啟發(fā)式和案例式教學模式在基礎工程課程中的應用分析

王英杰

（赤峰學院 資源環(huán)境與建筑工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

基礎工程是土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎課程，具有專業(yè)性、實踐性和綜合性強的特點。該課程與土力學、工程地質、材料力學、鋼結構、混凝土結構等課程緊密聯(lián)系，是建筑結構設計和工程抗震設計重要組成部分，對學生形成完整的結構設計知識體系以及日后從事結構設計工作都至關重要。該課程主要講述的是地基與基礎的類型及相應設計原則和設計方法，在荷載作用下地基的沉降以及建筑工程中常用的地基處理方法和原則。隨著土建行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑、大跨橋梁等不斷涌現(xiàn)，相應的建筑結構形式、地基條件也變得越來越復雜，這就要求土木工程專業(yè)必須全面牢地掌握基礎知識。因此，在分析不同類型課程內容的基礎上進行教學改革，通過引入啟發(fā)式和案例式的教學方法來提升教學質量，讓學生牢固掌握理論知識，提升學生的實踐能力，為將來工作夯實基礎。

現(xiàn)階段基礎工程教學過程中存在的問題。（1）教學內容與教學課時存在矛盾。隨著工程技術的不斷發(fā)展，基礎工程課程內容和知識點不斷增加，學生的學習內容也在不斷地變多，但是課時卻沒有增加，學生在短時間內無法深入理解教學內容，勢必會影響學生對本門課程的掌握及在日后工作中的應用。（2）教材更新速度慢。隨著我國基礎建設不斷推進，城鎮(zhèn)化建設不斷加快，新的建筑材料、施工技術和設計方法不斷涌現(xiàn)，行業(yè)規(guī)范也在不斷更新[1]。很多教材雖然都已根據(jù)相應規(guī)范和條例進行了更改，但課本上的知識點不太全面，更新也非常慢，課本內部的知識也就無法跟上學習需求。（3）教學過程缺乏實踐的支撐。當前基礎工程課程的教學方式方法單一，缺乏實踐，學生在課堂上不能理解所學理論知識，解決不了實際問題

1 啟發(fā)式教學方法和案例式教學方法

1.1 啟發(fā)式教學方法

啟發(fā)式教學的根本是以學生為中心，這種高效的教學模式可以更好地激發(fā)學習興趣，并讓學生的思想處于活躍的狀態(tài)，更加主動地進行思考，以便更好地掌握和消化知識。啟發(fā)式教學方式讓學生獨立思考和處理問題，解決更多的問題，一般是由提出疑問、討論、發(fā)言和總結構成。

1.2 案例式教學方法

案例教學法是一種獲得理論與實踐有效結合的教學模式，且教學中所用的案例需具有真實可信、客觀生動、多樣性及典型性等特點[2]。借助于案例式教學方法，展現(xiàn)實際工程場景，引導學生利用專業(yè)知識解決工程問題，不斷深化學生專業(yè)思維，提高學習積極性和主動性，逐步積累，實現(xiàn)對本專業(yè)知識的理解和掌握，進而提高學習效果。

案例教學法的核心是通過選擇合適的案例融入教學中，這不僅可以讓學生提前接觸不同類型的工程項目，更可以引發(fā)學生自身的興趣，必要時也可根據(jù)發(fā)展情況來設計案例。

常見的案例分析法可為課堂案例和課外案例。課堂案例指的是課堂上講述的例題。例如，將一個建筑工程的淺基礎作為案例，讓學生分組討論，引導學生從地質條件、環(huán)境影響、施工技術和其他不同的方向入手評判，并給出結論。學生在分析和討論的過程中，注重引導學生通過對案例的剖析和歸納總結，掌握分析問題和解決問題的方法和思路，提高解決問題的能力[3]。所謂的課外案例指的是以一個合適的工程項目為基礎，分析建筑結構形式、荷載分布、場地情況和水文地質條件，讓學生根據(jù)實際工程情況選擇深基礎形式，完成基礎設計，并繪制施工圖紙。這一類的案例綜合性較強，很難在較短的時間內完成，學生可以通過小組討論的方法進行分析、研究和設計。實施過程中學生通過查閱資料引發(fā)思考，進一步了解包括土力學、工程地質學、結構力學、混凝土原理和其他不同類型的問題，更好地熟悉相關的規(guī)范，最終掌握深基礎設計方法，在課外案例中學有所獲。

