與工程實(shí)踐相結(jié)合的地下工程課程教學(xué)模式

劉陜南+石嶸+汪磊

[摘 要]地下工程課程具有專業(yè)跨度大、實(shí)踐性強(qiáng)、發(fā)展迅速等特點(diǎn)。與工程實(shí)踐相結(jié)合的地下工程課程教學(xué)模式，要求教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)課程體系、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等全面進(jìn)行調(diào)整和完善，課程的設(shè)置更面向工程實(shí)際，為卓越工程師培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]地下工程教學(xué)；與工程實(shí)踐相結(jié)合；教學(xué)模式

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）07-0138-02

一、引言

地下工程是指深入地面以下為開發(fā)利用地下空間資源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下構(gòu)筑物，如地下室、地下鐵道、公路隧道、越江隧道、地下市政設(shè)施等。

以往的地下工程類教學(xué)與教材，更多地聚焦于各類地下工程荷載和襯砌、支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論講授，忽略了該課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，造成課程實(shí)踐性不足。筆者在教學(xué)過程中，對(duì)這一問題的認(rèn)識(shí)不斷深入，在教學(xué)中有意識(shí)地結(jié)合工程實(shí)際，強(qiáng)調(diào)與工程實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。

二、地下工程課程實(shí)踐性分析

地下工程是一門橫向跨度很大的課程，需要扎實(shí)的工程地質(zhì)、土力學(xué)與巖土力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和教師的知識(shí)體系都提出了很高的要求。

21世紀(jì)地下工程的蓬勃發(fā)展，例如城市地鐵、大型地下交通樞紐、地下管廊、地下商業(yè)甚至是大規(guī)模地下綜合體的建設(shè)，為地下工程的教學(xué)提供了豐富的實(shí)踐案例，也對(duì)原有的教學(xué)模式和教材提出了更高的要求。

深入分析，可以看出地下工程的實(shí)踐性主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（一）區(qū)域性地質(zhì)條件差異很大

地下工程的建設(shè)總是建立在特定的地質(zhì)條件之上，山區(qū)、沿海軟土、黃土高原等，不同的地質(zhì)條件所選用的地下工程的形式、施工工法、設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)差異很大，因此正確地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)區(qū)域地質(zhì)條件是學(xué)生們學(xué)好地下工程的基礎(chǔ)，能培養(yǎng)學(xué)生走上工作崗位后正確處理工程實(shí)際問題。

（二）區(qū)域環(huán)境條件與經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)

地下工程施工形式多種多樣，不同施工方法的選用除了取決于工程規(guī)模、使用用途外，更多地與工程周邊的環(huán)境條件和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件有關(guān)。在人口眾多、建筑物密集的城區(qū)和在空曠的郊外，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和在一般性的中小城鎮(zhèn)，施工工法選用的出發(fā)點(diǎn)會(huì)完全不同。

（三）設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平的發(fā)展

近年來，新的施工工法、施工機(jī)械不斷涌現(xiàn)，如SMW工法、TRD工法、旋挖機(jī)、銑槽機(jī)等。新施工工法的集中出現(xiàn)，表明施工機(jī)械的迅猛發(fā)展。這些新工法與新設(shè)備在已有的教材中往往都沒有體現(xiàn)，而學(xué)生工作后卻可能馬上面對(duì)。這些都要求我們的教學(xué)工作和教師本身及時(shí)調(diào)整，以適應(yīng)工程建設(shè)發(fā)展的要求。

三、加強(qiáng)地下工程實(shí)踐性教學(xué)的措施

地下工程教學(xué)的準(zhǔn)備與安排，必須立足于這些實(shí)際工程特點(diǎn)，這樣才可能讓學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐有正確的思考與判斷，而不僅僅局限于書本理論知識(shí)。對(duì)這樣一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程教學(xué)，書本內(nèi)容僅僅只是教學(xué)內(nèi)容的一部分，而遠(yuǎn)不是全部。

（一）教師觀念的變革

在所有的與教學(xué)相關(guān)的變革中，觀念的變革是第一位的。所謂與實(shí)踐相結(jié)合的課程教學(xué)，并不僅僅指增加實(shí)踐課程、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)等。它應(yīng)當(dāng)是教育者去明了這門課程在實(shí)際工程中所承擔(dān)的作用、需要解決的問題、具體實(shí)施的步驟，甚至還包括它在實(shí)際中的局限與不足，學(xué)科的歷史以及目前實(shí)踐的發(fā)展。學(xué)校所能給予學(xué)生的始終只是一種暫時(shí)的引領(lǐng)，更多的內(nèi)容有賴于學(xué)生今后的不斷學(xué)習(xí)。有鑒于此，在一開始給學(xué)生一種正確的、全面的工程判斷的概念更重于具體公式和理論的計(jì)算。在地下工程這樣一門實(shí)踐性很強(qiáng)而理論并不完備的學(xué)科中，正確的判斷比精細(xì)的計(jì)算更為重要。

