“新工科”背景下交通類地基基礎(chǔ)課程的特色教學體系構(gòu)建

戴軒 蔡靖 李岳

【摘要】地基基礎(chǔ)類課程是土木工程專業(yè)的核心課與基礎(chǔ)課，而交通類地基基礎(chǔ)課程有其自身的特點。針對現(xiàn)有教學體系與教學內(nèi)容缺乏行業(yè)特色、教學內(nèi)容陳舊的問題，從學生應掌握的知識結(jié)構(gòu)能力出發(fā)，提出了體系交通特色的地基基礎(chǔ)課程體系。從引入行業(yè)規(guī)范、引入行業(yè)工程案例、加強習題工程背景三個方面改革了教學內(nèi)容。同時，在“新工科”建設(shè)背景下，分析了傳統(tǒng)工科課程與新技術(shù)、新方法、新手段的結(jié)合模式與講授結(jié)合點，從而為培養(yǎng)具備較強創(chuàng)新能力與工程分析能力的交通人才提供參考。

【關(guān)鍵詞】新工科? 交通基礎(chǔ)設(shè)施? 機場工程? 地基基礎(chǔ)

【基金項目】中國交通教育研究會教育科學研究課題（JTYB20-133）;中國民航大學C2級教改項目（CAUC-2021-C2-018）。

【中圖分類號】G642;U491-4【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）42-0011-02

一、緒論

在與交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、運行、維護相關(guān)專業(yè)（如土木工程、交通工程）的授課體系中，地基基礎(chǔ)類課程是其重要組成部分。交通工程領(lǐng)域的地基與基礎(chǔ)工程由其自身特點，在工程實踐過程中，根據(jù)行業(yè)內(nèi)部經(jīng)驗往往具備很多行業(yè)特色的設(shè)計理論、設(shè)計方法、施工技術(shù)[1]。傳統(tǒng)土木工程專業(yè)的地基基礎(chǔ)類課程（如基礎(chǔ)工程、地基處理、基坑支護），其課堂內(nèi)容、授課方法、課堂案例、習題背景均針對房屋建筑工程，與交通類基礎(chǔ)設(shè)施有較大差異，因此亟需對課堂授課內(nèi)容、理論方法、案例介紹等進行教學綜合改革，使得學生所學、教師所講、案例所思、規(guī)范所用均能與學生的就業(yè)與未來發(fā)展具有較強契合程度。

“新工科”人才培養(yǎng)模式的提出，對傳統(tǒng)土木工程專業(yè)的教學內(nèi)容與教學方法提出了挑戰(zhàn)。中國民航大學土木工程專業(yè)為針對于機場工程建設(shè)，具有行業(yè)鮮明特色的專業(yè)[2]，隨著“四型機場”理念的提出，機場工程領(lǐng)域?qū)τ谌瞬诺囊笠苍絹碓礁?。培養(yǎng)一批了解新興技術(shù)、具備創(chuàng)新能量、緊跟信息化工程發(fā)展的卓越人才勢在必行[3-4]。此外，打通交通工程與土木工程的壁壘，培養(yǎng)既具備綜合管理能量、又具備工程能力的交通領(lǐng)域特別是機場領(lǐng)域高端人才也為本校人才培養(yǎng)的使命。

為此，本文立足新工科人才培養(yǎng)，首先提出了反映交通運輸工程學科特色和特點的地基基礎(chǔ)類課程體系，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合“新工科”學科交叉要求與新技術(shù)，提出地基基礎(chǔ)類課程“新工科”授課內(nèi)容改革路徑。

二、交通類地基基礎(chǔ)課程的特色教學體系構(gòu)建

傳統(tǒng)地基基礎(chǔ)類課程如《基礎(chǔ)工程》《地基處理》均是針對房屋建筑而開設(shè)的，因此教材中的分析理論、設(shè)計方法、分析案例、工程背景均來源于房屋建筑領(lǐng)域，而針對交通類院校開設(shè)的地基基礎(chǔ)類課程，應充分考慮行業(yè)特點，進行具體改革與新型教學體系構(gòu)建。為此重構(gòu)了交通類地基基礎(chǔ)的課程體系如圖1所示，在教學實踐中從課程內(nèi)容和學生接受程度方面進行了系統(tǒng)整理與總結(jié)，所提出的教學框架中，以《地基處理》課程為核心，其前序課程為工程勘察、工程地質(zhì)學、工程材料、土力學，這也是傳統(tǒng)土木工程院校幾乎均開設(shè)的課程，通過《地基處理》這門課程，可以做到非常合理的銜接，在授課過程中，教師的引導與知識的過渡較為重要。

對于《地基處理》課程，應使學生從枯燥的地基處理方法記憶中解放出來，從概念入手，將地基處理方法總結(jié)為“挖、換、壓、夯、擠、拌、噴”七字口訣，同時在教學特色方面，體現(xiàn)機場工程特點的教學內(nèi)容十分重要。對于地基處理的后續(xù)課程，則是交通類人才培養(yǎng)的專業(yè)核心課程，如機場場道工程、路基路面工程、橋梁工程，那么就要求地基處理課程在講授時，對于后續(xù)課程做好充分鋪墊，例如針對機場場道施工，重點講解場道修建中地基處理常用的強夯法、排水固結(jié)法、換土墊層法、不良地基等內(nèi)容。機場工程由于施工場地面積大，對于地基處理方法有特別的要求，而房屋建筑常用的復合地基方法，如水泥土攪拌樁等應用不多，因此教師在授課時應注重突出重點。

