往预先做好，学生并没有亲自实验获得实验结果，这就导致学生对实验课并不敢兴趣，另外，教师还需要做好大量的准备工作，教师的负担非常重。
2.2学生综合分析能力难以形成。土力学实验课开设的关键就是培养学生综合分析能力，尤其是对实验数据的分析能力。但是由于分散的开设方式，使得学生每次只能够对某试样的其中一个土性指标进行实验，比如力学性质指标，而其他的指标，则需要其他实验来完成。因此土体的各项指标，需要很多个实验课才能够完成，甚至分散在上下学期的实验课中，学生实验过后，难以将其联系起来。有很多学生在进行实验时，已经将上一次的实验结果忘记了，还需要重新进行实验或者重新查找数据。再加之，实验过程中，会有很多的意外因素，学生完成实验之后，可能由于某种原因并未得到预期的结果，各个实验项目之间就更加难以联系起来，这对学生综合分析能力的培养非常不利。
3集中开设土力学实验课的优势
土力学实验课分散开设方式应用时间比较长，其弊端也逐渐的暴露出来，现已经不适合应用在现代土力学实验课中，在此种情况下，笔者认为可以尝试着应用集中开设的方式，即将联系密切的实验课集中起来，在某一连续的时间内进行，这样学生能够从头至尾参与到实验中。此种开设方式具有如下优势：
3.1便于安排时间。土力学实验课中有许多实验项目,如固结试验,颗粒大小分析试验,击实试验等的实验过程往往很长,在时间安排上容易造成时紧时松,使学生们在有些时间段内无事可做,白白浪费时间.若采用集中开设方式,使多个实验项目交叉进行,节省了不少时间,亦即可将由于分散开设多个实验项目而造成的零散时间集中利用,使各实验项目之间在时间上互补长短,达到化零为整的目的,提高了工作效率.3.2提高了学生对实验的认知能力和操作水平。由于时间上集中,学生可有机会参与每个实验的全过程，如在击实实验中可以一改目前由老师课前配土的做法,而由学生亲自动手进行取土,过筛,测天然含水量,计算加水量直至击实土样,测最大干密度和最优含水量等所有环节的操作,这锻炼了学生的动手能力,又使他们自然轻松。
3.3提高了学生综合分析问题、解决问题的能力。学生对每一环节都了解清楚,便于对所有实验数据及它们之间的相互联系进行综合分析，如学生可把由界限含水量试验测得的液限和塑限,比重试验中测得的土粒比重,固结试验中测得的压缩系数和压缩模量,剪切试验中测得的内聚力和内摩擦角的值等作一全面分析和比较,最后在教师的指导下对实验数据的合理性作出判断,并决定其取舍或补，这样做会使学生综合分析问题解决问题的能力得到锻炼和提高。
3.4增强了学生的实际工程意识并能培养严谨的工作作风。近几年来,我们曾做过这样一个尝试,就是利用本实验室进行科技服务的便利条件,让部分学生利用业余时间直接参与生产实验(这从本质上和集中开设方式并不矛盾),学生强烈意识到在实验室进行的实验就是实际工程中必做的项目,实验的最终结果就是为实际工程的设计和施工提供准确可靠的依据,无形中使他们操作起来高度认真负责。
4采取集中开设时应注意的几个问题
对土力学实验课程改革问题的探索 篇5
土力学实验课程是土力学本科课程中的重要实践环节, 该实验课程以学生自己动手实验为主要方式, 通过具体实验操作、测量与数据处理, 培养学生土工试验的基本能力, 加深和巩固对理论课内容的理解和认识。通过正确测量土体的基本性质, 使学生掌握实验方法和技能以及各种仪器设备的使用方法。一般土力学实验课程包含的实验项目以检测土的三相指标, 土的压缩性、剪切性质等基础实验为主体, 附加土体的界限含水率等简单实验, 皆为验证性实验。这些实验项目直接限制了实验课程多样性的发展, 而就现行实验课程而言, 其教学观念陈旧, 实验方法落后, 对学生的创造性思维与独立工作能力培养都存在欠缺[1], 且评分方式呆板, 没有足够的实验器具与实验场地给学生提供多样化、创造性的实验教学条件。因此对土力学实验教学改革已成为紧迫而现实的问题。本文围绕土力学实验教学改革与实验室建设未来发展方向等方面进行思考, 希望对推行教学改革与完善实验室建设有所帮助。
1 土力学实验课程改革措施
