張敏，張威龍，徐燕，沈世偉

“深基坑開挖與支護(hù)”教學(xué)方法改革探討＊

張敏，張威龍，徐燕，沈世偉

（吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，吉林 長春 130026）

“深基坑開挖與支護(hù)”是巖土工程、地下工程專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)必修課，具有很強的實踐性，因此如何把理論與實踐教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生具備應(yīng)用知識的能力成為值得深思的問題。為適應(yīng)高等教育改革的新形勢和滿足地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對應(yīng)用型人才的現(xiàn)實需求，結(jié)合“深基坑開挖與支護(hù)”課程的特點和當(dāng)前教學(xué)中普遍存在的典型問題，并基于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)對該課程的教學(xué)方法改革進(jìn)行了探討。

“深基坑開挖與支護(hù)”；教學(xué)方法改革；實際工程；知識模塊

隨著國內(nèi)外工程建設(shè)需求擴(kuò)大，大量的巖土工程及地下工程建設(shè)廣泛興起[1]，尤其是改革開放以來，經(jīng)濟(jì)活動的規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程建設(shè)飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出許多工程地質(zhì)情況復(fù)雜的深基坑工程，從而對深基坑開挖與支護(hù)提出了極大的挑戰(zhàn)[2]。本課程的主要任務(wù)是通過課堂教學(xué)及項目研究等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力和土木工程科學(xué)知識的應(yīng)用能力，使學(xué)生掌握扎實的實踐知識，能夠合理地設(shè)計深基坑開挖的方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式，具備從事深基坑工程科研、設(shè)計和施工管理的技能以及解決工程實踐問題的能力。筆者結(jié)合近年來在實際工程中深基坑開挖與支護(hù)有關(guān)的工程實例及多年的教學(xué)經(jīng)驗，分析目前“深基坑開挖與支護(hù)”教學(xué)中存在的問題并對教學(xué)模式和教學(xué)方式發(fā)表了自己的看法。

1 “深基坑開挖與支護(hù)”課程的特點及現(xiàn)行教學(xué)中存在的問題

1.1 課程的學(xué)科特點

1.1.1 綜合性強

在深基坑開挖與支護(hù)設(shè)計中，往往涉及到巖石和土體兩種類型的地質(zhì)體，由于二者的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，因此在計算支護(hù)結(jié)構(gòu)受力時存在較大差別，這就需要用到工程地質(zhì)、巖體力學(xué)、土力學(xué)方面的知識[3]。同時對于支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不僅僅涉及到作用在結(jié)構(gòu)上的外力計算，還涉及到結(jié)構(gòu)自身的受力變形計算，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式不同，有鋼板、鋼管、鋼筋混凝土和素混凝土等多種形式，其材料不同，受力性能也不同，因此涉及到鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的知識。此外，在分析計算時，往往需要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)、靜力學(xué)理論、彈塑性理論來分析結(jié)構(gòu)的受力和變形，因此還需要具備深厚的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)?？傊?，“深基坑開挖與支護(hù)”課程涉及土力學(xué)、巖體力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、彈塑性力學(xué)、材料力學(xué)等多方面知識，是一門多學(xué)科交叉的綜合課程。

1.1.2 實踐性強

深基坑開挖與支護(hù)設(shè)計的目的是解決實際工程問題，確?；娱_挖過程中及開挖后的基坑穩(wěn)定性，保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全。需要考慮不同工程地質(zhì)條件和不同規(guī)模形式的基坑的特殊性，對工程中可能存在和發(fā)生的工程地質(zhì)問題進(jìn)行預(yù)測，提出合適的方案，保證工程建設(shè)順利進(jìn)行和人民財產(chǎn)安全。因此“深基坑開挖與支護(hù)”課程實踐性強，與實際工程聯(lián)系緊密。在教學(xué)過程中，不僅要求學(xué)生掌握基本知識和設(shè)計方法，更重要的是能夠應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題。

1.1.3 應(yīng)用性廣

“深基坑開挖與支護(hù)”課程是專門為解決深基坑問題而產(chǎn)生的一門學(xué)科，其所研究的問題來源于實際工程，同時研究成果也服務(wù)于實際工程，學(xué)習(xí)的目的是簡化實際工程問題，應(yīng)用研究成果是為了保證深基坑在開挖、基礎(chǔ)施工和地下結(jié)構(gòu)部分施工時更加安全。目前，隨著城市化的發(fā)展，不僅僅是建筑基坑，地鐵開挖、地下人防設(shè)施建立、地下城市管廊的建立，都涉及深基坑的開挖與支護(hù)問題，應(yīng)用范圍很廣。

