巖土工程專(zhuān)業(yè)爆破工程教學(xué)改革探討

陳世萬(wàn)　左雙英　魯鯤鵬

摘 ?要 巖土工程本科專(zhuān)業(yè)爆破工程教學(xué)過(guò)程中存在四個(gè)方面的問(wèn)題：巖土工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)爆破工程課程重視不足;爆破試驗(yàn)器材受?chē)?yán)格管制，教學(xué)實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展;爆破理論復(fù)雜抽象，不利于學(xué)習(xí)形成技能;教學(xué)內(nèi)容對(duì)巖土工程針對(duì)性不強(qiáng)。針對(duì)這些問(wèn)題，提出“問(wèn)題導(dǎo)向、興趣牽引、考核驅(qū)動(dòng)、過(guò)程控制”的綜合改革方案。

關(guān)鍵詞 爆破工程;巖土工程;教學(xué)改革;案例庫(kù);影像庫(kù);實(shí)驗(yàn)室

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）06-0096-03

Teaching Reform in Blasting Engineering for Geotechnical Engi-

neering//CHEN Shiwan， ZUO Shuangying， LU Kunpeng

Abstract Four challenges in Blasting Engineering teaching for civil

engineering graduates are analyzed in this study， which are insuffi-cient attention for students， lacking of blasting experiment device as

explosives are controlled seriously， and theories regarding blasting are profound， and most textbooks are not focusing on civil enginee-ring. Comprehensive teaching reform programmes are proposed to resolve these problems as problems guidance， interest cultivation， assessment drive and education process control.

Key words blasting engineering; geotechnical engineering; teaching reform; case base; image library; lab

1 引言

爆破工程是土木工程、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、礦業(yè)工程等工學(xué)類(lèi)學(xué)科的重要課程。雖然近年來(lái)盾構(gòu)機(jī)和隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）裝備和技術(shù)的發(fā)展較快，但工程爆破仍然是礦業(yè)開(kāi)發(fā)、水利工程、特種拆除、高鐵建設(shè)等領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)。扎實(shí)的爆破工程理論素養(yǎng)和技術(shù)是巖土工程本科生知識(shí)體系的必要組成部分。相對(duì)于其他本科課程，爆破工程具有基礎(chǔ)理論深?yuàn)W、教學(xué)過(guò)程抽象、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐難以開(kāi)展等特點(diǎn)。

蒲傳金等[1]分別分析了采礦工程、交通工程和安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)主要掌握的爆破工程理論和技術(shù)，有針對(duì)性地建立了相關(guān)本科專(zhuān)業(yè)爆破工程課程教學(xué)內(nèi)容體系。

王曉雷等[2]分析了爆破工程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段三方面的問(wèn)題，并論述了采礦工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的措施。

王新生[3]提出從精選典型案例、討論分析教學(xué)、應(yīng)用數(shù)值模擬軟件、再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程等六個(gè)方面進(jìn)行爆破工程教學(xué)改革。

肖定軍等[4]應(yīng)用高速攝影對(duì)爆破工程多個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行觀測(cè)和記錄，改善了學(xué)生對(duì)炸藥爆轟理論、爆破破巖機(jī)理等抽象理論的教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

總的來(lái)說(shuō)，近年來(lái)爆破工程本科教學(xué)的難點(diǎn)已得到國(guó)內(nèi)各高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師的重視，并通過(guò)教學(xué)改革措施取得較好的效果。但由于爆破工程鮮明的試驗(yàn)危險(xiǎn)性和理論抽象性，制約了進(jìn)一步改善教學(xué)效果。本文將針對(duì)巖土工程本科爆破工程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題和難點(diǎn)，探討爆破工程教學(xué)改革措施。

2 巖土工程專(zhuān)業(yè)爆破工程教學(xué)目標(biāo)

工程爆破是當(dāng)前巖土工程中應(yīng)用最為廣泛的施工手段，是城市地下空間開(kāi)發(fā)、邊坡與基坑工程、地基與基礎(chǔ)等工程不可或缺的重要手段。工程爆破的理論和方法是巖土工程專(zhuān)業(yè)本科生知識(shí)體系的重要組成部分。針對(duì)巖土工程本科學(xué)生的教學(xué)主要目標(biāo)為：掌握爆破工程設(shè)計(jì)和施工的基本理論和知識(shí);熟悉爆破器材、方法以及巖石爆破破碎機(jī)

理;掌握光面爆破、微差爆破理論與方法;掌握地下和露天工程爆破施工工藝，并能進(jìn)行具體爆破工程設(shè)計(jì);熟悉爆破危害效應(yīng)的監(jiān)測(cè)和控制，了解拆除控制爆破的基本原理和設(shè)計(jì)方法;具備獨(dú)立設(shè)計(jì)爆破工程的基本技能，為從事專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作打下必要的基礎(chǔ)。

