地基處理課程教學(xué)及考核方式改革探討

褚福永

（麗水學(xué)院 土木工程學(xué)系，浙江 麗水 323000）

地基處理課程教學(xué)及考核方式改革探討

褚福永

（麗水學(xué)院 土木工程學(xué)系，浙江 麗水 323000）

根據(jù)地基處理課程的特點(diǎn)和目標(biāo)要求，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)及考核方式的弊端，提出了探討式教學(xué)法及“論文＋答辯”的考核方式，并運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中。結(jié)果表明，探討式教學(xué)調(diào)動(dòng)了課堂氣氛、培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)及創(chuàng)新能力；論文＋答辯的考核方式提高了評(píng)價(jià)體系的導(dǎo)向作用，促進(jìn)了教學(xué)體系的改革。研究成果可以為普通本科院校同類課程教學(xué)改革提供參考和借鑒。

地基處理課程；教學(xué)方法；考核方式；教學(xué)改革；探討式教學(xué)法

0 引言

地基處理是土木工程專業(yè)的一門主干課程。課程內(nèi)容主要包括墊層法、強(qiáng)夯法、固結(jié)預(yù)壓法及CFG樁法等各種地基加固處理技術(shù)，還包括建筑物糾偏、地基基礎(chǔ)托換技術(shù)以及特殊性巖土地基處理

等［1］。

幾十年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施等土建類工程也隨之迅猛發(fā)展?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步推進(jìn)，也帶來(lái)了越來(lái)越多的特殊地基處理問(wèn)題，這就對(duì)地基處理新技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。新型的復(fù)合地基向著以下幾個(gè)方面發(fā)展，即：（1）由單一加固向復(fù)合加固發(fā)展。（2）復(fù)合地基的加固體由單一材料向復(fù)合加固體發(fā)展。（3）復(fù)合地基加固技術(shù)與非復(fù)合地基加固技術(shù)相結(jié)合。（4）靜力加固與動(dòng)力加固技術(shù)相結(jié)合。（5）機(jī)械加固與非機(jī)械加固技術(shù)相結(jié)合［2～3］。由此可見(jiàn)，地基處理技術(shù)的快速發(fā)展也決定了地基處理課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性及課程教學(xué)的多樣性。

一般來(lái)說(shuō)，地基處理課程的授課對(duì)象為大三學(xué)生。普通本科院校巖土方向的高年級(jí)學(xué)生，已經(jīng)學(xué)習(xí)了大量的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，有了豐富的知識(shí)儲(chǔ)備和較強(qiáng)的分析能力，但總體上，尚不具備應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決具體實(shí)際工程問(wèn)題的能力。因此，針對(duì)實(shí)踐性和綜合性均較強(qiáng)的地基處理課程，有必要改進(jìn)教學(xué)方法，增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，讓學(xué)生能學(xué)以致用，運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)解決具體的工程問(wèn)題。

目前，大多普通工科院校地基處理課程期末考核方式仍采用傳統(tǒng)的閉卷考試方式。國(guó)內(nèi)外地基技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)有教材不能涵蓋最新的技術(shù)現(xiàn)狀，僅靠教師課堂教學(xué)和書(shū)本知識(shí)根本完成不了要達(dá)到的教學(xué)目的。值得指出的是，學(xué)生工程意識(shí)不是靠記憶公式、定義、原理等培養(yǎng)起來(lái)的，而是需要有合理的教學(xué)過(guò)程和有針對(duì)性的培養(yǎng)才能見(jiàn)效。因此，傳統(tǒng)的閉卷考試考核方式不能適用于地基處理這類實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，有必要進(jìn)行考核方式的改革。

