地下工程施工技术课程如何教学

　　摘要：地下工程施工技术是土木工程专业的一门专业基础课程。针对传统教学资料库欠缺、教学手段有限的情况，提出了通过多种方式收集、编辑课程内容中四类施工方法常用的设备模型、施工视频，丰富课程资料库内容、组织学生现场参观和分组探讨教学内容，以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，及时弥补课堂所学知识的欠缺点。

　　关键词：地下工程施工技术;教学改革;资料库

　　该课程教学的目的是使学生能够充分认识和掌握地下工程现场施工主要采取的四种技术手段：明挖法、盾构法、掘进机法和矿山法，以及一些相关的简单支护结构设计方法，其主要面对的是不同工程对象施工方法的选取问题。随着现代社会对高素质人才和专业人才的需求增加，传统的灌输式教学方法难以通过课程的讲解使学生充分掌握该课程四种施工方法的重点和难点。近年来，针对卓越工程师计划等面向现场施工素质技能的国家工程师战略需求，亟待对工程技术类课程教学方法和教学资源进行整理和系统归纳，借助数字化、数据库和多媒体技术，建立基于多媒体资料库的地下工程施工技术资料库系统，使地下工程施工技术课程资料系统化、形象化，激发学生课堂学习兴趣，提高学生认知四类施工技术的能力，调动学生自主学习课程内容的主观能动性，以期收到良好的教学效果。

　　一、地下工程施工技术资料收集与完善

　　(一)施工机械模型收集

　　明挖法、盾构法、掘进法和矿山法是地下工程主要的四种施工技术，刚开始学习专业基础课程的学生缺乏对这些方法的主观认识，仅通过书本内容和教师讲解难以理解施工方法中的步骤、主要机具的外观形式。因此，通过收集一些主要的机具模型和视频录像，如盾构机模型、TBM机、矿山法风钻等，可以提高学生对四种施工方法和主要机具的视觉认知。对于部分简单的机具模型，可通过3D打印技术生成小模型，这些模型、动画看起来更加形象，可有效激发学生的兴趣，加深其对关键技术和机具的印象，同时也对教学效果起到事半功倍的作用。

　　(二)现场施工技术资料库建设

　　直观、生动的现场施工技术和方法是地下工程施工技术课程教学质量的保障。课程中的部分教学内容，如明挖法施工中的顺筑法、逆筑法和分部开挖法等，若没有相应的施工动画或现场施工视频引导，仅靠教师通过板书画图和讲解很难使学生理解具体的施工流程。因此，学生只能通过模糊理解和死记硬背来了解相关内容，很难达到良好的教学效果。中国矿业大学安排本科生在大二暑假期间进行相关专业和内容的认识实习，在这个环节中可以通过录制遇到的相关施工内容，通过后期编辑、汇总形成相关内容的教学动画资料库，如地下工程隧道中的钻爆法施工、地铁明挖法施工和分部开挖法施工等。后期再通过添加语音讲解、剪辑等编制成小视频，可使学生犹如身临其境，加深其对重点知识和技术的印象，从而达到良好的教学效果。基于此，在多年积累的基础上，教师对不同工程、不同方法进行规整和挑选，后期将其制作成一套完善的视频库，学生可通过管理软件随时查看和温习。

　　二、教辅资料库与考核资料库建设

　　(一)教辅资料库建设

　　不同的教学课本其讲解内容侧重点不同，这就需要针对所选教材中不足的部分选用合适的辅助教学资料，从而对教学内容起补充和扩展的作用。由于地下工程施工技术课程先于土力学、岩石力学专业基础课开设，学生对明挖法地下结构设计时外荷载计算内容部分难以理解。因此，选择性讲解土力学等与本课程相关的专业知识，有助于学生理解和完全掌握课程内容。由于本课程教学内容偏多，教师应每周至少开设两次答疑，将学生常遇到的问题进行整理和归纳，在课堂教学中采用PPT对其进行重点讲解和温习。另外，可通过开设Email、建立QQ群等多种沟通交流方式，及时回答学生提出的问题。

　　(二)考核资料库建设

　　课程考核是对讲授内容、讲授效果和讲授水平的综合考验，是教学能力和水平的最终体现。地下工程施工技术课程具有很强的专业性，只有真正认识和了解四大施工技术的整个流程，才能真正掌握四种施工方法的关键。课程最终目的是给出某一种地质条件，使学生具备正确选择合理施工方法的能力，这就要求建立一定数量的工程案例，如徐州地铁1号线A标矿山法施工、振兴路站明挖施工、2号线盾构法施工等。教师要在整理和归纳这些资料的基础上，通过课堂讨论、布置作业的方式，使学生充分掌握每种方法适用的地质条件。在平时课堂教学中，教师可安排1～2次课堂分组讨论和辩论，针对某种地质条件给出自己认为合适的施工方法，并在课堂上进行辩论。辩论中互相提问、回答问题等过程可使学生对所学知识中的遗漏部分得到补习。教师把分组设计的内容整理汇总，按照不同施工方法归档，可增加同一工程问题的多种解决思路，并在资料库中保存，丰富资料库和考核库。

　　三、现场施工技术观摩

　　地下工程施工技术是使学生充分掌握四大类方法的施工流程及适用条件。对于施工条件和部分关键技术名词，通过动画和视频资料库建设可以增加学生认知的深刻程度。但对于整个施工流程，学生可能很难通过课程讲解和简单的视频得到充分掌握，如地下连续墙施工中需安装锁扣管，教师虽然通过图片和视频讲解了锁口管安装方法，但学生仍然很难理解实际的安装过程和用途，实际工程施工过程中存在一些经常遇到的共性错误问题，学生难以发现和理解。结合徐州地区重要的实际工程，通过与施工方沟通，教师可在业余时间以组织参观的方式带领学生到现场参观关键施工技术流程。如浅埋暗挖法施工、明挖法施工、矿山法施工和盾构法施工等技术。学生到达现场后，分组进行参观，发现施工中存在的问题，提出具体的解决方案，通过分组撰写参观报告的形式进行PPT汇报，针对报告中的问题进行提问和探讨。这样可增加学生将理论知识应用于现场的能力，以及针对不同工程地质形成整套施工方案的能力。

　　四、结语

　　地下工程施工技术资料库系统建设弥补了教学资源欠缺、不系统和教学方式单一的问题。通过将多媒体、视频动画和现场参观相结合的方式，学生实现了对课程重点内容的掌握和应用，强化了其发现现场问题，提供解决方案的知识运用能力。通过课堂和现场两个环节的教学、讲授和探讨辩论环节，加强了教师和学生之间的互动性，提高了学生扩展课程相关知识的积极性和主动性。近两年的教学效果表明，该方法有效提高了学生掌握和运用知识的熟练程度，后期通过不断完善教学资料和现场视频，有望达到更好的教学效果。

　　参考文献：

　　[1]关宝树.地下工程[M].北京:高等教育出版社,2007.

　　[2]王迎超,李亚博,陈建嵩,等.深部地下工程重大灾害案例网络平台建设与应用[J].高等建筑教育,2015,24(3):151-153.

　　阅读期刊：河北工程大学学报(自然科学版)

　　《河北工程大学学报(自然科学版)》创刊于1984年，当时刊名为《河北煤炭建筑工程学院学报》。1991年经国家科委和新闻出版署批准成为公开发行刊物，国内统一刊号为: CN13-1140/TD。1996年ISDS 中国国家中心颁发国际标准刊号：ISSN 1004-5317;1997年正式更名为《河北建筑科技学院学报》，国际标准刊号：ISSN1007-6743，国内统一刊号为：CN13-1218/TD。