地基與基礎工程課程案例式教學改革探討

王博++劉志強++梁恒昌?í?

摘要：在總結地基與基礎工程課程教學改革現狀的基礎上，分析了地基與基礎工程課程課堂教學中存在的典型問題，并以課程案例式教學法為著眼點，提出了課程教改思路和具體實施方案。

關鍵詞：地基與基礎工程；教學改革；案例教學法；案例設計

中圖分類號：G6420；TU4文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2016）04008604

地基與基礎工程課程是土木工程專業學生必修的專業主干課程，課程涉及工程力學、彈性力學、巖土力學、工程地質與水文地質等基礎學科的知識，是一門注重應用和實踐性很強的課程[1]。近年來，為了提高教學質量，培養學生的專業素質與工程實踐能力，許多學者就地基與基礎工程課程教學方法和模式進行了有益的探索和實踐。巨玉文等[2]提出在教學過程中引入工程實例、強化課程設計、改革考試方法。程曄等[3]提出基礎工程課程設計要重視手算與電算相結合，增加答辯以及學生考核環節。代國忠等[4]提出實施精講多練、課堂討論、實例剖析、電教輔助的教學方法。趙志峰等[5]將先行組織者同案例教學相結合，提出利用先行案例組織基礎工程課堂教學。王月香等[6]針對建筑工程方向的課程特點，系統探討了地基與基礎工程課程的教學內容和方法，提出教學中要明確概念，強調思路，注重復習。王秋生[7]重點探討了基礎工程中規范性條文的講解方法、課程設計實踐和全過程考核模式。胡萍等[8]提出在地基與基礎工程課程教學中實施互動式教學，加強實踐教學，注重提高教師自身水平。課程教學是知識傳授、能力和素質培養的主戰場，但課堂的時間是有限的，如何高效利用課堂時間，是一項長期而艱巨的任務。

一、地基與基礎工程課程教學存在的問題

（一）教學內容增多而教學課時減少

隨著學科和工程技術的不斷發展，地基與基礎工程領域新理論、新方法、新工藝不斷涌現，為適應 “拓寬專業口徑”的人才培養需求，地基與基礎工程課程的教學內容也在不斷增加。然而隨著高校教育改革的實施，各課程的教學學時卻在壓縮。目前中國礦業大學土木工程專業2012版培養方案中地基與基礎工程課時僅為32學時，要滿足課程基本內容的教學已非常緊張，“滿堂灌”現象較為普遍，枯燥無趣的課堂嚴重影響了學生學習的積極性和對知識的掌握。

（二）課程內容多樣而教學方式單一

地基與基礎工程課程內容不僅涉及建筑工程、道路工程、橋梁工程、水利水電工程等多個工程領域，還包括大量的規范性條文和公式，課程內容復雜多樣，應根據不同的教學內容選取適宜的教學方式或手段。然而，現在高校中大多采用的仍然是傳統的“教師講授、學生作業”模式，啟發互動式、研討式等教學模式較少，學生機械地接受教師灌輸的知識，學習缺乏主動性，教學效率難以提高。

（三）課堂教學與工程實踐嚴重脫節

地基與基礎工程是一門實踐性和應用性很強的課程，只有與工程實踐密切聯系才能講好和學好這門課，這就要求一方面授課教師除了具備扎實的理論知識外，還應該具有很強的實踐經驗，做到理論和實踐相結合；另一方面學生學習過程中不能單靠想象，應該讓學生多接觸工程實際，將所學知識融入到工程實際中去。然而，由于現場條件和課時的限制，課程教學過程中實踐部分涉及的較少。學生學習過程中常感到課程內容比較抽象，不易理解和掌握。學過之后又不能運用所學知識解決實際問題，學生缺乏成就感和學習熱情。

（四）教材等教學材料更新滯后

雖然現在基礎工程方面的教材或著作很多，但教材或著作質量參差不齊，由于缺乏規范的編寫機制，加上工程領域的廣泛性，各教材所涵蓋的知識點也不夠完善，對于基礎工程學科或工程領域最新的理論、方法及施工工藝更新滯后。隨著計算機多媒體技術的普及，目前絕大多數大學課程都會采用PPT授課，準備課程PPT教師的工作量大增，往往翻幾番，一些教師為了減輕自己負擔，對課程PPT內容的更新不夠及時，或疏于收集最新的教學素材，一定程度上也限制了課程教學質量的提高。

