地下結(jié)構(gòu)工程課程教學(xué)方法研究

夏紅兵

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路、城市地鐵、大型跨江跨海大橋基坑圍護、地下商業(yè)街等地下工程都得到高速發(fā)展，地下建筑結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及穩(wěn)定性控制等相關(guān)的新理論、新技術(shù)、新裝備、新設(shè)計不斷出現(xiàn)，因此我國急需一大批高素質(zhì)地下結(jié)構(gòu)工程專業(yè)人才來繼承和光大地下結(jié)構(gòu)工程理論與實踐。然而，我國高校地下建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)跟不上地下工程建設(shè)迅速發(fā)展速度，需要對課程教學(xué)進行改革、達到提高教學(xué)質(zhì)量這一目的是廣大教育工作者和研究者關(guān)心的課題。

1 地下建筑結(jié)構(gòu)課程特點

地下建筑結(jié)構(gòu)[1 , 2]作為巖土與地下工程的專業(yè)課，具有以下特點：

1.1 理論性強

地下建筑結(jié)構(gòu)是建筑工程、交通土建工程、橋梁工程、地下工程等專業(yè)合并的土木工程專業(yè)主干課程之一。 地下建筑結(jié)構(gòu)課程涉及到土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、巖石力學(xué)、流體力學(xué)、土木工程施工等專業(yè)知識，因此學(xué)好這門課程需要扎實的力學(xué)理論基礎(chǔ)。

1.2 綜合性強

地下建筑結(jié)構(gòu)課程分為淺埋式結(jié)構(gòu)、附健式地下結(jié)構(gòu)、沉井與沉箱結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)、沉管結(jié)構(gòu)、基坑圍護結(jié)構(gòu)、頂管與管幕結(jié)構(gòu)，這些地下結(jié)構(gòu)用途涉及交通隧道、礦山建設(shè)、市政工程、人防工程、地下工廠、橋梁基礎(chǔ)等，每一項工程一般要經(jīng)過勘察、設(shè)計和施工三階段，需要運用工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程測量、工程設(shè)計、建筑材料、建筑經(jīng)濟等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)，可見地下建筑結(jié)構(gòu)綜合性強。

1.3 實踐性強

地下建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展不僅需要豐富的理論知識與科學(xué)實驗作為指導(dǎo)，也要依靠大量工程實踐積累。由于有些客觀情況過于復(fù)雜，難以全面地進行室內(nèi)實驗、現(xiàn)場測試及理論分析。如隧道襯砌受力和變形隨時間變化規(guī)律，至今需要借鑒工程經(jīng)驗進行類比分析與判斷，這些經(jīng)驗需要長時間的積累，對各類地下結(jié)構(gòu)性質(zhì)有深入的了解?；诖耍瑢Φ叵陆ㄖY(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)內(nèi)容也提出了更高的要求，從而使學(xué)生的實踐能力得到提高。

2 地下工程結(jié)構(gòu)現(xiàn)行教學(xué)存在的問題

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，地下工程規(guī)模越來越大，地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工過程中遇到的問題愈發(fā)復(fù)雜，由此對地下工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)[3]提出了更高的要求。然而，地下結(jié)構(gòu)工程課程作為培養(yǎng)從事地下結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人才的專業(yè)基礎(chǔ)課程，無論是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面都難以適應(yīng)地下工程發(fā)展的需求，學(xué)生掌握的相關(guān)知識難以滿足地下工程建設(shè)發(fā)展的需求。目前，地下工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在如下問題。

2.1 教學(xué)方法單一

基于地下工程結(jié)構(gòu)課程綜合性強這一特點，多媒體教學(xué)較原來的單純的板書及掛圖教學(xué)提高了教學(xué)效果，但是，即使是多媒體，還是有些內(nèi)容表述不詳細，比如大型沉井施工過程、大型基坑圍護結(jié)構(gòu)的錨索施工技術(shù)等實踐性很強的內(nèi)容，很難在課堂上講解清楚。

2.2 授課內(nèi)容滯后

隨著地下結(jié)構(gòu)工程規(guī)模的不斷擴大、新的專利、施工技術(shù)不斷涌現(xiàn)，因而要求現(xiàn)在教材及授課內(nèi)容同步更新，但所授知識跟不上工程技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致授課內(nèi)容落后。

3 地下建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革

在教學(xué)中，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生牢固掌握地下結(jié)構(gòu)工程的基本概念、基本理論和方法、成熟的地下結(jié)構(gòu)工程成果與觀點并及時跟蹤本門學(xué)科的最新發(fā)展動態(tài)，必須在課堂教學(xué)內(nèi)容[4]、課堂教學(xué)方式、實踐教學(xué)方式及課程設(shè)計上進行改革。

3.1 精選教學(xué)內(nèi)容

一般地下結(jié)構(gòu)工程教材涉及地下結(jié)構(gòu)工程的基本概念、基本理論和方法、成熟的地下結(jié)構(gòu)工程成果與觀點。教材介紹的地下結(jié)構(gòu)工程形式較全面，但由于各個學(xué)校專業(yè)設(shè)置的課程情況不同，由此造成不同課程間講授的內(nèi)容有所重復(fù)。譬如基坑圍護結(jié)構(gòu)在深基坑圍護中講授；地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)在深基坑圍護中也講授；隧道結(jié)構(gòu)在巖石力學(xué)中也有講授。根據(jù)安徽理工大學(xué)巖土專業(yè)的課程設(shè)置，優(yōu)化地下結(jié)構(gòu)工程的教學(xué)內(nèi)容，從而避免了不同課程間的重復(fù)，提高了教學(xué)效率。

