案例式教学模式在岩土工程系列课程教学中的探索与实践

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  摘 要: 岩土工程系列课程是土木工程专业的重要专业基础课程,也是实践性较强的应用技术类课程。文章在教学实践中结合岩土工程系列课程的特点,坚持土木工程应用型人才培养的目标定位,以工程实践能力培养为核心,将工程案例引入岩土工程系列课程教学中,深入探索分层次培养学生工程实践能力的途径,为土木工程专业应用型人才培养提供有力保障。
  关键词: 案例式教学模式 岩土工程系列课程 工程实践能力
  1.引言
  近年来,随着教育部“质量工程”、“卓越计划”的实施及土木工程行业的发展,我校作为省属一般性本科院校将土木工程专业人才培养目标定位调整为:为地方经济和土木工程行业培养具有创新意识和较强工程实践能力的复合性应用型人才,其中工程实践能力的培养是应用型人才培养的关键。
  岩土工程系列课程是土木工程专业课程体系的重要组成部分,系列课程的教学与实践对土木工程专业人才培养具有重要意义。为实现土木工程类专业应用型人才培养目标,我校岩土工程系列课程教师以提高教育教学质量为宗旨,以改革课程体系、教学内容、教学方法和手段为重点,在教学质量与效果、教学环境与教学条件建设等方面均取得较好成绩,其中案例式教学在岩土工程系列课程理论教学中取得较显著的教学效果。
  2.案例式教学的实施
  岩土工程系列课程(包括工程地质、土力学、地基与基础工程等课程)是土木工程专业的重要专业基础课程,也是工程实践性较强的工程技术类课程。系列课程教师在保证实现人才培养目标的前提下,与精品课程建设相结合突破以传授知识为中心的传统教学模式,通过案例式教学将理论教学与工程实践相互融合、理论教学中渗透工程应用培养学生理论联系实际及分析问题解决问题的能力,探索以能力培养为核心的新型教学模式,这项研究与实践开辟了综合素质与工程实践能力培养的新途径。
  在教学实践中,岩土工程系列课程的案例式教学以工程应用为导向,与教学内容结合适时引入工程案例,激发学生的学习兴趣,引导学生深入思考。案例式教学模式从真实的工程案例出发,注重“主导—主体相结合”,既重视发挥教师在教学过程中的主导作用,又充分体现学生在学习过程中的主体地位。经过多年的探索与实践,系列课程的案例式教学已形成两个教学层次,即工程案例引入式教学模式与工程案例探究式教学模式。
  2.1工程案例引入式教学模式
  岩土工程系列课程均为实践性较强的课程,如果只按教材的章节按部就班地介绍成熟的基本理论和设计方法,则学生会感到抽象和枯燥,不利于学生对知识的理解,违背课程的学习规律。为此,收集整理国内外土木工程建设、防灾减灾及软弱地基加固等工程问题及所运用的技术方法,以实施这些技术方法形成的真实而完整的典型工程案例为教学资源,结合相关教学内容进行介绍与分析,将理论与工程实践紧密结合,加深学生对理论知识的理解。工程案例引入式教学是以激发学习兴趣和增强感性认识为核心的案例教学,已经成为岩土工程系列课程最常用、最有效的教学模式。
  2.1.1结合重大地质灾害开展教学
  在工程地质课程的地震部分引入2008年“5.12四川汶川地震”和2011年“3.11日本大地震”等重大地震灾害。2008年5月12日14时28分,四川汶川县发生8.0级特大地震,震中位于北纬31.0度,东经103.4度。而在2011年3月11日,日本气象厅宣布,日本于当地时间11日14时46分发生里氏9.0级地震,震中位于宫城县以东太平洋海域,震源深度20公里。地震引发大规模海啸,造成重大人员伤亡,并引发日本福岛第一核电站发生核泄漏事故。教学中,及时将这些典型地质灾害引入课堂,并在此基础上介绍地震的形成原因、类型及地震的危害等相关概念与知识,以帮助学生建立防灾减灾的意识与责任感,促使学生探索防灾减灾的工程措施。
  2.1.2结合社会焦点和热点工程问题开展教学
