水文與工程地質專業(yè)土木工程概論課程教學探索

姚兆明　陳孝柱　平琦

[摘 要]水文與工程地質在各種土木工程建設選址、勘察及工程運行對環(huán)境影響評價中意義重大。土木工程概論具有內(nèi)容覆蓋廣、發(fā)展變化快的特點，同時存在現(xiàn)有的教材內(nèi)容滯后、教學方式單調(diào)、授課素材收集困難等不足。如何開展土木工程概論課程教學，以確保得到良好的教學效果，是亟待探討的問題。根據(jù)水文與工程地質專業(yè)與土木工程的關系，從精選教學內(nèi)容、改進課堂教學模式、穿插專題講座、知名人物與實驗平臺介紹、新近土木工程建筑介紹及授課教師優(yōu)選與培養(yǎng)等方面對土木工程概論的教學進行了探討，并把探討結果運用于教學實踐。改進后的教學效果表明學生能夠全面掌握本課程的知識，提高了學生的學習效率及學習本課程的興趣，并激發(fā)了從事土木工程的就業(yè)熱情。

[關鍵詞]土木工程 教學內(nèi)容 教學模式

[中圖分類號] TU7-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0079-03

我國土木工程建設有著飛快的進步，房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)和住宅的大發(fā)展、高速公路和高速鐵路網(wǎng)的迅猛興起，增強了我國的綜合實力。城市建設中的基坑開挖不僅越來越深，而且開挖對周圍環(huán)境的影響越發(fā)敏感；全國30多座城市已建或在建地鐵，大冶露天鐵礦開采的邊坡高度達到800多米，海底隧道、煤礦開采的深度最深達到1000多米。同時，近些年我國工程建設中事故頻發(fā)，如杭州風情大道地鐵基坑倒塌事故、上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故、青島輸油管道爆炸事件。因此，我國對工程建設場地選址及場地內(nèi)地質條件要求越來越高，水文與工程地質工作是土木工程建設重要的、不可缺少的基礎工作。

1998年教育部頒布《普通高等學校本科專業(yè)目錄》，將原來的結構、橋梁、道路、巖土、礦井建設、城鎮(zhèn)建設等8個專業(yè)合并為土木工程專業(yè)，成為一個寬口徑的大專業(yè)土木工程，具有內(nèi)涵廣泛、支系眾多、科目復雜的特點，涵蓋領域極為廣泛，對學科全貌充分認識與把握，以期培養(yǎng)出的學生“理論基礎扎實，專業(yè)知識面廣，實踐能力強，綜合素質高，并有較強的科技運用、推廣、轉換能力”。[1] [2]土木工程概論課程涵蓋工業(yè)與民用建筑、交通土建、地下工程、巖土工程、市政工程、水利水電工程及國防工程等廣泛領域。[3] [4] [5]通過對土木工程概論課程的學習，對剛進入大學的水文與工程地質專業(yè)學生以后從事土木工程相關的勘察、設計、施工、監(jiān)理、管理等領域從事技術或管理工作有個較為全面的認識。

一、水文與地質專業(yè)對土木工程的重要性

資源開發(fā)和基礎建設在國民經(jīng)濟中有著十分重要的意義。道路橋梁建設、煤礦資源調(diào)查等項目開展初期和建設過程中都必須對工程地質自然災害、水文與工程地質條件、不良地質現(xiàn)象及工程對周圍環(huán)境的影響進行評價和調(diào)查。資源開發(fā)利用、基礎設施建設造成的水文與工程地質條件的惡化，對人類的生產(chǎn)和生活造成極大的影響，如采礦導致的地面沉降、人工開挖對邊坡穩(wěn)定性的影響、尾礦庫對地下水的污染、水庫蓄水誘發(fā)區(qū)域性地震，特別是近年來由于經(jīng)濟發(fā)展導致的全國大范圍的霧霾天氣。故此在各類地質環(huán)境評價、資源開發(fā)利用以及地基基礎工程建設等過程中，不僅需要從業(yè)人員懂得水文與工程地質專業(yè)知識，而且會科學管理各種工程。但從現(xiàn)實情況來看，高級應用型技術人才普遍不足。

水文與工程地質的畢業(yè)生，既有厚實的專業(yè)理論基礎、寬廣的專業(yè)知識，又有較強的實踐技能，可在大型工礦企業(yè)、城市、城鎮(zhèn)從事給排水、地下水及區(qū)域環(huán)境評價等方面從事水文地質調(diào)查工作，也可在有關部門從事飛機場、港口、海岸帶海洋環(huán)境、鐵路、公路、隧道、水庫等土木工程方面的工程地質勘查工作。