3.2 教學(xué)方式的多樣性

在教學(xué)過程中，應(yīng)發(fā)揮板書教學(xué)的優(yōu)勢，如經(jīng)典理論知識的講解、簡單且重要公式的推導(dǎo)應(yīng)采用板書的方法講解。但講授地下結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場施工，僅按課本講課，不僅會使學(xué)生難于理解而且會讓學(xué)生產(chǎn)生照本宣科的感覺，使原本豐富多彩的課程內(nèi)容變得枯燥無味，學(xué)生易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，為提高地下結(jié)構(gòu)工程教學(xué)的效果和效率，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)提前在網(wǎng)絡(luò)上收集再精選一些相關(guān)最新的施工現(xiàn)場、新設(shè)備、新工藝圖片與視頻，用多媒體直觀、形象地展現(xiàn)出來，方便學(xué)生掌握各類地下結(jié)構(gòu)工程施工內(nèi)容、施工方法，由此能節(jié)省大量時間，提高課堂效率。通過使用靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)合的教學(xué)方法，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地下結(jié)構(gòu)工程課程的興趣。

3.3 實踐教學(xué)方式的改進

充分發(fā)揮地下工程結(jié)構(gòu)教學(xué)實習(xí)基地的作用，注重學(xué)生實踐性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和分析與解決問題的能力。在教學(xué)中充分利用實際工程進行現(xiàn)場教學(xué)，使學(xué)生不但掌握教學(xué)內(nèi)容，還使他們提前接觸生產(chǎn)實際，掌握一些在課堂上學(xué)不到的知識，為他們走向社會奠定堅實的基礎(chǔ)。在實習(xí)前，將實習(xí)內(nèi)容制作成錄像，讓學(xué)生觀看現(xiàn)場錄像，這樣做一方面克服了學(xué)生多、不方便到現(xiàn)場參觀的矛盾，另一方面，到離教學(xué)點比較近的施工現(xiàn)場參觀，適當(dāng)增加現(xiàn)場教學(xué)機會，帶著問題、課題與重點到一線，增強他們的對地下結(jié)構(gòu)的直觀認識及整體認識。從而使學(xué)生在以后的工作實踐中，養(yǎng)成具有良好的工程意識和工程思維模式，盡快找到處理工程問題的辦法，并且通過觀看錄像，例如，超級工程視頻中，有關(guān)地下結(jié)構(gòu)工程的視頻就較多，如北京地鐵一號線的施工。事先全面地了解了各地下結(jié)構(gòu)工程施工方法，使得學(xué)生有身臨其境的感覺，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)中，通過講解與分析大量失敗的工程實例，能夠訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生對工程問題復(fù)雜性和工程計算理論的科學(xué)性和嚴肅性的認識，從中指出失敗原因。例如杭州地鐵坍塌事故、宜萬鐵路野三關(guān)隧道突水事故、廣州海珠城基坑坍塌事故，有些是施工前預(yù)計不足、有些是理論儲備不足、有些是設(shè)計存在缺陷造成的，有些是施工中人為造成的，工程事故往往造成人員傷亡、巨大財產(chǎn)損失，所以有必要在課程教學(xué)過程當(dāng)中引入這些工程案例，增強學(xué)生嚴謹工程觀。

3.4 課程設(shè)計的改進

地下結(jié)構(gòu)工程課程設(shè)計是檢驗和鍛煉學(xué)生處理實際問題的有效途徑，為使同學(xué)們處理實際問題能力得到有效提高，結(jié)合目前熟知的工程，或針對現(xiàn)場參觀的課題，做課程設(shè)計，做到每個學(xué)生一個題目。學(xué)生課程設(shè)計做好后，再讓學(xué)生對照工程建設(shè)的實際設(shè)計成果，找出自己所做課程設(shè)計的不足點，并針對自己的不足做出改進。通過課程設(shè)計，極大提升了學(xué)生對實際地下工程結(jié)構(gòu)的理解與認識。

4 結(jié)論

通過課堂教學(xué)模式的改革，學(xué)生認識到地下結(jié)構(gòu)工程課程是一門與實際聯(lián)系相當(dāng)密切的學(xué)科，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。通過教學(xué)實踐方式的改進，學(xué)生不僅懂得地下結(jié)構(gòu)工程的基本理論，而且對地下結(jié)構(gòu)工程施工有了具體的認識。通過讓學(xué)生到定點實習(xí)基地實習(xí)，加強了學(xué)生與實際地下結(jié)構(gòu)工程接觸的機會。通過課程設(shè)計方法的改進，讓學(xué)生提前接觸現(xiàn)場實際，具體掌握設(shè)計方法。

[參 考 文 獻]

[1] 龔維明,童小東,繆林昌,等. 地下結(jié)構(gòu)工程南京[M].南京：東南大學(xué)出版社, 2004 .

[2] 朱合華. 地下建筑結(jié)構(gòu)(第2版) [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2011.

[3] 陳國慶,查鳳妹,劉梁.《地下結(jié)構(gòu)工程》研究生課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].教育教學(xué)論壇,2013(2).

[4] 邱洪興,李愛群,馮健.創(chuàng)建土木工程品牌專業(yè)的探索[J].高等建筑教育,2006(3).