土木工程專業(yè)地下工程方向課程改革與實(shí)踐

2011-12-282:17:36

論文代寫(xiě)

作者：高新強(qiáng)韓現(xiàn)民劉志春

摘要：本文結(jié)合地下工程實(shí)際需要提出了地下工程課程改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)資源建設(shè)的改革措施，通過(guò)課程改革形成了石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“本?！保┩聊竟こ虒I(yè)地下工程方向課程的特色。關(guān)鍵詞：土木工程；地下工程；課程改革；課程特色基金項(xiàng)目：本項(xiàng)目受到河北省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目［項(xiàng)目編號(hào)：103025］的資助。本校土木工程專業(yè)地下工程方向設(shè)置時(shí)間較長(zhǎng)，已有近60年的建設(shè)發(fā)展歷史，形成了現(xiàn)代隧道建設(shè)人才需要的新型培養(yǎng)模式。地下工程與現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際結(jié)合緊密［1］，實(shí)踐性強(qiáng)，因此從這一特點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行地下工程方向的課程改革。一、課程創(chuàng)新性改革本校地下工程方向課程教學(xué)改革遵循“基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)系統(tǒng)、注重實(shí)踐”的基本教學(xué)思路。1緊跟我國(guó)隧道及地下工程建設(shè)的發(fā)展，進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容與體系改革地下工程方向是本校學(xué)科優(yōu)勢(shì)最突出的專業(yè)方向之一。多年來(lái)適應(yīng)國(guó)內(nèi)外快速發(fā)展的建設(shè)形勢(shì)不斷更新修訂教材，地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與世界同類教材保持一致，不斷吸收國(guó)外掘進(jìn)機(jī)、盾構(gòu)等機(jī)械化隧道施工新技術(shù)，及時(shí)補(bǔ)充已處國(guó)際領(lǐng)先地位的國(guó)內(nèi)礦山法、淺埋暗挖法隧道施工新技術(shù)，使地下工程的教學(xué)內(nèi)容一直保持先進(jìn)。編寫(xiě)的隧道工程教材1995年和1998年版均被列為鐵道部高等院校統(tǒng)編教材，2005年新編隧道工程教材被列為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)教材，2007年再版。在教學(xué)實(shí)踐中，重視并長(zhǎng)期保持的設(shè)計(jì)與施工并重、理論密切聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)能解決施工中傳統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題。為適應(yīng)特長(zhǎng)隧道和城市地鐵日益增多的需要，在課程體系中增加了隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，城市軌道交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理等課程，擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)面和學(xué)生適應(yīng)能力。2教學(xué)手段改革——典型工程案例教學(xué)針對(duì)本課程內(nèi)容豐富、實(shí)踐性強(qiáng)、新內(nèi)容不斷出現(xiàn)的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)基礎(chǔ)上形成了完整的多媒體課件、系列工程錄像資料、典型工程案例分析。典型工程案例教學(xué)的改革為本課程改革的重點(diǎn)。目前地下工程設(shè)計(jì)與施工中工程類比經(jīng)驗(yàn)占有重要地位，不同設(shè)計(jì)與施工方法和技術(shù)的針對(duì)性強(qiáng)、適用性也較強(qiáng)，工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)對(duì)類似工程的借鑒與指導(dǎo)性非常強(qiáng)，因此在教學(xué)過(guò)程中除教師需要概括、歸納和總結(jié)外，案例教學(xué)更能使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容易接受，容易理解。充分利用地下工程系教師參與的多項(xiàng)隧道工程研究與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以及畢業(yè)生參與了多項(xiàng)隧道建設(shè)項(xiàng)目的便利條件，收集了大量工程案例，并進(jìn)行了分析加工、充實(shí)到地下工程教學(xué)典型工程案例中，做到了隧道工程、地下鐵道、爆破工程等課程各部分內(nèi)容均有典型工程案例分析，應(yīng)用于課堂教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。僅《地下鐵道》課程典型工程案例就包括：線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)（鄭州市、天津市城市軌道交通規(guī)劃案例及東京、北京、上海的軌道交通比較案例），沉管隧道設(shè)計(jì)與施工（上海外環(huán)黃浦江水下隧道、廣州黃沙至芳村珠江水下隧道）等。通過(guò)計(jì)算理論理解互動(dòng)案例，對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外地層荷載壓力理論現(xiàn)狀與適應(yīng)性，介紹新的研究思路與觀點(diǎn)；對(duì)比分析地面結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)地震荷載計(jì)算現(xiàn)狀與適應(yīng)性，介紹地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題；思考隧道結(jié)構(gòu)溫度伸縮縫等設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。通過(guò)施工方法理解互動(dòng)案例，觀看典型工程施工錄像教學(xué)法，增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，拓寬學(xué)生盾構(gòu)、沉埋、淺埋暗挖變形控制等新工法知識(shí)面。典型工程錄像：《烏鞘嶺隧道施工技術(shù)錄像》《南京軟流塑地層建筑物下地鐵施工技術(shù)錄像》《廣州地鐵復(fù)合式盾構(gòu)施工技術(shù)錄像》《盾構(gòu)隧道施工原理及方法錄像》等在網(wǎng)站上上網(wǎng)。3實(shí)踐教學(xué)改革完善了地下工程相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際工程中的技術(shù)問(wèn)題，真刀真槍地研究解決方案，充分利用與地鐵管理和施工單位多年協(xié)作的關(guān)系，擴(kuò)大深化實(shí)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力。在“隧道及地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算”課程設(shè)計(jì)中，要求學(xué)生在任課教師指導(dǎo)下，完成一種形式的隧道結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算與組合，結(jié)構(gòu)建模和計(jì)算結(jié)果分析，引導(dǎo)學(xué)生將地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法知識(shí)融會(huì)、貫通，學(xué)會(huì)大型計(jì)算軟件使用，培養(yǎng)學(xué)生地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算能力?