地基處理新技術(shù)研究生課堂教學(xué)模式研究

梁越　王俊杰??

摘要：

文章針對現(xiàn)有教學(xué)中存在的一些問題，以地基處理新技術(shù)中的強(qiáng)夯法為例，提出一種新的教學(xué)思路，即教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和案例教學(xué)三者相結(jié)合的教學(xué)新模式。新模式將以教師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，相互合作，讓學(xué)生參與教學(xué)之中，同時也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最后通過案例分析，將所學(xué)知識應(yīng)用于工程實例，該方法現(xiàn)已應(yīng)用于實際教學(xué)，并取得良好教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：地基處理；強(qiáng)夯法；案例教學(xué)法

中圖分類號：G6432文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：

10052909（2015）02004403

我國地域遼闊，地理、地質(zhì)條件差別較大，各類軟土地基、特殊土地基分布廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的日益加快，各種基礎(chǔ)工程建設(shè)日新月異，相應(yīng)地對地基處理技術(shù)

也提出了新的要求。尤其近些年來，地基處理的新方法、新技術(shù)、新理念不斷被提出，地基處理既在原有方法上繼續(xù)創(chuàng)新，又不斷將多種地基處理方法綜合，形成復(fù)合地基處理技術(shù)[1]。地基處理是一門面向水利工程、土木工程以及交通工程等專業(yè)供本科以及研究生學(xué)習(xí)的一門專業(yè)課。其主要通過各類地基處理方法對地基土進(jìn)行加固，用以提高地基土的抗剪強(qiáng)度，降低地基的壓縮性，改善地基的透水特性、動力特性等。地基處理方法多樣，主要包括置換、排水固結(jié)、灌入固化物以及振密擠密等。

當(dāng)前，大學(xué)教學(xué)目的不僅僅在于學(xué)科基本理論和知識的傳授，更在于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。要做到突破傳統(tǒng)的教學(xué)重點，由知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力以及實際問題處理能力，必須對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，改變依賴大綱、依賴教科書的教學(xué)模式。文章以研究生地基處理新技術(shù)[2]課程中強(qiáng)夯法為例，提出教學(xué)方法新思路。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)對象

地基處理是土木工程、水利工程學(xué)生必修的專業(yè)課程，學(xué)習(xí)該課程需要一定的力學(xué)基礎(chǔ)。其授課對象一般是高年級本科生以及部分專業(yè)研究生，此時，學(xué)生已經(jīng)掌握較為系統(tǒng)的理論知識，其學(xué)習(xí)主動性、探索性也要高于低年級

學(xué)生，同時該階段的學(xué)生大部分已經(jīng)參加過現(xiàn)場實習(xí)，對施工有一定的了解，為新教學(xué)方法的實施奠定了基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)中存在問題

地基處理作為一門專業(yè)課，與其他學(xué)科相比，有著更強(qiáng)的實踐性，一定程度上而言，其具有“實踐領(lǐng)先于理論”的特點[3]。然而，結(jié)合已有教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生對該課程的反映，這門課程的教學(xué)存在以下幾個問題。

（1）目前，教材中往往重理論而輕實踐，教材大篇幅介紹機(jī)理、設(shè)計計算方法以及適用條件等。學(xué)生由于缺少工程經(jīng)驗，對教學(xué)內(nèi)容不求甚解，對不同地基的處理方法，只能靠記憶，沒有直觀認(rèn)識。

（2）查閱目前國內(nèi)關(guān)于地基處理的教材，大部分在每章節(jié)后均設(shè)置有一定的案例分析，而這些案例往往一直沿用10多年。地基處理作為一門實踐性較強(qiáng)的學(xué)科，其技術(shù)更替速度較快，這就需要教師能自主選定較新、當(dāng)前較常用案例，而不僅局限于課本。

（3）傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容隨著教學(xué)硬件設(shè)施的完善，往往只需要根據(jù)大綱內(nèi)容編制PPT，常出現(xiàn)一節(jié)課教師讀PPT，學(xué)生聽PPT的情況，師生間缺乏互動，學(xué)生缺乏思考。

（4）大部分學(xué)科成績評價以最終的考試成績?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)往往缺少興趣和主動性，習(xí)慣于考前強(qiáng)行記憶，依照標(biāo)準(zhǔn)答案答題。

