馬建軍　高笑娟

摘要：針對(duì)地基處理教學(xué)中存在的一系列問題，以復(fù)合地基承載力計(jì)算課堂講授為例，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革探索，以期提高地基處理的課堂教學(xué)質(zhì)量。根據(jù)河南科技大學(xué)地基處理教學(xué)的實(shí)際情況，結(jié)合課程的特點(diǎn)和大綱要求，通過整合教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段和增強(qiáng)師生互動(dòng)等方式，對(duì)其課堂教學(xué)改革進(jìn)行研究。文章提出的改革措施對(duì)促使教學(xué)效果提升成效顯著，達(dá)到了課堂教學(xué)改革的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：地基處理；復(fù)合地基；承載力計(jì)算；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2016）02-0110-03

中國(guó)幅員遼闊，自然環(huán)境及地質(zhì)條件差異較大，各類軟土及特殊土分布廣泛。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理的需求日益增多，地基處理技術(shù)也隨之不斷更新發(fā)展[1]。目前，地基處理已成為一門特色鮮明的學(xué)科，其課堂教學(xué)對(duì)土木工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量有直接影響。

地基處理是以提高軟弱地基強(qiáng)度為主要目的，同時(shí)消除其不良工程特性的一種技術(shù)手段[2]。對(duì)土木工程、交通工程等專業(yè)的本科生而言，地基處理是一門應(yīng)用能力要求較高的專業(yè)課，通過對(duì)基本原理、設(shè)計(jì)計(jì)算、施工方法的學(xué)習(xí)，應(yīng)具備解決工程中出現(xiàn)的相關(guān)問題的能力。復(fù)合地基作為應(yīng)用廣泛的處理措施，是地基處理課堂講授的重點(diǎn)內(nèi)容之一。復(fù)合地基由剛度不同的材料構(gòu)成，增強(qiáng)體和地基土體共同作用、協(xié)調(diào)變形并承擔(dān)上部荷載。復(fù)合地基和天然地基承載力的基本概念相同，而且JGJ79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》和GB5007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)地基承載力的描述完全一致[3-4]。然而由于增強(qiáng)體的材料特性不同，復(fù)合地基承載力計(jì)算應(yīng)該有針對(duì)性地選用合適的計(jì)算方法，這需要學(xué)生對(duì)課堂講授的知識(shí)點(diǎn)有較好的掌握。

在課堂教學(xué)及考核中，學(xué)生普遍反映對(duì)復(fù)合地基承載力計(jì)算的基本概念模糊，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題的能力較弱。針對(duì)這些問題，結(jié)合課程學(xué)時(shí)安排少、進(jìn)度快的特點(diǎn)，從培養(yǎng)本科生實(shí)踐能力的角度出發(fā)，在全面分析以往教學(xué)的基礎(chǔ)之上，將知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)相結(jié)合，研究了復(fù)合地基承載力計(jì)算的課堂教學(xué)改革措施，以達(dá)到促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升的目的[5-6]。

一、課堂教學(xué)現(xiàn)狀

（一）講授對(duì)象

地基處理是地下結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的必修課，其講授對(duì)象為高年級(jí)本科生。學(xué)習(xí)該課程之前，學(xué)生已系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等課程，并且具備了一定的工程常識(shí)和力學(xué)基礎(chǔ)。復(fù)合地基一直是地基處理教學(xué)中的重要內(nèi)容，而且其承載力的計(jì)算更是重中之重。

（二）教學(xué)內(nèi)容

復(fù)合地基由增強(qiáng)體（樁體）和地基土（樁間土）共同承擔(dān)上部荷載，可用于提高地基承載力，增強(qiáng)穩(wěn)定性，消除特殊土的固結(jié)性、濕陷性、液化性等。針對(duì)具體工程，必須選用合適的增強(qiáng)體才能達(dá)到預(yù)期效果。根據(jù)增強(qiáng)體的不同，復(fù)合地基可分為散體材料增強(qiáng)體復(fù)合地基和有粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)體復(fù)合地基兩類。確定復(fù)合地基承載力的基本思路有兩條：一是通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得，另一種是采用理論公式估算。在進(jìn)行復(fù)合地基初步設(shè)計(jì)時(shí)，可利用理論公式估算其承載力特征值，即采用復(fù)合求和的方法，視其為樁體和樁間土承載力的總和。具體而言，不同類型的復(fù)合地基承載力需采用不同的計(jì)算方法，可選用的方法有應(yīng)力復(fù)合法和變形復(fù)合法兩種。從復(fù)合地基承載力計(jì)算的教學(xué)內(nèi)容安排看，主要包含復(fù)合地基承載力的概念、復(fù)合地基承載力計(jì)算方法和規(guī)范中兩種計(jì)算方法的應(yīng)用三部分。總體而言，復(fù)合地基承載力計(jì)算的教學(xué)內(nèi)容很全面，具有以下特點(diǎn)。

