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1、土力学多媒体试验教学软件吕禾( 清华大学水利水电工程系北京1 0 0 0 8 4 )【摘要】土力学是土建类专业的核心课程，是一门实践性很强的课程，试验环节是土力学教学中必不可步的一个环节。为了适应课程的要求及发展，清华大学编制了一套土力学多媒体试验教学软件。多媒体试验教学软件的编制及应用，提高了试验效率，节约了太量的预习课时，并为本科生及研究生的再学习提供了一套可靠的方便快捷的方法。I 美饕词】主力学多媒体试验教学软件前言土力学( S o i lM e c h a n i c s ) 是土建类专业的核心课程，也是土木、水利水电、交通、港口、矿山和环境等工程行业非常重要的技术基础课。土力学是一门
2、实践性很强的课程，试验环节是土力学教学中必不可少并且非常重要的一个环节，是学生接触专业、接触实际的起点，是衔接基础课与专业课的重要纽带。目前清华大学土力学系列课包括土力学和基础工程等课程。面向土木水利学院的水利水电工程系、土木工程系和建设管理系三系本科生，共2 0 0 余名学生。土力学的教学试验主要有四项：物性、压缩、三轴剪切试验和直接剪切试验。2 0 0 4 年以前，试验课采用分小组到试验室集中听老师讲解预习试验，然后再到试验室完成试验，这样就需要大量的课时。实际预习过程中，学生并不能亲历，所以很容易遗漏内容。随着土力学学时的压缩，要求学生到实验童预习试验内容比较困难，所以我们根据课程和时代
3、发展的需要，开发制作了一套土力学多媒体试验教学软停。目多媒体教学软件的特色图1 为土力学教学软件的主页，该软件具有可视化、形象生动等特色，同时突出了土力学的三大特点：( 1 ) 土力学基本概念的重要性工程事故的根源是违背了基本概念，因此在教学软件中反复强调基本理论；( 2 ) 土力学知识应用的灵活性 # 殳l 土力学教育与教学I 一第一届奎国土力学教学研讨会l 论文橐卜图1士力学实验阿上多媒体教学软件主页由于土体这种材料的自然变异性和多相性，要求在基本概念坚实的基础上，合理灵活运用土力学知识；( 3 ) 土力学的前沿性和发展性土力学发展和人类探索世界的活动是同步的，因此目前在校的学生是未来土力
4、学发展的希望。激发刨造性，鼓励自由自主思考是教学的宗旨之一。圈软件的内容土力学多媒体课件包括四个部分，涉及2 0 多个实验项目。 ( 1 ) 教学大纲要求的基本土力学教学实验1 ) 物性试验物性试验主要进行密度、含水量、颗粒大小分析( 见图2 ) 和液塑限测定( 见图3 ) 等试验。2 ) 固结试验固结试验是在侧限条件下进行土体的一维固结试验( 压缩试验) ( 见图4 ) 。图2颗粒大小分析试验图3 液靼限联台测定仪图4 土体的固结试验堂斗吕禾土力学多媒体试齄教学软件I 第五部分l 实践教学3 ) 三轴剪切试验三轴剪切试验( 见图5 ) 操作比较复杂，试验成功率较低，学生不易掌握，有了这套软件
5、后，学生可以在课前就各个细节反复预习，课后还可以针对试验中的问题，再次重新温习试验过程。这就大大提高了试验的成功率，缩短了试验时间。图5 三轴剪切试验4 ) 直剪试验学生在课内没有直剪试验( 见图6 ) 内容，但是网上详细演示了试验设备和操作方法，以供同学学习。幽6 互剪试验( 2 ) 学生自主设计演示试验学生自主设计演示试验旨在拓展土力学知识、加深学生对土力学的理解。学生在教师指导下，自主设计试验，进行模型演示。主要的试验内容包括砂土液化、挡土墙土压力和渗透破坏等。利用多媒体播放模型试验，形象生动的展示出了原来学生不易理解的砂土液化和管涌的概念，如图7 所示，使学生在短短的几分钟之内看到了液
6、化和管涌的全过程，加深了对土力学基本概念的理解。( 3 ) 野外现场测试设备与操作 p 堕1 土力学教育与教学l 第一届全国土力学教学研讨舍I 论文囊图7 砂土液化和管捅野外现场演示的试验包括：标准贯入、静力触探( 见图8 ) 、旁压试验和十字板剪切试验。圈8 砂土藏化和霄幅( 4 ) 其他土力学试验学生还可以选做其他土力学试验：如比重试验、碟式液限仪、相对密度、击实试验等。口结语这套课件的使用节省了课内预习学时，学生可以随时预习和复习试验，在网上预习可以多次重点预习相关内容，动画演示内容可以提供立体、可视化的试验步骤。动态的试验过程可以让学生清楚地了解每一个试验的步骤和过程，大大提高了学生的学习效率，提高了试验的成功率，甚至缩短了部分试验所需的试验时间。同时室内和现场试验是研究生从事科学研究的重要手段，通常这些工作是在他们学习土力学2 年以后完成的。因此土力学教学软件为研究生再学习创造了方便快捷的条件。
