城市地下空間工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文改革與實(shí)踐

李順群 柴壽喜 劉舉 周亞東

摘? 要：城市地下空間工程專業(yè)涉及的內(nèi)容具有點(diǎn)多、面廣、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、體系性強(qiáng)，畢業(yè)生將來從事的工作包括上部結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、地下空間、基坑支護(hù)、隧道甚至海綿城市建設(shè)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的以地下空間、基坑支護(hù)等為內(nèi)容的畢業(yè)設(shè)計(jì)具有形式單一，覆蓋面小，學(xué)生難以得到全方位訓(xùn)練和能力提升。文章在研究專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)作用的基礎(chǔ)上認(rèn)為，本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題除了工程設(shè)計(jì)類和施工技術(shù)與管理類之外，應(yīng)加強(qiáng)研究開發(fā)類方面的訓(xùn)練，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工作能力和開拓精神。為此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、過程控制和答辯環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，將學(xué)生的畢業(yè)論文與聯(lián)絡(luò)通道施工、海綿城市建設(shè)等科研項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來。經(jīng)過近十年的實(shí)踐，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了明顯提高。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué);畢業(yè)論文;教學(xué)改革;研究開發(fā)型

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）19-0133-03

Abstract： The contents of the urban underground space engineering major involve many points， wide area， strong correlation and strong system. The graduates' future work includes superstructure， underground structure， underground space， foundation pit support， tunnel and even sponge city construction. The traditional graduation design with the content of underground space and foundation pit support has a single form and a small coverage， which makes it difficult for students to get all-round training and ability improvement. Based on the study of the characteristics of the major and the role of the practical links， this paper believes that in addition to engineering design and construction technology and management， the graduation project （thesis） of this major should strengthen the training of research and development， so as to improve students' learning ability， working ability and pioneering spirit. Therefore， the thesis topic selection， process control and defense were studied， and the thesis was organically combined with the communication channel construction， sponge city construction and other scientific research projects. After nearly ten years of practice， the quality of talent training has been significantly improved.

Keywords： practical teaching; graduation thesis; teaching reform; research and development

引言

社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)入新時(shí)代以來，停車場、商場、娛樂城、避難所等各種地下工程日益成為工程建設(shè)的重點(diǎn)。另外，隨著交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，隧道和地下車站建設(shè)也得到了迅猛發(fā)展。還有，海綿城市建設(shè)等新興環(huán)境問題不斷向基于巖土理論的方向發(fā)展和滲透，與地下工程相關(guān)理論的關(guān)聯(lián)性越來越高。因此，地下空間工程專業(yè)的畢業(yè)生需求量不斷上升。鑒于此，培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)、能力強(qiáng)、學(xué)識廣的本科畢業(yè)生對我國地下空間建設(shè)具有特殊意義和價(jià)值[1]。

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段是培養(yǎng)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)質(zhì)量好壞反映畢業(yè)生綜合能力和創(chuàng)新能力，并決定今后解決工程實(shí)踐問題的能力。該階段的工作效率取決于老師的指導(dǎo)和學(xué)生的實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)，需要雙方密切配合。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)該是對所學(xué)知識的一次全面總結(jié)和能力提升。本文從專業(yè)特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀和存在問題入手，研究了畢業(yè)生質(zhì)量不高和實(shí)踐能力下降的原因。從開題、過程指導(dǎo)與控制、答辯等環(huán)節(jié)入手，探討提高人才質(zhì)量的方法和措施。突破畢業(yè)設(shè)計(jì)題目局限于“基坑支護(hù)”、“隧道”、“地下商場和車站”等傳統(tǒng)內(nèi)容，忽略能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀。通過增加題目類型和內(nèi)容比如海綿城市、凍結(jié)法施工、有限元計(jì)算、測試新手段、地下管廊、土體基本性質(zhì)研究，加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)，鍛煉科研能力、動(dòng)手能力和解決問題的能力。

一、專業(yè)特點(diǎn)