1 探討式教學(xué)方法的分析與實(shí)踐

1．1 探討式教學(xué)方法的分析

對(duì)于普通本科院校的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足是普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)教學(xué)模式下的地基處理課程，由于內(nèi)容多、范圍廣，單一教師講授模式很難有效打動(dòng)學(xué)生，且容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力匱乏。近年來(lái)，一些教師試圖通過(guò)收集大量的工程案例，以圖片及視頻的形式將案例展示給學(xué)生，結(jié)合PPT的講解，來(lái)提高學(xué)生對(duì)地基處理課程的興趣，激發(fā)他們上課的積極性。但實(shí)際上，在地基處理課程授課的過(guò)程中，不僅要讓學(xué)生對(duì)多種地基處理工藝有所了解，更應(yīng)結(jié)合土力學(xué)理論，讓其深入了解地基處理方法的機(jī)理。否則，就不能從深層次激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，即使課堂上師生之間有互動(dòng)，也是生硬的，教師和學(xué)生之間很難產(chǎn)生默契。

目前，為確保地基處理體系的完整性，現(xiàn)有地基處理課程教材內(nèi)容較多，包括加固機(jī)理、設(shè)計(jì)計(jì)算、施工方法、質(zhì)量檢驗(yàn)及工程案例。教師在授課過(guò)程中如果按照教材的內(nèi)容逐一來(lái)講，就會(huì)造成重點(diǎn)不突出，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中也會(huì)不求甚解，對(duì)各種地基處理方法的學(xué)習(xí)完全靠機(jī)械記憶。事實(shí)上，地基處理課程教學(xué)有著幾條重要的主線：一是對(duì)各類地基處理機(jī)理的理解應(yīng)緊密結(jié)合土力學(xué)理論；二是很多章節(jié)之間地基處理方法有相同之處，對(duì)這類章節(jié)的教學(xué)需在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，對(duì)不同之處進(jìn)行分析；三是需結(jié)合具體的工程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)去嘗試初步解決具體工程問(wèn)題。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能滿足地基處理課程教學(xué)的要求，地基處理課程的教學(xué)有必要采用探討式教學(xué)模式。

另一方面，普通本科院校地基處理課程的授課對(duì)象為高年級(jí)本科生，學(xué)生已完成較為系統(tǒng)的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，例如已學(xué)習(xí)了土力學(xué)理論、工程地質(zhì)學(xué)、土木工程施工等課程，也參加過(guò)相關(guān)課程的試驗(yàn)或者實(shí)習(xí)。而在這個(gè)階段，較低年級(jí)學(xué)生更具主動(dòng)性及探索性，這些均為探討式教學(xué)提供了可能［4～5］。

1．2 探討式教學(xué)方法的實(shí)踐

查閱現(xiàn)有眾多地基處理課程教材可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)于堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法加固機(jī)理相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)大多是從有效應(yīng)力原理比較開(kāi)始的，主要比較內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法加固機(jī)理比較Tab.1 Reinforcement mechanism comparison of preloading method and vacuum preloading method

從表1可以看出，地基處理課程教材利用有效應(yīng)力原理對(duì)堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法機(jī)理的不同之處進(jìn)行了闡述，如堆載預(yù)壓法總應(yīng)力增加，真空預(yù)壓法總應(yīng)力不變；堆載預(yù)壓法剪應(yīng)力增加，真空預(yù)壓法剪應(yīng)力不變；堆載預(yù)壓法需控制加載速率，真空預(yù)壓法不必控制；堆載預(yù)壓法是非等向應(yīng)力增量下固結(jié)，真空預(yù)壓法是等向應(yīng)力增量下固結(jié)。

對(duì)于土力學(xué)理論扎實(shí)的巖土工程專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，表中內(nèi)容對(duì)堆載預(yù)壓法與真空預(yù)壓法機(jī)理的不同之處的闡述已足夠清楚，但大多數(shù)土木工程專業(yè)的學(xué)生對(duì)土力學(xué)理論了解得并不是十分清楚。為此，采用探討式教學(xué)方法講述這部分內(nèi)容，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通。