土力学实验用到的实验材料大多为岩土材料, 其是最为古老而应用广泛的工程建筑材料, 其性质也最为复杂。在工程实际中, 土工试验与土力学研究、工程建设的关系及其作用如图1所示[2]。由于土的多样性和复杂性, 目前的土力学理论还不足以解决所有复杂的工程问题, 最终的工程建设过程是要以理论研究过程为基础, 而理论研究又是以各种形式的土工实验为依据所得到的。综上所述, 土工试验的各项内容都是围绕一个共同目的:为工程的安全, 经济效益服务。
土力学实验课程旨在激发学生对土力学理论课程的学习兴趣, 使学生由被动地学习与训练变成主动的去探索与钻研, 而实验课应该作为此过程中的调和剂, 把复杂、枯燥的理论知识转化为更直观的实验项目, 学生通过学习“实验探究”的过程与方法, 接受实验探究的熏陶, 从而理解并掌握课程的内容。让学生观察土体发生的变化, 进而发现问题, 并结合所学理论知识, 分析其中的物理或力学特性, 用科学的、创造性的态度去对待土力学实验。
根据我校培养学生“实基础、强能力、重实践、突特色”的原则, 我院针对输电工程、电厂建筑和工程管理三个本科专业, 以及根据各专业特点和学时情况分别制定不同的教学大纲和考核方法, 土力学实验课程也应当按照此原则来进行针对性教学改革。首先, 对教学课时进行调整。不同专业的实验课时应分别作出针对性调整, 隶属于土木工程大专业的电厂建筑专业与工程管理专业的课时量应该大于输电工程专业, 如我院2014年至2015年第二学期, 输电工程专业的土力学理论课时为36学时, 电厂建筑专业和工程管理专业则为46学时, 而实验课学时却均为10学时, 这限制了实验课的调整空间。其次, 对授课内容进行调整。土力学实验针对不同专业的授课内容应该不尽相同, 如电厂建筑专业的实验内容深度应该高于工程管理专业, 这样才能针对不同专业的学科特点进行覆盖面与教学深度各不相同的土力学实验课程。如静态三轴压缩试验, 应当是电厂建筑专业的必修实验, 而对于工程管理专业则可以为选修或预约实验。
2 土力学实验室建设
实验室建设包括实验室环境的建设、设备仪器的配备、网络建设、辅助设备建设及教程内容建设等几个方面, 其中环境建设与设备配备占主体地位。环境建设是实验室建设的精髓之一, 它体现了整个实验室的深度和水平, 不但为教师提供科研教学的载体, 也为学生进行常规的学习和实验提供了场所。实验室真实地记录了学生的实验探究过程和进步情况, 学生可以通过这个载体进行自我或相互的评估, 形成多元化教育的风格。如果说环境建设是载体, 那设备仪器的配备就是其中的“骨骼”与“肌肉”, 它为教学与科研提供所需的助力, 为学生提供了先进的实验与研究方法, 也使得学生对前沿技术有一定的认识。这两者的共同发展, 可以促进学生对实验研究的多元化认识, 努力形成“实验探究”教学的思维模式。
经过多年的努力, 我院实验室建设取得了丰硕的成果, 在我校的素质教育中也发挥着越来越重要的作用, 但仍存在投入不足、资源浪费等问题。这些问题的根源在于学校没有强化发挥各专业间的整合功能, 对实验课程与实验室建设的整体优化上下的功夫不足。所谓的整体优化, 是以考虑学生对理论知识的吸收程度为前提, 搭配实验课程, 由实验室提供平台的一体化教学计划, 最大程度激发学生对课程的兴趣, 从而追求最佳的教学效果。而作为平台的实验室建设是关键, 它需要思想、管理、资源、设备及人才的多方面整合, 打破旧的观念, 树立新的意识。目前, 以现有的人员设备去实现整合目标尚存一定困难, 若只是单纯地淘汰或修补一些落后的实验设备, 不彻底改变传统实验教学的模式, 根本无法达到最大程度的整合。
现阶段, 我院有健全的学科建设机制, 优秀的师资队伍与合理的课时安排制度, 如若实验室建设无法跟进, 以上优势则会大打折扣。应当从学生整体培养的角度去考虑实验室建设, 全面地规划实验课程, 明确实验室建设的目的, 并提供开放性的实验平台。科学而系统的实验室建设有助于全面提升学生的学习和科研能力。以我院土力学实验室为例, 土力学实验室采取预约制, 除正常授课以外, 会对有兴趣的学生提供额外的试验机会。学生可根据自己的兴趣, 选做实验项目, 实验室会配合提供相关的材料与设备, 并由实验教师指导完成实验, 这极大地激发了学生对土力学这门学科的兴趣, 培养了学生独立探索的精神。多数同学能够形成较详实的试验成果报告, 少数同学撰写并发表了科技论文。我院学生在《粉煤灰参量对粉土工程性质影响》课题结束后, 发表国际会议论文1篇, 并被EI收录[3];除此之外, 另名学生在《螺旋锚上拔承载特性》课题结束后, 在岩土工程学报上也发表论文并被EI收录[4]。