城市地下空間工程專業(yè)[2]是一個(gè)特殊的專業(yè)，有的著眼于土木工程地下空間方向，有的著眼于采礦工程地下洞室方向，還有著眼于交通工程隧道方向的。就目前國內(nèi)外設(shè)置該專業(yè)的大學(xué)看，該專業(yè)來源于多個(gè)不同的一級學(xué)科。由于地下工程種類繁多，與其他專業(yè)相比，本專業(yè)的培養(yǎng)目的相對較高。我校城市地下空間工程專業(yè)來源于土木工程一級學(xué)科，培養(yǎng)目標(biāo)是適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，具備土木工程學(xué)科基本原理和基本知識，掌握城市地下空間工程專業(yè)的基本技能和知識，能在城市地下民用與商業(yè)工程、市政工程、巖土工程等領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、研究、施工與管理等方面的復(fù)合型工程技術(shù)人才。可見，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識和國際視野，是畢業(yè)生應(yīng)該具有的基本素質(zhì)。

畢業(yè)生應(yīng)該掌握地下混凝土結(jié)構(gòu)、地鐵工程、隧道工程、基礎(chǔ)工程的分析與設(shè)計(jì)方法，具有地下工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、測試和管理能力，了解地下空間工程方面的理論前沿、發(fā)展動(dòng)態(tài)和行業(yè)需求，具有初步的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力，具有較強(qiáng)的自學(xué)能力、創(chuàng)新意識和較高的綜合素質(zhì)，具有一定的批判性思維能力。不難看到，任何一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目都難以應(yīng)對本專業(yè)知識點(diǎn)多、類型復(fù)雜、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，因此加強(qiáng)能力訓(xùn)練和提升是提高培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的作用

本專業(yè)可供選擇的題目或方向較多，包括隧道、地下車站、防空洞、地下核設(shè)施、基坑、基礎(chǔ)等的設(shè)計(jì)、施工管理、施工過程數(shù)值模擬等。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力、組織管理和社交能力，提升學(xué)習(xí)能力和工作能力，錘煉嚴(yán)謹(jǐn)、扎實(shí)的工作作風(fēng)和事業(yè)心責(zé)任感[3]。為將來走上工作崗位，順利完成各種任務(wù)奠定基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：1. 鞏固和加深已學(xué)知識;2. 提高知識的運(yùn)用能力;3. 掌握地下工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法;4. 了解有關(guān)的建設(shè)方針和政策;5. 正確使用各種規(guī)范和規(guī)程;6. 提高認(rèn)識國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的能力;7. 培養(yǎng)調(diào)查研究能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力;8. 培養(yǎng)從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)觀點(diǎn)解決問題的能力;9. 培養(yǎng)表達(dá)和交流能力。

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是學(xué)生畢業(yè)前的最后學(xué)習(xí)、綜合訓(xùn)練和能力提升階段，是對所學(xué)全部課程的總結(jié)和升華，也是對學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力的全面錘煉和檢驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐和最后環(huán)節(jié)。以往城市地下空間工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目局限于“基坑支護(hù)”、“隧道”、“地下商場和車站”等傳統(tǒng)內(nèi)容，學(xué)生可選范圍小，且與后期工作屬性明顯脫鉤。針對地下工程種類多、分布廣等特點(diǎn)，進(jìn)行比如海綿城市、凍結(jié)法施工、測試等內(nèi)容為載體的訓(xùn)練和能力提升，可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段的選題內(nèi)容。這與“畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要符合教學(xué)基本要求，盡量結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)、科研任務(wù)”的要求相適應(yīng)。也符合“設(shè)計(jì)或論文內(nèi)容要有足夠深度，使學(xué)生達(dá)到本專業(yè)基本訓(xùn)練;對能力強(qiáng)的學(xué)生，可適當(dāng)加深加寬”的培養(yǎng)理念[5]。

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）分類

本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）至少可以包括工程設(shè)計(jì)類、施工技術(shù)與管理類和研究開發(fā)類。