二、土木工程概論課程的特點

（一）涵蓋內(nèi)容全面

本課程包括材料力學和結構概念、建筑工程類型及施工工藝、飛機場工程的選址及建設、地下工程類型及施工工藝、橋梁工程的類型及施工工藝、道路工程的選線及種類、鐵路工程、海口工程、給排水工程、海洋工程、土木工程中的災害等內(nèi)容，其中不僅涉及材料力學、結構力學、土力學、鋼筋混凝土結構等力學內(nèi)容，還涉及規(guī)劃、施工及監(jiān)理方面的內(nèi)容，因此學好這門課程，對于剛跨進高等學校大門的水文與工程地質專業(yè)的學生而言，理解本專業(yè)的培養(yǎng)目標意義重大。

（二）發(fā)展變化快

土木工程雖然是一門古老的學科，但其領域隨相關學科的發(fā)展、經(jīng)濟建設和社會進步的需要而不斷深化、不斷拓展。

（三）應用性廣

隨著城市化的發(fā)展，我國對能源需求越來越大，高層及超高層建筑越來越多，建筑基礎形式多以樁基礎等深基礎為主，這不僅要求水文與工程地質專業(yè)畢業(yè)生掌握扎實的專業(yè)基礎知識，同時又為畢業(yè)生就業(yè)提供了更多的機會。

三、土木工程概論課程存在的不足

（一）教材內(nèi)容的滯后

土木工程建設種類、規(guī)模發(fā)展日新月異，由于時效性，教材不可能及時反映土木工程的變化，已淘汰的施工工藝技術甚至還有可能在現(xiàn)有的教材中出現(xiàn)。

（二）課堂教學方式不豐富

土木工程概論課程涉及的工程種類多、工程性很強。現(xiàn)代多媒體的運用相較于傳統(tǒng)的黑板教學而言，能夠大大提高教學效率，在很短的時間內(nèi)擴大了學生的知識面。涉及高層建筑、橋梁、隧道等工程的施工工藝的流程、各種施工機械的操作過程，學生如不到工地現(xiàn)場則不能很好地掌握關鍵施工技術，這就導致教學效果不理想，學生對知識的掌握不牢靠。

（三）教學素材收集難

由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆蓋面相當廣泛，要收集各種工程的典型性素材有相當?shù)碾y度。

四、土木工程概論課程教學改革

（一）精選教學內(nèi)容

土木工程概論課程的教學目標是開拓學生土木工程的視野、培養(yǎng)學生土木工程的意識、激發(fā)學生持久的學習動力。因此在講課時可選擇生動宏偉的建設場景和案例，如上海中心基坑施工、廣州東塔基坑施工、三峽大壩工程、港珠澳大橋建設及世界各地的海底隧道工程等，以此來讓學生建立土木工程的整體和發(fā)展思維，從而提高他們學習后續(xù)課程的興趣和質量。同時，在教學中將學生帶到實際工程現(xiàn)場，進行現(xiàn)場教學，讓學生提前接觸生產(chǎn)實際，掌握一些現(xiàn)場施工的知識，為他們走向工作崗位奠定堅實基礎。

（二）采用形式多樣的教學方法

為激發(fā)學生學習興趣、提高課堂效率，各種如橋梁類型、隧道類型、飛機場形式等可以用靜態(tài)多媒體直觀、形象地展現(xiàn)出來，以此提高學生對工程的直觀認識，加深學生的理論知識，以較少的教學時間收到很好的教學效果。土木工程概論內(nèi)容豐富多彩，為避免課程內(nèi)容變得枯燥無味，教師在課堂教學中不應僅僅以靜態(tài)圖片的形式向學生講解土木工程的有關概念、理論，這樣易讓學生產(chǎn)生厭學情緒。課間播放一些隧道施工、深基坑維護施工的教學短片，如人工挖孔樁、港珠澳大橋施工錄像、廣州東塔的施工動畫、管樁打入施工過程、雙排樁施工過程、錨桿支護施工過程、越江隧道施工動畫、邊坡加固施工過程。通過教學錄像的播放，讓學生掌握各種土木工程的施工方法。

（三）穿插專題講座

為了讓學生了解土木工程的最新發(fā)展狀況，針對新近的一些深大基坑工程、橋梁工程及土木工程方面的試驗平臺做專題講座，如上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故分析、上海中心深基坑支護工程、港珠澳大橋施工、國內(nèi)外離心機試驗、動態(tài)空心圓柱剪切試驗等。隨著城鎮(zhèn)化的進展，近年來淮南新建了一批深基坑工程、橋梁工程、隧道工程。在教學過程中，邀請現(xiàn)場技術人員到課堂上來給學生做講座，如進行過“攪拌樁維護施工”、“地下連續(xù)墻施工”、“拉森板樁維護施工”、“地下空間施工”、“打入樁施工”等專題講座。專題講座不僅充實了教學內(nèi)容、開拓了學生的知識面，而且能引導學生從事土木工程的就業(yè)方向。