對(duì)于表1內(nèi)容的闡述，筆者認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)問(wèn)題入手，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生思考并參與探討。（1）表中闡述堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法兩種方法的不同之處時(shí)，應(yīng)著重指出地基所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，即兩者分別處于怎樣的應(yīng)力狀態(tài)，均采用哪些試驗(yàn)去模擬？（2）既然兩種預(yù)壓法的應(yīng)力狀態(tài)不同，也必然導(dǎo)致最終地基的沉降量不同，現(xiàn)有教材給出的計(jì)算地基沉降量的公式是否對(duì)兩者都適用？

（1）堆載預(yù)壓及真空預(yù)壓的應(yīng)力狀態(tài)

對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，可先引導(dǎo)學(xué)生回顧土力學(xué)理論中天然地基的初始應(yīng)力狀態(tài) （即K0固結(jié)狀態(tài)）和等壓固結(jié)狀態(tài)，讓學(xué)生討論堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓分別對(duì)應(yīng)哪種固結(jié)狀態(tài)。然后，引導(dǎo)學(xué)生討論土力學(xué)理論中關(guān)于三軸試驗(yàn)的加載過(guò)程，繼而明確堆載預(yù)壓可利用K0固結(jié)三軸剪切試驗(yàn)來(lái)模擬，而真空預(yù)壓時(shí)土體可利用等壓固結(jié)試驗(yàn)?zāi)M。在這樣的探討中，學(xué)生會(huì)很容易理解為什么堆載預(yù)壓會(huì)存在剪切力，了解這個(gè)剪切力是由軸向力（即堆載）產(chǎn)生的。而真空預(yù)壓處于三向圍壓狀態(tài)，只有壓縮，不存在剪切力。在課堂探討中，通過(guò)分析兩種預(yù)壓方法的應(yīng)力狀態(tài)及采用相應(yīng)的試驗(yàn)描述，結(jié)合幻燈片展示K0固結(jié)三軸剪切試驗(yàn)和各向等壓固結(jié)試驗(yàn)的圖片，可以充分調(diào)動(dòng)了課堂氣氛，也引導(dǎo)學(xué)生在土力學(xué)理論中找到堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法的模型和依據(jù)，產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。

式中：ξ為沉降修正系數(shù)，根據(jù)規(guī)范要求可取ξ=1.1-1.4。

這里需要指出的是，式（1）是基于土力學(xué)理論，設(shè)地基在K0固結(jié)狀態(tài)下利用分層總和法得到的公式，ξ取值為1．1～1．4，對(duì)堆載預(yù)壓法是適用的。 但真空預(yù)壓法處于各向等壓固結(jié)狀態(tài)，這一取值顯然是不適用的。可引導(dǎo)學(xué)生探討，如何推求出真空預(yù)壓法中ξ的取值，鼓勵(lì)學(xué)生采用彈性力學(xué)等知識(shí)進(jìn)行推求。在學(xué)生討論并動(dòng)手推求公式的基礎(chǔ)上，教師在黑板上利用板書(shū)將推導(dǎo)過(guò)程演示給學(xué)生。通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程，學(xué)生不僅對(duì)這部分內(nèi)容能夠理解透徹，學(xué)習(xí)積極性被調(diào)動(dòng)起來(lái)，而且分析問(wèn)題能力也得到了鍛煉。

（2）堆載預(yù)壓及真空預(yù)壓下的地基沉降

在明確了堆載預(yù)壓及真空預(yù)壓的應(yīng)力狀態(tài)后，應(yīng)緊接著引導(dǎo)學(xué)生探討兩種預(yù)壓法下地基的沉降量計(jì)算方法?，F(xiàn)有地基處理課程給出的地基沉降量的計(jì)算公式是基于土力學(xué)理論中分層總和法得到的，具體表達(dá)式如下：

2 考核方式的改革

地基處理課程的現(xiàn)有考核方式仍采取閉卷的期末考試為主，這種傳統(tǒng)的考核方式導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)，不能主動(dòng)思考，學(xué)習(xí)課程的目的僅僅是為了應(yīng)付考試，而不是有效地學(xué)以致用。為此，地基處理課程的考核方式需進(jìn)行改革，總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)構(gòu)成，各占50%；期末成績(jī)考核為“論文＋答辯”的方式。其中，論文與答辯的分?jǐn)?shù)比例為：論文占期末成績(jī)的70%，答辯占期末成績(jī)的30%。