，F(xiàn)場(chǎng)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的做法是：利用學(xué)校在隧道及地下工程管理、設(shè)計(jì)、施工單位校友多、協(xié)作項(xiàng)目多的便利條件，在第二、第三、第四學(xué)年的短學(xué)期就近安排3～5天分散與集中相結(jié)合的現(xiàn)場(chǎng)參觀，深入了解設(shè)計(jì)與施工各主要環(huán)節(jié)，讓學(xué)生與工程技術(shù)人員與現(xiàn)場(chǎng)工人充分接觸、交談、討論，增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，拓寬地下工程工法知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。開(kāi)設(shè)了《地下工程試驗(yàn)與量測(cè)》課程，進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)等的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，奠定地下工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)，適應(yīng)隧道的“隧道信息化設(shè)計(jì)與施工”［2］的要求。二、教學(xué)資源建設(shè)改革1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)本校加強(qiáng)了地下工程試驗(yàn)室建設(shè)，具有符合開(kāi)出基本試驗(yàn)要求的全部設(shè)備。例如，巖石材料性能試驗(yàn)系統(tǒng)、隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)、隧道現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)等，在配合教學(xué)的試驗(yàn)過(guò)程中起到了很好的作用。地下工程試驗(yàn)室原為鐵道部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)為河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。設(shè)備總值達(dá)2000多萬(wàn)元，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備先進(jìn)、配套、齊全，是本校隧道及地下工程專業(yè)方向科學(xué)研究及高層次人才培養(yǎng)的重要基地。能夠進(jìn)行地下工程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)與各種科研試驗(yàn)，也可進(jìn)行大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。多組研究性的開(kāi)放試驗(yàn)，學(xué)生可自主選擇其中的一組或兩組，獨(dú)立完成。2.多媒體教學(xué)條件建設(shè)地下工程與工程所處的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件關(guān)系密切，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，因此隧道與地下工程系列課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而絕大多數(shù)學(xué)生的工程實(shí)踐知識(shí)相對(duì)薄弱，課程教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程的直觀認(rèn)識(shí)是非常必要的。地下工程系教師分組研制開(kāi)發(fā)了利用文本、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)及聲音等媒體的多門課程（隧道工程、地下鐵道、工程爆破、隧道力學(xué)等）的多媒體課件，課件設(shè)計(jì)力求科學(xué)性、交互性及通用性，教師教學(xué)時(shí)可根據(jù)需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)方便的切換及重現(xiàn)等操作。多媒體課件的應(yīng)用使地下工程系列課程的授課內(nèi)容更加豐富、形象和生動(dòng)，極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，對(duì)授課內(nèi)容的理解更加扎實(shí)，提高了教學(xué)效率，取得了良好的教學(xué)效果。3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)結(jié)合土木工程仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行，組建了由1臺(tái)曙光天湖4000高性能計(jì)算機(jī)、9臺(tái)曙光天闊工作站和96臺(tái)微機(jī)組成的土木工程仿真分析實(shí)驗(yàn)室。配置了網(wǎng)絡(luò)版的大型結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS、MIDAS和FLAC等，完全滿足了本科學(xué)生對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的需要。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)的主要內(nèi)容包括：①隧道及地下工程主干課程的課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、試驗(yàn)大綱、電子課件、電子教案、電子教材、習(xí)題集、全程課程錄像等，已在本校精品課程網(wǎng)站上上網(wǎng)。②典型工程案例分析，典型工程錄像上網(wǎng)。③學(xué)校多媒體教學(xué)中心負(fù)責(zé)本課程多媒體教學(xué)的播控和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的技術(shù)保障工作。④任何一個(gè)校園網(wǎng)用戶均可訪問(wèn)國(guó)內(nèi)外共享資源，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了保障。三、課程改革效果通過(guò)多年的課程改革，主要取得了以下成果：①形成“理論與實(shí)踐并重，強(qiáng)調(diào)隧道工程施工技術(shù)”的課程特色，隧道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)并重，重視長(zhǎng)大、淺埋地層施工技術(shù)中的環(huán)境控制技術(shù)和“施工藝術(shù)”。②教學(xué)內(nèi)容保持新穎，教學(xué)中吸納近年來(lái)科研、設(shè)計(jì)和施工新成果，適時(shí)介紹新理念、新技術(shù)和新方法，擴(kuò)大學(xué)生視野，掌握專業(yè)動(dòng)向。③學(xué)生知識(shí)全面。通過(guò)系統(tǒng)教學(xué)和不斷豐富補(bǔ)充的案例教學(xué)，使學(xué)生具有全面的專業(yè)知識(shí)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的了解。參考文獻(xiàn)：［1］孫明磊，朱正國(guó).“隧道工程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.教師，2009(10):60—61.［2］高新強(qiáng)，仇文革，關(guān)寶樹(shù).新