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地下结构工程课程教学方法研究

2013-04-02夏红兵

滁州学院学报 2013年5期
关键词:课程设计结构工程

夏红兵

随着我国国民经济的快速发展,高速公路、城市地铁、大型跨江跨海大桥基坑围护、地下商业街等地下工程都得到高速发展,地下建筑结构形式越来越复杂,地下建筑结构设计、施工及稳定性控制等相关的新理论、新技术、新装备、新设计不断出现,因此我国急需一大批高素质地下结构工程专业人才来继承和光大地下结构工程理论与实践。然而,我国高校地下建筑结构课程教学跟不上地下工程建设迅速发展速度,需要对课程教学进行改革、达到提高教学质量这一目的是广大教育工作者和研究者关心的课题。

1 地下建筑结构课程特点

地下建筑结构[1 , 2]作为岩土与地下工程的专业课,具有以下特点:

1.1 理论性强

地下建筑结构是建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、地下工程等专业合并的土木工程专业主干课程之一。 地下建筑结构课程涉及到土力学、结构力学、岩石力学、流体力学、土木工程施工等专业知识,因此学好这门课程需要扎实的力学理论基础。

1.2 综合性强

地下建筑结构课程分为浅埋式结构、附健式地下结构、沉井与沉箱结构、地下连续墙结构、盾构法隧道结构、沉管结构、基坑围护结构、顶管与管幕结构,这些地下结构用途涉及交通隧道、矿山建设、市政工程、人防工程、地下工厂、桥梁基础等,每一项工程一般要经过勘察、设计和施工三阶段,需要运用工程地质、水文地质、工程测量、工程设计、建筑材料、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域相关技术,可见地下建筑结构综合性强。

1.3 实践性强

地下建筑结构的发展不仅需要丰富的理论知识与科学实验作为指导,也要依靠大量工程实践积累。由于有些客观情况过于复杂,难以全面地进行室内实验、现场测试及理论分析。如隧道衬砌受力和变形随时间变化规律,至今需要借鉴工程经验进行类比分析与判断,这些经验需要长时间的积累,对各类地下结构性质有深入的了解。基于此,对地下建筑结构的学习内容也提出了更高的要求,从而使学生的实践能力得到提高。

2 地下工程结构现行教学存在的问题

随着我国经济的快速发展,地下工程规模越来越大,地下工程结构设计与施工过程中遇到的问题愈发复杂,由此对地下工程结构课程的教学[3]提出了更高的要求。然而,地下结构工程课程作为培养从事地下结构工程技术人才的专业基础课程,无论是教学内容、教学方法以及考核方式等方面都难以适应地下工程发展的需求,学生掌握的相关知识难以满足地下工程建设发展的需求。目前,地下工程结构课程教学存在如下问题。

2.1 教学方法单一

基于地下工程结构课程综合性强这一特点,多媒体教学较原来的单纯的板书及挂图教学提高了教学效果,但是,即使是多媒体,还是有些内容表述不详细,比如大型沉井施工过程、大型基坑围护结构的锚索施工技术等实践性很强的内容,很难在课堂上讲解清楚。

2.2 授课内容滞后

随着地下结构工程规模的不断扩大、新的专利、施工技术不断涌现,因而要求现在教材及授课内容同步更新,但所授知识跟不上工程技术的发展,导致授课内容落后。

3 地下建筑结构课程教学改革

在教学中,为提高学生学习兴趣,让学生牢固掌握地下结构工程的基本概念、基本理论和方法、成熟的地下结构工程成果与观点并及时跟踪本门学科的最新发展动态,必须在课堂教学内容[4]、课堂教学方式、实践教学方式及课程设计上进行改革。

3.1 精选教学内容

一般地下结构工程教材涉及地下结构工程的基本概念、基本理论和方法、成熟的地下结构工程成果与观点。教材介绍的地下结构工程形式较全面,但由于各个学校专业设置的课程情况不同,由此造成不同课程间讲授的内容有所重复。譬如基坑围护结构在深基坑围护中讲授;地下连续墙结构在深基坑围护中也讲授;隧道结构在岩石力学中也有讲授。根据安徽理工大学岩土专业的课程设置,优化地下结构工程的教学内容,从而避免了不同课程间的重复,提高了教学效率。