一是，概念性強(qiáng)。復(fù)合地基承載力的概念與天然地基相同，但兩者之間有本質(zhì)區(qū)別。復(fù)合地基承載力的計(jì)算是基于增強(qiáng)體靜載荷載試驗(yàn)結(jié)果和周邊土的承載力特征值依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的，并且現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定了復(fù)合地基承載力特征值的修正問題。顯然復(fù)合地基承載力的計(jì)算涉及眾多基本概念，如單樁豎向承載力特征值、樁間土承載力特征值、樁土應(yīng)力比、面積置換率，以及散體材料樁和有粘結(jié)強(qiáng)度樁的區(qū)別等。因此，學(xué)生應(yīng)掌握土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等專業(yè)知識(shí)，具備良好的專業(yè)基礎(chǔ)。

二是，應(yīng)用性強(qiáng)。初步設(shè)計(jì)時(shí)，理論公式是估算復(fù)合地基承載力的基本手段，對(duì)復(fù)合地基的工程設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。學(xué)生應(yīng)熟練掌握復(fù)合地基承載力計(jì)算的基本理論，能結(jié)合工程的具體情況選用合適的公式估算其承載力特征值。同時(shí)，能夠利用已知條件進(jìn)行必要的變換，具備靈活應(yīng)用理論解決問題的能力。

三是，與規(guī)范結(jié)合緊密。復(fù)合地基承載力計(jì)算是規(guī)范中的第7.1.5條，規(guī)范條文說明對(duì)其應(yīng)用有詳細(xì)的闡述[3]。在理解復(fù)合地基承載力計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，學(xué)生應(yīng)將課程學(xué)習(xí)與規(guī)范緊密結(jié)合，選用合適的計(jì)算公式和單樁及樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)進(jìn)行復(fù)合地基承載力估算。因此，學(xué)生要對(duì)前面章節(jié)的知識(shí)有較好的掌握，明確復(fù)合地基承載力計(jì)算公式的工程應(yīng)用，具備依據(jù)規(guī)范解決工程問題的能力。

二、課堂教學(xué)中存在的問題

承載力計(jì)算作為復(fù)合地基設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，而且涉及到樁體和樁間土的共同作用。然而，基于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生反饋和考核情況可知，目前的課堂教學(xué)主要存在以下問題。

（一）課時(shí)少、知識(shí)點(diǎn)多

目前河南科技大學(xué)地基處理課程的教學(xué)計(jì)劃只有24個(gè)學(xué)時(shí)，造成了課時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的矛盾。在教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃中復(fù)合地基承載力計(jì)算只有1個(gè)學(xué)時(shí)，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)是一大難題。而且，學(xué)生普遍反映內(nèi)容過多、知識(shí)點(diǎn)理解難度大、與之前章節(jié)的聯(lián)系不清晰、上課講授過快、沒有理解消化的空間。因此，學(xué)生對(duì)于復(fù)合地基承載力計(jì)算的掌握較差，教學(xué)效果不理想。

（二）底子薄、工程概念少

復(fù)合地基是一類地基處理措施的統(tǒng)稱，與多種地基處理措施的加固原理和設(shè)計(jì)計(jì)算密切相關(guān)，是相關(guān)內(nèi)容的概括總結(jié)。因此，復(fù)合地基涉及的知識(shí)點(diǎn)多、教學(xué)內(nèi)容廣，需要學(xué)生對(duì)土力學(xué)、基礎(chǔ)工程及本課程前面章節(jié)有較好地掌握。然而，由于教學(xué)計(jì)劃學(xué)時(shí)少，學(xué)生動(dòng)手處理問題的機(jī)會(huì)少，難以將復(fù)合地基承載力的計(jì)算方法應(yīng)用于工程實(shí)踐。

復(fù)合地基承載力計(jì)算的首要目標(biāo)是解決工程問題，而本科生接觸地基處理工程的機(jī)會(huì)很少，對(duì)工程概念并無太多認(rèn)知，僅僅依靠教材上的圖片來想象工程實(shí)際有困難，不利于理解復(fù)合地基承載力的構(gòu)成及各部分發(fā)揮的作用。

