“深基坑開挖與支護”教學方法改革探討＊

張敏，張威龍，徐燕，沈世偉

“深基坑開挖與支護”教學方法改革探討＊

張敏，張威龍，徐燕，沈世偉

（吉林大學建設工程學院，吉林 長春 130026）

“深基坑開挖與支護”是巖土工程、地下工程專業本科生的一門重要的專業必修課，具有很強的實踐性，因此如何把理論與實踐教學相結合，使學生具備應用知識的能力成為值得深思的問題。為適應高等教育改革的新形勢和滿足地方經濟社會發展對應用型人才的現實需求，結合“深基坑開挖與支護”課程的特點和當前教學中普遍存在的典型問題，并基于應用型人才的培養對該課程的教學方法改革進行了探討。

“深基坑開挖與支護”；教學方法改革；實際工程；知識模塊

隨著國內外工程建設需求擴大，大量的巖土工程及地下工程建設廣泛興起[1]，尤其是改革開放以來，經濟活動的規模不斷擴大，工程建設飛速發展，涌現出許多工程地質情況復雜的深基坑工程，從而對深基坑開挖與支護提出了極大的挑戰[2]。本課程的主要任務是通過課堂教學及項目研究等環節培養學生的創新意識與能力和土木工程科學知識的應用能力，使學生掌握扎實的實踐知識，能夠合理地設計深基坑開挖的方法和支護結構的形式，具備從事深基坑工程科研、設計和施工管理的技能以及解決工程實踐問題的能力。筆者結合近年來在實際工程中深基坑開挖與支護有關的工程實例及多年的教學經驗，分析目前“深基坑開挖與支護”教學中存在的問題并對教學模式和教學方式發表了自己的看法。

1 “深基坑開挖與支護”課程的特點及現行教學中存在的問題

1.1 課程的學科特點

1.1.1 綜合性強

在深基坑開挖與支護設計中，往往涉及到巖石和土體兩種類型的地質體，由于二者的物理力學性質差異較大，因此在計算支護結構受力時存在較大差別，這就需要用到工程地質、巖體力學、土力學方面的知識[3]。同時對于支護結構的設計，不僅僅涉及到作用在結構上的外力計算，還涉及到結構自身的受力變形計算，而支護結構的形式不同，有鋼板、鋼管、鋼筋混凝土和素混凝土等多種形式，其材料不同，受力性能也不同，因此涉及到鋼結構、鋼筋混凝土結構設計方面的知識。此外，在分析計算時，往往需要用到結構力學、靜力學理論、彈塑性理論來分析結構的受力和變形，因此還需要具備深厚的數學和力學基礎。總之，“深基坑開挖與支護”課程涉及土力學、巖體力學、工程地質學、彈塑性力學、材料力學等多方面知識，是一門多學科交叉的綜合課程。

1.1.2 實踐性強

深基坑開挖與支護設計的目的是解決實際工程問題，確保基坑開挖過程中及開挖后的基坑穩定性，保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全。需要考慮不同工程地質條件和不同規模形式的基坑的特殊性，對工程中可能存在和發生的工程地質問題進行預測，提出合適的方案，保證工程建設順利進行和人民財產安全。因此“深基坑開挖與支護”課程實踐性強，與實際工程聯系緊密。在教學過程中，不僅要求學生掌握基本知識和設計方法，更重要的是能夠應用所學知識解決實際問題。

1.1.3 應用性廣

“深基坑開挖與支護”課程是專門為解決深基坑問題而產生的一門學科，其所研究的問題來源于實際工程，同時研究成果也服務于實際工程，學習的目的是簡化實際工程問題，應用研究成果是為了保證深基坑在開挖、基礎施工和地下結構部分施工時更加安全。目前，隨著城市化的發展，不僅僅是建筑基坑，地鐵開挖、地下人防設施建立、地下城市管廊的建立，都涉及深基坑的開挖與支護問題，應用范圍很廣。

1.2 目前教學中存在的問題

1.2.1 學生前期課程知識不足

“深基坑開挖與支護”是通過綜合應用多個學科知識解決實際工程問題，綜合性強。因此學生要想學好每一章節的內容，就必須熟練掌握相關的基礎知識。例如，在計算支護結構受力時，學生必須能夠熟練掌握土壓力水壓力的計算；在設計支護結構的內力時，要求學生對彈塑性理論有一定的了解。然而，在實際中，學生們往往不能很好地掌握課程前期所學的基礎知識，還有部分學生可能在前期沒學過某些課程，如水文地質學或地下水動力學，因此在基坑降水設計時，都需要特別講解很多基礎知識，浪費很多學時。因此，在教學過程中，要注意鞏固和拓寬學生的前期課程知識[4]。

1.2.2 課程內容滯后

隨著高等教育改革的不斷深化，現有教材與以往教材相比，在內容上雖然有所增加，但內容陳舊問題仍然很突出。近年來，隨著工程建設的增加和規模的不斷擴大，“深基坑開挖與支護”中涉及的復雜問題不斷涌出，很多新的方法也不斷被提出，教學內容的陳舊與落后更加凸顯，滯后于實際工程的現場應用。最主要的原因還是一些教師為了編書而編書，其本人可能沒有任何的工程實際經歷，導致一些舊的計算方法和規范中變更的內容甚至已經淘汰的工藝技術仍然出現在教材中。課程中出現的方法已經完全不適用于現今的實際工程，而新的技術、方法和工藝在現有的教材中都沒有被提及。

