丁克偉，汪東林

（安徽建筑工業(yè)學(xué)院 土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022）

一、引 言

隨著人類社會(huì)城市化進(jìn)程發(fā)展，城市地下空間的開發(fā)利用也日益得到重視，向地下要空間己成為城市發(fā)展的歷史必然。實(shí)踐表明，合理利用城市地下空間是改善城市生態(tài)環(huán)境的最有效途徑，可以提高土地利用率和節(jié)省土地資源、實(shí)現(xiàn)交通立體分流、減 少 環(huán) 境 污 染 等 。[1，2]

隨著合肥大建設(shè)的開展，各種地下商場、地下通道和地下管線工程得到高度重視。在2007年6月，合肥市啟動(dòng)了《合肥市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃》及有關(guān)文件編制工作。根據(jù)規(guī)劃，軌道交通遠(yuǎn)景線網(wǎng)總長達(dá)322.5公里，其中包括市區(qū)線路7條（全長215.3公里）和市域線5條（全長107.2公里），2012年6月合肥地鐵1號(hào)線已全線開工建設(shè)。

安徽建筑工業(yè)學(xué)院作為一所服務(wù)地方建設(shè)的省屬高校，為了培養(yǎng)具備高度專業(yè)知識(shí)，能夠從事城市地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和管理的高級(jí)技術(shù)人才，在土木工程專業(yè)中開設(shè)了《地下建筑結(jié)構(gòu)》，該課程是地下工程方向的主干課程，不僅能培養(yǎng)學(xué)生在地下結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識(shí)，而且也為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成打下良好基礎(chǔ)。

針對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，要求學(xué)生既要有夯實(shí)的理論基礎(chǔ)，又必須具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)隨著新技術(shù)和新理論的不斷更新以及城市建設(shè)的快速發(fā)展，對地下工程建設(shè)提出了新挑戰(zhàn)，這就要求高校培養(yǎng)出來的人才必須具有一定的創(chuàng)新能力。

二、《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程特點(diǎn)和存在的問題

地下建筑結(jié)構(gòu)是土木工程體系和地質(zhì)體系的交叉課程[3，4]。涉及土建、地質(zhì)、采 礦、力 學(xué)、測量 和勘查等多門學(xué)科，是一門對理論和實(shí)踐要求都很高的綜合性課程。面對復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境，要保障地下建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，就必須要求地下結(jié)構(gòu)技術(shù)人員必須具備工程地質(zhì)、材料學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、水文學(xué)和測量學(xué)等多方面知識(shí)。

近年來，地下工程重大事故的頻繁發(fā)生造成了大量人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失，引起了工程界和教育界專業(yè)人士的高度重視和思考[5]。地下工程邊界條件具有多變性、巖土體本構(gòu)模型非線性和復(fù)雜性，力學(xué)參數(shù)也易受到外界環(huán)境和時(shí)間變化等因素影響。《地下建筑結(jié)構(gòu)》作為土木工程專業(yè)地下方向課程體系中最為重要的組成部分，在教學(xué)方面也提出了更高的要求。

（一）課程橫向跨度大

《地下建筑結(jié)構(gòu)》是一門涉及彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、水力學(xué)和工程地質(zhì)等多門學(xué)科，綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。課程橫向跨度大，涉及到相關(guān)領(lǐng)域和其它課程知識(shí)較多，體系十分龐大。一方面要求學(xué)生具備較為豐富的預(yù)備知識(shí)體系，尤其要在相關(guān)的力學(xué)知識(shí)方面有良好的理論基礎(chǔ)，這也使得學(xué)生普遍反應(yīng)《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程難以掌握；另一方面要求授課教師在力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦山學(xué)等諸多方面有著扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而且具備豐富的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而更增大了教學(xué)難度。

（二）教學(xué)內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少

《地下建筑結(jié)構(gòu)》是土木工程專業(yè)中綜合性很強(qiáng)的課程，該課程內(nèi)容極為豐富、教學(xué)任務(wù)繁重。按照《地下建筑結(jié)構(gòu)》教學(xué)大綱要求，其教學(xué)內(nèi)容包括襯砌結(jié)構(gòu)的荷載、彈性地基中結(jié)構(gòu)物的計(jì)算、地層與地下結(jié)構(gòu)的共同作用、隧道結(jié)構(gòu)、淺埋式結(jié)構(gòu)、附建式地下結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)隧道和頂管隧道、沉井結(jié)構(gòu)和沉管結(jié)構(gòu)、噴錨結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)工程，其中每個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)很多，教學(xué)任務(wù)繁重。然而，學(xué)校為了適應(yīng)社會(huì)就業(yè)形勢的發(fā)展，通過增加基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容增大學(xué)生知識(shí)面，擴(kuò)大學(xué)生就業(yè)面，必然導(dǎo)致專業(yè)課程教學(xué)的學(xué)時(shí)被壓縮。根據(jù)教學(xué)大綱要求，《地下建筑結(jié)構(gòu)》僅有30個(gè)學(xué)時(shí)，難以保障將該課程教學(xué)任務(wù)。這形成了教學(xué)內(nèi)容廣泛而教學(xué)學(xué)時(shí)相對偏少之間的矛盾。

