地下工程教學中典型案例的作用

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摘要：地下工程是理論性、實踐性很強的學科，涉及的專業(yè)較多，如何掌握相關專業(yè)的核心知識是一個主要難題。本文通過選擇典型案例，涉及隧道工程和采礦工程，以發(fā)散教學和聚集教學為核心，輔以知識拓展，培養(yǎng)學生構建專業(yè)知識體系，以及理論聯(lián)系實際解決問題的能力，取得了良好的效果。

關鍵詞：地下工程；典型案例；發(fā)散教學；聚集教學

地下工程主要由兩個大方向組成，一是城市地下空間工程專業(yè)，以隧道為主體，主要服務國家基礎建設方向；一是采礦工程專業(yè)，以煤礦為主體，主要服務國家能源戰(zhàn)略方向。兩個專業(yè)看似相互獨立，實際上聯(lián)系非常緊密，學生畢業(yè)后無論是工作還是轉向另一專業(yè)繼續(xù)深造的例子都較多，特別是采礦工程專業(yè)的學生在畢業(yè)后轉向隧道建設方向的比例近些年逐步提高。然而在這兩個專業(yè)的教學過程中，相互之間的專業(yè)知識涉及很少，因此，選擇能夠結合兩個專業(yè)的典型工程案例進行相關教學的補充與拓展，有助于學生構建地下工程專業(yè)知識體系。

1典型案例的選取

地下工程典型案例的選取，主要考慮以下三點：（1）案例來源于國家基礎建設工程，學生接觸相關信息相對容易，對相應工程的作用及影響有直觀的感性認識，有利于思政教育；（2）授課專業(yè)教師應當具有較為豐富的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，尤其是能參與校企合作的科研課題中，這樣有利于理論聯(lián)系實際；（3）案例應當既能突出課程的核心知識點，又能體現(xiàn)出相關專業(yè)的交叉與聯(lián)系。以中鐵四局四公司承建的西北高速鐵路網(wǎng)-太（原）焦（作）高鐵控制性工程-皇后嶺隧道為例，該隧道下穿煤層采空區(qū)，如圖1所示，屬于采礦和地下空間的交叉典型案例，非常適用于相應專業(yè)的知識貫通和拓展教學。

2典型案例的教學發(fā)散作用

典型案例的教學發(fā)散作用，主要體現(xiàn)在通過案例引出兩個專業(yè)的核心知識點，教學的主體過程呈平行式，講解思路如圖2所示。第一步引入我國基礎建設發(fā)展現(xiàn)狀以及相應的國家政策，同時結合學生所學專業(yè)存在的困難，激發(fā)學生的學習興趣；第二步展示典型案例，在介紹具體工程概況的過程中發(fā)散出所涉及的采礦工程和隧道工程，闡述兩個專業(yè)在該工程中的作用與影響；第三步平行講解核心知識，這一步是授課的重點，先行講授本專業(yè)核心知識，如隧道工程，可從巖體分級開始，層層遞進到開挖方式、支護形式以及監(jiān)測評價，通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)或者圖片等素材引出采空區(qū)影響下隧道圍巖穩(wěn)定變化情況，點出與常規(guī)條件下的不同，在此基礎上再進行采礦工程核心知識點的講解，從采空區(qū)與隧道位置關系依次遞進至采區(qū)設計、開采工藝、支護形式以及巖層運動；第四步總結兩個專業(yè)的核心知識，這一步以學生為主角，從典型案例進行知識點的串聯(lián)。

3典型案例的教學聚集作用

典型案例的教學聚集作用主要體現(xiàn)在通過案例引出兩個專業(yè)的交叉影響部分，教學的主體過程呈集中式，講解思路如圖3所示。第一步在講述案例工程的基礎上，提出采空區(qū)對隧道施工的影響；第二步講授采空區(qū)巖層運動對隧道開挖的影響，這一步是聚集作用的重點，巖層運動影響采空區(qū)底板與隧道之間圍巖應力的分布，隧道開挖以及支護反作用于圍巖應力的分布，是兩個專業(yè)的核心知識相互作用的交叉地帶；第三步匯總與拓展兩個專業(yè)的核心知識，這一步與平行式教學不同，先鞏固核心知識，后掌握輔助知識，有助于學生建立先主干、后枝葉的知識體系，最后與學生共同構建思維導圖，完成教學聚集作用的落點。

4典型案例的教學反饋及評價

安徽建筑大學僅開設城市地下空間工程專業(yè)，未開設采礦工程，因此選擇2017級大三專業(yè)課“地下建筑施工”作為教學實驗。在以典型案例發(fā)散與聚集為核心的前提下，教學流程如下。（1）工程背景（提出問題）。提前給學生相關學習資料，附加施工方法視頻，學生可先行觀看，總體上有感性認識。（2）典型案例（突出核心）。結合國家基礎建設大背景，以典型工程案例為主，介紹相關施工方法的主要應用領域，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生思考。（3）核心知識梳理（平行式）。以典型案例施工方法的流程為主線，平行式逐個介紹各個環(huán)節(jié)的基本知識，并提出需要注意的關鍵點。（4）重點、難點詳解。在學生掌握核心知識的基礎上，把專業(yè)重點、難點提出來，通過“提問→思考→回答→更正→提問”的循環(huán)方式，加深學生對知識點的理解，為下一步靈活運用打下基礎。（5）核心知識梳理（集中式）。以前面知識點為基礎，以教師講解為主，引導學生討論為輔，講述典型案例的基本流程和重、難點所在。（6）知識點總結（交互式問答）?？偨Y相關知識點，采用“教師對學生提問、回答”、“學生對學生提問、回答”兩種方式，全面梳理知識點。（7）思考題、開放題。結合學生自身情況，開展知識點的應用思考，進行教學拓展與思維導圖訓練。本次教學實踐共4個課時，對50名學生進行了教學效果統(tǒng)計，結果如圖4所示。除少數(shù)學生反映教學內容過多外，教學效果整體良好，后期將針對學生反饋的問題進行改進。至于采礦工程專業(yè)，后續(xù)會與安徽理工大學教師合作，進行教學實踐，在此不再贅述。

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作者：潘銳 單位：安徽建筑大學