梁發(fā)云++李鏡培++黃茂松?í?

摘要：巖土工程專業(yè)核心課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，課堂教學(xué)中容易出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，逐步探索和建立了以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的案例教學(xué)模式。在教學(xué)案例選取時(shí)應(yīng)注重案例的“本地化”，營(yíng)造“身臨其境，感同身受”的課堂情境，使學(xué)生在授課教師的引導(dǎo)下，更好地參與到案例分析中，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)和案例學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)到有效提高課堂教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：巖土工程；案例教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)踐；本地化；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G6420；TU45文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10052909（2016）04007804

巖土工程專業(yè)核心課程包括專業(yè)基礎(chǔ)課土力學(xué)和基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理，以及專業(yè)必修課樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算、巖土工程測(cè)試技術(shù)和基坑工程設(shè)計(jì)與施工等。這些課程具有很強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，所涉及的基本概念多，理論抽象且理解難度大[1-2]。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生僅僅是知識(shí)的被動(dòng)接受者，往往缺乏學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性，難以深入理解相關(guān)知識(shí)，其解決實(shí)際問(wèn)題的能力也得不到鍛煉。而案例教學(xué)法則是圍繞特定的教學(xué)目的，模擬或者重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，把真實(shí)情景加以典型化處理，形成供學(xué)生思考分析的案例，以提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的一種教學(xué)方法[3]。

在巖土工程課程教學(xué)中需要解決的核心問(wèn)題主要有：一是如何培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)分析和解決巖土工程實(shí)際問(wèn)題的能力；二是如何在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生不斷創(chuàng)新的意識(shí)和行動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。針對(duì)這些問(wèn)題，為適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求，同濟(jì)大學(xué)巖土工程課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)模式、教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境等方面，開展了全方位的課程建設(shè)和創(chuàng)新實(shí)踐。在課程教學(xué)中特別重視案例教學(xué)法的應(yīng)用，結(jié)合工程案例講解課本上的理論知識(shí)，介紹現(xiàn)實(shí)工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合典型工程案例開展課程討論，使理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高課堂教學(xué)的效果。

以下主要以同濟(jì)大學(xué)巖土工程核心課程教學(xué)為例進(jìn)行介紹和分析，為同行提供參考。

一、構(gòu)建以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的案例教學(xué)模式

注重理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，結(jié)合工程案例講解課本上的理論知識(shí)，逐步

建立以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以案例教學(xué)為主體的教學(xué)模式。經(jīng)過(guò)多年的探索和教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)過(guò)程中能熟練采用案例啟發(fā)、問(wèn)題探索和專題討論等多種形式開展實(shí)踐教學(xué)，逐步建立以案例教學(xué)為主體的教學(xué)模式。在案例選取時(shí)注重采用“本地化”案例，授課教師在講解時(shí)能夠營(yíng)造出“身臨其境，感同身受”的課堂情境；學(xué)生在授課教師的帶動(dòng)下，也能夠更好地參與到案例的分析中來(lái)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)案例學(xué)習(xí)的興趣，提高案例教學(xué)的效果[4]。通過(guò)對(duì)教學(xué)案例本地化的探索，使課程講授內(nèi)容更具體鮮活。上海及周邊地區(qū)的典型工程案例，如蓮花河畔倒樓事故、地鐵4號(hào)線區(qū)間隧道事故等失敗案例，以及世博500kV地下變電站工程、上海中心超深基坑工程等成功案例均被引入課程教學(xué)中。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于這些教學(xué)案例在現(xiàn)有教科書中并沒(méi)有列入，相關(guān)案例也會(huì)隨著任課教師的工程實(shí)踐不斷更新和調(diào)整，因此，任課教師必須認(rèn)真編寫教案。同時(shí)，教師在課堂講授時(shí)，應(yīng)結(jié)合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，采用圖文并茂的方式進(jìn)行講解。

以下三個(gè)典型案例均為上海地區(qū)的工程案例。結(jié)合這些典型案例講解課本中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并逐漸將相關(guān)案例編寫到教案中。

一是，在講解黏性土的觸變性時(shí)，由于對(duì)黏性土的觸變性認(rèn)識(shí)不足，間歇時(shí)間不夠，實(shí)際工程中多次發(fā)生實(shí)測(cè)承載力與設(shè)計(jì)承載力和地質(zhì)資料提供的計(jì)算值相差甚遠(yuǎn)的案例。典型的有滬西某工程，基礎(chǔ)采用500 mm×500 mm預(yù)制方樁，樁長(zhǎng)46 m（兩節(jié)），樁基持力層為⑤-2層，根據(jù)地質(zhì)資料設(shè)計(jì)要求單樁極限承載力為4 000 kN，該工程前后進(jìn)行三次試驗(yàn)，分別為沉樁后2周、3個(gè)月和6個(gè)月，檢測(cè)結(jié)果表明，直至沉樁6個(gè)月后才達(dá)到設(shè)計(jì)要求。結(jié)合該典型工程案例進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該工程案例進(jìn)行分析，通過(guò)組織討論和引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，使學(xué)生對(duì)黏性土的觸變性以及單樁靜載荷試驗(yàn)間歇時(shí)間的重要性有更深入的理解和認(rèn)識(shí)。

