“深基坑开挖与支护”教学方法改革探讨＊

张敏，张威龙，徐燕，沈世伟

“深基坑开挖与支护”教学方法改革探讨＊

张敏，张威龙，徐燕，沈世伟

（吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026）

“深基坑开挖与支护”是岩土工程、地下工程专业本科生的一门重要的专业必修课，具有很强的实践性，因此如何把理论与实践教学相结合，使学生具备应用知识的能力成为值得深思的问题。为适应高等教育改革的新形势和满足地方经济社会发展对应用型人才的现实需求，结合“深基坑开挖与支护”课程的特点和当前教学中普遍存在的典型问题，并基于应用型人才的培养对该课程的教学方法改革进行了探讨。

“深基坑开挖与支护”；教学方法改革；实际工程；知识模块

随着国内外工程建设需求扩大，大量的岩土工程及地下工程建设广泛兴起[1]，尤其是改革开放以来，经济活动的规模不断扩大，工程建设飞速发展，涌现出许多工程地质情况复杂的深基坑工程，从而对深基坑开挖与支护提出了极大的挑战[2]。本课程的主要任务是通过课堂教学及项目研究等环节培养学生的创新意识与能力和土木工程科学知识的应用能力，使学生掌握扎实的实践知识，能够合理地设计深基坑开挖的方法和支护结构的形式，具备从事深基坑工程科研、设计和施工管理的技能以及解决工程实践问题的能力。笔者结合近年来在实际工程中深基坑开挖与支护有关的工程实例及多年的教学经验，分析目前“深基坑开挖与支护”教学中存在的问题并对教学模式和教学方式发表了自己的看法。

1 “深基坑开挖与支护”课程的特点及现行教学中存在的问题

1.1 课程的学科特点

1.1.1 综合性强

在深基坑开挖与支护设计中，往往涉及到岩石和土体两种类型的地质体，由于二者的物理力学性质差异较大，因此在计算支护结构受力时存在较大差别，这就需要用到工程地质、岩体力学、土力学方面的知识[3]。同时对于支护结构的设计，不仅仅涉及到作用在结构上的外力计算，还涉及到结构自身的受力变形计算，而支护结构的形式不同，有钢板、钢管、钢筋混凝土和素混凝土等多种形式，其材料不同，受力性能也不同，因此涉及到钢结构、钢筋混凝土结构设计方面的知识。此外，在分析计算时，往往需要用到结构力学、静力学理论、弹塑性理论来分析结构的受力和变形，因此还需要具备深厚的数学和力学基础。总之，“深基坑开挖与支护”课程涉及土力学、岩体力学、工程地质学、弹塑性力学、材料力学等多方面知识，是一门多学科交叉的综合课程。

1.1.2 实践性强

深基坑开挖与支护设计的目的是解决实际工程问题，确保基坑开挖过程中及开挖后的基坑稳定性，保证地下结构施工及基坑周边环境的安全。需要考虑不同工程地质条件和不同规模形式的基坑的特殊性，对工程中可能存在和发生的工程地质问题进行预测，提出合适的方案，保证工程建设顺利进行和人民财产安全。因此“深基坑开挖与支护”课程实践性强，与实际工程联系紧密。在教学过程中，不仅要求学生掌握基本知识和设计方法，更重要的是能够应用所学知识解决实际问题。

1.1.3 应用性广

“深基坑开挖与支护”课程是专门为解决深基坑问题而产生的一门学科，其所研究的问题来源于实际工程，同时研究成果也服务于实际工程，学习的目的是简化实际工程问题，应用研究成果是为了保证深基坑在开挖、基础施工和地下结构部分施工时更加安全。目前，随着城市化的发展，不仅仅是建筑基坑，地铁开挖、地下人防设施建立、地下城市管廊的建立，都涉及深基坑的开挖与支护问题，应用范围很广。

1.2 目前教学中存在的问题

1.2.1 学生前期课程知识不足

“深基坑开挖与支护”是通过综合应用多个学科知识解决实际工程问题，综合性强。因此学生要想学好每一章节的内容，就必须熟练掌握相关的基础知识。例如，在计算支护结构受力时，学生必须能够熟练掌握土压力水压力的计算；在设计支护结构的内力时，要求学生对弹塑性理论有一定的了解。然而，在实际中，学生们往往不能很好地掌握课程前期所学的基础知识，还有部分学生可能在前期没学过某些课程，如水文地质学或地下水动力学，因此在基坑降水设计时，都需要特别讲解很多基础知识，浪费很多学时。因此，在教学过程中，要注意巩固和拓宽学生的前期课程知识[4]。

1.2.2 课程内容滞后

随着高等教育改革的不断深化，现有教材与以往教材相比，在内容上虽然有所增加，但内容陈旧问题仍然很突出。近年来，随着工程建设的增加和规模的不断扩大，“深基坑开挖与支护”中涉及的复杂问题不断涌出，很多新的方法也不断被提出，教学内容的陈旧与落后更加凸显，滞后于实际工程的现场应用。最主要的原因还是一些教师为了编书而编书，其本人可能没有任何的工程实际经历，导致一些旧的计算方法和规范中变更的内容甚至已经淘汰的工艺技术仍然出现在教材中。课程中出现的方法已经完全不适用于现今的实际工程，而新的技术、方法和工艺在现有的教材中都没有被提及。