（三）實(shí)踐教學(xué)方面薄弱

《地下建筑結(jié)構(gòu)》作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其實(shí)踐性教學(xué)不容忽視。然而，實(shí)踐性教學(xué)薄弱是該課程教學(xué)過程中的重要弊端。首先，教學(xué)課時(shí)的減少，往往首先減掉的是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。其次，由于學(xué)校試驗(yàn)設(shè)備的限制，導(dǎo)致學(xué)生只能開展部分常規(guī)性的室內(nèi)土工試驗(yàn)，而《地下建筑結(jié)構(gòu)》大部分基礎(chǔ)理論是建立在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場測試基礎(chǔ)上的。這種重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)模式往往導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)不扎實(shí)、眼高手低和動(dòng)手能力差，不利于地下結(jié)構(gòu)技術(shù)人才的培養(yǎng)。

三、課程教學(xué)方法探討

為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新思想的實(shí)踐性技術(shù)人才，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有教學(xué)模式，強(qiáng)化《地下建筑結(jié)構(gòu)》實(shí)踐性教學(xué)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，筆者在課題教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、優(yōu)化教學(xué)手段和加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)等方面對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程開展探討：

（一）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種大型地下工程不斷涌現(xiàn)，新的測試方法、新設(shè)計(jì)理論、新技術(shù)和新施工工藝等各個(gè)方面在地下工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用，但現(xiàn)有的教材與實(shí)際工程有所脫節(jié)，不能及時(shí)反映這些新進(jìn)展和新成果。為了及時(shí)把學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)的新成果反映在授課內(nèi)容里，讓學(xué)生了解和掌握地下工程新進(jìn)展，可適當(dāng)補(bǔ)充在地下工程建設(shè)中新技術(shù)和新理論等內(nèi)容。例如，可以在教學(xué)過程中介紹城市地下水開采引起地面沉降；城市地鐵修建工程中遇到的工程問題；非飽和土力學(xué)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)；復(fù)雜環(huán)境下超深基坑的設(shè)計(jì)與施工等問題，來激發(fā)他們對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程學(xué)習(xí)的興趣。

在課程教學(xué)中，不能僅局限于課本中的理論知識(shí)，需緊密結(jié)合各種相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范開展教學(xué)，強(qiáng)化應(yīng)用知識(shí)的教學(xué)。另一方面，《地下建筑結(jié)構(gòu)》中部分內(nèi)容與學(xué)生以前所學(xué)課程有交叉、重復(fù)之處，這要求教師避免重復(fù)性教學(xué)，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)中側(cè)重進(jìn)行新理論、新技術(shù)的講解。

（二）合理利用多媒體教學(xué)

《地下建筑結(jié)構(gòu)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，而學(xué)生最為缺乏的是現(xiàn)場工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。由于學(xué)生對課程內(nèi)容缺乏直觀認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往出現(xiàn)重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象。因此，在教學(xué)過程中需要合理利用多媒體技術(shù)特長，通過圖片、施工視頻等手段，在教學(xué)過程中直觀在學(xué)生面前展示地下結(jié)構(gòu)工程涉及到的不良地質(zhì)現(xiàn)象、現(xiàn)場測試技術(shù)、新施工機(jī)械和施工工藝、各種工程事故處理方法等內(nèi)容，以此來加深學(xué)生對專業(yè)知識(shí)的理解和掌握。

（三）加強(qiáng)試驗(yàn)教學(xué)

土工實(shí)驗(yàn)是土木工程學(xué)科最為基本的研究手段之一，試驗(yàn)教學(xué)在《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)中有著不可代替的重要作用[6]。目前，隨著國家對科研的重視，學(xué)校加大了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入。安徽建筑工業(yè)學(xué)院地下結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建立了9.2m×5.2m×3m（長×寬×深）隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)，能動(dòng)態(tài)模擬隧道在開挖過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與地層變形。為了進(jìn)一步加強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室實(shí)力，學(xué)校購置了GDS三軸儀試驗(yàn)系統(tǒng)、凍土三軸試驗(yàn)機(jī)、分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)、隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、萊卡TM30自動(dòng)測量機(jī)器人、樁基檢測與分析系統(tǒng)等先進(jìn)儀器設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)性教學(xué)展示，能讓學(xué)生對新實(shí)驗(yàn)測試手段和新施工工藝有更為直觀和具體的認(rèn)識(shí)。