（四）知名人物及實驗平臺介紹

為增加水文與工程地質專業(yè)學生對國內(nèi)外高校土木工程專業(yè)的認識及針對部分學生今后考研的情況，教師在講解到各種土木工程時，可穿插些相關的歷史人物、當代知名學者及國內(nèi)的一些重點實驗室的介紹。如講到橋梁工程時，可講一講茅以升事跡、盧溝橋事件、國內(nèi)外知名高校橋梁工程專業(yè)的知名學者及同濟大學的橋梁結構抗風技術交通行業(yè)重點實驗室；講到地下工程時，可介紹同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室的離心機試驗機、動態(tài)空心圓柱剪切儀；講到鐵路工程時，可介紹一下中國首位鐵路工程師詹天佑、同濟大學的道路與交通工程教育部重點實驗室；講建筑工程時，可說一說建筑大師貝聿銘的杰出成就等；講到土木工程災害時，可介紹同濟大學的土木工程防災國家重點實驗室。

（五）新近知名土木工程建筑介紹

國內(nèi)外的知名建筑發(fā)展日新月異，現(xiàn)有的教材很難跟上其發(fā)展變化。因此，在講授土木工程概論時，應介紹國內(nèi)外最新的土木工程建設進展，以增加本課程的時效性，從而激發(fā)學生的學習熱情。講土木工程材料時，可穿插裝修材料的最新發(fā)展狀況；講高層建筑時，可介紹國內(nèi)正在建設的摩天大廈，如上海中心大廈；講橋梁工程時，可穿插東海大橋、杭州灣大橋的建設情況；講高鐵建設工程時，可結合京福高鐵來講；講水利工程時，可以介紹一下我國西南地區(qū)正在建設的水電站，如向家壩水電站、白鶴灘水電站以及金沙江、雅礱江、大渡河等“三江”水電基地。通過講解一些知名重大工程建設的情況，可以拉近水文與工程地質專業(yè)學生與土木工程之間的距離，以此激發(fā)學生學習本門課程的興趣。

（六）授課教師的優(yōu)選與培養(yǎng)

土木工程概論涉及現(xiàn)有的各種工程，要求授課教師不僅要具有寬廣的知識面，而且要有豐富的實踐經(jīng)驗，為此要選具有豐富科研經(jīng)歷的教師授課本門課程。近年來，由于高等學校招生規(guī)模的擴大和高校教師數(shù)量的不足，尤其是有一批青年教師缺乏實踐經(jīng)驗，致使土木工程概論的教學存在一些問題。因此，不僅要求有經(jīng)驗的教師對年輕教師進行傳、幫、帶，鼓勵年輕教師參與相關研究課題中，而且為了掌握土木工程的最新進展，年輕教師要經(jīng)常參加國內(nèi)外的相關學術會議，在寒暑假期間，盡量去工地實習、鍛煉，掌握現(xiàn)場施工的細節(jié)，不斷更新土木工程概論的教學內(nèi)容。

五、結論

土木工程概論課程教學改革可起到幾點作用：1.提高學生學習土木工程概論課程的興趣、效率，激發(fā)了水文與工程地質專業(yè)學生將來從事土木工程建設的熱情。2.使學生更深刻地認識到土木工程概論課程的重要性，加深理解水文工程地質對各類工程的影響，以及各類工程與水文工程地質間的相互作用與關系。3.提高了學生在土木工程建設中，保護水文與工程地質環(huán)境的自覺性，能夠讓學生認識并分析不良水文與工程地質條件，并能針對具體問題提出處理措施。

[ 注 釋 ]

[1] 傅光耀.關于土木工程專業(yè)建筑工程方向教學改革的探討[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.

[2] 王清標，初明祥，胡永強.大土木背景下《土木工程概論》教學模式創(chuàng)新研究[J].當代教育理論與實踐，2012（4）：75-77.

[3] 王琰，周戒.對現(xiàn)代土木工程專業(yè)教育的幾點探討[J].高等建筑教育，2003（3）：12-14.

[4]. 劉巖，譚宇勝.土木工程概論課程的探索與思考[J].高等建筑教育，2006（1）：74-76.

[5] 羅福午，于太吉.以現(xiàn)代工程為背景進行生動有效的工程教育[J].高等工程教育研究，2004（2）：51-54.

[責任編輯：覃侶冰]