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地基處理新技術(shù)研究生課堂教學(xué)模式的建設(shè)論文
文章針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)中存在的一些問題，以地基處理新技術(shù)中的強(qiáng)夯法為例，提出一種新的教學(xué)思路，即教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和案例教學(xué)三者相結(jié)合的教學(xué)新模式。新模式將以教師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，相互合作，讓學(xué)生參與教學(xué)之中，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最后通過案例分析，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)例，該方法現(xiàn)已應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)，并取得良好教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：地基處理；強(qiáng)夯法；案例教學(xué)法
我國(guó)地域遼闊，地理、地質(zhì)條件差別較大，各類軟土地基、特殊土地基分布廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的日益加快，各種基礎(chǔ)工程建設(shè)日新月異，相應(yīng)地對(duì)地基處理技術(shù)
也提出了新的要求。尤其近些年來，地基處理的新方法、新技術(shù)、新理念不斷被提出，地基處理既在原有方法上繼續(xù)創(chuàng)新，又不斷將多種地基處理方法綜合，形成復(fù)合地基處理技術(shù)[1]。地基處理是一門面向水利工程、土木工程以及交通工程等專業(yè)供本科以及研究生學(xué)習(xí)的一門專業(yè)課。其主要通過各類地基處理方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，用以提高地基土的抗剪強(qiáng)度，降低地基的壓縮性，改善地基的透水特性、動(dòng)力特性等。地基處理方法多樣，主要包括置換、排水固結(jié)、灌入固化物以及振密擠密等。
當(dāng)前，大學(xué)教學(xué)目的不僅僅在于學(xué)科基本理論和知識(shí)的傳授，更在于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。要做到突破傳統(tǒng)的教學(xué)重點(diǎn)，由知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力以及實(shí)際問題處理能力，必須對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，改變依賴大綱、依賴教科書的教學(xué)模式。文章以研究生地基處理新技術(shù)[2]課程中強(qiáng)夯法為例，提出教學(xué)方法新思路。
一、教學(xué)現(xiàn)狀
�。ㄒ唬┙虒W(xué)對(duì)象
地基處理是土木工程、水利工程學(xué)生必修的專業(yè)課程，學(xué)習(xí)該課程需要一定的力學(xué)基礎(chǔ)。其授課對(duì)象一般是高年級(jí)本科生以及部分專業(yè)研究生，此時(shí)，學(xué)生已經(jīng)掌握較為系統(tǒng)的理論知識(shí)，其學(xué)習(xí)主動(dòng)性、探索性也要高于低年級(jí)
學(xué)生，同時(shí)該階段的學(xué)生大部分已經(jīng)參加過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，對(duì)施工有一定的了解，為新教學(xué)方法的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。
（二）教學(xué)中存在問題
地基處理作為一門專業(yè)課，與其他學(xué)科相比，有著更強(qiáng)的實(shí)踐性，一定程度上而言，其具有“實(shí)踐領(lǐng)先于理論”的特點(diǎn)[3]。然而，結(jié)合已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生對(duì)該課程的反映，這門課程的教學(xué)存在以下幾個(gè)問題。
（1）目前，教材中往往重理論而輕實(shí)踐，教材大篇幅介紹機(jī)理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法以及適用條件等。學(xué)生由于缺少工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容不求甚解，對(duì)不同地基的處理方法，只能靠記憶，沒有直觀認(rèn)識(shí)。
（2）查閱目前國(guó)內(nèi)關(guān)于地基處理的教材，大部分在每章節(jié)后均設(shè)置有一定的案例分析，而這些案例往往一直沿用10多年。地基處理作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，其技術(shù)更替速度較快，這就需要教師能自主選定較新、當(dāng)前較常用案例，而不僅局限于課本。