二、地基與基礎工程課程案例式教學的優勢

所謂案例教學，并不是教師在課堂教學中為說明一定的理論或概念進行的舉例分析，而是一種開放式、互動式的新型教學方式[9]。地基與基礎工程課程案例式教學是指把典型的工程案例引入課堂教學環節中，由案例作為教學材料，結合教學主題，通過討論、問答等師生互動的教學過程，讓學生了解與教學主題相關的基本原理、基本概念和計算方法，培養學生解決實際問題能力的一種教學方法。

地基與基礎工程課程中采用案例式教學，與傳統教學方式相比，具有獨特的優勢：一是有利于提高學生分析和解決實際工程問題的能力，案例式教學以實際工程問題為中心，將教材上提供的知識緊密與案例問題聯系，注重引導學生通過對案例的分析、演繹、推導、歸納，掌握分析和解決實際問題的方法與思路，在這一過程中掌握相關基礎知識，以及自我綜合運用所學知識、經驗分析和解決問題的能力。二是有利于促進學生學習主動性和自立性的發揮，區別于傳統的注入式教學方式，案例式教學是一種動態的、開放的教學方式，案例式教學倡導學生積極參與案例的討論與交流，調動學生的主觀能動性；案例式教學的解答是開放的、多樣的，學生通過收集各方面的資料和信息，以個體獨立或小組合作的方式做出分析和判斷，積極尋找多種解答，在尋找問題最優解答的過程中培養和形成創造性思維。

地基與基礎工課程涵蓋地基勘察、淺基礎、連續基礎、樁基礎與基坑工程等內容，工程背景豐富，只有結合實際工程案例才能將相關知識講得生動、形象，才能調動學生學習熱情及對專業的興趣。案例式教學是一種啟發式的教學方法，可以在地基與基礎工程課程理論教學與工程實踐之間架設一座橋梁，既豐富學生的理論知識，也增強學生的工程實踐能力，為后續課程設計和畢業設計做好銜接，為今后的工作打下扎實基礎。教師投入精力探索地基與基礎工程課程的案例教學改革是很有必要的。

三、地基與基礎工程課程案例式教學改革思路

一般而言，案例教學要經過事先周密的策劃和準備，要指導學生提前閱讀案例，組織學生開展討論，形成反復的互動與交流。同時案例教學還應與理論教學結合，通過各種信息、知識、經驗、觀點的碰撞來啟示理論和啟迪思維。為更好地完成地基與基礎工程課程教學任務，地基與基礎工程課程案例式教學應重視以下幾方面的工作：

（一）地基與基礎工程課程教學案例庫建設

要想使案例式教學法在地基與基礎工程課程教學中得以順利開展，首先要通過文獻檢索和現場調研等對具有代表性、典型性的工程案例進行收集、整理與設計。根據學校本科生培養方案和工程的實際需求，圍繞課堂教學案例、課外研討案例和自我實踐案例三個類型，構建地基與基礎工程課程的教學案例庫（如圖1所示）。案例選取與設計應遵循真實性、規范性、超前性與實用性的原則[10]，同時應將教學內容融入案例之中，做好案例的選取與設計[11]。

如圖1所示，在實際的案例庫建設中，教師應根據課程教學的重點、難點內容，如對地基承載力容許值修正時水土合算與水土分算的選擇、軟弱下臥層驗算方法等內容補充案例，對新老規范中地基承載力驗算、考慮地基土凍脹性確定基礎最小埋深等內容增加對比講解案例；針對不同專業學生補充相關行業的課程設計案例，比如為工民建專業的學生設置剛性基礎（無筋擴展基礎）、柔性基礎（條形基礎、十字交叉基礎、筏板基礎等）、多種形式淺基礎等案例；為交通土建專業學生設置樁基礎、沉井基礎、橋墩基礎設計與驗算等案例。同時，突出學校專業培養特色，為礦山建設與城市地下工程專業學生設置人工凍結施工技術，如凍結法鑿井、地鐵聯絡通道施工、基坑圍護、工程搶險等工程技術案例。

（二）案例式教學方法研究

在吸收、借鑒國內外知名高校相關專業、教師的案例教學方法和經驗的基礎上，合理設計和精心組織案例式教學過程。根據教學內容和學生特點將研討法、質疑法、提示法等融于教學過程之中，通過案例的引入、案例分析和討論、歸納總結、練習作業等環節，充分調動學生思維，培養學生從不同視角分析問題的能力，以實現案例式教學的目標。