3 结论
土力学实验课程改革是一项综合性系统工程, 它涉及教学思想、师资、学生和教学方法等方面的资源整合, 也离不开实验室建设的通力配合。实验课程改革与实验室建设成为培养学生“实验探究”能力的两大支柱, 而课程改革与实验室建设又有着紧密的联系, 两者相互依存, 密不可分。目前, 土力学实验教学改革在我院已收获颇丰, 系统而规范的实验室建设也对实验教学起到很大的作用, 但能否真正达到全面提升学生“实验探究”学习素质的目的仍需要长时间的探索与实践。
参考文献
[1]杨燕.对实验课程改革与实验室建设问题的思考[J].中山大学学报论丛, 2004, 24 (3) :36-39.
[2]南京水利科学研究院土工研究所.土工试验技术手册[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[3]R.Cheng, D.X.Hao, D.Z.Li.Mechanical property of coal ash mixed with clay[A].Applied Mechanics and Materials, 2013, 357-360:854-857.
对土力学实验课开设方式的探讨 篇6
1土力学实验课的特征
总体上, 土力学实验课最为重要的特征主要有两点:第一, 该实验并不是简单的纯粹性质的实验, 实验项目的每一个环节都需要应用在工程实践中, 实验所取得的最终结果, 能够指导工程设计与工程施工;第二, 尽管实验项目都是独立存在的, 但是整体上看, 各个实验项目直接密不可分。正是由于土力学实验课具备这样的特征, 学生通过实验课能力才会得到非常大提高, 不仅对土力学该门学科有更深入的了解, 同时解决问题能力也会提到非常大的提升。
2分散开设土力学实验课的劣势
2.1实验项目不完整。因为每个土力学实验项目只有两个学时, 而每个实验项目要想完成, 两个学时远远不足, 因此实验课教师经常是“掐头去尾”, 即教师将前面几个环节预先做好, 待到剩下半成品之后, 再由学生在课堂上继续实验。因此学生不能参与到整个实验项目, 有很多学生并不了解前面的实验, 因此在进行后半段实验时会感到十分困惑。而教师为了能够在指定时间内完成教学任务, 最后一步也往往预先做好, 学生并没有亲自实验获得实验结果, 这就导致学生对实验课并不敢兴趣, 另外, 教师还需要做好大量的准备工作, 教师的负担非常重。
2.2学生综合分析能力难以形成。土力学实验课开设的关键就是培养学生综合分析能力, 尤其是对实验数据的分析能力。但是由于分散的开设方式, 使得学生每次只能够对某试样的其中一个土性指标进行实验, 比如力学性质指标, 而其他的指标, 则需要其他实验来完成。因此土体的各项指标, 需要很多个实验课才能够完成, 甚至分散在上下学期的实验课中, 学生实验过后, 难以将其联系起来。有很多学生在进行实验时, 已经将上一次的实验结果忘记了, 还需要重新进行实验或者重新查找数据。再加之, 实验过程中, 会有很多的意外因素, 学生完成实验之后, 可能由于某种原因并未得到预期的结果, 各个实验项目之间就更加难以联系起来, 这对学生综合分析能力的培养非常不利。
3集中开设土力学实验课的优势
土力学实验课分散开设方式应用时间比较长, 其弊端也逐渐的暴露出来, 现已经不适合应用在现代土力学实验课中, 在此种情况下, 笔者认为可以尝试着应用集中开设的方式, 即将联系密切的实验课集中起来, 在某一连续的时间内进行, 这样学生能够从头至尾参与到实验中。此种开设方式具有如下优势:
3.1便于安排时间。土力学实验课中有许多实验项目, 如固结试验, 颗粒大小分析试验, 击实试验等的实验过程往往很长, 在时间安排上容易造成时紧时松, 使学生们在有些时间段内无事可做, 白白浪费时间.若采用集中开设方式, 使多个实验项目交叉进行, 节省了不少时间, 亦即可将由于分散开设多个实验项目而造成的零散时间集中利用, 使各实验项目之间在时间上互补长短, 达到化零为整的目的, 提高了工作效率.