�。�3）傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容隨著教學(xué)硬件設(shè)施的完善，往往只需要根據(jù)大綱內(nèi)容編制PPT，常出現(xiàn)一節(jié)課教師讀PPT，學(xué)生聽PPT的情況，師生間缺乏互動(dòng)，學(xué)生缺乏思考。
�。�4）大部分學(xué)科成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)以最終的考試成績(jī)?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)，學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)往往缺少興趣和主動(dòng)性，習(xí)慣于考前強(qiáng)行記憶，依照標(biāo)準(zhǔn)答案答題。
二、教學(xué)方法新思路
顯然，當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，與素質(zhì)教育的理念是不相符的，這種填鴨式教學(xué)有必要也亟需改善，故此提出教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、案例教學(xué)三者相結(jié)合的新教學(xué)模式。新教學(xué)模式以強(qiáng)夯法教學(xué)內(nèi)容為例進(jìn)行介紹。
�。ㄒ唬⿵�(qiáng)夯法教學(xué)內(nèi)容
強(qiáng)夯法由法國(guó)Menard技術(shù)公司于1969年首次提出，其一般通過將10～40 t的重錘提升至10～20 m高處使其自由下落，對(duì)地基土施加強(qiáng)大的沖擊能，以提高地基土的強(qiáng)度，降低土的壓縮性，改善砂土的抗液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等。強(qiáng)夯法主要用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土以及雜填土等地基[4]。強(qiáng)夯法教學(xué)主要內(nèi)容如表1。
�。ǘ┙處熞龑�(dǎo)
教學(xué)不只在于教師輸出多少知識(shí)，更在于學(xué)生能接受多少。所謂教師引導(dǎo)，即“以導(dǎo)為主”的教學(xué)思想，其“導(dǎo)”包括引導(dǎo)、啟發(fā)，給學(xué)生一個(gè)正確的學(xué)習(xí)方向。地基處理中強(qiáng)夯法主要包括六部分內(nèi)容，根據(jù)所提出的教學(xué)模式，選取概述、加固機(jī)理兩節(jié)內(nèi)容為教師引導(dǎo)環(huán)節(jié)。
針對(duì)概述部分內(nèi)容，首先在課堂上進(jìn)行實(shí)際強(qiáng)夯法地基處理視頻播放以及強(qiáng)夯法施工過程中圖片展示，讓學(xué)生能快速了解強(qiáng)夯法到底是什么，一般有哪些過程等。其次與當(dāng)?shù)毓こ添?xiàng)目部聯(lián)系，由教師帶隊(duì)，對(duì)實(shí)際的地基強(qiáng)夯施工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)，加深對(duì)強(qiáng)夯法的直觀認(rèn)識(shí)，并適當(dāng)對(duì)強(qiáng)夯過程以及強(qiáng)夯原理進(jìn)行講解。通過課內(nèi)、課外雙重教學(xué)，給學(xué)生留下深刻印象，為后面的強(qiáng)夯機(jī)理分析打下基礎(chǔ)。
機(jī)理內(nèi)容一般是課程的難點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)生最頭疼的內(nèi)容。在本節(jié)中，以動(dòng)畫的形式簡(jiǎn)單還原土體強(qiáng)夯過程，從三個(gè)方面總結(jié)闡述土層強(qiáng)夯處理機(jī)理：第一，動(dòng)力密實(shí)。多孔隙、粗顆粒、非飽和土強(qiáng)夯處理產(chǎn)生沖擊型動(dòng)力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實(shí)，從而提高地基土強(qiáng)度。非飽和土的夯實(shí)過程是土中的氣相（空氣）被擠出的過程，其夯實(shí)變形主要由土顆粒的相對(duì)位移引起。第二，動(dòng)力固結(jié)。對(duì)細(xì)顆粒飽和土體進(jìn)行強(qiáng)夯處理時(shí)，巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞土體的原有結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。第三，動(dòng)力置換。動(dòng)力置換可分整式置換和樁式置換。整式置換是采用強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥中，其作用機(jī)理類似于換土墊層。樁式置換是通過強(qiáng)夯將碎石填入土中，部分碎石樁（或墩）間隔地夯入軟土中，形成樁式（墩式）的碎石樁（墩），其作用機(jī)理類似于振沖法形成的碎石樁，整體形成復(fù)合地基。
�。ㄈ⿲W(xué)生自主學(xué)習(xí)
地基處理作為土木工程、水利工程學(xué)生必修的專業(yè)課程，其學(xué)習(xí)需要一定的力學(xué)基礎(chǔ)。其授課對(duì)象一般是高年級(jí)本科生以及部分專業(yè)研究生，此時(shí)的學(xué)生已經(jīng)掌握較為系統(tǒng)的理論知識(shí)，其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、探索性也要高于低年級(jí)學(xué)生，同時(shí)該階段的學(xué)生大部分已經(jīng)參加過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，對(duì)施工有一定的了解。