（二）結(jié)合工程實(shí)踐發(fā)展進(jìn)行課程體系建設(shè)

我們?cè)谠姓n程基礎(chǔ)上增設(shè)了工程地質(zhì)專業(yè)選修課，增設(shè)了地鐵車站課程設(shè)計(jì)。以往工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)是在土力學(xué)、地下工程等課程中簡略介紹，但限于時(shí)間，往往講不深、講不透，學(xué)生感覺似懂非懂。通過增加工程地質(zhì)，系統(tǒng)講解與工程建設(shè)緊密相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造、第四紀(jì)土層、地下水、地震、不良地質(zhì)現(xiàn)象等，為學(xué)生打下良好的工程地質(zhì)基礎(chǔ)。地鐵車站課程設(shè)計(jì)通過地鐵車站設(shè)計(jì)的全過程，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)步驟、荷載計(jì)算、常用軟件使用、圖紙繪制、設(shè)計(jì)方案編寫的基本知識(shí)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（三）面向工程實(shí)踐要求，確定課程目標(biāo)

筆者所教授的對(duì)象是交通工程系三年級(jí)或四年級(jí)的學(xué)生，他們畢業(yè)后所從事的職業(yè)主要是與交通工程（尤其是軌道交通）、土木工程等有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、管理、監(jiān)理等工作。

因此，結(jié)合學(xué)生的就業(yè)方向和知識(shí)需求，筆者將本課程的教學(xué)的目標(biāo)設(shè)定為以下五個(gè)方面。[1]

1.學(xué)生應(yīng)掌握地下工程的特點(diǎn)、與水土體以及周圍環(huán)境復(fù)雜的相互制約、相互影響的原理，樹立地下工程的環(huán)境影響是與工程安全同等重要的理念。

2.學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)結(jié)合不同地質(zhì)條件、環(huán)境條件進(jìn)行不同類型地下工程的比較，進(jìn)行正確的方案選型。

3.學(xué)生應(yīng)掌握基坑工程（包括土方開挖和降水）、盾構(gòu)隧道、鉆爆法隧道這三類主要地下工程的設(shè)計(jì)計(jì)算和施工要點(diǎn)。

4.學(xué)生應(yīng)定性了解其他地下工程施工形式（頂管、沉井、沉管等）的施工流程和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

5.學(xué)生應(yīng)了解地下工程監(jiān)測(cè)和地下工程防水的主要原則、施工方法和要點(diǎn)。

（四）圍繞工程實(shí)踐要求確定課程內(nèi)容

在我校，本課程作為交通工程重要的專業(yè)課之一，重點(diǎn)講述地下工程的特點(diǎn)、地下工程各種施工工法（如盾構(gòu)隧道、沉管隧道、基坑工程、頂管、鉆爆法隧道、沉井等）的主要設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)以及它們?cè)趯?shí)際工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)與局限性、地下工程對(duì)環(huán)境的影響與控制措施、地下工程的防水。最后將結(jié)合實(shí)際工程介紹地下工程在交通工程中的大量應(yīng)用實(shí)例。課程知識(shí)框架簡圖如圖1所示。

（五）安排工程參觀，了解工程實(shí)際

目前，地下工程工程實(shí)踐比較多，地鐵隧道、越江隧道、地鐵車站等，依托教師橫向課題和相關(guān)企業(yè)的積極支持，可以為學(xué)生進(jìn)入工地現(xiàn)場參觀實(shí)際施工創(chuàng)造條件（圖2）。

（六）運(yùn)用多種手段，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在地下工程教學(xué)中，除了采用PPT課件、工程視頻、室內(nèi)試驗(yàn)等教學(xué)形式以外，還采用三維打印機(jī)打印基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的模型，激發(fā)學(xué)生的好奇心理。今后，還擬采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬教學(xué)軟件開發(fā)，將一個(gè)工程項(xiàng)目的全過程融合起來，全方位地展示施工流程[2]，讓學(xué)生能像網(wǎng)絡(luò)游戲一樣置身于地下工程的施工現(xiàn)場，既有趣又生動(dòng)，讓學(xué)生深入了解各種施工機(jī)械、施工工藝。

四、結(jié)語

地下工程具有專業(yè)跨度大、實(shí)踐性強(qiáng)、發(fā)展迅速等特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，筆者及所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)于課程體系、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等全面進(jìn)行了調(diào)整和完善，希望課程的設(shè)置更面向工程實(shí)際，為卓越工程師培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 劉陜南，石嶸.主動(dòng)式教學(xué)在地下工程課程教學(xué)中的實(shí)踐與思考[J].文教資料，2014（29）.

[2] 濮仕坤.基于BIM技術(shù)的地下工程施工技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國建設(shè)教育，2015（2）.

[責(zé)任編輯：陳 明]