（一）工程設(shè)計(jì)類

工程設(shè)計(jì)類可選用具有代表性的地下車站等各類地下工程和基坑支護(hù)與開挖等施工環(huán)節(jié)和過程作為設(shè)計(jì)選題。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括平面、剖面、立面和構(gòu)造設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)布置;土壓力和水壓力等荷載的計(jì)算;主要構(gòu)件和巖土體的內(nèi)力、強(qiáng)度計(jì)算;施工圖繪制;施工過程計(jì)算和設(shè)計(jì)等。

（二）施工技術(shù)與管理類

施工技術(shù)與管理類的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容包括施工方案設(shè)計(jì);施工組織設(shè)計(jì);單位或分部工程概預(yù)算;投資控制;技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和比較等。

（三）研究開發(fā)類

研究開發(fā)類一般以畢業(yè)論文的形式出現(xiàn)，可以就某一真實(shí)或虛擬研究項(xiàng)目的某一方面開展研究并撰寫論文，包括摘要、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)等。其中正文是論文的主體，應(yīng)闡明研究的目的意義必要性、研究內(nèi)容、研究方案、技術(shù)路線、研究結(jié)果、研究結(jié)論等[4]。

四、選題注意事項(xiàng)

選題內(nèi)容和題目要分散，盡量不要雷同以促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考。選題難易要適中，要結(jié)合學(xué)生就業(yè)方向，以調(diào)動(dòng)積極性。可以“真題真做”，也可以“假題真做”，最大限度地提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題、從事科學(xué)研究和開發(fā)的能力。讓學(xué)生充分認(rèn)識畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的重要性，調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)提出創(chuàng)造性問題，鼓勵(lì)采用新理念、新技術(shù)、新方法解決新舊問題[6]。

選題應(yīng)考慮學(xué)校的專業(yè)背景，比如對于采礦型，選題主要集中在煤礦巷道設(shè)計(jì)與施工、隧道斷面設(shè)計(jì)與施工等方向;對于土木工程型城市地下空間工程專業(yè)，選題主要集中在基坑支護(hù)、隧道、地下商場和車站等方向。我校城市地下空間工程專業(yè)屬于土木工程型的，在選題過程中不斷提高覆蓋面和覆蓋范圍，除了傳統(tǒng)內(nèi)容外，還增設(shè)了一些相關(guān)領(lǐng)域研究方向[9]。

1. 增加以海綿城市為主題的畢業(yè)論文選題，具體包括透水構(gòu)件制作，加裝透水構(gòu)件后地表的雨水下滲量和下滲速度研究等。

2. 增加以凍結(jié)法施工等新興施工方法為主的畢業(yè)論文選題，包括土體熱參數(shù)影響因素研究，凍土溫度場數(shù)值模擬等。

3. 增加測試技術(shù)應(yīng)用和研究方面的選題，包括不同荷載作用下土體中的應(yīng)力應(yīng)變，施工過程中地下結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化及穩(wěn)定性分析等。

4. 增加以城市地下管廊計(jì)算為主的選題，增加地震作用下隧道、建筑物安全穩(wěn)定性研究選題。

5. 增加多種因素影響下土的性質(zhì)研究和復(fù)雜荷載作業(yè)時(shí)的樁體變形與承載力研究。

增加選題范圍的目的是加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文對本專業(yè)的適應(yīng)性研究，探索寬基礎(chǔ)、多口徑、多路徑、多目標(biāo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜合訓(xùn)練方案和考核方案[8]。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，本專業(yè)近五年的論文選題類型有三十多個(gè)，多數(shù)題目具有一定的新穎性和挑戰(zhàn)性，學(xué)生得到了鍛煉，效果良好，比如《聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工過程模擬》、《反壓土在基坑開挖過程中的作用》、《凍土的熱參數(shù)研究》、《一種土層入滲裝置的有限元模擬》、《一種微型砂石滲井的研制及滲水性分析》、《一種強(qiáng)透水磚的研究及其應(yīng)用》、《聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)和施工過程有限元模擬》、《電滲作用下水分遷移特性研究》、《軟土地層中深基坑開挖對下臥隧道影響的三維數(shù)值模擬研究》、《地下結(jié)構(gòu)與鄰近建筑物地震相互作用數(shù)值模擬》、《土壓力平衡盾構(gòu)刀盤扭矩模擬試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析》等。

