“新工科”背景下交通類地基基礎課程的特色教學體系構建

戴軒 蔡靖 李岳

【摘要】地基基礎類課程是土木工程專業的核心課與基礎課，而交通類地基基礎課程有其自身的特點。針對現有教學體系與教學內容缺乏行業特色、教學內容陳舊的問題，從學生應掌握的知識結構能力出發，提出了體系交通特色的地基基礎課程體系。從引入行業規范、引入行業工程案例、加強習題工程背景三個方面改革了教學內容。同時，在“新工科”建設背景下，分析了傳統工科課程與新技術、新方法、新手段的結合模式與講授結合點，從而為培養具備較強創新能力與工程分析能力的交通人才提供參考。

【關鍵詞】新工科? 交通基礎設施? 機場工程? 地基基礎

【基金項目】中國交通教育研究會教育科學研究課題（JTYB20-133）;中國民航大學C2級教改項目（CAUC-2021-C2-018）。

【中圖分類號】G642;U491-4【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）42-0011-02

一、緒論

在與交通基礎設施的建設、運行、維護相關專業（如土木工程、交通工程）的授課體系中，地基基礎類課程是其重要組成部分。交通工程領域的地基與基礎工程由其自身特點，在工程實踐過程中，根據行業內部經驗往往具備很多行業特色的設計理論、設計方法、施工技術[1]。傳統土木工程專業的地基基礎類課程（如基礎工程、地基處理、基坑支護），其課堂內容、授課方法、課堂案例、習題背景均針對房屋建筑工程，與交通類基礎設施有較大差異，因此亟需對課堂授課內容、理論方法、案例介紹等進行教學綜合改革，使得學生所學、教師所講、案例所思、規范所用均能與學生的就業與未來發展具有較強契合程度。

“新工科”人才培養模式的提出，對傳統土木工程專業的教學內容與教學方法提出了挑戰。中國民航大學土木工程專業為針對于機場工程建設，具有行業鮮明特色的專業[2]，隨著“四型機場”理念的提出，機場工程領域對于人才的要求也越來越高。培養一批了解新興技術、具備創新能量、緊跟信息化工程發展的卓越人才勢在必行[3-4]。此外，打通交通工程與土木工程的壁壘，培養既具備綜合管理能量、又具備工程能力的交通領域特別是機場領域高端人才也為本校人才培養的使命。

為此，本文立足新工科人才培養，首先提出了反映交通運輸工程學科特色和特點的地基基礎類課程體系，在此基礎上，結合“新工科”學科交叉要求與新技術，提出地基基礎類課程“新工科”授課內容改革路徑。

二、交通類地基基礎課程的特色教學體系構建

傳統地基基礎類課程如《基礎工程》《地基處理》均是針對房屋建筑而開設的，因此教材中的分析理論、設計方法、分析案例、工程背景均來源于房屋建筑領域，而針對交通類院校開設的地基基礎類課程，應充分考慮行業特點，進行具體改革與新型教學體系構建。為此重構了交通類地基基礎的課程體系如圖1所示，在教學實踐中從課程內容和學生接受程度方面進行了系統整理與總結，所提出的教學框架中，以《地基處理》課程為核心，其前序課程為工程勘察、工程地質學、工程材料、土力學，這也是傳統土木工程院校幾乎均開設的課程，通過《地基處理》這門課程，可以做到非常合理的銜接，在授課過程中，教師的引導與知識的過渡較為重要。

對于《地基處理》課程，應使學生從枯燥的地基處理方法記憶中解放出來，從概念入手，將地基處理方法總結為“挖、換、壓、夯、擠、拌、噴”七字口訣，同時在教學特色方面，體現機場工程特點的教學內容十分重要。對于地基處理的后續課程，則是交通類人才培養的專業核心課程，如機場場道工程、路基路面工程、橋梁工程，那么就要求地基處理課程在講授時，對于后續課程做好充分鋪墊，例如針對機場場道施工，重點講解場道修建中地基處理常用的強夯法、排水固結法、換土墊層法、不良地基等內容。機場工程由于施工場地面積大，對于地基處理方法有特別的要求，而房屋建筑常用的復合地基方法，如水泥土攪拌樁等應用不多，因此教師在授課時應注重突出重點。