二是，在講解土的壓實(shí)原理時(shí)，實(shí)際工程中因未嚴(yán)格控制含水率而造成壓實(shí)填土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的案例屢見(jiàn)不鮮，其中，較為典型的有發(fā)生在上海奉賢某廠房的工程。施工單位在對(duì)該場(chǎng)地填土進(jìn)行壓實(shí)處理時(shí)，未嚴(yán)格控制含水率，導(dǎo)致暗浜區(qū)回填土的含水率明顯高于最優(yōu)含水率，而壓實(shí)系數(shù)則小于原狀土區(qū)的壓實(shí)系數(shù)，達(dá)不到《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)基礎(chǔ)填土的壓實(shí)度要求。施工單位雖多次提高壓路機(jī)的重量，但部分填土的壓實(shí)系數(shù)依然不能達(dá)標(biāo)。在業(yè)主更換了施工單位后，新接手的施工單位通過(guò)嚴(yán)格控制含水率，很快便滿足了壓實(shí)填土的質(zhì)量要求。針對(duì)該典型工程案例，教師從問(wèn)題的提出、分析、方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施，到最終問(wèn)題的解決等各方面引導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生全面了解解決問(wèn)題的全過(guò)程，并進(jìn)一步理解含水率對(duì)填土壓實(shí)性的影響。

三是，在講解樁基礎(chǔ)的水平承載力時(shí)，城市建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到由于堆載或基坑開挖所引起的土體水平位移現(xiàn)象，土體水平位移會(huì)使鄰近建筑物的樁基礎(chǔ)產(chǎn)生附加內(nèi)力或變形，并可能導(dǎo)致鄰近樁基的破壞而發(fā)生工程事故。比較典型的有2009年6月發(fā)生在上海的某13層樓房整體倒覆事故，其主要原因是由于在緊貼樓房北側(cè)的堆土和緊鄰南側(cè)的地下車庫(kù)基坑開挖的聯(lián)合作用下，所產(chǎn)生的過(guò)大土體側(cè)向位移導(dǎo)致樁基破壞而倒塌。以該案例為背景，引導(dǎo)學(xué)生研究土體水平位移對(duì)鄰近既有樁基承載性狀的影響，并結(jié)合相關(guān)研究成果，在課堂上與學(xué)生一起討論基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和開挖深度對(duì)鄰近樁基承載性狀的影響，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生分析和思考問(wèn)題的積極性。

二、建設(shè)典型教學(xué)案例庫(kù)和開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

與結(jié)構(gòu)、橋梁、道路等其他土木工程專業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)不同，大部分巖土工程只能在施工期間才能看到，施工結(jié)束后即埋于地下，學(xué)生很難有機(jī)會(huì)對(duì)巖土工程問(wèn)題進(jìn)行全過(guò)程的認(rèn)識(shí)?；诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬教學(xué)平臺(tái)對(duì)當(dāng)前巖土工程實(shí)習(xí)教學(xué)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)習(xí)平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)豐富多彩的信息資源[5]，其中包含大量多媒體資料以及對(duì)典型案例的模擬動(dòng)態(tài)演示，相關(guān)的資源庫(kù)還在不斷地?cái)U(kuò)充之中。該平臺(tái)突破了課堂教學(xué)的封閉狀態(tài)，創(chuàng)造了自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的良好環(huán)境，切實(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。

該案例庫(kù)和虛擬平臺(tái)包括前臺(tái)功能和后臺(tái)功能，前臺(tái)功能包括幻燈片展示、網(wǎng)站公告、文章置頂、文章推薦、站內(nèi)搜索、RSS訂閱、網(wǎng)站調(diào)查等多項(xiàng)功能，層次分明，一目了然，能夠滿足訪客的需求。后臺(tái)功能為管理員提供了一個(gè)管理、維護(hù)、更新網(wǎng)站的操作平臺(tái)。管理員通過(guò)密碼登入后臺(tái)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)版塊更新、文章編輯、圖片和FLASH上傳、資料上載、網(wǎng)站數(shù)據(jù)備份、投票管理、訪客留言處理等功能，操作簡(jiǎn)單快捷。該平臺(tái)利用廣大教師長(zhǎng)期在工程第一線積累的素材，搜集了巖土及地下工程方面的施工、設(shè)計(jì)及典型案例資料，涵蓋了巖土工程施工各個(gè)方面的內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行分類整理后，建立了“淺基礎(chǔ)”“深基礎(chǔ)”“地基處理”“基坑支護(hù)”“隧道及地下空間”等五大版塊。各版塊又細(xì)分為多個(gè)子欄目，各個(gè)子欄目通過(guò)詳盡的文字、豐富的圖片和形象的動(dòng)畫等多種手段結(jié)合的方式，對(duì)該項(xiàng)巖土工程施工方法、施工器械和施工過(guò)程等進(jìn)行介紹。