2 啟發(fā)式教學和案例式教學在基礎工程教學中的應用策略

啟發(fā)式教學指的是在教學時學生為教學主體，引導學生學會獨立思考問題，并在分析問題的基礎上解決問題，觸類旁通，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神。于啟發(fā)式教學是在分析課程內容重點原理和基本概念的基礎上進行引導，更好地擴展學生的思維廣度[4]。案例式教學指的是在基礎工程課程教學的基礎上融入工程案例，并讓學生在案例中充當工程技術人員，并在查閱資料之后分析工程中可能會遇到的問題，并采用恰當?shù)姆椒ń鉀Q出現(xiàn)的問題，提升學生對專業(yè)知識技能的理解力。

2.1 設置課堂教學情境

如果將啟發(fā)式教學融入基礎工程課程中，就是要以學生為主體，在教學過程中結合多元化的教學方式培養(yǎng)學生的學習興趣，活躍學生的思維，引導學生積極探究，充分發(fā)揮學生的主體地位，讓學生全身心地投入學習中。在啟發(fā)式教學中教師要根據(jù)教學內容和教學目標和情境進行導學，再在分析教學內容的基礎上進行講解[5]，并借助高效的問題引導學生進行思考，每當學生遇到一些困難時就在第一時間進行引導。或者采用分組討論的方式讓學生參與討論，更好地提升學生的自覺性。在采用分組討論的方式時在組內設置小組成員和組長，在討論過程中鍛煉學生的團隊協(xié)作能力和協(xié)調能力。學生搜集相關資料，在討論的過程中，闡述自己的觀點和解決問題的方法，通過這種方式培養(yǎng)學生的主動學習習慣。豐富學生的知識結構和素養(yǎng)。

在基礎工程課程教學過程中采用啟發(fā)式教學，可以啟發(fā)學生的思維方式，調動學習主動性，進而提升對該課程學習效果。此外，如果在教學過程中強化啟發(fā)式教學的實施力度，不僅讓學生更好地融入教學過程中，也會提高教師對基礎工程課程的理解能力，提高該課程的教學質量。

2.2 提高學生的實踐能力

采用課外案例和課堂案例相互結合的方式進行教學。在采用課堂案例時先設計一個比較簡單的案例，并通過簡化真實項目讓學生掌握更多基礎知識，再通過陳述問題將其融入不同類型的知識點，再讓學生去消化和理解，會得到解決方案。

老師借助課外實踐的方式進行教學。教師在參與課外實踐時根據(jù)學生的學習水平和性格特征進行分組，保證小組內部分配的合理性。學生帶著問題查詢相關資料，提出解決方案。實踐問題解決后讓學生講述心得體會，改進不足，由此提升學生自信心。在課后，借助自我實踐提升知識綜合應用能力。

教師積極鼓勵和引導學生主動去應用所學知識。學生在明確學習目標基礎上分析實踐過程中存在的各類問題，采用合理的措施解決問題，以此培養(yǎng)學生的探究精神與創(chuàng)新精神。通過這樣的方式，學生深入理解并掌握基礎工程教學內容，提升解決問題的能力和實踐能力。

課程中所選案例應源于實際工程項目。源于生活的案例更容易被學生接受，加深學生對所學知識的理解、提升專業(yè)素養(yǎng)并學以致用，使學生獲得專業(yè)認同感。

教學過程中要求學生認真觀察、仔細思考并提出解決問題的方法，以此培養(yǎng)學生從生活中和工程實踐中，仔細觀察、思考與研究的好習慣。

3 案例分析

基礎工程教學中融入案例教學法的關鍵在于案例的選擇。案例應以實際工程項目為載體，融入課程教學內容。教師從學生角度思考問題，指導學生理解和分析案例，以便培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。

3.1 確定基礎工程設計概念

教師在運用案例分析法進行教學的過程中首先要明確基礎工程的基本概念。在明確了概念和基本原理后，進行基礎工程的設計。工程地基勘察中的鉆探項目，為的是明確勘探地基土的物理性質并且繪制圖層剖面圖。在確定概念時需要在確定地基的基礎上確定工程地基勘探中與鉆孔相關的項目，如鉆孔的位置、鉆孔的數(shù)量、鉆孔的深度、取樣的內容和土質力學性質、土層剖面具體內容和其他不同類型項目的具體要求。在運用案例教學法時必須要讓學生明確與基礎工程設計有關的概念，才能熟悉與掌握工程設計有關內容。

