地基處理新技術研究生課堂教學模式研究

梁越　王俊杰??

摘要：

文章針對現有教學中存在的一些問題，以地基處理新技術中的強夯法為例，提出一種新的教學思路，即教師引導、學生自主學習和案例教學三者相結合的教學新模式。新模式將以教師為主體轉變為以學生為主體，通過引導學生自主學習，相互合作，讓學生參與教學之中，同時也激發學生學習興趣，最后通過案例分析，將所學知識應用于工程實例，該方法現已應用于實際教學，并取得良好教學效果。

關鍵詞：地基處理；強夯法；案例教學法

中圖分類號：G6432文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2015）02004403

我國地域遼闊，地理、地質條件差別較大，各類軟土地基、特殊土地基分布廣泛。隨著經濟的高速發展以及城市化進程的日益加快，各種基礎工程建設日新月異，相應地對地基處理技術

也提出了新的要求。尤其近些年來，地基處理的新方法、新技術、新理念不斷被提出，地基處理既在原有方法上繼續創新，又不斷將多種地基處理方法綜合，形成復合地基處理技術[1]。地基處理是一門面向水利工程、土木工程以及交通工程等專業供本科以及研究生學習的一門專業課。其主要通過各類地基處理方法對地基土進行加固，用以提高地基土的抗剪強度，降低地基的壓縮性，改善地基的透水特性、動力特性等。地基處理方法多樣，主要包括置換、排水固結、灌入固化物以及振密擠密等。

當前，大學教學目的不僅僅在于學科基本理論和知識的傳授，更在于培養學生應用所學知識解決實際問題的能力。要做到突破傳統的教學重點，由知識傳授轉變為培養學生的終身學習能力以及實際問題處理能力，必須對傳統教學模式進行改革，改變依賴大綱、依賴教科書的教學模式。文章以研究生地基處理新技術[2]課程中強夯法為例，提出教學方法新思路。

一、教學現狀

（一）教學對象

地基處理是土木工程、水利工程學生必修的專業課程，學習該課程需要一定的力學基礎。其授課對象一般是高年級本科生以及部分專業研究生，此時，學生已經掌握較為系統的理論知識，其學習主動性、探索性也要高于低年級

學生，同時該階段的學生大部分已經參加過現場實習，對施工有一定的了解，為新教學方法的實施奠定了基礎。

（二）教學中存在問題

地基處理作為一門專業課，與其他學科相比，有著更強的實踐性，一定程度上而言，其具有“實踐領先于理論”的特點[3]。然而，結合已有教學經驗和學生對該課程的反映，這門課程的教學存在以下幾個問題。

（1）目前，教材中往往重理論而輕實踐，教材大篇幅介紹機理、設計計算方法以及適用條件等。學生由于缺少工程經驗，對教學內容不求甚解，對不同地基的處理方法，只能靠記憶，沒有直觀認識。

（2）查閱目前國內關于地基處理的教材，大部分在每章節后均設置有一定的案例分析，而這些案例往往一直沿用10多年。地基處理作為一門實踐性較強的學科，其技術更替速度較快，這就需要教師能自主選定較新、當前較常用案例，而不僅局限于課本。

（3）傳統的教學內容隨著教學硬件設施的完善，往往只需要根據大綱內容編制PPT，常出現一節課教師讀PPT，學生聽PPT的情況，師生間缺乏互動，學生缺乏思考。

（4）大部分學科成績評價以最終的考試成績為標準，學生對課程學習往往缺少興趣和主動性，習慣于考前強行記憶，依照標準答案答題。

二、教學方法新思路

顯然，當前教學中存在的問題，與素質教育的理念是不相符的，這種填鴨式教學有必要也亟需改善，故此提出教師引導、學生自主學習、案例教學三者相結合的新教學模式。新教學模式以強夯法教學內容為例進行介紹。

（一）強夯法教學內容

強夯法由法國Menard技術公司于1969年首次提出，其一般通過將10～40 t的重錘提升至10～20 m高處使其自由下落，對地基土施加強大的沖擊能，以提高地基土的強度，降低土的壓縮性，改善砂土的抗液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等。強夯法主要用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土以及雜填土等地基[4]。強夯法教學主要內容如表1。

（二）教師引導

教學不只在于教師輸出多少知識，更在于學生能接受多少。所謂教師引導，即“以導為主”的教學思想，其“導”包括引導、啟發，給學生一個正確的學習方向。地基處理中強夯法主要包括六部分內容，根據所提出的教學模式，選取概述、加固機理兩節內容為教師引導環節。

針對概述部分內容，首先在課堂上進行實際強夯法地基處理視頻播放以及強夯法施工過程中圖片展示，讓學生能快速了解強夯法到底是什么，一般有哪些過程等。其次與當地工程項目部聯系，由教師帶隊，對實際的地基強夯施工進行現場參觀、學習，加深對強夯法的直觀認識，并適當對強夯過程以及強夯原理進行講解。通過課內、課外雙重教學，給學生留下深刻印象，為后面的強夯機理分析打下基礎。

