基礎工程課程教學改革探索

摘 要：基礎工程是土木工程專業的主干課程，綜合性、理論性、實踐性較強。分析了當前基礎工程教材、教學內容、方法等方面存在的問題，探索改進基礎工程課程的教學方法，強調概念教學，重視野外實習、課程設計等實踐環節，培養學生獨立思考與解決實際問題的能力，以提高基礎工程教學質量。

關鍵詞：基礎工程；教學改革；概念教學；實踐教學

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）10-0068-03

基礎工程是研究基礎或包含基礎的地下結構設計、施工的一門應用科學，也叫做基礎工程學[1-2]。基礎工程是上部結構工程的一部分，也是下部地基基礎工程的一部分。本質上講，它是土力學理論的延續與應用，是土木工程、水利工程等專業的必修課。這門課程涉及工程地質學、巖土力學、材料力學、彈性力學、結構力學、鋼筋混凝土結構等專業課程，同時涉及了各種現行規范，綜合性、理論性、實踐性很強。另外，隨著科學技術的飛速發展，這一領域出現了許多新理論、新技術、新材料，知識更新很快。以傳統教學方法為基礎，考慮授課內容、授課對象變化，以及兼顧時代發展特征，如何做好教學工作，值得深思。為了實現教學目標，讓學生真正掌握知識，并且付諸實踐，必須不斷進行教學改革探索。

一、教學內容改革

（一）教材存在的問題

原來土木工程專業招生分工民建、巖土、橋隧、防災減災等方向，各大高校按照學科特色，教學有所側重。隨著高等教育體制改革，現在教育強調寬口徑、厚基礎，基礎工程理論課教學由原來的48學時減少到32學時，但是實際教學內容并沒有減少，加上知識更新，實際教學內容反而更多了。

筆者根據求學、教課、工程實踐，發現基礎工程教學內容存在下列問題：（1）教材知識面相對較窄，不能及時參閱主要現行規范進行修改及引入新的基礎工程設計理論與技術。尤其是改革開放以來，我國基礎設施建設進入白熱化階段，如三峽工程、南水北調、西氣東輸、青藏鐵路等一批生命線工程誕生了大量新的理論與方法，但是課本中卻很少見到這些內容。（2）教材編寫出現兩個極端，要么越編越厚，所有的規范、工程實例都羅列進去，沖淡了中心思想；要么越編越薄，一些經典公式只有結論，如彈性地基上梁的分析。（3）學時過少。由表1知，我國同濟大學等高校授課45學時，美國德州大學（奧斯汀）42學時，顯然西北農林科技大學32學時偏少，出現了教學內容增多與課時減少之間的矛盾[3]。這種現象在全國高校中都比較普遍，應該引起相關高校的高度關注。新課改要求壓縮學時，但像基礎工程這樣的主干課程學時不宜再減少，否則無法完成教學大綱要求。（4）部分課本為了節省紙張，字號太小，圖紙與表格太少。有很多內容可以選用相應圖紙或實物照片來表達，簡單明了，文字敘述很麻煩，而且經常詞不達意。（5）教材中經常需要羅列一些規范條目，建議每條另起一行，醒目且便于記憶，不要都放在一起。

表1 典型大學基礎工程課程理論課時間對比表

（二）優選教材

教材是教學內容的根本，是學生獲取知識的主要途徑。針對上述問題，學校教研室選取教材的主要依據是：（1）教材內容具有系統性、連貫性，規定學時與教學學時近似一致。（2）融入最新主要規范。（3）原理闡述清楚，圖文并茂，思考題與習題難易適中。通過反復比較，最終確定為趙明華的《基礎工程》。

因為學時有限，教材中的內容還應該結合專業特色適當精簡，突出重點。地基勘察、特殊土地基與特殊基礎、地基處理等內容在土木工程地質、土力學、巖體力學等課程中有所介紹，所以此處略講，重點是淺基礎、樁基、基坑設計理論與施工方法。