四、大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

（一）成立科研興趣小組，參與教師科研課題

培養(yǎng)學(xué)生對科研的興趣是提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的最為有效途徑。在學(xué)生嘗試開展科研過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程的愛好，讓學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)，達(dá)到提高教學(xué)效果目的。筆者嘗試著在08級(jí)土木工程專業(yè)地下方向班級(jí)成立了3個(gè)科研興趣小組，分別為施工監(jiān)測小組、數(shù)值計(jì)算小組和試驗(yàn)分析小組。積極引導(dǎo)學(xué)生參與到教師的科研課題中去，培養(yǎng)學(xué)生科研和創(chuàng)新能力。例如，在合肥市“長江中路地下通道淺埋暗挖施工監(jiān)控及關(guān)鍵技術(shù)研究”課題中，課題組吸收了這3個(gè)科研興趣小組正式參與到項(xiàng)目中，真正分配實(shí)際科研任務(wù)給同學(xué)完成，在教師悉心指導(dǎo)下，3個(gè)科研興趣小組較好地完成了部分施工現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)土工試驗(yàn)和理論分析計(jì)算等任務(wù)。在參與科研項(xiàng)目過程中，學(xué)生通過工程實(shí)際問題的分析和解決，不僅提高了專業(yè)理論水平，還積累了較為豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（二）鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目

安徽建筑工業(yè)學(xué)院為了促進(jìn)學(xué)校教學(xué)與科研良性互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間通過試驗(yàn)、理論分析和調(diào)查等形式開展具有一定創(chuàng)新意義的科學(xué)研究活動(dòng)，學(xué)校每年組織學(xué)生申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目。教師應(yīng)結(jié)合《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容，積極引導(dǎo)學(xué)生申報(bào)學(xué)校大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目。在指導(dǎo)教師幫助下，四名學(xué)生進(jìn)行了《土體含水量對地基承載力影響分析》大學(xué)生創(chuàng)新課題研究，開展了土體在不同含水量情況下土體剪切和壓縮試驗(yàn)研究，并根據(jù)理論計(jì)算，分析土體含水量發(fā)生變化時(shí)對地基承載力的影響。學(xué)生通過項(xiàng)目申報(bào)和研究內(nèi)容實(shí)施，培養(yǎng)自身獨(dú)立開展試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)施并形成最終研究報(bào)告的能力，這樣不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程的興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思想。

（三）立足土木專業(yè)特色，開展暑期“三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)

土木工程學(xué)院結(jié)合專業(yè)特色和實(shí)際工作情況，積極響應(yīng)全國大學(xué)生 “三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，開展“關(guān)注民生，關(guān)注熱點(diǎn)，關(guān)注自然災(zāi)害”的社會(huì)實(shí)踐主題。2012年成立暑期“三下鄉(xiāng)”社會(huì)實(shí)踐隊(duì)巢湖分隊(duì)和績溪縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)研服務(wù)分隊(duì)。在教師的帶領(lǐng)下，巢湖分隊(duì)主要考察了鳳凰山、馬家山、岠嶂山西坡等地行了一系列的地質(zhì)調(diào)查與研究工作，觀察了斷層、土層、地層分布特征、巖漿的侵入構(gòu)造；績溪縣分隊(duì)主要考察了高速公路和山體隧道等建設(shè)點(diǎn)，主要在滑坡、潛在滑坡和隧道穩(wěn)定性等方面展開調(diào)查。調(diào)查成果將以報(bào)告形式反饋給當(dāng)?shù)卣块T，為山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供參考意見。整過活動(dòng)立足土木專業(yè)特色，與實(shí)踐緊密結(jié)合，積極促進(jìn)了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

五、結(jié) 語

《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程具有綜合性強(qiáng)、課程知識(shí)跨度大等特點(diǎn)，而教學(xué)學(xué)時(shí)少、學(xué)生學(xué)習(xí)難度大和實(shí)踐性教學(xué)薄弱等問題。筆者結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程的認(rèn)識(shí)，通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，開展多媒體教學(xué)和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方法來提高學(xué)生對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)針對《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程特點(diǎn)，初步探討了通過成立學(xué)生科研興趣小組，鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目和立足土木專業(yè)特色開展實(shí)踐活動(dòng)等途徑來培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的方法。

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[1]龔曉南.21世紀(jì)巖土工程發(fā)展展望[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2000，22（2）：238-242.

[2]湯康民.巖土工程[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2000.

[3]朱合華.地下建筑結(jié)構(gòu)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[4]孫曉明.《地下結(jié)構(gòu)概論》課程教學(xué)改革的探討[J].創(chuàng)新教育，2009，16，169-169.

[5]錢家歡，殷宗澤.土工原理與計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1996.

[6]孫曉明.地下工程課程教學(xué)改革的思考和分析[J].高等建筑教育，2010，19（6），92-94.