此外，需要從多角度入手分析基礎工程課程設計指導書。首先要確定工程的上部結構形式。本案例中運用的是四孔30m預應力鋼筋混凝筒支持橋梁。橋面的寬度控制在一側9m，兩側各加1.5m，同時注意將橋面的縱深坡度控制在1.5%。從水位看最終洪水的水位被控制在11.5m，常用的水位被控制在6.8m，河底的高度被控制在5.00m。在加工時重點采用鉆孔灌注樁進行加工，樁身和混凝土強度的等級確定為C25，同時也需要確定抗壓彈性模量[6]，從多個方面確定荷載標準，注意將人群中的荷載確定為 3.5kN/m2。

另外，重視荷載組合的原則，橋梁常見的荷載組合為主要荷載組合和附加荷載組合兩個類型。兩種荷載組合方式的計算首先要明確荷載類型。橋臺基礎、上部結構、臺身和基礎自重等不同類型的荷載為恒荷載。汽車和人群的荷載，可以將在后臺上產(chǎn)生的土層壓力稱為可變荷載，另外考慮與支座摩擦力、制動力和其他不同類型有關的內容。荷載組合的最終目的是為了圍繞地基的強度和變形的過程進行計算。

3.2 確定與基礎工程有關的參數(shù)

表1顯示了與土有關的物理和力學指標，從這些指標中找土到與基礎工程之間的關系，計算確定工程量。

表1 土的物理和力學指標

圖1 為工程中最常見的工程圖紙，學生需要緊緊圍繞著工程圖紙進行分析和設計。除了要會分析相關的圖紙，還需要將各種類型的計算參數(shù)融合在一起。如將砌筑石塊和混凝土的重量控制在25kN時則需要將混凝土的重度控制在18kN，橋臺支座上的預應力控制在1865.4N，并將距離前面墻壁的長度控制在0.43m。橋梁的跨度控制在29.13m，同時在計算支座摩擦阻力時則應該將摩擦的系數(shù)控制在f=0.05，必要時也應該將力度設定在支座上，方向則不需要被直接控制。

圖1 常見的工程圖

3.3 掌握正確的計算方法

在運用案例教學法進行教學時類似的案例會發(fā)揮非常重要的作用。每個學生都應該根據(jù)案例掌握正確的計算方法。在計算時需要掌握如下幾點：第一，在計算制動力時，假設如果先在橋跨上布置荷載總量10%或者一輛車的30%的重量時則需要按照有關規(guī)定向支座傳達動力的25%。第二，根據(jù)荷載發(fā)展的過程確定荷載組合。在計算荷載組合時應該先分析不同類型的荷載組合，先讓同學采用手工計算的方式，再配合計算機進行計算，對比計算結果。并根據(jù)內部大量的內力為基礎來進行設計和計算，重點是要明確土體的深度。第三，如果需要在后臺進行計算時需要先確定摩擦角和粘聚力，并將臺背和摩擦角的內容控制在一定的角度。

3.4 反饋教學成果

在完成整個教學過程結束之后需更新教學成果。第一，根據(jù)工程案例得出計算書一份。第二，繪制施工圖紙一份，施工圖中應是由橋臺縱剖面圖、承臺鋼筋平面布置圖、鋼筋大樣圖和其他不同類型的內容構成。這一個環(huán)節(jié)是案例教學中非常重要的一個部分，因為包括老師和同學都不太知道自己掌握的具體情況，所以需要借助這樣的施工圖紙來確定教學成果[7]。

3.5 案例教學法的反思

以上即是利用案例式教學法進行基礎工程教學設計的過程。教師可以通過此方法讓同學們深刻的理解案例和其中蘊含的概念、知識內容和解決方法。如果僅采用簡單的教學方法進行教學，學生只能簡單地理解其中的理論，而借助案例式教學法進行教學則可以讓學生將理論與實踐相結合，深刻領悟知識內容并學以致用。

相較于普通的教學方法，案例式教學法也具備一定的啟發(fā)性，可以讓學生準備把握相關概念。教師可以通過案例式教學方法提升教學質量，學生可以通過案例式教學方法提升學習質量。一方面學生可以借助案例將所學知識與實踐結合，有效的理解教學內容；另一方面，教師通過案例式教學方法提升教學質量及教學效果。

4 結束語

綜上所述，將啟發(fā)式和案例式教學方法融入基礎工程課程的教學中能夠發(fā)揮很大的作用。廣大教師在教學時應該借助啟發(fā)式教學和案例式教學的方式來設置合適的教學情境，在吸引學生學習的基礎上增加學習興趣、提升自主學習能力，同時引導學生在課外時間提升自身專業(yè)技能，培養(yǎng)學生的協(xié)作能力和協(xié)調能力，讓學生學會高效地解決問題，最終提升學生的綜合素質。