二、教學方法改革

（一）倡導概念教學

一般而言，科學概念是客觀事物的本質特征與共同屬性在人腦中的反映，是人們觀察、實驗與思考的結果，是一種抽象。大學生雖然具有了基本的學習方法與思維方式，但是往往由于極少參與生產實踐，短時間內難以理解生產過程中一些簡單概念。所以，教師在講解過程中必須講明白科學概念的定義、內涵和外延。因為一般人們的學習要經歷4個過程：（1）領會：知道有這么回

事，大致了解；（2）運用：憑借基本理解，把所學的公式、術語、概念、定理等用于解決一些理論問題或者實際生產、生活問題；（3）完善：完全理解定義本身，內涵，并且理論聯系實際在解決問題中懂得概念的外延；（4）拓展：靈活運用，能夠具體問題具體分析。

根據基礎工程課程特點，筆者建議從3個方面實施概念教學：（1）增加實例，加強學生感性認識。人們頭腦中能夠形成一個概念，通常是感性認識的結果。大學在學習這門課程之前，往往對若干事物存在前概念。其中一些基于生活直覺的前概念，往往會干擾人們接受新事物。所以，教師應該盡可能多地介紹自己的生產、生活經驗，填補學生的感性認識盲區，使學生盡快進入課程學習環境中來。（2）加強觀察實驗。觀察實驗是學生獲取感性認識的重要渠道，講師在演示實驗時，要利用豐富的教學語言打動學生，使科學概念與實物聯系起來，避免空對空。（3）引導學生多參與實踐：任何理論或科學概念本身，必然來自于實踐。教師應該引導學生多參與實踐，只有通過實踐，學生才能真正理解概念的內涵與外延，才能真正理論聯系實際解決問題，才能把所學知識用活。

基礎工程課程內容繁多，加之涉及大量的公式，學生們往往感覺無從下手。為了減輕學生負擔，筆者嘗試概念教學，取得了一些成果。比如，連續基礎內力計算、結構設計相對難學，在講解柱下條形基礎之前，要闡述明白地基—基礎—上部結構共同作用的概念，以及Winkler地基模型、彈性半無限空間地基模型、有限壓縮層地基模型等基本地基模型。靜定分析法與倒梁法不考慮共同作用，僅僅考慮靜力平衡，而彈性地基梁法則考慮了地基—基礎的相互作用。柱下十字交叉基礎只不過是雙向條形基礎，筏板基礎只不過是基底面積增大的獨立基礎或條基。所以，以基本概念為出發點，逐層遞進，依次類推，而不要把精力都放在繁瑣的公式推導上，這樣能夠起到事半功倍的效果。即，介紹清楚基本概念，讓學生在頭腦中形成知識網絡，培養學生知識遷移的能力，而不要孤立地進行“滿堂灌”或“填鴨式”教育。

（二）結合多媒體網絡教學

傳統教學方法是用板書，比較適合數理邏輯方面要求較高的課程，如高等數學中微積分公式的推演等。但是基礎工程是一門專業課，更加強調實踐應用，強調感性認識。目前，教學大綱規定的課時很少，利用多媒體網絡等，圖文并茂，同時刺激學生多種感覺器官，能夠達到很好的教學效果。在教學過程中，可以精選一些案例，如教師本人參與的一些地基基礎工程科研資料，做成電子課件。必要時，可以做一些動畫過程，如地基基礎的破壞，地基處理過程，或者放映一些地基處理、基礎施工的錄像，可以把漫長的現場施工過程濃縮在幾十分鐘之內，能夠讓學生有身臨其境的感覺，便于學生消化吸收。另外，現在網絡技術普及了，可以把一些課件、備課資料、視頻等資料上傳到校園網，把第一課堂做廣義延伸，便于學生及時復習，鞏固課堂知識。