論文選題的來(lái)源主要有以下幾種方式。

（1）給出一個(gè)真實(shí)的工程案例，如某軟土地基，通過(guò)分析，確定地基處理方案，并進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性。同時(shí)，對(duì)采用的地基處理方案給出其施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法等。

（2）對(duì)新型地基處理方案進(jìn)行分析研究，收集這種新工藝、新方案的基本加固機(jī)理、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)及設(shè)計(jì)計(jì)算等相關(guān)資料。同時(shí)，對(duì)其中某一方面的資料進(jìn)行整理，并深入研究，寫(xiě)出相關(guān)的科技論文。該科技論文需從機(jī)理上對(duì)新工藝、新方案進(jìn)行探討，得出的主要結(jié)論能夠?yàn)轭愃乒こ烫峁┛煽康睦碚撘罁?jù)。

（3）利用所學(xué)地基處理知識(shí)，從受力狀態(tài)、微觀機(jī)理、施工工藝等方面對(duì)現(xiàn)有相關(guān)地基處理方法進(jìn)行對(duì)比分析，得出有益的結(jié)論。如可從受力狀態(tài)、微觀機(jī)理、施工工藝等方面對(duì)真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法和真空－堆載聯(lián)合預(yù)壓法進(jìn)行對(duì)比分析，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面為類似實(shí)際工程提供參考。

教師需給出論文格式的詳細(xì)說(shuō)明，包括字體、圖表格式、公式格式、參考文獻(xiàn)格式、論文的語(yǔ)言描述等。論文審核應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行，即論文的內(nèi)容和論文表述及格式。其中，論文的內(nèi)容為60分，論文表述及格式為40分。

對(duì)于答辯，每位同學(xué)需回答4個(gè)問(wèn)題。其中2個(gè)問(wèn)題為與論文相關(guān)的問(wèn)題，另外2個(gè)問(wèn)題為擴(kuò)展題，擴(kuò)展題旨在對(duì)學(xué)生地基處理專業(yè)知識(shí)掌握程度進(jìn)行考查。每位同學(xué)回答4個(gè)問(wèn)題，共計(jì)100分，每個(gè)問(wèn)題完全回答正確可得到25分。

為驗(yàn)證地基處理課程考核方式改革的可行性和合理性，筆者對(duì)麗水學(xué)院土木工程專業(yè)14級(jí)教學(xué)1班和2班的地基處理課程考核方式進(jìn)行了改革。結(jié)果表明，土木工程專業(yè)14級(jí)2個(gè)教學(xué)班的同學(xué)在地基處理科技論文寫(xiě)作和答辯的過(guò)程中，不僅了解到地基處理的新技術(shù)，還對(duì)土力學(xué)理論、地基處理專業(yè)知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，對(duì)科技論文的寫(xiě)作方法也有了初步的掌握。更為可喜的是，所有學(xué)生的積極性均被調(diào)動(dòng)了起來(lái)，努力探索的精神逐漸在學(xué)生中扎根。由此可見(jiàn)，所采用的地基處理考核方式的改革是合理可行的。

3 結(jié)語(yǔ)

地基處理課程是一門實(shí)踐性、綜合性及專門性很強(qiáng)的課程，普通本科院校的學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中往往感到枯燥乏味，傳統(tǒng)的教學(xué)及考核方式已經(jīng)不能滿足地基處理課程的教學(xué)要求。根據(jù)地基處理課程的特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo)的要求，將探討式教學(xué)法引入課堂教學(xué)，將傳統(tǒng)的閉卷考試考核方式改為論文＋答辯的考核方式，有助于調(diào)動(dòng)課堂氣氛、提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性，有助于幫助學(xué)生將各專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，也有助于評(píng)價(jià)體系發(fā)揮積極的導(dǎo)向作用，促進(jìn)了教學(xué)體系的改革發(fā)展。