二、教學(xué)方法新思路

顯然，當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，與素質(zhì)教育的理念是不相符的，這種填鴨式教學(xué)有必要也亟需改善，故此提出教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、案例教學(xué)三者相結(jié)合的新教學(xué)模式。新教學(xué)模式以強(qiáng)夯法教學(xué)內(nèi)容為例進(jìn)行介紹。

（一）強(qiáng)夯法教學(xué)內(nèi)容

強(qiáng)夯法由法國Menard技術(shù)公司于1969年首次提出，其一般通過將10～40 t的重錘提升至10～20 m高處使其自由下落，對地基土施加強(qiáng)大的沖擊能，以提高地基土的強(qiáng)度，降低土的壓縮性，改善砂土的抗液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等。強(qiáng)夯法主要用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土以及雜填土等地基[4]。強(qiáng)夯法教學(xué)主要內(nèi)容如表1。

（二）教師引導(dǎo)

教學(xué)不只在于教師輸出多少知識，更在于學(xué)生能接受多少。所謂教師引導(dǎo)，即“以導(dǎo)為主”的教學(xué)思想，其“導(dǎo)”包括引導(dǎo)、啟發(fā)，給學(xué)生一個正確的學(xué)習(xí)方向。地基處理中強(qiáng)夯法主要包括六部分內(nèi)容，根據(jù)所提出的教學(xué)模式，選取概述、加固機(jī)理兩節(jié)內(nèi)容為教師引導(dǎo)環(huán)節(jié)。

針對概述部分內(nèi)容，首先在課堂上進(jìn)行實際強(qiáng)夯法地基處理視頻播放以及強(qiáng)夯法施工過程中圖片展示，讓學(xué)生能快速了解強(qiáng)夯法到底是什么，一般有哪些過程等。其次與當(dāng)?shù)毓こ添椖坎柯?lián)系，由教師帶隊，對實際的地基強(qiáng)夯施工進(jìn)行現(xiàn)場參觀、學(xué)習(xí)，加深對強(qiáng)夯法的直觀認(rèn)識，并適當(dāng)對強(qiáng)夯過程以及強(qiáng)夯原理進(jìn)行講解。通過課內(nèi)、課外雙重教學(xué)，給學(xué)生留下深刻印象，為后面的強(qiáng)夯機(jī)理分析打下基礎(chǔ)。

機(jī)理內(nèi)容一般是課程的難點，同時也是學(xué)生最頭疼的內(nèi)容。在本節(jié)中，以動畫的形式簡單還原土體強(qiáng)夯過程，從三個方面總結(jié)闡述土層強(qiáng)夯處理機(jī)理：第一，動力密實。多孔隙、粗顆粒、非飽和土強(qiáng)夯處理產(chǎn)生沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實，從而提高地基土強(qiáng)度。非飽和土的夯實過程是土中的氣相（空氣）被擠出的過程，其夯實變形主要由土顆粒的相對位移引起。第二，動力固結(jié)。對細(xì)顆粒飽和土體進(jìn)行強(qiáng)夯處理時，巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞土體的原有結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。第三，動力置換。動力置換可分整式置換和樁式置換。整式置換是采用強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥中，其作用機(jī)理類似于換土墊層。樁式置換是通過強(qiáng)夯將碎石填入土中，部分碎石樁（或墩）間隔地夯入軟土中，形成樁式（墩式）的碎石樁（墩），其作用機(jī)理類似于振沖法形成的碎石樁，整體形成復(fù)合地基。

（三）學(xué)生自主學(xué)習(xí)

地基處理作為土木工程、水利工程學(xué)生必修的專業(yè)課程，其學(xué)習(xí)需要一定的力學(xué)基礎(chǔ)。其授課對象一般是高年級本科生以及部分專業(yè)研究生，此時的學(xué)生已經(jīng)掌握較為系統(tǒng)的理論知識，其學(xué)習(xí)的主動性、探索性也要高于低年級學(xué)生，同時該階段的學(xué)生大部分已經(jīng)參加過現(xiàn)場實習(xí)，對施工有一定的了解。