3.2提高了学生对实验的认知能力和操作水平。由于时间上集中, 学生可有机会参与每个实验的全过程, 如在击实实验中可以一改目前由老师课前配土的做法, 而由学生亲自动手进行取土, 过筛, 测天然含水量, 计算加水量直至击实土样, 测最大干密度和最优含水量等所有环节的操作, 这锻炼了学生的动手能力, 又使他们自然轻松。
3.3提高了学生综合分析问题、解决问题的能力。学生对每一环节都了解清楚, 便于对所有实验数据及它们之间的相互联系进行综合分析, 如学生可把由界限含水量试验测得的液限和塑限, 比重试验中测得的土粒比重, 固结试验中测得的压缩系数和压缩模量, 剪切试验中测得的内聚力和内摩擦角的值等作一全面分析和比较, 最后在教师的指导下对实验数据的合理性作出判断, 并决定其取舍或补, 这样做会使学生综合分析问题解决问题的能力得到锻炼和提高。
3.4增强了学生的实际工程意识并能培养严谨的工作作风。近几年来, 我们曾做过这样一个尝试, 就是利用本实验室进行科技服务的便利条件, 让部分学生利用业余时间直接参与生产实验 (这从本质上和集中开设方式并不矛盾) , 学生强烈意识到在实验室进行的实验就是实际工程中必做的项目, 实验的最终结果就是为实际工程的设计和施工提供准确可靠的依据, 无形中使他们操作起来高度认真负责。
4采取集中开设时应注意的几个问题
为确保集中开设方式取得良好的效果, 达到提高实验教学水平的目的, 在具体实施时应注意以下几个问题:由于各个实验项目可以交叉进行, 实验教师应注意指导学生合理安排时间和实验顺序, 做到有条不紊地进行实验;指导教师应注意为学生提供土质均匀的土样, 如遇不均应向学生予以说明并提出处理意见;如让学生参与生产实验, 指导教师更应高度注意, 以确保试验资料的准确可靠性, 切忌顾此失彼;指导教师应结合最新土工试验规范标准来指导实验, 以使学生毕业后能较快适应工作的需要。
结束语
综上所述, 可知相比较而言, 应用集中开设方式, 对于土力学实验课而言, 效果最佳, 不仅能够更加合理有效的安排时间, 而且学生能够完全的参与到实验中, 同时各个实验项目之间联系紧密, 利于学生综合能力的培养。现阶段, 各大院校依然应用分散开设的方式, 各大院校应该积极的调整土力学实验课的开设方式, 这样才能够培养出优秀的土力学人才。
参考文献
[1]姚丽红, 周烨.土力学实验课教学的几点改革措施[J].辽宁省交通高等专科学校学报, 2001 (2) .
[2]张向京.土力学实验教学改革初探[J].长沙铁道学院学报 (社会科学版) , 2005 (4) .
[3]刘建新, 张新华.综合性土力学实验教学模式的研究[J].实验室研究与探索, 2005 (6) .
[4]付轶中.中职学校土力学实验教学改革的几点措施[J].太原城市职业技术学院学报, 2008 (7) .