［1］ 陳昌富．地基處理［M］．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010：53-54．

［2］ 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(bào)，2012，45（2）：127－146．

［3］ 劉漢龍，趙明華．地基處理研究進(jìn)展［J］．土木工程學(xué)報(bào)，2016，49（1）：96－115．

［4］ 孫麗梅．專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)中的素質(zhì)教育［J］．黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（11）：168－169．

［5］ 柴新軍，何春鋒，鹿慶蕊，等．探討式教學(xué)在地基處理課程教學(xué)中的實(shí)踐［J］．中國(guó)冶金教育，2016（4）：31－34．

Discussion on Teaching and Evaluation Mode Reform of Ground Treatment Course

Chu Fuyong
（Lishui Institute， Lishui323000， Zhejiang，China）

According to the features and target requirement of ground treatment course， aiming at the disadvantage of the traditional teaching and evaluation mode，it applies the discussion teaching method and thesis defense method to teaching process．The results show that the classroom atmosphere was aroused and the engineering consciousness and creative ability were trained by the discussion teaching method．The thesis defense evaluation mode improves directional function of evaluation system，accelerates the teaching system reform．The study achievement can supply some reference for course teaching reform of similar courses in common undergraduate universities．

Ground treatment course； teaching method； evaluation mode； teaching reform； discussion teaching method

G642.0

A

10．13681／j．cnki．cn41－1282／tv．2017．04．021

2017-06-23

浙江省教育廳高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目：基于工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革與實(shí)踐——以 《地基處理》課程為例（JG20160189）；水利部堤防安全與病害防治工程技術(shù)研究中心開(kāi)放課題基金項(xiàng)目：粗粒土顆粒破碎與剪脹演化規(guī)律及其臨界狀態(tài)研究；麗水市高層次人才項(xiàng)目：復(fù)雜應(yīng)力條件下粗粒土力學(xué)特性及其本構(gòu)模型研究（2015RC167)。

褚福永（1976-），男，山東濟(jì)寧人，副教授，博士，主要從事高校巖土工程專業(yè)的教學(xué)與研究工作，研究方向?yàn)橥馏w基本特性及本構(gòu)模型研究。

[責(zé)任編輯 靳曉穎]

黃河水院代表團(tuán)赴加拿大弗萊明學(xué)院開(kāi)展科研合作交流活動(dòng)

2017年8月16日－25日，我?？蒲许?xiàng)目代表團(tuán)學(xué)報(bào)編輯部馮峰、靳曉穎一行2人，赴加拿大弗萊明學(xué)院進(jìn)行了深入的科研合作交流。此行是自2014年10月份加拿大弗萊明學(xué)院與我院建立良好的合作關(guān)系以來(lái)，持續(xù)地開(kāi)展雙方互訪活動(dòng)的又一體現(xiàn)。雙方就開(kāi)展科研合作、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、科研平臺(tái)建設(shè)、學(xué)報(bào)國(guó)際化宣傳等方面進(jìn)行了深入的溝通和交流，并取得了階段性的合作意向。

在此次交流過(guò)程中，《黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》也作為一個(gè)亮點(diǎn)，重點(diǎn)向加方弗萊明學(xué)院院長(zhǎng)、教授和學(xué)生進(jìn)行了宣傳和介紹。贈(zèng)送加方的《黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》有3期，分別是2016年第1期、2016年第3期和2017年第1期，這三期的彩封三為“努力打造全國(guó)一流、國(guó)際領(lǐng)先的職業(yè)院?！S河水院近期國(guó)際交流與合作活動(dòng)掠影”系列報(bào)道，其中也包括加方與我院進(jìn)行教師互訪、學(xué)生實(shí)訓(xùn)開(kāi)展等活動(dòng)的精彩記錄。此次是《黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》面向國(guó)外院校的領(lǐng)導(dǎo)和教授，又一次面對(duì)面宣傳，有效地提高了我院的整體影響力和學(xué)報(bào)的國(guó)際知名度。（修池）