1.2.3 实践能力培养不足

学习“深基坑开挖与支护”的最终目的是服务于实际工程，从而解决工程实际问题。由于课程内容多、课时较少，导致实践性教学时间少。学生虽然学习了基础知识，但是面对复杂的实际工程问题时还是显得心有余而力不足，学生分析问题、解决问题的能力还有待提高。传统的教学忽略了培养学生动手实践的能力，导致学生只会纸上谈兵，在岗位上力不从心。针对目前社会的发展趋势及对人才的需要，专业教师在教学过程中，应该着重于培养学生的实践能力，在使学生们掌握理论知识的前提下，鼓励学生多动手、多动脑、多实践，以培养学生综合分析问题和解决问题的能力。

2 深基坑开挖与支护课程教学改革

2.1 教学模式改革

针对学生前期课程知识不足的问题，在课程教学中应该加强基础理论的讲解和扩充，强化前期课程的训练，注重多学科交叉，增强学生的理论基础，引导学生理论结合实际并应用于实际，培养学生主动分析问题、解决问题的能力。

在教学过程中，合理制订教学内容，遵循现有规范内容进行讲解，并加强交叉学科知识的拓展和延伸。在有限的学时内，把本门课的所有内容讲一遍，这显然是不可能的，这就要求授课教师必须突出本门课的重点难点。在教学中将本学科的科研成果、最新研究动态、急需解决的科学问题等介绍给学生，使他们不仅能掌握基础知识，而且能够了解本学科的发展方向，启发科研思路，培养其创新精神[5]。让学生们学习完本门课程，既能按照规范要求进行实际工程设计，又能针对设计中的缺点提出改进的方法，以便优化设计。

2.2 实践教学方式的改进

在课程讲解过程中，除了讲解基本设计方法，还应该以工程实例、工程照片，甚至工程录像为主，采用开放式互动教学，结合工程实例，将抽象的理论知识具体化。将理论知识和现场实际联合起来，针对具体问题与学生们展开讨论，激发学生们的学习兴趣，改善课堂教学效果[6-8]。

由于本门课具有很强的实践性和应用性，因此在教学过程中，引入典型的工程实例，不仅仅是简单提出工程实例，针对实例讲解设计的方法，而是首先抛出失败的实例，让学生们在课下结合课程内容，通过查资料阅读文献的方式主动寻求解决的办法，在这个过程中也培养了学生们主动解决问题的能力，然后与成功实例的对比讲解以突出设计方法的优越性。

采用模块化的教学方式，改变以往一门课一位教师授课的模式，分模块进行教学，将课程内容划分为若干个知识模块，在进行模块划分时，要考虑模块的完整性及模块间的独立性，不同的教师讲授不同的知识模块。把选择讲授的内容整合成几个大的专题模块，同时要注意知识点的衔接和过渡。

在讲解完每一个知识模块后，安排一次专题讲座，由用人单位经验丰富的技术人员来讲解。现场的技术人员拥有丰富的实际操作经验，他们所讲的内容，大都是结合自身工作过程中遇到的实际问题，这些在课本上是远远学不到的。通过专题讲座不仅能开拓学生们的视野，而且能让他们更加明确本门课所学的主要内容以及进入用人单位后具体要做的工作。

3 结语

“深基坑开挖与支护”是一门与工程实际密切相关的学科，而教学改革又是一个长期持续的过程，它需要人们在实践中不断地探索和思考，时刻做好打持久战的准备。通过教学模式的改革，学生能够及时掌握基坑开挖与支护的新理论、新方法和新技术。与此同时，专题讲座不仅密切了学生与用人单位的关系，也提供了一个更加开放的交流和学习平台。进入新时代，培养应用型人才成为了中国当前迫切进行的一项工作，作为教学工作者，只有齐心协力不断地进行教学模式、教学内容、教学方式的改革，才能为行业、企业和国家培养出更多高素质的应用型人才。教学改革离不开学校、教师和学生的共同努力。

［1］刘开云，乔春生，刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨［J］.高等建筑教育，2010，19（3）：79-82.

［2］史佩栋.我国深基础工程技术发展现状与展望——21世纪头10年情况综述（节略本）［J］.施工技术，2011，40（19）：1-9.

［3］蒋海飞.深基坑支护结构设计与施工课程教学改革探讨［J］.科技经济导刊，2017（11）：155.

［4］黄雨，刘铖玮.工程数值法教学改革研究——以“地质工程数值法”为例［J］.高等建筑教育，2013，22（4）：81-84.

［5］郭钟群，朱易春，秦艳华.培养创新和应用能力的土木工程材料教学改革探讨［J］.教育教学论坛，2019（28）：88-89.

［6］金亮星，郑国勇.基于土木工程专业创新型人才培养的土力学课程教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2019，28（2）：53-57.

［7］勾红叶，何畏，蒲黔辉.“钢结构设计原理”教学中提高学生学习兴趣方法新探［J］.中国电力教育，2013（16）：106-107.

［8］张梁，孙长山，孙晓璐.案例教学法在研究生创新能力培养中的应用［J］.产业与科技论坛，2015，14（22）：151-152.

张敏（1986—），女，副教授，博士生导师，研究方向为地质灾害防控、海洋工程地质、岩土体力学分析、岩土工程数值模拟。张威龙（1995—），男，硕士研究生，研究方向为岩土工程数值模拟。徐燕（1981—），女，教授，博士生导师，研究方向为地质灾害防治、软土力学性质、土体潜蚀冲刷。沈世伟（1982—），男，副教授，硕士生导师，研究方向为节理岩体隧道爆破技术、寒区隧道工程、低温岩石力学。

吉林大学青年教师教学能力提升项目（编号：2019XYB403）

2095－6835（2021）06－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.034

〔编辑：严丽琴〕