教學(xué)新模式中，自主學(xué)習(xí)是指教師將學(xué)生分組，以小組為單位，分派自主學(xué)習(xí)任務(wù)。以強(qiáng)夯法內(nèi)容為例，將學(xué)生分為三組，分別自學(xué)設(shè)計計算方法、施工工藝與質(zhì)量檢測，以及工程案例三部分內(nèi)容。然后將每部分內(nèi)容細(xì)化，如強(qiáng)夯設(shè)計計算方法主要包括強(qiáng)夯法設(shè)計要點、強(qiáng)夯置換法設(shè)計要點，以及降水聯(lián)合低能級強(qiáng)夯法設(shè)計要點，施工工藝與檢測包括施工機(jī)具和設(shè)備、施工要點，以及現(xiàn)場觀測與質(zhì)量檢測，工程案例包括強(qiáng)夯法地基處理工程實例和強(qiáng)夯置換法地基處理工程實例。

各組學(xué)生根據(jù)分派任務(wù)內(nèi)容分工協(xié)作，內(nèi)容基于書本但不局限于書本，采用PPT以文字、圖片、視頻等方式，將學(xué)習(xí)的內(nèi)容以演講的形式進(jìn)行匯報，其具體實施方案如圖1。

（四）案例教學(xué)法

所謂案例教學(xué)[5]，是以案例為基礎(chǔ)的一種新的教學(xué)方法，通過引導(dǎo)學(xué)生案例分析，掌握學(xué)科知識并應(yīng)用于實際工程。案例教學(xué)法起源于20世紀(jì)20年代，由美國哈佛商學(xué)院[6]倡導(dǎo)，現(xiàn)已廣泛用于高中、大學(xué)教學(xué)中，并取得良好效果。

在經(jīng)過教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)后，學(xué)生對于強(qiáng)夯法的原理、適用條件有了一定的認(rèn)識，通過引入案例加深學(xué)生對強(qiáng)夯法的主觀認(rèn)識。教師結(jié)合國內(nèi)外最新的強(qiáng)夯地基處理工程實例，向?qū)W生展示強(qiáng)夯的設(shè)計過程、施工過程及檢測過程。通過介紹高能強(qiáng)夯法、高真空井點降水+強(qiáng)夯法、其他降水法+強(qiáng)夯法等不同的強(qiáng)夯案例，讓學(xué)習(xí)了解國內(nèi)外最新的研究進(jìn)展，同時鼓勵學(xué)生之間、師生之間相互討論，分析最新案例的適用條件，以及各自存在的優(yōu)缺點，同時預(yù)測強(qiáng)夯法發(fā)展方向。

三、 結(jié)語

授人以魚不如授人以漁，教學(xué)目的不僅僅在于傳授知識，更在于引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識的方法，如何將所學(xué)知識融會貫通，應(yīng)用于實際工程中。文章針對現(xiàn)有教學(xué)中存在的問題，提出教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和案例教學(xué)三者相結(jié)合的新教學(xué)方法，該方法現(xiàn)已應(yīng)用于教學(xué)，并取得良好成效。參考文獻(xiàn)：

[1]鄭剛，龔曉南，謝永利，等.地基處理技術(shù)發(fā)展綜述[J].土木工程學(xué)報，2012（2）：127-146.

[2]王俊杰，唐彤芝，彭劼.地基處理新技術(shù)[M].中國水利水電出版社，2013.

[3]章偉，時偉，張明義.案例教學(xué)法與地基處理課程教學(xué)改革[J].中國冶金教育，2007（4）：37-39.

[4]胡玉定，王燕.強(qiáng)夯法適用范圍的研究[J].施工技術(shù)，2009（S1）：223-225.

[5]劉天君.法學(xué)案例教學(xué)法探究[J].教育探索，2006（3）：81-82.

[6]武亞軍，孫軼.中國情境下的哈佛案例教學(xué)法：多案例比較研究[J].管理案例研究與評論，2010（1）：12-25.

Abstract：

Problems existing in teaching were pointed out and a new method of teaching was proposed taking dynamic consolidation of foundation treatment as an example. Teacher guidance， independent study and case teaching method were included in the new teaching method. The main part in teaching was changed from teachers to students. Students learning interests were aroused and they can participate in teaching by the guidance of teachers. In the link of case teaching， students can use their knowledge in project cases. The method had been applied in teaching and it achieved good teaching effect.

Keywords： foundation treatment； dynamic consolidation； case teaching

（編輯周沫）