  在土力学课程的地基变形与稳定部分曾引入“成都楼歪歪”事件和“上海市闵行区莲花河畔景苑小区在建住宅楼倒塌”事件等社会关注的工程事件。2009年7月17号,成都“校园春天”小区6栋和7栋两栋楼发生倾斜,两栋楼越向上贴得越近最窄距离为6厘米,6栋、7栋相邻的墙壁呈20度夹角,屋内墙面出现细微裂痕、房门变形,邻近的8栋楼业主家里也陆续发现了细细的墙面裂缝。而在这3栋居民楼的楼下,道路路面出现多条纵横交错的裂痕,最宽达1厘米以上。道路与两边绿化带相交处,出现最宽达14厘米的裂缝。路边就是小区的围墙,上面也有五六条裂缝,最宽的一条达到4厘米。经过分析认为是相邻的“德馨苑”小区开挖基坑,影响到“校园春天”小区楼房的稳定性。此事件被网友称为“成都楼歪歪”事件。而在2009年6月27日,上海闵行区莲花南路罗阳路口一幢13层在建商品楼发生倒塌事故。事故发生后专家分析事故原因与该商品楼的地基基础问题有关,此事件的发生在社会上引起强烈反响。将这些社会的焦点与热点工程问题作为案例引入教学,对激发学生的学习兴趣和增加学生对工程问题的感性认识具有事半功倍的作用。
  2.2工程案例探究式教学模式
  工程案例探究式教学模式以工程实践能力培养为核心的教学模式,教师通过对工程案例的介绍,引导学生了解工程实践背景,对当前教学内容进行自主学习与探索,为工程实践能力的培养奠定基础。
  2.2.1课内探究式教学模式
  此方法在学生已掌握理论知识的基础上针对具体的工程问题提出观点,课堂上学生可以各抒己见,互相启发、集思广益地找出解决问题的最佳答案。这种方式有利于培养学生独立思考的能力与语言表达能力,提高分析问题和解决工程问题的能力。
  比如,曾在工程地质课程中的地下水危害部分引入地面沉降、海水入侵等内容,以此引导学生探索解决问题的途径。其中地面沉降问题是区域性地面高程下降的一种环境地质现象,也是一种对资源利用、环境保护、经济发展、城市建设和人民生活构成威胁的地质灾害。地面沉降成因复杂,公认是由于抽汲地下流体,而引起松散层内液压降低,是导致区域整体性沉降的主要原因。随着我国工业化的快速发展和城镇化进程的加速,由于过度开采地下水,我国的地面沉降问题越来越突出。目前,我国的地面沉降主要发生在长江三角洲、华北平原和汾渭断陷盆地这三个地区。而海水入侵问题则以大连地区为例,大连市作为海滨城市长期以来由于布井不合理,地下水开采量过大,渐渐引发区域地下水位下降、地下水资源衰竭、海水入侵等问题。这些发生在身边的事件增强了学生对地下水引起的地质灾害问题的认识,促使学生围绕这些问题展开深入思考。   又如在地基与基础工程教学中结合经典工程案例“意大利比萨斜塔”开展教学。教学中向学生介绍几个世纪以来,比萨斜塔倾斜的原因始终是广泛关注的问题,各种解释众说纷纭。进入二十世纪后,“地基原因”逐渐占了上风,这种解释认为,比萨斜塔倾斜的主要原因是塔本身的重量较大,塔基北部的地下的土质较松软,无法承受塔的压力而导致塔身发生不均匀沉降。同时,列举拯救“意大利比萨斜塔”的历次地基加固方案,如环形基坑卸载、灌浆加固等引导学生开展课堂讨论。
  2.2.2课外探究式教学模式
  此方法由教师布置课外综合性作业,考查学生对课程知识的掌握情况,并以此作为评定学生成绩的依据。学生根据课堂所学内容,课外积极查找资料完成作业,事实上学生查找资料的过程就是再学习的过程。通过课外的自主探究学习,学生运用理论知识解决工程实际问题的能力得到提高。
  在教学实践中,一般结合重点工程问题布置课外作业,要求学生以小论文等形式提交学习成果。近年来,曾结合大连地区建筑工程、道路工程等普遍存在的滑坡问题及地铁、隧道工程存在的坍塌问题,以“建筑工程中滑坡的防治措施”及“地铁、隧道工程坍塌问题产生原因及防治方法”等为题目,引导学生探究综合、复杂工程问题的解决方法。
  3.结语
  教学实践证明,在岩土工程系列课程中进行案例式教学模式的尝试可以丰富课堂教学内容,强化学生的自主学习意识和工程实践能力,有利于提高岩土工程系列课程的教学质量,有利于实现土木工程应用型人才的培养目标。
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  基金项目:辽宁省工程人才培养模式改革试点专业项目、辽宁省教育厅教育研究项目、大连海洋大学教学研究项目
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