不過，具體使用多媒體網絡等工具，應該注意以下問題：（1）教師過分依賴多媒體，板書極少。多媒體課件放映速度很快，比較適合具象的事物，如基礎類型、材料、埋深，減輕不均勻沉降的措施，地基—基礎—上部結構的共同作用，地基處理等。板書比較適合抽象的事物，如基礎設計的力學原理與數學公式的推演等。二者應該互相結合，互相補充。（2）教學語言與手勢不夠豐富。教學過程中，應該加強備課，不能以多媒體、網絡等工具代替教學語言與手勢，照本宣科更不可取。講解過程中，可以適當穿插一些親身項目經歷，培養學生的學習興趣，調動其積極性，讓其能夠主動求知求學。（3）PPT制作要簡明扼要，傳達清晰的思想，背景不要搞得花里胡哨，最好用單一顏色。字體和圖形顏色最好不要超過兩種。字號大小要適當，多用圖表，少用文字。適當做一些動畫，不要整篇都是動畫，讓人眼花繚亂，學生不容易把握主題。

（三）野外實習，重視實踐教學

筆者曾經就巖土工程專業討論過理論與實踐的關系[4]，清華大學李廣信教授甚至提出，有志于從事巖土工程和巖土力學工作的青年學者們應當走一條什么樣的研究道路，才能不浪費自己的才華和精力，從而在此學科中作出自己的貢獻[5]。李老師的話是中肯的，也是非常嚴肅的。任何理論都來源于實踐，實踐是檢驗真理的唯一標準。基礎工程作為一門綜合性與實踐性很強的專業課，必須讓學生盡可能地參與一些實踐活動。

相對于理論教學而言，實踐教學是教學過程中最薄弱的環節，存在以下一些問題：（1）實踐基地是流動的，楊凌遠離大城市，基本建設強度中等偏下。兩節課的實踐教學往往就近處理，很難看到大型基坑開挖支護、大型樁基施工場景。目前的實踐教學條件是有限的，學生的感性認識不強。（2）實踐教學時間很短，學校安排了兩節課的認識實習，國內還有很多學校根本沒有實習機會。（3）實踐教學組織管理制度不完善，沒有切實可行的考核辦法，教師學生態度上不重視。由于各方面的因素，特別是在基礎工程實踐教學過程中，難以做到以學生為主體，導致學生走馬觀花，沒有達到實習目的。（4）部分教師缺乏現場工作經驗。改革開放以來，我國高等教育大量擴招，本科生、碩士、博士招生規模逐年遞增，但是培養質量有一定程度下降。尤其是研究生培養過程中，很多研究生怕吃苦，不愿意下實驗室，也不愿意上工地，更愿意坐在電腦前編制一些程序，結果書本上談得頭頭是道，可是實際上卻解決不了什么問題。建議這樣的教師應該多實習，多補補課。

基礎工程實際上是土力學與地基基礎工程中的第三個序列，強調基礎設計與施工，強調知識融合與實際應用，強調學生解決實際問題的能力。我國幅員遼闊，巖土水種類很多，地質環境非常復雜，即使相同的上部結構，基礎結構與形式也不可能完全相同。應該讓學生認識到，基礎工程是一門半經驗半科學的課程，必須掌握好基本原理，具體情況具體分析。總之，應該讓學生盡可能多地接觸一些工程實際，培養學生的實踐能力，使學生對基礎工程這門課程有一個全面、正確、合理的認識。

（四）課程設計，強調理論應用

實踐教學是高等教育中培養學生工程素質與科學素養的一個重要環節，在培養學生動手能力、獨立思考與解決實際問題方面具有無法替代的作用[6]。課程設計，實際上也是一個重要的實踐教學環節，同時也很好地鞏固了理論知識。當前教育實行的是大土木教育，所以基礎工程課本涵蓋內容相對比較廣泛：地基勘察，淺基礎、連續基礎、樁基礎設計，基坑工程，地基處理，抗震基礎等。但是實際上各大高校有所側重，所以建議高校應該結合實際辦學特色，選用某一章節作為課程設計內容。