教學(xué)新模式中，自主學(xué)習(xí)是指教師將學(xué)生分組，以小組為單位，分派自主學(xué)習(xí)任務(wù)。以強(qiáng)夯法內(nèi)容為例，將學(xué)生分為三組，分別自學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算方法、施工工藝與質(zhì)量檢測(cè)，以及工程案例三部分內(nèi)容。然后將每部分內(nèi)容細(xì)化，如強(qiáng)夯設(shè)計(jì)計(jì)算方法主要包括強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)要點(diǎn)、強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及降水聯(lián)合低能級(jí)強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)要點(diǎn)，施工工藝與檢測(cè)包括施工機(jī)具和設(shè)備、施工要點(diǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與質(zhì)量檢測(cè)，工程案例包括強(qiáng)夯法地基處理工程實(shí)例和強(qiáng)夯置換法地基處理工程實(shí)例。
各組學(xué)生根據(jù)分派任務(wù)內(nèi)容分工協(xié)作，內(nèi)容基于書本但不局限于書本，采用PPT以文字、圖片、視頻等方式，將學(xué)習(xí)的內(nèi)容以演講的形式進(jìn)行匯報(bào)，其具體實(shí)施方案如圖1。
�。ㄋ模┌咐虒W(xué)法
所謂案例教學(xué)[5]，是以案例為基礎(chǔ)的一種新的教學(xué)方法，通過引導(dǎo)學(xué)生案例分析，掌握學(xué)科知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)際工程。案例教學(xué)法起源于20世紀(jì)20年代，由美國(guó)哈佛商學(xué)院[6]倡導(dǎo)，現(xiàn)已廣泛用于高中、大學(xué)教學(xué)中，并取得良好效果。
在經(jīng)過教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)后，學(xué)生對(duì)于強(qiáng)夯法的原理、適用條件有了一定的認(rèn)識(shí)，通過引入案例加深學(xué)生對(duì)強(qiáng)夯法的主觀認(rèn)識(shí)。教師結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新的強(qiáng)夯地基處理工程實(shí)例，向?qū)W生展示強(qiáng)夯的設(shè)計(jì)過程、施工過程及檢測(cè)過程。通過介紹高能強(qiáng)夯法、高真空井點(diǎn)降水+強(qiáng)夯法、其他降水法+強(qiáng)夯法等不同的強(qiáng)夯案例，讓學(xué)習(xí)了解國(guó)內(nèi)外最新的研究進(jìn)展，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生之間、師生之間相互討論，分析最新案例的適用條件，以及各自存在的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)預(yù)測(cè)強(qiáng)夯法發(fā)展方向。
三、 結(jié)語(yǔ)
授人以魚不如授人以漁，教學(xué)目的不僅僅在于傳授知識(shí)，更在于引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識(shí)的方法，如何將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，應(yīng)用于實(shí)際工程中。文章針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)中存在的問題，提出教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和案例教學(xué)三者相結(jié)合的新教學(xué)方法，該方法現(xiàn)已應(yīng)用于教學(xué)，并取得良好成效。參考文獻(xiàn)：
[1]鄭剛，龔曉南，謝永利，等.地基處理技術(shù)發(fā)展綜述[J].土木工程學(xué)報(bào)，2012（2）：127-146.
[2]王俊杰，唐彤芝，彭劼.地基處理新技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社，2013.
[3]章偉，時(shí)偉，張明義.案例教學(xué)法與地基處理課程教學(xué)改革[J].中國(guó)冶金教育，2007（4）：37-39.
[4]胡玉定，王燕.強(qiáng)夯法適用范圍的研究[J].施工技術(shù)，2009（S1）：223-225.
[5]劉天君.法學(xué)案例教學(xué)法探究[J].教育探索，2006（3）：81-82.
[6]武亞軍，孫軼.中國(guó)情境下的哈佛案例教學(xué)法：多案例比較研究[J].管理案例研究與評(píng)論，2010（1）：12-25.
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