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地下工程教学中典型案例的作用

摘要:地下工程是理论性、实践性很强的学科,涉及的专业较多,如何掌握相关专业的核心知识是一个主要难题。本文通过选择典型案例,涉及隧道工程和采矿工程,以发散教学和聚集教学为核心,辅以知识拓展,培养学生构建专业知识体系,以及理论联系实际解决问题的能力,取得了良好的效果。

关键词:地下工程;典型案例;发散教学;聚集教学

地下工程主要由两个大方向组成,一是城市地下空间工程专业,以隧道为主体,主要服务国家基础建设方向;一是采矿工程专业,以煤矿为主体,主要服务国家能源战略方向。两个专业看似相互独立,实际上联系非常紧密,学生毕业后无论是工作还是转向另一专业继续深造的例子都较多,特别是采矿工程专业的学生在毕业后转向隧道建设方向的比例近些年逐步提高。然而在这两个专业的教学过程中,相互之间的专业知识涉及很少,因此,选择能够结合两个专业的典型工程案例进行相关教学的补充与拓展,有助于学生构建地下工程专业知识体系。

1典型案例的选取

地下工程典型案例的选取,主要考虑以下三点:(1)案例来源于国家基础建设工程,学生接触相关信息相对容易,对相应工程的作用及影响有直观的感性认识,有利于思政教育;(2)授课专业教师应当具有较为丰富的现场实践经验,尤其是能参与校企合作的科研课题中,这样有利于理论联系实际;(3)案例应当既能突出课程的核心知识点,又能体现出相关专业的交叉与联系。以中铁四局四公司承建的西北高速铁路网-太(原)焦(作)高铁控制性工程-皇后岭隧道为例,该隧道下穿煤层采空区,如图1所示,属于采矿和地下空间的交叉典型案例,非常适用于相应专业的知识贯通和拓展教学。

2典型案例的教学发散作用

典型案例的教学发散作用,主要体现在通过案例引出两个专业的核心知识点,教学的主体过程呈平行式,讲解思路如图2所示。第一步引入我国基础建设发展现状以及相应的国家政策,同时结合学生所学专业存在的困难,激发学生的学习兴趣;第二步展示典型案例,在介绍具体工程概况的过程中发散出所涉及的采矿工程和隧道工程,阐述两个专业在该工程中的作用与影响;第三步平行讲解核心知识,这一步是授课的重点,先行讲授本专业核心知识,如隧道工程,可从岩体分级开始,层层递进到开挖方式、支护形式以及监测评价,通过现场监测数据或者图片等素材引出采空区影响下隧道围岩稳定变化情况,点出与常规条件下的不同,在此基础上再进行采矿工程核心知识点的讲解,从采空区与隧道位置关系依次递进至采区设计、开采工艺、支护形式以及岩层运动;第四步总结两个专业的核心知识,这一步以学生为主角,从典型案例进行知识点的串联。

3典型案例的教学聚集作用

典型案例的教学聚集作用主要体现在通过案例引出两个专业的交叉影响部分,教学的主体过程呈集中式,讲解思路如图3所示。第一步在讲述案例工程的基础上,提出采空区对隧道施工的影响;第二步讲授采空区岩层运动对隧道开挖的影响,这一步是聚集作用的重点,岩层运动影响采空区底板与隧道之间围岩应力的分布,隧道开挖以及支护反作用于围岩应力的分布,是两个专业的核心知识相互作用的交叉地带;第三步汇总与拓展两个专业的核心知识,这一步与平行式教学不同,先巩固核心知识,后掌握辅助知识,有助于学生建立先主干、后枝叶的知识体系,最后与学生共同构建思维导图,完成教学聚集作用的落点。

4典型案例的教学反馈及评价

安徽建筑大学仅开设城市地下空间工程专业,未开设采矿工程,因此选择2017级大三专业课“地下建筑施工”作为教学实验。在以典型案例发散与聚集为核心的前提下,教学流程如下。(1)工程背景(提出问题)。提前给学生发布相关学习资料,附加施工方法视频,学生可先行观看,总体上有感性认识。(2)典型案例(突出核心)。结合国家基础建设大背景,以典型工程案例为主,介绍相关施工方法的主要应用领域,激发学生的学习兴趣,引导学生思考。(3)核心知识梳理(平行式)。以典型案例施工方法的流程为主线,平行式逐个介绍各个环节的基本知识,并提出需要注意的关键点。(4)重点、难点详解。在学生掌握核心知识的基础上,把专业重点、难点提出来,通过“提问→思考→回答→更正→提问”的循环方式,加深学生对知识点的理解,为下一步灵活运用打下基础。(5)核心知识梳理(集中式)。以前面知识点为基础,以教师讲解为主,引导学生讨论为辅,讲述典型案例的基本流程和重、难点所在。(6)知识点总结(交互式问答)。总结相关知识点,采用“教师对学生提问、回答”、“学生对学生提问、回答”两种方式,全面梳理知识点。(7)思考题、开放题。结合学生自身情况,开展知识点的应用思考,进行教学拓展与思维导图训练。本次教学实践共4个课时,对50名学生进行了教学效果统计,结果如图4所示。除少数学生反映教学内容过多外,教学效果整体良好,后期将针对学生反馈的问题进行改进。至于采矿工程专业,后续会与安徽理工大学教师合作,进行教学实践,在此不再赘述。

参考文献:

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作者:潘锐 单位:安徽建筑大学

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