通過(guò)整合各個(gè)分散的巖土工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，輔以科研和工程試驗(yàn)，構(gòu)筑了“知識(shí)學(xué)習(xí)、能力訓(xùn)練、創(chuàng)新精神并重培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，建設(shè)“巖土工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提供基礎(chǔ)型、綜合型和創(chuàng)新型三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，注重實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自主性、探索性和開放性，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的試驗(yàn)技能、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)行開放式管理模式，不僅滿足學(xué)校土木工程專業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求

，還向校內(nèi)外相關(guān)專業(yè)學(xué)生開放，每年有近千名學(xué)生在此進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)，也為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目等科技創(chuàng)新活動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備。

教學(xué)實(shí)踐表明，巖土工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開放教學(xué)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能夠在自主、協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境中充分理解與掌握試驗(yàn)原理與操作要領(lǐng)，達(dá)到了對(duì)學(xué)生試驗(yàn)技能、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的可動(dòng)手性、可設(shè)計(jì)性和可研究性，突出了巖土工程的變異性大以及區(qū)域化和個(gè)體化強(qiáng)等特性。

三、完善以卓越工程師為培養(yǎng)目標(biāo)的教材體系

對(duì)巖土工程課程案例教學(xué)法最早的探索可以上溯至20世紀(jì)60年代，以俞調(diào)梅教授為代表的老一代同濟(jì)巖土人在國(guó)內(nèi)較早地編寫了《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)教材》，后經(jīng)幾代人的不斷修改和更新，該教材至今已進(jìn)行了五版修訂，發(fā)行量接近30萬(wàn)冊(cè)。進(jìn)入21世紀(jì)后，同濟(jì)大學(xué)土力學(xué)和基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理兩門課程均獲得上海市精品課程的榮譽(yù)，多本教材入選國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

為進(jìn)一步適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求，同濟(jì)大學(xué)巖土工程課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期重視課程教學(xué)體系的建設(shè)與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)調(diào)教材建設(shè)要與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)將本學(xué)科的最新科研成果引入教材中，給學(xué)生傳授前沿的專業(yè)知識(shí)和介紹鮮活的工程案例。教材編寫的總體思想是闡明巖土工程的基本分析方法和計(jì)算原理，重視結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范進(jìn)行講解，但又不局限或拘泥于規(guī)范的條文，強(qiáng)調(diào)對(duì)相關(guān)規(guī)范實(shí)質(zhì)精神的理解和把握。經(jīng)過(guò)多年的不斷努力，在師資配備、教材建設(shè)、教學(xué)課件制作等方面都取得了較為顯著的成績(jī)，形成了完整的巖土工程核心課程教材，目前已擁有紙質(zhì)教材、試驗(yàn)指導(dǎo)書、習(xí)題集、電子教材、電子教案、課堂教學(xué)錄像、教學(xué)輔助軟件和案例庫(kù)等內(nèi)容豐富、形式多樣的教學(xué)資源。新編或修編的巖土工程核心課程教材，大多入選國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材或精品課程教材。以土力學(xué)課程為例，新編《土力學(xué)》教材獲上海普通高校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)[6]，在英文班級(jí)采用的教材主要是根據(jù)英文原版教材改編的講義，而在中文班級(jí)則推薦英文經(jīng)典教科書作為課堂教學(xué)的參考教材[7]。這些教材的主要特點(diǎn)是與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，專業(yè)特色鮮明，反映了巖土工程領(lǐng)域的最新成果，有利于拓展學(xué)生的知識(shí)面和培養(yǎng)卓越工程師素養(yǎng)。同時(shí)，結(jié)合土木工程學(xué)院“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，編制了巖土工程核心課程的“課程檔案”，包括中英文課程大綱、知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)體系等內(nèi)容[8]。

四、結(jié)語(yǔ)

在巖土工程課程教學(xué)中采用工程案例教學(xué)法，極大地增強(qiáng)了課堂教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)用性，激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的參與程度，從而提高了教學(xué)的效果，其主要特點(diǎn)有如下幾方面：

在教學(xué)模式上，注重案例教學(xué)法的實(shí)踐，以科研促進(jìn)教學(xué)。將課堂教學(xué)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，將科研成果以典型案例形式有機(jī)融入教學(xué)環(huán)節(jié)中，提升了本科生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力。

在教學(xué)資源上，注重典型案例的選取，凸顯“本地化”特色。選取的工程案例既要能說(shuō)明相關(guān)的理論，又要符合教學(xué)目標(biāo)和要求，增強(qiáng)了案例教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生對(duì)案例學(xué)習(xí)的興趣，提高案例教學(xué)的效果。

在教學(xué)環(huán)境上，注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，以實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)新人才。建設(shè)教學(xué)、科研與工程實(shí)踐并重的高素質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)課題、實(shí)踐和創(chuàng)新訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，搭建了師生互動(dòng)交流平臺(tái)，構(gòu)筑適宜創(chuàng)新人才成長(zhǎng)的環(huán)境，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。參考文獻(xiàn)：

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