1.2.3 實踐能力培養不足

學習“深基坑開挖與支護”的最終目的是服務于實際工程，從而解決工程實際問題。由于課程內容多、課時較少，導致實踐性教學時間少。學生雖然學習了基礎知識，但是面對復雜的實際工程問題時還是顯得心有余而力不足，學生分析問題、解決問題的能力還有待提高。傳統的教學忽略了培養學生動手實踐的能力，導致學生只會紙上談兵，在崗位上力不從心。針對目前社會的發展趨勢及對人才的需要，專業教師在教學過程中，應該著重于培養學生的實踐能力，在使學生們掌握理論知識的前提下，鼓勵學生多動手、多動腦、多實踐，以培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。

2 深基坑開挖與支護課程教學改革

2.1 教學模式改革

針對學生前期課程知識不足的問題，在課程教學中應該加強基礎理論的講解和擴充，強化前期課程的訓練，注重多學科交叉，增強學生的理論基礎，引導學生理論結合實際并應用于實際，培養學生主動分析問題、解決問題的能力。

在教學過程中，合理制訂教學內容，遵循現有規范內容進行講解，并加強交叉學科知識的拓展和延伸。在有限的學時內，把本門課的所有內容講一遍，這顯然是不可能的，這就要求授課教師必須突出本門課的重點難點。在教學中將本學科的科研成果、最新研究動態、急需解決的科學問題等介紹給學生，使他們不僅能掌握基礎知識，而且能夠了解本學科的發展方向，啟發科研思路，培養其創新精神[5]。讓學生們學習完本門課程，既能按照規范要求進行實際工程設計，又能針對設計中的缺點提出改進的方法，以便優化設計。

2.2 實踐教學方式的改進

在課程講解過程中，除了講解基本設計方法，還應該以工程實例、工程照片，甚至工程錄像為主，采用開放式互動教學，結合工程實例，將抽象的理論知識具體化。將理論知識和現場實際聯合起來，針對具體問題與學生們展開討論，激發學生們的學習興趣，改善課堂教學效果[6-8]。

由于本門課具有很強的實踐性和應用性，因此在教學過程中，引入典型的工程實例，不僅僅是簡單提出工程實例，針對實例講解設計的方法，而是首先拋出失敗的實例，讓學生們在課下結合課程內容，通過查資料閱讀文獻的方式主動尋求解決的辦法，在這個過程中也培養了學生們主動解決問題的能力，然后與成功實例的對比講解以突出設計方法的優越性。

采用模塊化的教學方式，改變以往一門課一位教師授課的模式，分模塊進行教學，將課程內容劃分為若干個知識模塊，在進行模塊劃分時，要考慮模塊的完整性及模塊間的獨立性，不同的教師講授不同的知識模塊。把選擇講授的內容整合成幾個大的專題模塊，同時要注意知識點的銜接和過渡。

在講解完每一個知識模塊后，安排一次專題講座，由用人單位經驗豐富的技術人員來講解。現場的技術人員擁有豐富的實際操作經驗，他們所講的內容，大都是結合自身工作過程中遇到的實際問題，這些在課本上是遠遠學不到的。通過專題講座不僅能開拓學生們的視野，而且能讓他們更加明確本門課所學的主要內容以及進入用人單位后具體要做的工作。

3 結語

“深基坑開挖與支護”是一門與工程實際密切相關的學科，而教學改革又是一個長期持續的過程，它需要人們在實踐中不斷地探索和思考，時刻做好打持久戰的準備。通過教學模式的改革，學生能夠及時掌握基坑開挖與支護的新理論、新方法和新技術。與此同時，專題講座不僅密切了學生與用人單位的關系，也提供了一個更加開放的交流和學習平臺。進入新時代，培養應用型人才成為了中國當前迫切進行的一項工作，作為教學工作者，只有齊心協力不斷地進行教學模式、教學內容、教學方式的改革，才能為行業、企業和國家培養出更多高素質的應用型人才。教學改革離不開學校、教師和學生的共同努力。

［1］劉開云，喬春生，劉保國.研究生巖石力學課程教學改革探討［J］.高等建筑教育，2010，19（3）：79-82.

［2］史佩棟.我國深基礎工程技術發展現狀與展望——21世紀頭10年情況綜述（節略本）［J］.施工技術，2011，40（19）：1-9.

［3］蔣海飛.深基坑支護結構設計與施工課程教學改革探討［J］.科技經濟導刊，2017（11）：155.

［4］黃雨，劉鋮瑋.工程數值法教學改革研究——以“地質工程數值法”為例［J］.高等建筑教育，2013，22（4）：81-84.

［5］郭鐘群，朱易春，秦艷華.培養創新和應用能力的土木工程材料教學改革探討［J］.教育教學論壇，2019（28）：88-89.

［6］金亮星，鄭國勇.基于土木工程專業創新型人才培養的土力學課程教學改革與實踐［J］.高等建筑教育，2019，28（2）：53-57.

［7］勾紅葉，何畏，蒲黔輝.“鋼結構設計原理”教學中提高學生學習興趣方法新探［J］.中國電力教育，2013（16）：106-107.

［8］張梁，孫長山，孫曉璐.案例教學法在研究生創新能力培養中的應用［J］.產業與科技論壇，2015，14（22）：151-152.

張敏（1986—），女，副教授，博士生導師，研究方向為地質災害防控、海洋工程地質、巖土體力學分析、巖土工程數值模擬。張威龍（1995—），男，碩士研究生，研究方向為巖土工程數值模擬。徐燕（1981—），女，教授，博士生導師，研究方向為地質災害防治、軟土力學性質、土體潛蝕沖刷。沈世偉（1982—），男，副教授，碩士生導師，研究方向為節理巖體隧道爆破技術、寒區隧道工程、低溫巖石力學。

吉林大學青年教師教學能力提升項目（編號：2019XYB403）

2095－6835（2021）06－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.034

〔編輯：嚴麗琴〕