《基礎工程》課程為與《地基處理》課程緊密聯系的專業課程，傳統基礎工程課程以講授房屋建筑的獨立基礎、樁基礎內容居多，然而在交通類院校講解時，既要講授普通房屋建筑的基礎設計方法，又要講授交通基礎設施常見的基礎形式，如沉井基礎為橋梁工程常見基礎形式，應作為突出內容給予講解;再如對于橋梁樁基礎[5]，其設計方法亦與房建基礎有很多不同。具體來講，交通類特色地基基礎課程的內容改革考慮如下幾個方面：

（1）引入行業規范。在課程內容方面，針對具體工程特點，引入《民用機場巖土工程設計規范》《民用機場高填方工程技術規范》《公路橋涵地基與基礎設計規范》等規定的交通基礎設施的基礎設計方法，以便與學生畢業后的實際工作有很好的銜接。

（2）引入行業工程案例，如在講解樁基礎、沉井基礎時，引入蘇通長江公路大橋案例;講解強夯法時，引入大興機場、天府機場強夯案例;講解排水固結法時，引入關西國際機場、澳門機場、大連新機場相關工程案例。

（3）加強習題工程背景，對于常規計算題，基于情景教學理念，充分描述工程背景，特別是行業內重大工程背景，讓學生以第一人稱沉浸式體驗工程技術、設計情景，增強學生處理工程問題的能力。

三、體現“新工科”的教學內容提升

隨著信息技術的興起，目前在地基基礎類工程實踐中，涌現出很多前沿技術，均體現了多學科交叉的特點（包括知識點內部交叉和與其他學科交叉）。然而目前的教材中的技術仍為傳統地基處理、基礎工程相關技術，學生如不能接觸最新的研究熱點與地基處理技術，則在工作中很容易與工程實踐脫鉤，同時也難以對本專業擁有認同感。

在傳統工科的授課過程中，將學科交叉的應用、背景、成果講授給學生，激發學生的創造性和科研興趣，是培養新型復合型人才的有利手段。以地基處理技術為例，亟需引入“新工科”相關內容擴展課程內容，如圖2所示。例如，將地基處理技術與物聯網相結合形成的智能夯實、智慧施工;與生物技術結合形成的微生物加固技術;與人工智能算法相結合形成的智能決策系統;與能源工程向結合形成的能源樁、能源地基處理[6]等等。

當然，在有限的上課時間中，深入講解其他學科是不可能的也是不現實的，教師可在課程中將學科交叉的點體現出來，并留給學生思考空間，大部分相關學科的主干知識以第二課堂、第三課堂的形式提供給學生素材，由學生根據興趣主動學習。

四、結語

民航類院校土木工程專業的支撐學科既有土木工程學科又包含交通運輸工程學科，且往往以交通運輸工程學科為主，而從學緣結構上本專業的教師具備土木工程學科背景居多，這就要求教師在上課中主動謀求變化、積極面對改革，真正實現以學生為中心，實現“授課內容圍著學生發展轉、講課方法圍著行業需求轉”，打造“金課”、淘汰“水課”、同時使得“金課”的成色不斷翻新，充分擁抱移動互聯網、工業革命4.0帶來的變革，真正融入新一代工業技術為傳統工程行業帶來的改變，才能夠為支撐我國交通強國建設提供合格的人才。

參考文獻：

[1]戴軒，霍海峰，蔡靖.基于“雨課堂”的機場工程特色“地基處理”課程教學改革探索[J].科教文匯（下旬刊）， 2020（10）：84-85.

[2]戴軒，霍海峰.“新工科”視域下的地基基礎類課程建設探索[J].教育教學論壇，2020（29）：80-81.

[3]趙淑麗，孫建恒，王軍林，等.新工科土木工程專業實踐教學改革研究——以混凝土結構設計類實踐課程為例[J].河北農業大學學報（農林教育版），2018，20（2）：31-34.

[4]馮燕博，萬曉慧，胡浩.“新工科”背景下應用型大學土木工程專業人才培養模式研究——以重慶文理學院為例[J].產業與科技論壇， 2018，17（9）：202-203.

[5]王彬力.高陡邊坡下橋梁樁基受力與防護設計探析[J].公路工程， 2018，43（1）：159-164.

[6]鄧岳保，王天園，孔綱強.考慮溫度效應的飽和土地基固結理論[J].巖土工程學報， 2019（10）：1-8.

作者簡介：

戴軒（1988年-），男，講師，博士，研究方向為巖土與機場工程。