《基礎(chǔ)工程》課程為與《地基處理》課程緊密聯(lián)系的專業(yè)課程，傳統(tǒng)基礎(chǔ)工程課程以講授房屋建筑的獨立基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)內(nèi)容居多，然而在交通類院校講解時，既要講授普通房屋建筑的基礎(chǔ)設(shè)計方法，又要講授交通基礎(chǔ)設(shè)施常見的基礎(chǔ)形式，如沉井基礎(chǔ)為橋梁工程常見基礎(chǔ)形式，應作為突出內(nèi)容給予講解;再如對于橋梁樁基礎(chǔ)[5]，其設(shè)計方法亦與房建基礎(chǔ)有很多不同。具體來講，交通類特色地基基礎(chǔ)課程的內(nèi)容改革考慮如下幾個方面：

（1）引入行業(yè)規(guī)范。在課程內(nèi)容方面，針對具體工程特點，引入《民用機場巖土工程設(shè)計規(guī)范》《民用機場高填方工程技術(shù)規(guī)范》《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》等規(guī)定的交通基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)計方法，以便與學生畢業(yè)后的實際工作有很好的銜接。

（2）引入行業(yè)工程案例，如在講解樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)時，引入蘇通長江公路大橋案例;講解強夯法時，引入大興機場、天府機場強夯案例;講解排水固結(jié)法時，引入關(guān)西國際機場、澳門機場、大連新機場相關(guān)工程案例。

（3）加強習題工程背景，對于常規(guī)計算題，基于情景教學理念，充分描述工程背景，特別是行業(yè)內(nèi)重大工程背景，讓學生以第一人稱沉浸式體驗工程技術(shù)、設(shè)計情景，增強學生處理工程問題的能力。

三、體現(xiàn)“新工科”的教學內(nèi)容提升

隨著信息技術(shù)的興起，目前在地基基礎(chǔ)類工程實踐中，涌現(xiàn)出很多前沿技術(shù)，均體現(xiàn)了多學科交叉的特點（包括知識點內(nèi)部交叉和與其他學科交叉）。然而目前的教材中的技術(shù)仍為傳統(tǒng)地基處理、基礎(chǔ)工程相關(guān)技術(shù)，學生如不能接觸最新的研究熱點與地基處理技術(shù)，則在工作中很容易與工程實踐脫鉤，同時也難以對本專業(yè)擁有認同感。

在傳統(tǒng)工科的授課過程中，將學科交叉的應用、背景、成果講授給學生，激發(fā)學生的創(chuàng)造性和科研興趣，是培養(yǎng)新型復合型人才的有利手段。以地基處理技術(shù)為例，亟需引入“新工科”相關(guān)內(nèi)容擴展課程內(nèi)容，如圖2所示。例如，將地基處理技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合形成的智能夯實、智慧施工;與生物技術(shù)結(jié)合形成的微生物加固技術(shù);與人工智能算法相結(jié)合形成的智能決策系統(tǒng);與能源工程向結(jié)合形成的能源樁、能源地基處理[6]等等。

當然，在有限的上課時間中，深入講解其他學科是不可能的也是不現(xiàn)實的，教師可在課程中將學科交叉的點體現(xiàn)出來，并留給學生思考空間，大部分相關(guān)學科的主干知識以第二課堂、第三課堂的形式提供給學生素材，由學生根據(jù)興趣主動學習。

四、結(jié)語

民航類院校土木工程專業(yè)的支撐學科既有土木工程學科又包含交通運輸工程學科，且往往以交通運輸工程學科為主，而從學緣結(jié)構(gòu)上本專業(yè)的教師具備土木工程學科背景居多，這就要求教師在上課中主動謀求變化、積極面對改革，真正實現(xiàn)以學生為中心，實現(xiàn)“授課內(nèi)容圍著學生發(fā)展轉(zhuǎn)、講課方法圍著行業(yè)需求轉(zhuǎn)”，打造“金課”、淘汰“水課”、同時使得“金課”的成色不斷翻新，充分擁抱移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)革命4.0帶來的變革，真正融入新一代工業(yè)技術(shù)為傳統(tǒng)工程行業(yè)帶來的改變，才能夠為支撐我國交通強國建設(shè)提供合格的人才。

參考文獻：

[1]戴軒，霍海峰，蔡靖.基于“雨課堂”的機場工程特色“地基處理”課程教學改革探索[J].科教文匯（下旬刊）， 2020（10）：84-85.

[2]戴軒，霍海峰.“新工科”視域下的地基基礎(chǔ)類課程建設(shè)探索[J].教育教學論壇，2020（29）：80-81.

[3]趙淑麗，孫建恒，王軍林，等.新工科土木工程專業(yè)實踐教學改革研究——以混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計類實踐課程為例[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報（農(nóng)林教育版），2018，20（2）：31-34.

[4]馮燕博，萬曉慧，胡浩.“新工科”背景下應用型大學土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究——以重慶文理學院為例[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2018，17（9）：202-203.

[5]王彬力.高陡邊坡下橋梁樁基受力與防護設(shè)計探析[J].公路工程， 2018，43（1）：159-164.

[6]鄧岳保，王天園，孔綱強.考慮溫度效應的飽和土地基固結(jié)理論[J].巖土工程學報， 2019（10）：1-8.

作者簡介：

戴軒（1988年-），男，講師，博士，研究方向為巖土與機場工程。