3.2 教学方式的多样性

在教学过程中,应发挥板书教学的优势,如经典理论知识的讲解、简单且重要公式的推导应采用板书的方法讲解。但讲授地下结构工程现场施工,仅按课本讲课,不仅会使学生难于理解而且会让学生产生照本宣科的感觉,使原本丰富多彩的课程内容变得枯燥无味,学生易产生厌学情绪。因此,为提高地下结构工程教学的效果和效率,丰富教学内容,提高学生学习兴趣,应提前在网络上收集再精选一些相关最新的施工现场、新设备、新工艺图片与视频,用多媒体直观、形象地展现出来,方便学生掌握各类地下结构工程施工内容、施工方法,由此能节省大量时间,提高课堂效率。通过使用静态与动态相结合的教学方法,极大地激发学生学习地下结构工程课程的兴趣。

3.3 实践教学方式的改进

充分发挥地下工程结构教学实习基地的作用,注重学生实践性学习,培养学生理论联系实际和分析与解决问题的能力。在教学中充分利用实际工程进行现场教学,使学生不但掌握教学内容,还使他们提前接触生产实际,掌握一些在课堂上学不到的知识,为他们走向社会奠定坚实的基础。在实习前,将实习内容制作成录像,让学生观看现场录像,这样做一方面克服了学生多、不方便到现场参观的矛盾,另一方面,到离教学点比较近的施工现场参观,适当增加现场教学机会,带着问题、课题与重点到一线,增强他们的对地下结构的直观认识及整体认识。从而使学生在以后的工作实践中,养成具有良好的工程意识和工程思维模式,尽快找到处理工程问题的办法,并且通过观看录像,例如,超级工程视频中,有关地下结构工程的视频就较多,如北京地铁一号线的施工。事先全面地了解了各地下结构工程施工方法,使得学生有身临其境的感觉,激发学习兴趣。

在教学中,通过讲解与分析大量失败的工程实例,能够训练和培养学生对工程问题复杂性和工程计算理论的科学性和严肃性的认识,从中指出失败原因。例如杭州地铁坍塌事故、宜万铁路野三关隧道突水事故、广州海珠城基坑坍塌事故,有些是施工前预计不足、有些是理论储备不足、有些是设计存在缺陷造成的,有些是施工中人为造成的,工程事故往往造成人员伤亡、巨大财产损失,所以有必要在课程教学过程当中引入这些工程案例,增强学生严谨工程观。

3.4 课程设计的改进

地下结构工程课程设计是检验和锻炼学生处理实际问题的有效途径,为使同学们处理实际问题能力得到有效提高,结合目前熟知的工程,或针对现场参观的课题,做课程设计,做到每个学生一个题目。学生课程设计做好后,再让学生对照工程建设的实际设计成果,找出自己所做课程设计的不足点,并针对自己的不足做出改进。通过课程设计,极大提升了学生对实际地下工程结构的理解与认识。

4 结论

通过课堂教学模式的改革,学生认识到地下结构工程课程是一门与实际联系相当密切的学科,提高了学生学习该课程的兴趣。通过教学实践方式的改进,学生不仅懂得地下结构工程的基本理论,而且对地下结构工程施工有了具体的认识。通过让学生到定点实习基地实习,加强了学生与实际地下结构工程接触的机会。通过课程设计方法的改进,让学生提前接触现场实际,具体掌握设计方法。

[参 考 文 献]

[1] 龚维明,童小东,缪林昌,等. 地下结构工程南京[M].南京:东南大学出版社, 2004 .

[2] 朱合华. 地下建筑结构(第2版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[3] 陈国庆,查凤妹,刘梁.《地下结构工程》研究生课程创新能力培养[J].教育教学论坛,2013(2).

[4] 邱洪兴,李爱群,冯健.创建土木工程品牌专业的探索[J].高等建筑教育,2006(3).

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