不同的教學內容、案例、學生，應有不同的教學方法，這里結合圖2介紹一些筆者在地基與基礎工程課程教學改革中的探索和體會。首先，根據不同的案例類型，分別在課堂教學的課前、課中及課后供學生使用，提前布置案例引導學生了解授課內容，帶著疑問進入課堂教學。其次，在課堂教學中，通過基本概念、方法等知識點的講解，引導學生進行融入案例的分析與討論，先理論后實踐，理解教學的重點和難點內容。最后，課堂時間是有限的，通過學生學習興趣的培養和學習主動性的調動，要求學生課后學習自我實踐案例和課后研討案例，一方面鍛煉學生獨立解決問題的能力，另一方面通過分小組完成大作業，提高學生相互溝通與合作的能力，并最終掌握正確分析、解決問題的思路與方法。

（三）案例式教學實踐

案例式教學與目前課程條件的有效融合是案例式教學方法的難點。在實踐中，筆者首先利用部分學時進行案例式教學實踐探索，設置了研討課，對典型的設計和工程事故案例進行講評，與學生充分討論與交流。對不同專業方向的學生分小組布置了與專業方向相關的課外研討案例，如工民建方向側重建筑基礎設計，城市地下工程方向側重基坑圍護設計等，并設置小組答辯環節，對學生新穎的見解給予充分的肯定。將課堂討論、小組答辯等環節納入課程評價，實施學習過程考核，注重對學生綜合能力和創新能力的考查等等。根據學生學習效果和反饋，進一步完善案例教學講授形式、教學教案和考核評價方法。對于成熟的教學案例庫，建立基于web技術或MOOCs的案例教學資源平臺，實現教學資源的整合與共享。在這些平臺上，學生不僅可以與教師和其他學習者進行交流，還可以對所學知識進行復習和鞏固，提高學習效率和質量。

四、案例式教學改革實施效果

以中國礦業大學青年教師教改項目“地基與基礎工程課程案例式教學體系建設與實踐”研究為基礎，在為土木工程專業2011級、2012級學生講授地基與基礎工課程時進行了案例式教學的實踐探索。針對后續課程設計和畢業設計設置的教學設計或研討案例，使學生面對設計題目不再“一頭霧水”，知道從何處著手查資料、找規范；以施工現場視頻、施工機械圖片等組成的施工工藝和方法案例，增加了學生對工程實際的感性認識，在組織暑期實習時學生對“成槽機”“泥漿池”等已不再陌生；研討課上，雖然剛開始學生有些拘謹，但下課鈴響時學生還在爭相發言。通過案例式教學實踐，一些案例、課堂組織形式獲得了參與學生的認可，學生在面對后續課程設計和實習現場時變得更自信。

五、結語

筆者結合自己講授地基與基礎工程課程的實踐經驗，提出了該門課程中存在的問題，探討了基于案例教學法的地基與基礎工程課程教學改革實施思路和方案。由于目前課程時間安排和師資配備等原因，有些想法暫時還很難實現，需要授課教師投入大量的精力以及良好的團隊協作。努力培養土木工程專業學生地基與基礎工程應用能力，逐步建立科學合理的課程教學體系是地基與基礎工程課程教學改革與實踐的最終目標，需要也值得作進一步的探索。參考文獻：

[1]周景星， 李廣信， 張建紅等. 基礎工程（第3版）[M]. 北京： 清華大學出版社， 2015.

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[3]程曄， 艾軍. 土木工程專業基礎工程課程設計的實踐與改革探索[J]. 高等建筑教育， 2006， 15（3）： 99-101.

[4]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]. 長春工程學院學報：社會科學版， 2009， 22（6）：1028-1030.

[5]趙志峰， 邵光輝， 張婷. 先行案例在基礎工程教學中的應用[J]. 高等建筑教育， 2009， 18（2）： 69-71.

[6]王月香， 顧歡達. 建筑工程方向基礎工程課程教學初探[J]. 高等建筑教育， 2010， 19（5）： 91-93.

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[11]崔武文， 韓紅霞， 王喜燕. 案例教學在土木工程專業課程教學中的應用[J]. 教育探索， 2007（5）：51-52.