3爆破工程教學(xué)中的問(wèn)題

在對(duì)巖土工程本科生的爆破工程教學(xué)過(guò)程中主要存在下面一些問(wèn)題。

巖土工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)爆破工程課程重視不足 ?與采礦工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生相比，巖土工程專(zhuān)業(yè)對(duì)爆破工程課程重視不足;同時(shí)，相對(duì)于基礎(chǔ)工程、邊坡工程和地下工程等課程，同作為巖土工程類(lèi)學(xué)生專(zhuān)業(yè)選修課的爆破工程也未得到對(duì)應(yīng)其重要性的重視。原因在于：

一是基礎(chǔ)工程、邊坡工程和地下工程課程直接面對(duì)具體工程對(duì)象，學(xué)生更能直觀感受其重要性，而爆破工程作為建造這些工程的主要施工手段，并未落腳于具體工程;

二是教研室重視不足，各專(zhuān)業(yè)教師在其他工程類(lèi)課程教學(xué)中對(duì)爆破工程作為主要施工手段的重要性強(qiáng)調(diào)不夠，學(xué)科間銜接不足;

三是教學(xué)課時(shí)偏少，未專(zhuān)門(mén)安排課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)和學(xué)分。

爆破試驗(yàn)器材受?chē)?yán)格管制，無(wú)教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示設(shè)備 ?由于爆破試驗(yàn)具有一定危險(xiǎn)性，同時(shí)爆破器材管控嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)較多開(kāi)設(shè)爆破工程課程的學(xué)校沒(méi)有爆破工程實(shí)驗(yàn)室。而爆破工程中許多內(nèi)容較為抽象，需要借助試驗(yàn)來(lái)闡明，如爆炸內(nèi)外部作用裂紋形成過(guò)程及機(jī)制試驗(yàn)、高速攝像機(jī)測(cè)定爆速試驗(yàn)、雷管電阻測(cè)試、導(dǎo)爆管導(dǎo)爆索傳爆試驗(yàn)、殉爆試驗(yàn)等，這些試驗(yàn)的開(kāi)展十分有利于學(xué)生對(duì)爆破破巖理論和機(jī)理的掌握，加深對(duì)爆破器材和爆破技術(shù)的認(rèn)識(shí)。而對(duì)于沒(méi)有爆破實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校來(lái)說(shuō)，相關(guān)部分的教學(xué)內(nèi)容只能通過(guò)課堂講授，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在上完爆破工程課程后還從未見(jiàn)過(guò)雷管等爆破器材，不能形成直觀的認(rèn)識(shí)和工程實(shí)踐能力。

爆破理論復(fù)雜抽象，多重視闡述原理和經(jīng)驗(yàn)，不利于學(xué)習(xí)形成技能 ?爆破工程中有一些對(duì)于本科生較難的理論知識(shí)，如沖擊波的傳播理論（反射/折射）及其破巖機(jī)理;同時(shí)也有較多的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的公式，如巖石的可爆性分級(jí)和爆破漏斗理論等。一方面沖擊動(dòng)力學(xué)方面的理論推導(dǎo)難度較大，且難以實(shí)際應(yīng)用;另一方面通過(guò)大量經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)于缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生吸引力不強(qiáng)，學(xué)生常認(rèn)為相關(guān)經(jīng)驗(yàn)理論先進(jìn)性不強(qiáng)。

教材針對(duì)巖土工程專(zhuān)業(yè)針對(duì)性不強(qiáng) ?當(dāng)前的爆破工程教材和教學(xué)大綱多是根據(jù)采礦工程專(zhuān)業(yè)需求制定的，對(duì)巖土工程針對(duì)性不強(qiáng)。如地下工程爆破主要是小斷面巷道掘進(jìn)爆破和爆破落礦，露天工程爆破主要內(nèi)容是露天深孔臺(tái)階爆破。而巖土工程中涉及的地下工程多為大斷面工程，如高速公路隧道、地鐵隧道、地下商業(yè)體等，通常會(huì)應(yīng)用分步爆破開(kāi)挖的工藝，對(duì)爆破精細(xì)開(kāi)挖和危害控制提出更高的要求;巖土工程涉及的露天工程，如邊坡開(kāi)挖通常開(kāi)挖方量小于露天采礦工程，但通常地形地質(zhì)條件更復(fù)雜，對(duì)邊坡?lián)p傷控制的要求更高。因此，若按常規(guī)的教學(xué)內(nèi)容而不結(jié)合巖土工程實(shí)際設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，將不利于激發(fā)學(xué)生的興趣，難以形成學(xué)以致用的能力。