目前，課程設計中存在一些問題：（1）只會對著書本照葫蘆畫瓢，硬性計算，不查閱規范，或者規范略微變動，不知公式含義。（2）不理解設計背景與要解決的實際問題，不去對比分析經濟、技術、環境指標。（3）不能把地質資料與設計資料結合起來分析。（4）基礎設計不符合行業規范要求。（5）基礎選型與構造配筋舍簡求繁，圖紙亂七八糟，錯誤百出。類似這些問題暴露出學生沒有理解地基基礎設計的基本原理、復雜公式的字母含義，缺乏對主要現行規范的理解，以及缺乏解決實際問題的能力。

為了搞好課程設計，鞏固理論知識，需要采取若干措施：（1）可以安排新教師與經驗豐富的老教師一起合

作課程設計，發揮老教師“傳、幫、帶”的模范作用。（2）缺乏實踐經驗的教師寒暑假多到工地實習，提高自身能力。（3）課程設計宜安排在課程結束后1—2周，不要安排到第二學期或集中到大四，時間一長，學生都忘記了。（4）課程設計實際上是對理論課的系統回顧與應用，教師應該交代清楚設計涉及的理論知識，闡明基本原理。（5）對于學生課程設計中遇到的問題，即時答疑。

（五）全程考核，夯實基礎知識

基礎工程與其他專業課相比，差別很大。這門課程不僅理論性很強，而且涉及實驗、野外認識實習、課程設計等內容，綜合性與實踐性也很強。所以，應該進行全程考核。一些高校雖然開設了基礎工程這門課程，或缺乏實驗儀器，或缺乏師資，往往只有理論課教學，顯然這是遠遠不夠的。要嚴格要求學生，不送人情分。現在雖然進行了教學體制改革，仍然存在很多不合理的地方，有些教師為了獲得評教高分，對一些學生睜一只眼，閉一只眼，往往考試或課程設計不合格的學生也蒙混過關了。結果學生一參加工作，到了現場什么也不會干。這樣做，其實不是幫學生，而是害學生。教師、學生都應該認識到這一點，切實從我做起，從自身小事做起，各負其責，認真完成本職工作。

基礎工程教學要實行全程考核。期末總成績包含平時成績（考勤、實驗、作業）與期末考試成績；實踐成績包含考勤、野外實習表現、課程設計成績。教育的根本目的在于培養學生動手操作能力，培養學生獨立思考與解決實際問題的能力，所以教學必須重視過程，而不能簡單地看結果了事。當前，受社會不良習氣的影響，部分教師學生都很浮躁，功利主義在大學蔓延開來，背離了大學培養人才、追求真理、社會服務、文化傳承的本質與初衷。

三、結論

第一，基礎工程是土木工程專業的一門主干課，綜合性、理論性、實踐性都很強。教材知識面相對較窄，建議引入主要的現行規范，融入改革開放以來我國在基礎設施建設方面取得的新理論、新技術、新方法，闡述清楚基礎工程涉及的基本原理、方法，適當增加學時，優選教材，優化教學內容，做到教學過程突出重點，便于學生掌握。

第二，基礎工程是一門半理論半經驗的學科，與土力學一脈相承，涉及概念很多，力學原理與數學計算相對繁瑣，是學生學習感到困難最主要的原因。在教學過程中，建議倡導概念教學，讓學生在頭腦中形成知識網絡，不要死記硬背；建議采取板書結合多媒體網絡教學，各取所長，尤其要重視野外實習、課程設計等環節，做到全程考核，激發學生的求知欲，激勵學生自學，培養學生獨立思考，解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]周景星，王洪瑾，虞石民等.基礎工程[M].北京：清華大

學出版社，2001.

[2]趙明華，徐學燕.基礎工程[M].北京：高等教育出版社，

2012.

[3]王東元，毛毳，趙建軍等.中美基礎工程課程和教學方法

比較[J].高等建筑教育，2011，（5）.

[4]侯天順，楊秀娟，張寬地.土力學課堂教學若干問題的反

思[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2012，（9）.

[5]李廣信.關于土力學理論發展的一些看法[J].巖土工程

學報，1991，（5）.

[6]代國忠，史貴才，吳曉楓.“土力學與基礎工程”課程建設

與教學改革探索[J].長春理工大學學報：社會科學版，

2009，（6）.