1.2 目前教學(xué)中存在的問題

1.2.1 學(xué)生前期課程知識不足

“深基坑開挖與支護(hù)”是通過綜合應(yīng)用多個學(xué)科知識解決實際工程問題，綜合性強。因此學(xué)生要想學(xué)好每一章節(jié)的內(nèi)容，就必須熟練掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識。例如，在計算支護(hù)結(jié)構(gòu)受力時，學(xué)生必須能夠熟練掌握土壓力水壓力的計算；在設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力時，要求學(xué)生對彈塑性理論有一定的了解。然而，在實際中，學(xué)生們往往不能很好地掌握課程前期所學(xué)的基礎(chǔ)知識，還有部分學(xué)生可能在前期沒學(xué)過某些課程，如水文地質(zhì)學(xué)或地下水動力學(xué)，因此在基坑降水設(shè)計時，都需要特別講解很多基礎(chǔ)知識，浪費很多學(xué)時。因此，在教學(xué)過程中，要注意鞏固和拓寬學(xué)生的前期課程知識[4]。

1.2.2 課程內(nèi)容滯后

隨著高等教育改革的不斷深化，現(xiàn)有教材與以往教材相比，在內(nèi)容上雖然有所增加，但內(nèi)容陳舊問題仍然很突出。近年來，隨著工程建設(shè)的增加和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，“深基坑開挖與支護(hù)”中涉及的復(fù)雜問題不斷涌出，很多新的方法也不斷被提出，教學(xué)內(nèi)容的陳舊與落后更加凸顯，滯后于實際工程的現(xiàn)場應(yīng)用。最主要的原因還是一些教師為了編書而編書，其本人可能沒有任何的工程實際經(jīng)歷，導(dǎo)致一些舊的計算方法和規(guī)范中變更的內(nèi)容甚至已經(jīng)淘汰的工藝技術(shù)仍然出現(xiàn)在教材中。課程中出現(xiàn)的方法已經(jīng)完全不適用于現(xiàn)今的實際工程，而新的技術(shù)、方法和工藝在現(xiàn)有的教材中都沒有被提及。

1.2.3 實踐能力培養(yǎng)不足

學(xué)習(xí)“深基坑開挖與支護(hù)”的最終目的是服務(wù)于實際工程，從而解決工程實際問題。由于課程內(nèi)容多、課時較少，導(dǎo)致實踐性教學(xué)時間少。學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)知識，但是面對復(fù)雜的實際工程問題時還是顯得心有余而力不足，學(xué)生分析問題、解決問題的能力還有待提高。傳統(tǒng)的教學(xué)忽略了培養(yǎng)學(xué)生動手實踐的能力，導(dǎo)致學(xué)生只會紙上談兵，在崗位上力不從心。針對目前社會的發(fā)展趨勢及對人才的需要，專業(yè)教師在教學(xué)過程中，應(yīng)該著重于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，在使學(xué)生們掌握理論知識的前提下，鼓勵學(xué)生多動手、多動腦、多實踐，以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。

2 深基坑開挖與支護(hù)課程教學(xué)改革

2.1 教學(xué)模式改革

針對學(xué)生前期課程知識不足的問題，在課程教學(xué)中應(yīng)該加強基礎(chǔ)理論的講解和擴(kuò)充，強化前期課程的訓(xùn)練，注重多學(xué)科交叉，增強學(xué)生的理論基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生理論結(jié)合實際并應(yīng)用于實際，培養(yǎng)學(xué)生主動分析問題、解決問題的能力。

在教學(xué)過程中，合理制訂教學(xué)內(nèi)容，遵循現(xiàn)有規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行講解，并加強交叉學(xué)科知識的拓展和延伸。在有限的學(xué)時內(nèi)，把本門課的所有內(nèi)容講一遍，這顯然是不可能的，這就要求授課教師必須突出本門課的重點難點。在教學(xué)中將本學(xué)科的科研成果、最新研究動態(tài)、急需解決的科學(xué)問題等介紹給學(xué)生，使他們不僅能掌握基礎(chǔ)知識，而且能夠了解本學(xué)科的發(fā)展方向，啟發(fā)科研思路，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神[5]。讓學(xué)生們學(xué)習(xí)完本門課程，既能按照規(guī)范要求進(jìn)行實際工程設(shè)計，又能針對設(shè)計中的缺點提出改進(jìn)的方法，以便優(yōu)化設(shè)計。

2.2 實踐教學(xué)方式的改進(jìn)