五、過程引導(dǎo)與指導(dǎo)

采用教師講解、試驗(yàn)指導(dǎo)、相關(guān)軟件集中學(xué)習(xí)、集體討論、成果總結(jié)等方式[7]。

1. 方向指導(dǎo)。指導(dǎo)教師對選題內(nèi)容、研究要點(diǎn)、主要寫作思路等進(jìn)行講解教學(xué)，包括所選設(shè)計(jì)的計(jì)算書內(nèi)容、計(jì)算要點(diǎn)、論文寫作大綱、寫作思路與邏輯等。

2. 指導(dǎo)教師對畢業(yè)生選題所涉及的相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行概念、思路、操作等方面的指導(dǎo)。例如滲透實(shí)驗(yàn)、模型試驗(yàn)等一些基本試驗(yàn)。

3. 同一畢業(yè)討論組的同學(xué)定期進(jìn)行集體討論，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成進(jìn)度，并對寫作過程中的經(jīng)驗(yàn)及問題進(jìn)行總結(jié)。

4. 調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)，在自學(xué)中強(qiáng)化學(xué)過的知識點(diǎn)，進(jìn)而應(yīng)用到研究論文中。只有主動(dòng)學(xué)習(xí)，才能盡快解決研究中遇到的各種問題。

5. 通過各種手段加強(qiáng)溝通和交流。通過面對面討論或新媒體，建立小組之間相互討論的有效途徑。針對共性問題，指導(dǎo)教師進(jìn)行及時(shí)詳細(xì)的解答和說明。

6. 建立階段性成果檢查制度。對畢業(yè)論文過程中存在的問題及時(shí)指出和更正，能最大限度地避免學(xué)生走彎路。

7. 論文寫作的規(guī)范性。畢業(yè)論文的內(nèi)容和格式應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，學(xué)生和老師都應(yīng)知曉具體要求。做到內(nèi)容健康正確無錯(cuò)誤，摘要、目錄、頁眉、頁腳符合規(guī)范要求，大小寫、段落正確無誤。

8. 對于選題需要數(shù)值模擬的學(xué)生，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行軟件集中教學(xué)和培訓(xùn)，比如CAD、天正等繪圖軟件，以及Abaqus、Ansys、Midas等數(shù)值模擬軟件[10]。

六、答辯演練

答辯之前一定要進(jìn)行至少二次演練，分別安排在正式答辯之前的第15天和第5天左右，以便學(xué)生在得到教師評價(jià)后有充足的時(shí)間進(jìn)一步完善和修改論文。畢業(yè)論文答辯最好采用PPT形式以便學(xué)生得到全方位鍛煉。如果缺少答辯演練和老師的咨詢，答辯過程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)重點(diǎn)不突出、邏輯混亂、耗時(shí)過短或過長、文字錯(cuò)誤、排版不規(guī)范等問題。指導(dǎo)老師對匯報(bào)過程學(xué)生的用語、姿態(tài)、禮儀也要及時(shí)指正。如果必要，可以進(jìn)行第三次演練，直到達(dá)到理想的結(jié)果為止。

七、結(jié)論

為解決本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目單一問題，本文分析了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）對城市地下空間工程專業(yè)的適應(yīng)性和二者的優(yōu)缺點(diǎn)，探索了增加選題內(nèi)容和形式的方法和途徑，在得到改進(jìn)方向的基礎(chǔ)上，增加和強(qiáng)化了研究開發(fā)類方面的選題內(nèi)容和訓(xùn)練。通過幾年的實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工作能力和開拓精神，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段得到了明顯提升，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了提高。

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