4 教學(xué)改革措施

針對(duì)以上巖土工程專(zhuān)業(yè)爆破工程課程存在的問(wèn)題，制定“問(wèn)題導(dǎo)向、興趣牽引、考核驅(qū)動(dòng)、過(guò)程控制”的綜合教學(xué)改革方案，如圖1所示。

問(wèn)題導(dǎo)向：依托課程改革課題，形成基本試驗(yàn)影像庫(kù)針對(duì)爆破試驗(yàn)器材受管制，缺少教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題，申報(bào)專(zhuān)門(mén)教改課題，建設(shè)基本試驗(yàn)影像庫(kù)。由于客觀條件的限制，難以建設(shè)滿(mǎn)足爆破工程的實(shí)驗(yàn)室，但如前所述，爆破工程所需開(kāi)展的試驗(yàn)并不太多，主要為熟悉爆破器材及其性能、爆破破巖過(guò)程和機(jī)理、爆破漏斗試驗(yàn)等。因此，可依托課程改革課題，采用攝像機(jī)、高速相機(jī)等記錄設(shè)備全方位記錄各個(gè)爆破試驗(yàn)的聲音、影像，形成全面的爆破試驗(yàn)影像庫(kù)。同時(shí)，借助計(jì)算機(jī)模擬和可視化技術(shù)，模擬和再現(xiàn)爆破過(guò)程，有助于學(xué)生掌握爆破理論和相關(guān)技術(shù)。

興趣牽引：依托課程組，加強(qiáng)案例教學(xué)，提升學(xué)生重視度和興趣 ?針對(duì)巖土工程學(xué)生對(duì)爆破工程重視和興趣不足的問(wèn)題，一方面依托本教研室建立的課程組型教學(xué)團(tuán)隊(duì)[5]，將爆破工程列為邊坡工程、地下工程和巖土工程施工的先導(dǎo)基礎(chǔ)課程，形成課程組，為學(xué)生厘清知識(shí)結(jié)構(gòu)體系脈絡(luò);另一方面建立覆蓋面廣、內(nèi)容豐富的巖土工程爆破設(shè)計(jì)施工案例庫(kù)，涵蓋地下工程、邊坡工程、基礎(chǔ)工程等多種工程現(xiàn)場(chǎng)爆破設(shè)計(jì)和施工的案例庫(kù)。案例庫(kù)包含爆破設(shè)計(jì)和爆破全過(guò)程的多種地質(zhì)資料，注重視頻和圖片的直觀展示。依托全面豐富的案例庫(kù)，將爆破工程的基本理論和主要技術(shù)融入案例中去講解，提升學(xué)生的重視度和興趣，改善教學(xué)效果。

考核驅(qū)動(dòng)，過(guò)程控制：注重過(guò)程控制，精心布置課程設(shè)計(jì)，注重形成技能 ?要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，過(guò)程考核十分必要。爆破工程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，爆破網(wǎng)絡(luò)、地下和露天爆破工程等多項(xiàng)主要內(nèi)容都要求學(xué)生形成實(shí)踐能力。在這些內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中，注重考核驅(qū)動(dòng)和過(guò)程控制。根據(jù)巖土工程中邊坡工程、地下工程和地基工程的特點(diǎn)，注重形成實(shí)踐技能，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)開(kāi)放性的課程設(shè)計(jì)作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生分小組完成;同時(shí)優(yōu)化考核機(jī)制，將課程成績(jī)適當(dāng)向平時(shí)課程設(shè)計(jì)和課堂測(cè)驗(yàn)傾斜，控制教學(xué)過(guò)程，確保教學(xué)效果。

此外，通過(guò)嘗試開(kāi)發(fā)爆破工程教學(xué)展示設(shè)備，利用計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件輔助教學(xué)，探索創(chuàng)新課堂教學(xué)方法，依托教師資源開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)參觀教學(xué)等手段，有助于豐富課堂，提升學(xué)生的興趣。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)巖土工程專(zhuān)業(yè)爆破工程課程教學(xué)存在的問(wèn)題，提出“問(wèn)題導(dǎo)向、興趣牽引、考核驅(qū)動(dòng)、過(guò)程控制”的綜合教學(xué)改革方案，主要通過(guò)三個(gè)方面改進(jìn)教學(xué)效果：依托課程組，加強(qiáng)案例教學(xué)，提升學(xué)生重視度和興趣;依托課程改革課題，形成基本試驗(yàn)影像庫(kù)，解決無(wú)試驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題;注重過(guò)程控制、精心布置課程設(shè)計(jì)，注重形成技能。當(dāng)然，取得良好教學(xué)效果的保障是在爆破工程課程教學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向下，精心設(shè)計(jì)每一節(jié)課，不斷優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)

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