在課程講解過程中，除了講解基本設(shè)計方法，還應(yīng)該以工程實例、工程照片，甚至工程錄像為主，采用開放式互動教學(xué)，結(jié)合工程實例，將抽象的理論知識具體化。將理論知識和現(xiàn)場實際聯(lián)合起來，針對具體問題與學(xué)生們展開討論，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，改善課堂教學(xué)效果[6-8]。

由于本門課具有很強的實踐性和應(yīng)用性，因此在教學(xué)過程中，引入典型的工程實例，不僅僅是簡單提出工程實例，針對實例講解設(shè)計的方法，而是首先拋出失敗的實例，讓學(xué)生們在課下結(jié)合課程內(nèi)容，通過查資料閱讀文獻(xiàn)的方式主動尋求解決的辦法，在這個過程中也培養(yǎng)了學(xué)生們主動解決問題的能力，然后與成功實例的對比講解以突出設(shè)計方法的優(yōu)越性。

采用模塊化的教學(xué)方式，改變以往一門課一位教師授課的模式，分模塊進(jìn)行教學(xué)，將課程內(nèi)容劃分為若干個知識模塊，在進(jìn)行模塊劃分時，要考慮模塊的完整性及模塊間的獨立性，不同的教師講授不同的知識模塊。把選擇講授的內(nèi)容整合成幾個大的專題模塊，同時要注意知識點的銜接和過渡。

在講解完每一個知識模塊后，安排一次專題講座，由用人單位經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來講解?，F(xiàn)場的技術(shù)人員擁有豐富的實際操作經(jīng)驗，他們所講的內(nèi)容，大都是結(jié)合自身工作過程中遇到的實際問題，這些在課本上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)學(xué)不到的。通過專題講座不僅能開拓學(xué)生們的視野，而且能讓他們更加明確本門課所學(xué)的主要內(nèi)容以及進(jìn)入用人單位后具體要做的工作。

3 結(jié)語

“深基坑開挖與支護(hù)”是一門與工程實際密切相關(guān)的學(xué)科，而教學(xué)改革又是一個長期持續(xù)的過程，它需要人們在實踐中不斷地探索和思考，時刻做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。通過教學(xué)模式的改革，學(xué)生能夠及時掌握基坑開挖與支護(hù)的新理論、新方法和新技術(shù)。與此同時，專題講座不僅密切了學(xué)生與用人單位的關(guān)系，也提供了一個更加開放的交流和學(xué)習(xí)平臺。進(jìn)入新時代，培養(yǎng)應(yīng)用型人才成為了中國當(dāng)前迫切進(jìn)行的一項工作，作為教學(xué)工作者，只有齊心協(xié)力不斷地進(jìn)行教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的改革，才能為行業(yè)、企業(yè)和國家培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。教學(xué)改革離不開學(xué)校、教師和學(xué)生的共同努力。

［1］劉開云，喬春生，劉保國.研究生巖石力學(xué)課程教學(xué)改革探討［J］.高等建筑教育，2010，19（3）：79-82.

［2］史佩棟.我國深基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望——21世紀(jì)頭10年情況綜述（節(jié)略本）［J］.施工技術(shù)，2011，40（19）：1-9.

［3］蔣海飛.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工課程教學(xué)改革探討［J］.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（11）：155.

［4］黃雨，劉鋮瑋.工程數(shù)值法教學(xué)改革研究——以“地質(zhì)工程數(shù)值法”為例［J］.高等建筑教育，2013，22（4）：81-84.

［5］郭鐘群，朱易春，秦艷華.培養(yǎng)創(chuàng)新和應(yīng)用能力的土木工程材料教學(xué)改革探討［J］.教育教學(xué)論壇，2019（28）：88-89.

［6］金亮星，鄭國勇.基于土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的土力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐［J］.高等建筑教育，2019，28（2）：53-57.

［7］勾紅葉，何畏，蒲黔輝.“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”教學(xué)中提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方法新探［J］.中國電力教育，2013（16）：106-107.

［8］張梁，孫長山，孫曉璐.案例教學(xué)法在研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，14（22）：151-152.

張敏（1986—），女，副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防控、海洋工程地質(zhì)、巖土體力學(xué)分析、巖土工程數(shù)值模擬。張威龍（1995—），男，碩士研究生，研究方向為巖土工程數(shù)值模擬。徐燕（1981—），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治、軟土力學(xué)性質(zhì)、土體潛蝕沖刷。沈世偉（1982—），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為節(jié)理巖體隧道爆破技術(shù)、寒區(qū)隧道工程、低溫巖石力學(xué)。

吉林大學(xué)青年教師教學(xué)能力提升項目（編號：2019XYB403）

2095－6835（2021）06－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.034

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