（三）教學(xué)手段單一、互動(dòng)不足

地基處理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，有實(shí)踐先于理論的特點(diǎn)。隨著教學(xué)硬件設(shè)施的改善，目前采用的多媒體教學(xué)有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)不直觀、板書占用時(shí)間的不足。為了完成教學(xué)大綱的內(nèi)容，在課堂上常常出現(xiàn)教師講授進(jìn)度快、思路不清晰，學(xué)生思想拋錨、跟不上教師的講解進(jìn)度，學(xué)生提問的機(jī)會(huì)和獨(dú)立思考的空間也大大減少。采取教師講、學(xué)生聽的模式，師生之間缺乏必要的互動(dòng)，這樣容易造成教師自說自話、學(xué)生神游天下，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣、教師難以調(diào)動(dòng)課堂氣氛的尷尬局面。學(xué)生逐漸失去了學(xué)習(xí)的自主性和積極性，只能被動(dòng)接受，完全不能達(dá)到專業(yè)能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

三、課堂教學(xué)改革措施

鑒于當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，有必要進(jìn)行課堂教學(xué)改革。

（一）整合教學(xué)內(nèi)容

在復(fù)合地基承載力概念的講授中，運(yùn)用圖表對(duì)比的方法，從上部荷載作用于天然地基和復(fù)合地基的區(qū)別出發(fā)，分析復(fù)合地基承載力的構(gòu)成。同時(shí)，增加散體材料樁和有粘結(jié)強(qiáng)度樁的說明，并對(duì)復(fù)合地基處理方法進(jìn)行歸類。進(jìn)而，與復(fù)合地基承載力計(jì)算理論相結(jié)合，通過動(dòng)畫圖片演示不同類型復(fù)合地基受力變形的特征，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)兩種計(jì)算方法的區(qū)別及適用性的理解。最后，與現(xiàn)行規(guī)范結(jié)合，列表說明承載力計(jì)算方法的適用性。

（二）改進(jìn)教學(xué)手段

在教學(xué)過程中，采用板書與多媒體相結(jié)合，充分發(fā)揮兩種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，使兩者有機(jī)結(jié)合、互為補(bǔ)充。對(duì)于重要的公式，采用板書推導(dǎo)可有效引導(dǎo)學(xué)生思路，加深學(xué)生對(duì)公式含義的理解和掌握。多媒體可將圖片和視頻引入課堂，動(dòng)畫和施工視頻使得課堂教學(xué)更生動(dòng)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂效率，加深學(xué)生對(duì)基本原理的理解。采用該方法，既保證了教學(xué)質(zhì)量又豐富了課堂內(nèi)涵。

（三）增強(qiáng)互動(dòng)交流

學(xué)生與教師的問答對(duì)話是一種良好的師生互動(dòng)模式，是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過程。當(dāng)堂解決學(xué)生的疑問，有利于學(xué)生牢固掌握和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，避免問題的累積。教師也可通過提問突出重要知識(shí)點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生思考。課堂講授后確保5～8分鐘的互動(dòng)，使學(xué)生有思考的空間，有回顧所學(xué)知識(shí)的時(shí)間。同時(shí)，利用便利的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提出具體的互動(dòng)話題，展開重點(diǎn)問題的互動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，開拓學(xué)生的視野。

顯然，整合教學(xué)內(nèi)容為突出教學(xué)重點(diǎn)提供了課時(shí)保證，改進(jìn)教學(xué)手段提高了學(xué)生課堂聽課的專注度，師生互動(dòng)交流增強(qiáng)了課程的教學(xué)特色。如圖1所示，這三種措施相輔相成，保證了教學(xué)質(zhì)量的提高，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)改革的目標(biāo)。開展課堂教學(xué)改革后，考核的不及格率迅速下降并穩(wěn)定在8%以內(nèi)，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

四、結(jié)語

課堂講授是當(dāng)前本科生培養(yǎng)中最重要的方式，是提高教學(xué)水平的重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)效果的好壞直接影響總體教育質(zhì)量。文章以復(fù)合地基承載力計(jì)算為例，從其教學(xué)特點(diǎn)和存在的問題出發(fā)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況探索地基處理課堂教學(xué)方式的改革，基于教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，通過整合教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段、增強(qiáng)師生互動(dòng)交流等方式進(jìn)行課堂教學(xué)改革。采用新的教學(xué)方式授課后，學(xué)生成績(jī)較以往有明顯提高，教學(xué)效果良好。

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（編輯 梁遠(yuǎn)華）