機理內容一般是課程的難點，同時也是學生最頭疼的內容。在本節中，以動畫的形式簡單還原土體強夯過程，從三個方面總結闡述土層強夯處理機理：第一，動力密實。多孔隙、粗顆粒、非飽和土強夯處理產生沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實，從而提高地基土強度。非飽和土的夯實過程是土中的氣相（空氣）被擠出的過程，其夯實變形主要由土顆粒的相對位移引起。第二，動力固結。對細顆粒飽和土體進行強夯處理時，巨大的沖擊能量在土中產生很大的應力波，破壞土體的原有結構，使土體局部發生液化并產生許多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結。第三，動力置換。動力置換可分整式置換和樁式置換。整式置換是采用強夯將碎石整體擠入淤泥中，其作用機理類似于換土墊層。樁式置換是通過強夯將碎石填入土中，部分碎石樁（或墩）間隔地夯入軟土中，形成樁式（墩式）的碎石樁（墩），其作用機理類似于振沖法形成的碎石樁，整體形成復合地基。

（三）學生自主學習

地基處理作為土木工程、水利工程學生必修的專業課程，其學習需要一定的力學基礎。其授課對象一般是高年級本科生以及部分專業研究生，此時的學生已經掌握較為系統的理論知識，其學習的主動性、探索性也要高于低年級學生，同時該階段的學生大部分已經參加過現場實習，對施工有一定的了解。

教學新模式中，自主學習是指教師將學生分組，以小組為單位，分派自主學習任務。以強夯法內容為例，將學生分為三組，分別自學設計計算方法、施工工藝與質量檢測，以及工程案例三部分內容。然后將每部分內容細化，如強夯設計計算方法主要包括強夯法設計要點、強夯置換法設計要點，以及降水聯合低能級強夯法設計要點，施工工藝與檢測包括施工機具和設備、施工要點，以及現場觀測與質量檢測，工程案例包括強夯法地基處理工程實例和強夯置換法地基處理工程實例。

各組學生根據分派任務內容分工協作，內容基于書本但不局限于書本，采用PPT以文字、圖片、視頻等方式，將學習的內容以演講的形式進行匯報，其具體實施方案如圖1。

（四）案例教學法

所謂案例教學[5]，是以案例為基礎的一種新的教學方法，通過引導學生案例分析，掌握學科知識并應用于實際工程。案例教學法起源于20世紀20年代，由美國哈佛商學院[6]倡導，現已廣泛用于高中、大學教學中，并取得良好效果。

在經過教師引導、學生自主學習環節后，學生對于強夯法的原理、適用條件有了一定的認識，通過引入案例加深學生對強夯法的主觀認識。教師結合國內外最新的強夯地基處理工程實例，向學生展示強夯的設計過程、施工過程及檢測過程。通過介紹高能強夯法、高真空井點降水+強夯法、其他降水法+強夯法等不同的強夯案例，讓學習了解國內外最新的研究進展，同時鼓勵學生之間、師生之間相互討論，分析最新案例的適用條件，以及各自存在的優缺點，同時預測強夯法發展方向。

三、 結語

授人以魚不如授人以漁，教學目的不僅僅在于傳授知識，更在于引導學生掌握學習知識的方法，如何將所學知識融會貫通，應用于實際工程中。文章針對現有教學中存在的問題，提出教師引導、學生自主學習和案例教學三者相結合的新教學方法，該方法現已應用于教學，并取得良好成效。參考文獻：

[1]鄭剛，龔曉南，謝永利，等.地基處理技術發展綜述[J].土木工程學報，2012（2）：127-146.

[2]王俊杰，唐彤芝，彭劼.地基處理新技術[M].中國水利水電出版社，2013.

[3]章偉，時偉，張明義.案例教學法與地基處理課程教學改革[J].中國冶金教育，2007（4）：37-39.

[4]胡玉定，王燕.強夯法適用范圍的研究[J].施工技術，2009（S1）：223-225.

[5]劉天君.法學案例教學法探究[J].教育探索，2006（3）：81-82.

[6]武亞軍，孫軼.中國情境下的哈佛案例教學法：多案例比較研究[J].管理案例研究與評論，2010（1）：12-25.

Abstract：

Problems existing in teaching were pointed out and a new method of teaching was proposed taking dynamic consolidation of foundation treatment as an example. Teacher guidance， independent study and case teaching method were included in the new teaching method. The main part in teaching was changed from teachers to students. Students learning interests were aroused and they can participate in teaching by the guidance of teachers. In the link of case teaching， students can use their knowledge in project cases. The method had been applied in teaching and it achieved good teaching effect.

Keywords： foundation treatment； dynamic consolidation； case teaching

（編輯周沫）