淺談典型案例在地下工程教學(xué)中的作用

潘 銳

（1.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽合肥230601；2.建筑結(jié)構(gòu)與地下工程安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230601）

地下工程主要由兩個(gè)大方向組成，一是城市地下空間工程專業(yè)，以隧道為主體，主要服務(wù)國家基礎(chǔ)建設(shè)方向；一是采礦工程專業(yè)，以煤礦為主體，主要服務(wù)國家能源戰(zhàn)略方向。兩個(gè)專業(yè)看似相互獨(dú)立，實(shí)際上聯(lián)系非常緊密，學(xué)生畢業(yè)后無論是工作還是轉(zhuǎn)向另一專業(yè)繼續(xù)深造的例子都較多，特別是采礦工程專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)后轉(zhuǎn)向隧道建設(shè)方向的比例近些年逐步提高。然而在這兩個(gè)專業(yè)的教學(xué)過程中，相互之間的專業(yè)知識涉及很少，因此，選擇能夠結(jié)合兩個(gè)專業(yè)的典型工程案例進(jìn)行相關(guān)教學(xué)的補(bǔ)充與拓展，有助于學(xué)生構(gòu)建地下工程專業(yè)知識體系。

1 典型案例的選取

地下工程典型案例的選取，主要考慮以下三點(diǎn)：（1）案例來源于國家基礎(chǔ)建設(shè)工程，學(xué)生接觸相關(guān)信息相對容易，對相應(yīng)工程的作用及影響有直觀的感性認(rèn)識，有利于思政教育；（2）授課專業(yè)教師應(yīng)當(dāng)具有較為豐富的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其是能參與校企合作的科研課題中，這樣有利于理論聯(lián)系實(shí)際；（3）案例應(yīng)當(dāng)既能突出課程的核心知識點(diǎn)，又能體現(xiàn)出相關(guān)專業(yè)的交叉與聯(lián)系。

以中鐵四局四公司承建的西北高速鐵路網(wǎng)-太（原）焦（作）高鐵控制性工程-皇后嶺隧道為例，該隧道下穿煤層采空區(qū)，如圖1所示，屬于采礦和地下空間的交叉典型案例，非常適用于相應(yīng)專業(yè)的知識貫通和拓展教學(xué)。

圖1 下穿采空區(qū)隧道地質(zhì)剖面圖

2 典型案例的教學(xué)發(fā)散作用

典型案例的教學(xué)發(fā)散作用，主要體現(xiàn)在通過案例引出兩個(gè)專業(yè)的核心知識點(diǎn)，教學(xué)的主體過程呈平行式，講解思路如圖2所示。

圖2 典型案例發(fā)散教學(xué)思路

第一步引入我國基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀以及相應(yīng)的國家政策，同時(shí)結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)存在的困難，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第二步展示典型案例，在介紹具體工程概況的過程中發(fā)散出所涉及的采礦工程和隧道工程，闡述兩個(gè)專業(yè)在該工程中的作用與影響；第三步平行講解核心知識，這一步是授課的重點(diǎn)，先行講授本專業(yè)核心知識，如隧道工程，可從巖體分級開始，層層遞進(jìn)到開挖方式、支護(hù)形式以及監(jiān)測評價(jià)，通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)或者圖片等素材引出采空區(qū)影響下隧道圍巖穩(wěn)定變化情況，點(diǎn)出與常規(guī)條件下的不同，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行采礦工程核心知識點(diǎn)的講解，從采空區(qū)與隧道位置關(guān)系依次遞進(jìn)至采區(qū)設(shè)計(jì)、開采工藝、支護(hù)形式以及巖層運(yùn)動(dòng)；第四步總結(jié)兩個(gè)專業(yè)的核心知識，這一步以學(xué)生為主角，從典型案例進(jìn)行知識點(diǎn)的串聯(lián)。

3 典型案例的教學(xué)聚集作用

典型案例的教學(xué)聚集作用主要體現(xiàn)在通過案例引出兩個(gè)專業(yè)的交叉影響部分，教學(xué)的主體過程呈集中式，講解思路如圖3所示。

第一步在講述案例工程的基礎(chǔ)上，提出采空區(qū)對隧道施工的影響；第二步講授采空區(qū)巖層運(yùn)動(dòng)對隧道開挖的影響，這一步是聚集作用的重點(diǎn)，巖層運(yùn)動(dòng)影響采空區(qū)底板與隧道之間圍巖應(yīng)力的分布，隧道開挖以及支護(hù)反作用于圍巖應(yīng)力的分布，是兩個(gè)專業(yè)的核心知識相互作用的交叉地帶；第三步匯總與拓展兩個(gè)專業(yè)的核心知識，這一步與平行式教學(xué)不同，先鞏固核心知識，后掌握輔助知識，有助于學(xué)生建立先主干、后枝葉的知識體系，最后與學(xué)生共同構(gòu)建思維導(dǎo)圖，完成教學(xué)聚集作用的落點(diǎn)。

圖3 典型案例聚集教學(xué)思路

4 典型案例的教學(xué)反饋及評價(jià)

安徽建筑大學(xué)僅開設(shè)城市地下空間工程專業(yè)，未開設(shè)采礦工程，因此選擇2017級大三專業(yè)課“地下建筑施工”作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)。在以典型案例發(fā)散與聚集為核心的前提下，教學(xué)流程如下。

（1）工程背景（提出問題）。提前給學(xué)生發(fā)布相關(guān)學(xué)習(xí)資料，附加施工方法視頻，學(xué)生可先行觀看，總體上有感性認(rèn)識。

（2）典型案例（突出核心）。結(jié)合國家基礎(chǔ)建設(shè)大背景，以典型工程案例為主，介紹相關(guān)施工方法的主要應(yīng)用領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考。

（3）核心知識梳理（平行式）。以典型案例施工方法的流程為主線，平行式逐個(gè)介紹各個(gè)環(huán)節(jié)的基本知識，并提出需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。

（4）重點(diǎn)、難點(diǎn)詳解。在學(xué)生掌握核心知識的基礎(chǔ)上，把專業(yè)重點(diǎn)、難點(diǎn)提出來，通過“提問→思考→回答→更正→提問”的循環(huán)方式，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，為下一步靈活運(yùn)用打下基礎(chǔ)。

（5）核心知識梳理（集中式）。以前面知識點(diǎn)為基礎(chǔ)，以教師講解為主，引導(dǎo)學(xué)生討論為輔，講述典型案例的基本流程和重、難點(diǎn)所在。

（6）知識點(diǎn)總結(jié)（交互式問答）?？偨Y(jié)相關(guān)知識點(diǎn)，采用“教師對學(xué)生提問、回答”、“學(xué)生對學(xué)生提問、回答”兩種方式，全面梳理知識點(diǎn)。

（7）思考題、開放題。結(jié)合學(xué)生自身情況，開展知識點(diǎn)的應(yīng)用思考，進(jìn)行教學(xué)拓展與思維導(dǎo)圖訓(xùn)練。

本次教學(xué)實(shí)踐共4個(gè)課時(shí)，對50名學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖4所示。除少數(shù)學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容過多外，教學(xué)效果整體良好，后期將針對學(xué)生反饋的問題進(jìn)行改進(jìn)。至于采礦工程專業(yè)，后續(xù)會與安徽理工大學(xué)教師合作，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，在此不再贅述。

圖4 典型案例教學(xué)反饋統(tǒng)計(jì)